基于彌散張量成像分析非病灶性顳葉癲癇患者腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化與其執(zhí)行功能障礙的關(guān)系

周 明，鄧文超*，謝東波，王家祺，王 丹

(1.長沙市第一醫(yī)院放射科，2.神經(jīng)內(nèi)科，湖南 長沙 410005)

顳葉癲癇(temporal lobe epilepsy， TLE)是常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病，顳葉、海馬及杏仁核等處為常見發(fā)作起源區(qū)域[1]。但是，約30%的TLE患者為非病灶性顳葉癲癇(non-lesional temporal lobe epilepsy， nl-TLE)，即經(jīng)MR檢查并未發(fā)現(xiàn)明確致癇病灶[2]，手術(shù)切除顳葉控制癲癇發(fā)作效果遜于存在海馬硬化者[3]。nl-TLE患者多存在注意力、記憶力等認(rèn)知功能障礙，影響其執(zhí)行功能[3]。腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變對癲癇發(fā)作和癲癇放電傳播具有重要影響[4]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging， DTI)常用于評估精神或神經(jīng)疾病患者腦組織微結(jié)構(gòu)變化。本研究基于DTI觀察nl-TLE患者腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，分析其與執(zhí)行功能特征的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2020年5月—2022年1月長沙市第一醫(yī)院收治的40例nl-TLE患者(nl-TLE組)，男21例、女19例，年齡18～60歲、平均(32.5±6.4)歲，病程1～6年、平均(4.25±1.06)年，受教育年限5～19年、平均(12.86±2.64)年。納入標(biāo)準(zhǔn)：①右利手；②病程≥1年，發(fā)作頻率≥1次/年，類型不限；③年齡18～60歲；④受教育年限≥5年；⑤智力發(fā)育、語言功能正常；⑥可配合完成相關(guān)檢查和測試。排除標(biāo)準(zhǔn)：①藥物濫用史或長期酗酒史；②腦電圖顯示癲癇放電以顳區(qū)以外區(qū)域為主；③合并神經(jīng)系統(tǒng)器質(zhì)性病變，如腦血管疾病、顱內(nèi)感染、占位等；④MRI存在影響診斷的偽影。另選同期接受體檢的43名健康志愿者為對照組，男20名、女23名，年齡18～60歲、平均(33.8±6.3)歲，受教育年限6～18年、平均(13.06±2.73)年。本研究獲院倫理委員會批準(zhǔn)。檢查前受試者或家屬簽署知情同意書。

1.2 認(rèn)知功能與執(zhí)行功能特征評估 ①以神經(jīng)心理學(xué)測試量表評估認(rèn)知功能[5]，包括蒙特利爾認(rèn)知評估(Montreal cognitive assessment， MOCA)、波士頓命名測試(Boston naming test， BNT)、數(shù)字符號替換測試(digit-symbol substitution test， DSST)、雷伊聽覺語言學(xué)習(xí)測試(Rey auditory verbal learning test， RAVLT)即刻記憶及延遲回憶；②以E-prime軟件評估執(zhí)行功能[6]，包括數(shù)字廣度(順向和逆向)、Stroop色詞干擾(A～C)、詞語流暢性、連接A和B、朝向一致目標(biāo)反應(yīng)時間(reaction time， RT)、雙朝向目標(biāo)RT、執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)效率值及注意網(wǎng)絡(luò)測試正確率。

1.3 儀器與方法 采用Siemens 3.0T Prisma超導(dǎo)型MR設(shè)備，64通道頭頸線圈，采集頭部T1WI、3D-T2WI和DTI。參數(shù)：T1WI，TR 11.76 ms、TE 5.82 ms；T2WI，TR 2 270 ms、TE 107 ms；DTI，TR 5 067 ms，TE 70 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，體素2 mm×2 mm×2 mm，矩陣144×144，層厚2 mm，NSA 2，層間距0。

1.4 圖像分析 由2名影像科副主任或主任醫(yī)師獨(dú)立閱片，意見不同時請另1名主任醫(yī)師共同判定。采用SPM8軟件及VBM-DARTEL分析方法基于DTI計算腦白質(zhì)體積，獲取組間腦白質(zhì)體積差異具有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)。以PANDA軟件對圖像進(jìn)行預(yù)處理：①將DTI與參考b0圖像有效對齊；②消除運(yùn)動偽影和渦流畸變的影響；③分離圖像背景噪聲及非腦組織；④行彌散張量重建，獲得標(biāo)準(zhǔn)化各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy， FA)圖。以FMRIB軟件進(jìn)行基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計(tract based spatial statistics， TBSS)分析：①將FA圖配準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)空間；②獲得白質(zhì)骨架和平均FA圖；③將平均FA閾值設(shè)置為0.2，去除低于閾值的纖維束；④同上處理平均擴(kuò)散率(mean diffusivity， MD)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示計量資料，采用獨(dú)立樣本t檢驗比較組間神經(jīng)心理學(xué)測試評分、執(zhí)行功能特征及腦白質(zhì)纖維束FA值和MD值；以χ2檢驗比較計數(shù)資料。采用Pearson檢驗分析nl-TLE患者腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化與執(zhí)行功能特征的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

