兒童顳葉局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良的擴(kuò)散張量成像應(yīng)用研究

吳菲瀟 沈 瑾 周淵峰 趙 瑞 胡喜紅

1 方法

1.1 倫理和知情同意 本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)審核和批準(zhǔn)，所有研究對(duì)象檢查前均以書(shū)面形式被告知本研究?jī)?nèi)容，并由監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書(shū)。

1.3 病理分型 按照ILAE分類(lèi)[17]，分為FCD Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅱa、Ⅱb、Ⅲa、Ⅲb、Ⅲc、Ⅲd型。

1.4 FCD納入和排除標(biāo)準(zhǔn) 同時(shí)滿足以下條件者：①符合本文FCD的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)；②術(shù)前于我院行常規(guī)MR和DTI檢查；③經(jīng)外科手術(shù)及術(shù)后病理和免疫組化證實(shí)為單側(cè)FCD；④除海馬硬化外，無(wú)顱內(nèi)感染、外傷、其他腦部發(fā)育畸形及開(kāi)顱史。

1.5 對(duì)照的選擇

1.5.1 正常健康兒童 同時(shí)滿足以下條件者：①在我院兒童保健科體檢并與病例組同期行MR檢查，且年齡、性別相匹配的兒童；②平掃M(jìn)R未發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)；③排除顱腦外傷、器質(zhì)性病變或神經(jīng)、精神疾病影響腦功能。

1.5.2 FCD患側(cè)對(duì)側(cè) 同F(xiàn)CD納入和排除標(biāo)準(zhǔn)。

1.6 MR檢查

1.6.1 檢查方法 采集于我院手術(shù)前進(jìn)行的常規(guī)MR序列與DTI序列數(shù)據(jù)。能配合檢查者直接行MR檢查，不能配合檢查者在檢查前給予10%水合氯醛(0.5 mL·kg-1)口服或灌腸，待其熟睡后行影像學(xué)檢查。掃描MR采用GE Discovery MR750 3.0T磁共振機(jī)掃描，應(yīng)用頭顱矩陣線圈，常規(guī)行橫斷位及矢狀位FLAIR T1WI、橫斷位FSE T2WI、T2WI FLAIR序列掃描，層厚5 mm、層距6.5 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，進(jìn)行橫斷面及矢狀面FLASH T1WI(TR 2 290 ms，TE 25 ms)、橫斷面TSE T2WI(TR 3 580 ms，TE 106 ms)、DWI(TR 5 000 ms，TE 65 ms)。增強(qiáng)掃描采用0.5 mmol·mL-1歐乃影(0.5 mL·kg-1)注射后行橫斷位、矢狀位及冠狀位FLASH T1WI掃描，檢查參數(shù)同平掃M(jìn)R。DTI行橫斷位檢查，掃描層面與軸位T2WI一致，掃描參數(shù)分別為: TR 4 600 ms、TE 90 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣128×128，層厚4 mm，層距4 mm，b值分別為0、1 000 s·mm-2，彌散敏感梯度方向15個(gè)。

1.6.2 圖像分析 回顧性收集FCD和對(duì)照的DTI資料的原始數(shù)據(jù)，傳入工作站后經(jīng)頭顱運(yùn)動(dòng)偽影矯正及背景信號(hào)降噪，再行測(cè)量分析，利用Functool軟件自動(dòng)生成b0圖、ADC圖、FA圖和方向編碼彩色(DEC)圖。根據(jù)術(shù)前影像資料，結(jié)合FCD患兒手術(shù)切除部位及影像學(xué)顳葉典型病變區(qū)，對(duì)比病灶手術(shù)切除術(shù)后的影像檢查，確定手術(shù)切除的病灶位置，在病例圖像上分別于患側(cè)皮質(zhì)病灶區(qū)、白質(zhì)病灶區(qū)勾畫(huà)感興趣區(qū)(ROI)，F(xiàn)CD患側(cè)對(duì)側(cè)，使用“鏡面對(duì)稱”功能放置ROI，健康對(duì)照選取與病灶同側(cè)且同層面的相同/近位區(qū)域以同樣方法測(cè)量，ROI面積范圍為15～20 mm2，于典型病變層面各測(cè)量3次，取平均值記為ADC和FA值。

