集成磁共振技術(shù)對常規(guī)MRI表現(xiàn)陰性顳葉內(nèi)側(cè)癲癇患者的定量研究

張浩天,徐蕊,罕迦爾別克·庫錕,丁爽,王云玲

癲癇是最常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一,據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,全球大約六千余萬人患有癲癇,終生患病率約為8/1000[1]。國內(nèi)流行病學資料顯示我國癲癇的患病率為4%～7%,且每年新增人數(shù)達40萬[2]。研究表明,如果癲癇患者一經(jīng)確診立即接受抗癲癇藥物治療,大部分患者的病情能夠得以控制甚至痊愈[3]。早期干預可以防止患者的認知功能進一步受損[4]。但部分癲癇患者藥物干預無效,被定義為抗藥性癲癇[5],其中顳葉癲癇約占70%[6]。外科手術(shù)治療是藥物難治性癲癇的一種選擇,但術(shù)前無創(chuàng)性準確定位癲癇病灶仍然是一個重大的挑戰(zhàn)。

既往文獻研究多采用灰質(zhì)體積和海馬體積的定量分析、擴散張量成像及靜息態(tài)MRI等方法對癲癇患者進行診斷及監(jiān)測,但難以對海馬體積進行精準分割和測量[7-10]。也有研究應用T2-mapping對海馬相關(guān)疾病進行早期診斷及治療效果的監(jiān)測[11-13]。GE公司開發(fā)的MAGiC(Magnetic Resonance Imaging Compilation)序列是一種合成磁共振成像(synthetic magnetic resonance imaging,SyMRI)技術(shù),可以實現(xiàn)一次掃描而同時得到常規(guī)形態(tài)學圖像和T1、T2、質(zhì)子密度(proton density,PD)、縱向弛豫率(R1)和橫向弛豫率(R2)等定量參數(shù)值,從而實現(xiàn)對疾病的全面診斷。對于mTLE的診斷,SyMRI技術(shù)通過對特定區(qū)域進行能同時進行多模態(tài)圖像和多種定量參數(shù),可以反映局部功能、代謝等方面的變化。

本研究通過運用合成MRI技術(shù)(MAGiC序列),對常規(guī)MRI表現(xiàn)陰性的mTLE患者及健康成年人的海馬頭進行定量分析,旨在探討該技術(shù)在早期診斷mTLE中的價值。

材料與方法

1.研究對象

招募2020-2022年在本院行顱腦MRI檢查的經(jīng)腦電圖檢查確診斷為左側(cè)顳葉內(nèi)側(cè)癲癇(medial temporal lobe epilepsy,mTLE)的患者。納入標準:①連續(xù)4 h腦電圖捕捉到發(fā)作期腦電圖表現(xiàn)達5次及以上,且具有較明確的發(fā)作期腦電圖起源;②臨床癥狀符合mTLE先兆及發(fā)作的特點;③具有腦代謝斷層現(xiàn)象組合表現(xiàn),即癲癇發(fā)作間期檢查發(fā)現(xiàn)左側(cè)顳葉代謝減低且MRI檢查示腦內(nèi)未見明顯異常信號[8];④既往無精神類疾病如癲癇、帕金森、阿爾茨海默病等;⑤既往無腦部相關(guān)病變(如腦卒中、腦腫瘤、脫髓鞘疾病等病史)及腦部手術(shù)病史;⑥無需長期接受藥物治療的其它疾病史[14]。排除標準:①圖像偽影較重,無法進行定量測量;②定側(cè)困難或雙側(cè)癲癇發(fā)作;③因蛛網(wǎng)膜囊腫、顱內(nèi)腫瘤等所致的繼發(fā)性癲癇。

最終共納入34例mTLE患者,男15例,女19例,年齡14～32歲,平均(22±6.5)歲。同期招募在本院行健康體檢且顱腦MRI檢查未見明顯異常的42例成年人作為正常對照組。其中,男18例,女24例,年齡21～29歲,平均(24.2±4.6)歲。兩組受試者年齡及性別構(gòu)成相匹配(年齡:t=1.704,P=0.087;性別:χ2=1.402,P=0.163)。

2.結(jié)構(gòu)MR 圖像的采集

使用GE Signa Architect 3.0T MR掃描儀和48通道頭顱專用線圈,掃描范圍包括整個大腦,患者取仰臥位,先采用常規(guī)MRI序列(橫軸面或矢狀面T2WI和橫軸面T2-FLAIR)進行掃描,根據(jù)矢狀面定位像確定海馬長軸方向,從而行橫軸面MAGiC序列掃描。MAGiC序列掃描參數(shù):TE 22 ms,TR 9237 ms,層厚3 mm,視野240 mm×240 mm,層數(shù)256。