組間性別(χ2=0.264、P=0.607)、年齡(t=1.068、P=0.288)及受教育年限(t=0.376、P=0.707)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.1 神經(jīng)心理學(xué)測試評分 nl-TLE組MOCO、BNT、DSST、RAVLT即刻記憶及延遲回憶評分均低于對照組(P均<0.001)。見表1。

表1 nl-TLE患者與健康人神經(jīng)心理學(xué)測試評分比較(±s)

表1 nl-TLE患者與健康人神經(jīng)心理學(xué)測試評分比較(±s)

組別MOCOBNTDSSTRAVLT即刻記憶RAVLT延遲回憶nl-TLE組(n=40)24.25±2.3118.25±2.8449.76±10.3943.28±8.968.24±3.16對照組(n=43)27.01±2.4222.58±3.1857.43±10.2752.53±9.7411.82±2.35t值-5.307-6.525-3.381-4.493-5.884P值<0.001<0.0010.001<0.001<0.001

2.2 執(zhí)行功能特征 nl-TLE組數(shù)字廣度順向及詞語流暢性均低于對照組(P均<0.001)，Stroop C、朝向一致目標(biāo)RT、雙朝向目標(biāo)RT及執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)效率值均高于對照組(P均<0.01)；組間其余指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。見表2。

表2 nl-TLE患者與健康人執(zhí)行功能特征比較(±s)

表2 nl-TLE患者與健康人執(zhí)行功能特征比較(±s)

組別數(shù)字廣度順向(分)數(shù)字廣度逆向(分)Stroop A(s)Stroop B(s)Stroop C(s)詞語流暢性(個)nl-TLE組(n=40)9.18±2.366.43±1.6226.18±6.4736.22±12.4868.19±15.2413.12±3.65對照組(n=43)11.24±2.256.72±1.7825.31±6.2136.72±12.3157.65±14.8217.71±4.02t值-4.071-0.7740.625-0.1843.194-5.432P值<0.0010.4410.5340.8550.002<0.001組別連接A(s)連接B(s)朝向一致目標(biāo)RT(ms)雙朝向目標(biāo)RT(ms)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)效率值(ms)注意網(wǎng)絡(luò)測試正確率(%)nl-TLE組(n=40)44.95±10.7296.37±18.26628.96±92.31741.69±98.46118.62±35.2996.37±10.28對照組(n=43)43.86±10.4789.31±17.63542.37±82.45635.47±85.7391.26±32.4399.62±10.31t值0.4691.7924.5135.2513.681-1.437P值0.6410.077<0.001<0.001<0.0010.155

2.3 腦白質(zhì)體積存在組間差異的腦區(qū)分布 nl-TLE組、對照組腦白質(zhì)體積分別為(549.37±87.62)ml和(577.48±92.85)ml，組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.416，P=0.161)。nl-TLE組腦白質(zhì)/全腦體積[(0.40±0.02)%]較對照組[(0.42±0.02)%]降低(t=4.552，P<0.001)。nl-TLE組左(left，L)-海馬、右(right，R)-顳上回、R-楔前葉及R-后扣帶回腦白質(zhì)體積均小于對照組(P均<0.001)，見圖1和表3。

圖1 頭部軸位DTI示nl-TLE患者腦白質(zhì)體積縮小腦區(qū)(黃色區(qū)域) A.L-海馬； B.R-顳上回； C.R-楔前葉； D.R-后扣帶回

表3 nl-TLE患者與健康人腦白質(zhì)體積差異有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)

2.4 腦白質(zhì)纖維束FA、MD值 nl-TLE組R-下縱束、L-扣帶回及L-穹隆腦白質(zhì)纖維束FA值較對照組降低(P均<0.001)，L-額枕下束及R-穹隆腦白質(zhì)纖維束MD值較對照組增高(P均<0.05)；組間其余各腦區(qū)腦白質(zhì)纖維束FA、MD值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。見表4、5。

表4 nl-TLE患者與健康人腦白質(zhì)纖維束FA值比較(±s)

表4 nl-TLE患者與健康人腦白質(zhì)纖維束FA值比較(±s)

組別R-下縱束L-下縱束R-上縱束L-上縱束R-鉤束L-鉤束nl-TLE組0.48±0.040.51±0.030.50±0.040.52±0.030.53±0.050.53±0.05對照組0.51±0.030.52±0.020.51±0.020.53±0.030.54±0.050.54±0.08t值-3.883-1.798-1.456-1.517-0.910-0.677P值<0.0010.0760.1490.1330.3650.500組別R-扣帶回L-扣帶回R-額枕下束L-額枕下束R-穹隆L-穹隆nl-TLE組0.50±0.060.51±0.060.51±0.060.49±0.050.53±0.050.55±0.04對照組0.52±0.040.56±0.050.53±0.050.51±0.070.55±0.060.58±0.03t值-1.798-4.135-1.654-1.488-1.643-3.883P值0.076<0.0010.1020.1410.104<0.001