1.6.3 讀片 由2名具有神經(jīng)影像經(jīng)驗(yàn)5年以上的影像醫(yī)師在不知病理結(jié)果的情況下重新調(diào)取原始圖像進(jìn)行讀片，并測(cè)量及記錄相應(yīng)數(shù)值。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。FCD雙側(cè)的DTI參數(shù)計(jì)量數(shù)據(jù)首先由單樣本K-S擬合優(yōu)度檢驗(yàn)與Levene方差齊性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性及方差齊性，符合正態(tài)分布時(shí)采用t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布采用非參數(shù)Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，比較FCD患側(cè)與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照相應(yīng)區(qū)的DTI參數(shù)的差異性，使用ROC曲線分析ADC與FA值的診斷效用，以AUC大者為最佳預(yù)測(cè)值，根據(jù)約登指數(shù)確定截?cái)嘀导懊舾卸?、特異度，采用Pearson等級(jí)相關(guān)分析評(píng)價(jià)FCD患側(cè)皮質(zhì)、白質(zhì)區(qū)DTI參數(shù)與患兒病程、始發(fā)年齡等臨床因素的相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 符合本文納入排除標(biāo)準(zhǔn)的FCD患兒21例，男14例，女7例，平均年齡8.2(1～16)歲，平均發(fā)病年齡4.5(1～8)歲，平均病程5.8(1～9)年。20例健康對(duì)照兒童，男13例、女7例，平均年齡7.9(2～16)歲。

2.3 病理分型及MR典型征象 FCD病灶均位于顳葉，手術(shù)均行單側(cè)切除，F(xiàn)CD Ⅰ型1例(Ⅰa型)；FCD Ⅱ型16例，其中Ⅱa型(圖1A～C)11例、Ⅱb型(圖1D～F)5例；FCD Ⅲ型4例，Ⅲa型和Ⅲb型(圖1G～I(xiàn))各2例。

圖1 典型局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良病例MR表現(xiàn)

表1顯示，單一合并海馬硬化Ⅰ型11例，包括FCD Ⅱa型7例、Ⅱb型2例、Ⅲ型2例；單一合并占位病變4例，包括FCD Ⅱa型2例、Ⅱb型1例、Ⅲb型伴神經(jīng)膠質(zhì)瘤1例；同時(shí)合并海馬硬化與占位病變者3例，包括FCD Ⅱa型2例、Ⅲb型1例。

表1 FCD病理分型及病理表現(xiàn)

經(jīng)常規(guī)MR診斷為FCD者14例(以手術(shù)病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)的診斷符合率66.7%)，其中FCD Ⅰ型1例，Ⅱ型10例，Ⅲ型3例。

2.4 ADC及FA值 表2顯示，患側(cè)皮質(zhì)和白質(zhì)區(qū)的FA值均顯著低于對(duì)側(cè)和對(duì)照組相應(yīng)區(qū)(P分別為0.029、0.014、0.018和0.007)，患側(cè)皮質(zhì)區(qū)ADC值顯著高于對(duì)側(cè)和對(duì)照組相應(yīng)區(qū)(P均為0.001)，患側(cè)白質(zhì)區(qū)ADC值與對(duì)側(cè)及對(duì)照組相應(yīng)區(qū)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 FCD患側(cè)病灶與對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域及健康對(duì)照ADC及FA值比較

2.5 DTI參數(shù)在FCD中的診斷效用 表3顯示患側(cè)的皮質(zhì)、白質(zhì)區(qū)與對(duì)側(cè)和對(duì)照組分別比較，DIT參數(shù)的診斷參數(shù)。以患側(cè)與對(duì)照組皮質(zhì)區(qū)相比時(shí)的AUC最大，其中ADC的截?cái)嘀禐?.986×10-3mm2·s-1，AUC為0.938(0.955～1.000)，敏感度、特異度分別為95.0%、94.3%；FA的截?cái)嘀禐?.120 7時(shí)，AUC為0.924(0.826～1.000)，敏感度、特異度分別為93.0%、86.0%。

2.6 DTI參數(shù)與臨床因素相關(guān)性分析 患側(cè)皮質(zhì)區(qū)ADC值與患兒病程呈線性正相關(guān)(r=0.762，P=0.013)；患側(cè)白質(zhì)區(qū)FA值與患兒病程呈線性負(fù)相關(guān)(r=-0.694，P=0.025)，與始發(fā)年齡呈線性正相關(guān)(r=0.705，P=0.017)；患側(cè)白質(zhì)區(qū)ADC值、皮質(zhì)區(qū)FA值與病程、始發(fā)年齡均無(wú)相關(guān)性(P>0.05)。