3.定量參數(shù)測量方法

將SyMRI掃描數(shù)據(jù)導入GE MAGiC后處理軟件,在T2-FLAIR圖像上雙側(cè)海馬頭內(nèi)進行勾畫ROI進行定量參數(shù)的測量,雙側(cè)海馬的測量盡量選取同一層面,注意避開海馬頭與腦脊液和相鄰腦組織相近或重疊的區(qū)域,ROI為直徑2 mm的小正方形,復制到T1-mapping、T2-mapping、質(zhì)子密度、R1和R2圖像上,每個序列的圖像上采集3次數(shù)據(jù),取平均值,計算得到T1、T2、PD、R1及R2值。

4.統(tǒng)計學處理

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 26.0軟件進行分析。對符合正態(tài)分布的計量資料采用均數(shù)±標準差表示,不符合正態(tài)分布的計量資料使用M(Q1,Q3)表示,分別使用獨立樣本t檢驗(正態(tài)分布資料)或Mann-WhitneyU檢驗進行組間比較。對左側(cè)海馬頭參數(shù)值在mTLE組與對照組之間有統(tǒng)計學差異的參數(shù)及其構(gòu)建的聯(lián)合模型(DeLong檢驗)采用ROC曲線分析來評價其診斷效能。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1.雙側(cè)海馬頭定量參數(shù)的比較

mTLE組內(nèi)左、右側(cè)之間及2組之間同側(cè)海馬頭各項定量參數(shù)值的比較結(jié)果見表1～3。

表1 mTLE組雙側(cè)海馬頭定量數(shù)據(jù)及對比結(jié)果

表2 mTLE組及對照組左側(cè)海馬頭定量數(shù)據(jù)及對比結(jié)果

表3 mTLE組及對照組右側(cè)海馬頭定量數(shù)據(jù)及對比結(jié)果

mTLE組內(nèi)左、右側(cè)海馬頭之間各項定量參數(shù)值的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05;圖1)。

圖1 患者,男性,33歲,于18年前確診為難治性癲癇,經(jīng)腦電圖監(jiān)測證實為顳葉內(nèi)側(cè)癲癇(左側(cè)),雙側(cè)海馬頭于T2-FLAIR 上未見明顯異常改變,左側(cè)海馬頭的T1、T2、PD、R1及R2值為1710ms、98ms,85.6ms、0.67及10.30,對側(cè)正常海馬頭的相應測量值分別為1392ms、97ms、89.3ms、0.71及10.31。a)T2-FLAIR;b)T1偽彩圖;c)T2偽彩圖;d)PD偽彩圖;e)R1偽彩圖;f)R2偽彩圖。

mTLE組左、右側(cè)海馬頭的T1和PD值均較對照組相應側(cè)要高,且差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05);mTLE組左側(cè)海馬頭的R1值較對照組同側(cè)海馬頭低,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);mTLE組與對照組之間雙側(cè)海馬頭的T2、R2值及右側(cè)海馬頭的R1值的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

2.定量參數(shù)及聯(lián)合模型對mTLE的診斷效能

基于上述組間比較結(jié)果,左側(cè)海馬頭的T1、PD及R1的測量值在mTLE組與對照組之間的差異有統(tǒng)計學意義,將這3項參數(shù)進行組合構(gòu)建了四種聯(lián)合模型(T1+PD+R1、T1+PD、R1+PD、T1+R1),對3項參數(shù)和4個模型進行ROC曲線分析,結(jié)果詳見表4和圖2～3。

表4 SyMRI定量參數(shù)對mTLE的診斷效能

圖2 T1、T2和PD的ROC曲線,T1、PD及R1的AUC分別為0.89、0.74及0.84,T1的AUC最大。

T1、PD及R1的AUC分別為0.89、0.74及0.84,T1的AUC最大;T1+PD+R1及T1+R1這兩種聯(lián)合模型的AUC均為0.93,高于各單項參數(shù)及其它2種聯(lián)合模型的AUC。進一步行Delong檢驗,結(jié)果詳見表5。T1與PD、R1與PD、T1與R1之間AUC的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05);T1+PD+R1聯(lián)合模型的AUC高于T1、PD、R1,且差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

表5 各項指標及聯(lián)合模型AUC比較(DeLong檢驗)的P值

討 論

海馬的形態(tài)信號的改變不僅與諸多疾病相關(guān)[14-16],也會隨著年齡的增長而變化[13],更是存在個體差異,因此單純分析海馬的形態(tài)和體積會造成一定的誤差。既往研究采用海馬體積和灰質(zhì)面積等方法來研究癲癇疾病,存在一定圖像質(zhì)量不佳及感興趣區(qū)勾畫誤差等問題。