表5 nl-TLE患者與健康人腦白質(zhì)纖維束MD值比較(±s)

表5 nl-TLE患者與健康人腦白質(zhì)纖維束MD值比較(±s)

組別R-下縱束L-下縱束R-上縱束L-上縱束R-鉤束L-鉤束nl-TLE組0.79±0.070.77±0.020.73±0.050.69±0.030.73±0.040.69±0.04對照組0.77±0.050.76±0.040.71±0.060.68±0.040.72±0.040.68±0.07t值1.5061.4241.6431.2811.1380.791P值0.1360.1580.1040.2040.2580.431組別R-扣帶回L-扣帶回R-額枕下束L-額枕下束R-穹隆L-穹隆nl-TLE組0.73±0.060.64±0.070.75±0.070.70±0.020.77±0.040.72±0.08對照組0.71±0.040.62±0.080.73±0.080.68±0.030.74±0.030.71±0.04t值1.7981.2081.2083.5463.8830.728P值0.0760.2300.2300.001<0.0010.469

2.5 相關(guān)性分析 nl-TLE患者L-海馬、R-顳上回、R-楔前葉、R-后扣帶回白質(zhì)體積，R-下縱束、L-扣帶回和L-穹隆腦白質(zhì)纖維束FA值，以及L-額枕下束、R-穹隆腦白質(zhì)纖維束MD值均與數(shù)字廣度順向、Stroop C、詞語流暢性、朝向一致目標(biāo)RT、雙朝向目標(biāo)RT及執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)效率值相關(guān)(P均<0.05)。見表6。

表6 nl-TLE患者腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化與執(zhí)行功能的相關(guān)性(r)

3 討論

TLE患者多存在認(rèn)知功能障礙及廣泛的執(zhí)行功能障礙，與神經(jīng)遞質(zhì)過度釋放、酸中毒及腦缺氧所致神經(jīng)元結(jié)構(gòu)損傷和代謝異常有關(guān)[7-8]。本研究nl-TLE組MOCO評分、BNT、DSST等神經(jīng)心理學(xué)測試評分均明顯低于對照組，且其數(shù)字廣度順向、Stroop C、詞語流暢性等執(zhí)行功能特征與對照組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，提示nl-TLE患者存在注意力、短時記憶力、反應(yīng)能力障礙，影響其執(zhí)行功能，與BJ?RKE等[9]的結(jié)果相符。

腦區(qū)之間功能連接與腦白質(zhì)體積有關(guān)[10]。QIN等[11]發(fā)現(xiàn)TLE患者內(nèi)側(cè)眶額回、右側(cè)海馬和海馬旁回灰質(zhì)體積較健康對照者明顯縮小。本研究結(jié)果顯示，nl-TLE組L-海馬、R-顳上回、R-楔前葉及R-后扣帶回腦區(qū)的白質(zhì)體積較對照組明顯減小，可能與長期反復(fù)癲癇發(fā)作致神經(jīng)元異常放電、棘波放電、血流量和耗氧量增加、神經(jīng)環(huán)路異常等有關(guān)。GLEICHGERRCHT等[12]報道，TLE患者癲癇發(fā)作模式與其雙側(cè)扣帶束及下縱束腦白質(zhì)纖維束FA值有關(guān)。本研究nl-TLE組R-下縱束、L-扣帶回及L-穹隆腦白質(zhì)纖維束FA值較對照組明顯降低，與GLEICHGERRCHT等[12]的結(jié)果存在差異，可能與樣本及TLE疾病類型不同有關(guān)。HOGAN[13]認(rèn)為伴海馬硬化TLE患者的扣帶回、海馬及外囊的白質(zhì)纖維束MD值明顯小于nl-TLE患者；本研究nl-TLE組L-額枕下束及R-穹隆腦白質(zhì)纖維束MD值較對照組明顯增加，均提示nl-TLE患者腦白質(zhì)纖維連接的完整性受損。本研究發(fā)現(xiàn)nl-TLE患者上述腦白質(zhì)體積、FA值及MD值與其執(zhí)行功能特征相關(guān)，表明nl-TLE患者執(zhí)行功能改變與腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。

本研究的局限性：為單中心回顧性研究，樣本量相對較少，難以避免選擇偏倚；未對nl-TLE組按照年齡、發(fā)作類型及側(cè)別等進(jìn)行分層分析，有待進(jìn)一步完善。

綜上所述，頭部DTI能夠有效評估nl-TLE患者腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變，腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變與其執(zhí)行功能障礙有關(guān)。