3 討論

FCD在形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為異常的神經(jīng)元聚集在皮質(zhì)或皮質(zhì)下區(qū)域，其特征的組織異常如神經(jīng)元相對(duì)于預(yù)期的徑向朝向不一致，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)特征異常，包括髓鞘含量明顯減少[18]，病理上以皮層分層異常、神經(jīng)元變異及成熟障礙為主。從分子機(jī)制角度分析，F(xiàn)CD亞型與以mTOR通路激活為主的諸多信號(hào)分子之間復(fù)雜的相互作用有關(guān)[19]。

表3 患側(cè)病灶與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照DTI參數(shù)比較

國(guó)內(nèi)外已有研究[25, 26]顯示FCD患側(cè)病灶區(qū)域白質(zhì)纖維束較對(duì)

側(cè)顯著稀疏，毗鄰病灶皮質(zhì)下白質(zhì)區(qū)的患側(cè)FA值較對(duì)側(cè)顯著降低，ADC值則較對(duì)側(cè)顯著升高。FCD的病灶白質(zhì)區(qū)病理變化主要體現(xiàn)為軸突膜及髓鞘的降解、形成障礙，髓鞘化神經(jīng)纖維稀疏，異位神經(jīng)元及異常膠質(zhì)細(xì)胞增生[27]，反映神經(jīng)纖維量與完整性的FA值的降低代表著局部區(qū)域水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的各向異性下降，F(xiàn)CD白質(zhì)區(qū)FA值降低可能與上述軸突髓鞘異常及纖維束寡少相關(guān)[28]，甚至FA值的減少可能直接意味著髓鞘含量減少[12]，由此在白質(zhì)區(qū)病變中FA值可能較ADC值更敏感，與后述結(jié)果相佐證。本研究顯示患側(cè)白質(zhì)區(qū)FA值較對(duì)側(cè)及健康對(duì)照明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與既往研究結(jié)果一致，但患側(cè)白質(zhì)區(qū)ADC值與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與文獻(xiàn)[12, 25, 26]研究結(jié)果不一致，可能與這些文獻(xiàn)入組病例中包含兒童和成人有關(guān)，也可能與本研究樣本量較少及不同年齡的兒童腦髓鞘發(fā)育有關(guān)。FCD皮質(zhì)區(qū)主要的病理變化除了皮質(zhì)異常分層外亦有皮質(zhì)內(nèi)異位神經(jīng)元及異常膠質(zhì)細(xì)胞增生[27]，本研究患側(cè)皮質(zhì)區(qū)ADC及FA值與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且患側(cè)ADC值升高較FA值降低更為顯著，顯示反映腦組織完整程度的ADC值可能更能敏感地反映大腦神經(jīng)元受損[29]。

DTI參數(shù)ROC曲線的AUC，患側(cè)與健康對(duì)照相應(yīng)區(qū)比較大于FCD患兒患側(cè)與對(duì)側(cè)比較，提示同參數(shù)比較下，F(xiàn)CD患兒病灶與健康對(duì)照相應(yīng)區(qū)的比較具有更顯著的診斷效用，尤以皮質(zhì)區(qū)更明顯。既往文獻(xiàn)[30-31]顯示伴海馬硬化的TLE患者同側(cè)顳葉、弓狀束及邊緣系統(tǒng)的廣泛改變，對(duì)側(cè)的顳葉和額葉或海馬亦見(jiàn)改變，提示TLE不僅病灶側(cè)受損，對(duì)側(cè)組織亦可受累，本研究與文獻(xiàn)中病灶對(duì)側(cè)可能受累這一點(diǎn)相佐證。

本研究的不足之處：①樣本量較少，不同病理類(lèi)型的FCD數(shù)量不足且分布不均，②本研究著眼于兒童FCD，患兒年齡分布跨度較大，不同年齡的兒童大腦髓鞘發(fā)育程度差異并未納入考慮，可能會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差。

綜上所述，DTI參數(shù)FA及ADC值可一定程度反映兒童顳葉FCD患側(cè)與對(duì)側(cè)及健康兒童的微觀結(jié)構(gòu)差異及與臨床因素的相關(guān)性，F(xiàn)CD患兒病灶與健康兒童相應(yīng)區(qū)的比較具有較好的診斷效用，尤以皮質(zhì)區(qū)更明顯，故嘗試建立基于健康兒童FA(皮質(zhì)和白質(zhì))及ADC值(皮質(zhì)和白質(zhì))的參考值具有重要意義，可作為常規(guī)MR檢查的重要補(bǔ)充。