SyMRI技術(shù)是一種較新的定量MRI檢查技術(shù)[17],基于多延遲飽和多回波原理,經(jīng)過單次掃描可獲得8種對比加權(quán)影像,包括T1WI、T2WI、質(zhì)子密度加權(quán)成像(proton density-weighted imaging,PDWI)、T1-FLAIR、T2-FLAIR、相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(phase sensitive inversion recovery,PSIR)、短時反轉(zhuǎn)恢復(short-tauinversion recovery,STIR)和雙反轉(zhuǎn)恢復(double inversion recovery,DIR),并能夠獲得5種定量參數(shù)圖像,包括T1、T2、R1、R2和PD。SyMRI技術(shù)首先應用于神經(jīng)系統(tǒng)的檢查,可以通過細微調(diào)節(jié)掃描參數(shù)來改善感興趣區(qū)域的可視化,對多發(fā)性硬化等疾病具有良好的診斷價值[18-23]。近年來多項研究中將SyMRI技術(shù)應用于膝關(guān)節(jié)、乳腺、前列腺以及直腸等部位的相關(guān)疾病,結(jié)果顯示該技術(shù)對于這些部位的良、惡性腫瘤具有良好的鑒別診斷價值[24-29]。說明SyMRI技術(shù)對于疾病的診斷具有巨大的潛力。SyMRI技術(shù)可以對感興趣區(qū)進行定量測量,也為早期診斷mTLE提供影像學依據(jù)。為了獲得更加準確的測量值,需要基于常規(guī)矢狀面T2WI對海馬頭進行定位,通過選擇準確的掃描平面再進行SyMRI序列的掃描,對海馬頭進行多次ROI的勾畫和測量,取平均數(shù)作為最終測量結(jié)果。

mTLE患者海馬區(qū)T1、T2及PD值的變化與組織的鐵沉積、含水量以及髓鞘增減有關(guān)[30],而PD值代表著組織游離水的含量,這反映了海馬潛在的細微病理生理變化。本研究中,癲癇患者雙側(cè)海馬T1及PD值較正常成年人升高,T2值一般與組織的成分變化有關(guān),脫髓鞘改變會導致T1值增高。PD值的增高表明組織內(nèi)自由水較正常人增加[31],R1通常也與腦組織的髓鞘及鐵沉積的變化有關(guān),R1的降低說明組織內(nèi)存在彌漫的脫髓鞘改變[32]。這些表現(xiàn)或許與MRI陰性癲癇患者向海馬硬化型癲癇患者的病理轉(zhuǎn)變過程有關(guān),這些潛在關(guān)系需要更多的病例及研究來證實。但楊釩等[33]發(fā)現(xiàn)mTLE患者與海馬硬化型顳葉內(nèi)側(cè)癲癇患者腦損傷模式萎縮腦區(qū)有重疊區(qū)域,也存在萎縮腦區(qū)的差異,說明兩種疾病很可能存在不同的發(fā)病機制,這也解釋了本研究結(jié)果與擺玉財?shù)萚34]的研究結(jié)果有著不同的差異的原因。

本研究中mTLE組左、右側(cè)海馬頭的各項定量數(shù)值的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),可能是由于致癇灶異常放電,并向腦內(nèi)其它區(qū)域播散,導致正常腦組織發(fā)生代謝等變化。左側(cè)海馬頭的T1+PD+R1聯(lián)合模型的AUC最大,為0.94,較3個定量參數(shù)及其它聯(lián)合模型的AUC高,提示T1+PD+R1定量指標具有早期輔助診斷mTLE疾病的潛力。

本研究存在一定局限性:首先,樣本量較小,需要增大樣本量進一步增加研究結(jié)果的可信度;其次,并未進行更加精細的分組,如基于年齡、性別等因素進行分組;最后,大部分患者未經(jīng)手術(shù)病理證實。故尚需要今后增大樣本量、進行多中心研究來進一步驗證本次研究的結(jié)果。

總之,本研究結(jié)果表明通過SyMRI序列定量分析海馬頭的T1、T2等定量參數(shù)的測量值,可以分析肉眼無法識別的腦組織的功能和代謝方面的變化,如脫髓鞘、鐵沉積及含水量變化等,有望為臨床早期診斷MRI陰性顳葉內(nèi)側(cè)癲癇提供更多的影像學證據(jù)。

(作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突)