DTI在羊癫疯诊疗中的应用
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继发全面性发作(secondary generalized toniclonic seizure，SGTC)是指在部分性发作(partial seizure，PS)的基础上出现的全面发作，其脑功能损害往往较部分性发作患者更为严重，而且预后较差［1］。迄今为止，部分性发作患者出现继发全面性发作的病理生理机制尚不十分清楚，临床上缺乏能预测部分性发作是否会继发全面性发作的指标。癫痫患者脑内神经元反复发生的异常放电可导致局部脑组织的微环境发生变化，从而引起水分子的弥散运动发生变化，继而导致弥散张量成像(diffusion tensor imaging，dti)信号的异常。因此DTI可为继发全面性发作的研究提供一种安全而有效的研究手段。本研究旨在评价DTI对于常规MRI未发现病灶的继发全面性发作癫痫患者的病灶检出能力。
1资料和方法
1．1基本资料
本研究共纳入30例SGTC癫痫患者，平均年龄(29．01±9．35)岁，其中男性12例，女性18例，所有癫痫患者均根据国际抗癫痫联盟(International League Against Epilepsy，ILEA)1981年的发作分类标准进行分类。选取正常对照者30例，平均年龄(28．79±7．24)岁，男性14例，女性16例。两组在年龄、性别及教育程度患者差异无统计学意义(P＞0．05)，见表1。
1．2方法
1．2．1MR图像采集
所有被试者均使用同一台德国西门子公司(Siemens)高场强医学磁共振成像系统(Siemens magnetom trio，A tim system，German3．0T)，每个被试行者在常规MRI扫描后，采用平面回波序列在平行于前后联合线平面扫描得到弥散加权成像，同时进行轴位扫描得到弥散张量成像(b=0)。扫描参数如下:脉冲重复时间(TR)为6046ms;回波时间(TE)为93ms;视野(FOV)256mm×256mm;矩阵(matrix)128×128;层厚3mm;层间隔0mm;共45层，扩散敏感梯度方向30个，扩散敏感系数b=1000s/mm2。
1．2．2数据分析
利用MRIcroN软件中的dcm2nii．exe工具，将DTI原始DICOM数据进行格式转换，继之应用美国约翰•霍普金斯大学医学院开发的软件DTI-Studio软件对DTI图像进行头动和涡流校正，进行张量解算以及FA、ADC等扩散指标的计算，计算生成FA图、ADC图及b=0图。对DTI数据采用DTI-Studio软件计算表观弥散系数(ADC)和各项异性参数(FA)，采用MATLABR2010a用统计学参数图SPM8(Wellcome Department of Cognitive Neurology，London，UK)软件，用基于体素的分析方法(voxel-based analysis，VBA)将每个被试者的b=0图像首先配准到标准蒙特利尔(Montreal Neurological Institute，MNI)空间的T2模板上，然后将变换参数应用到每个被试者对应的体素大小为2mm×2mm×2mm的FA图和ADC图，从而完成FA图和ADC图的空间标准化，继之对每位被试者校正后的ADC图和FA图用半高宽8mm的高斯滤波器对每个FA图和ADC图进行空间平滑，以降低噪声和弥补空间标准化的误差。
1．3统计学分析
采用基于体素的分析方法(VBA)，用两样本t检验对癫痫组和正常对照组的FA图和ADC图进行比较，将性别、年龄和教育程度等作为协量，并选取20个以上连续一体得像素集合高亮区才被视为两组间差异有统计学意义的区域(P＜0．001，cluster＞20)，将差异有显著性的脑区配准到spm8的空间标准脑上以便观察。
2结果
2．1癫痫组与正常对照组之间FA值的比较
研究结果发现癫痫组右侧额内侧回、右侧钩回、右侧梭状回、右侧楔前叶、左侧扣带回、左侧颞下回、左侧梭状回、左侧小脑扁桃体、左侧楔前叶和左侧中央前回的脑区FA值较正常对照组降低，有显著性差异(见图1);癫痫组与正常对照组比较无FA值低的脑区。
2．2癫痫组和正常对照组间ADC值的比较
研究结果发现，癫痫组右侧额内侧回、右侧额下回、右侧海马旁回、右侧扣带回、右侧颞下回、右侧胼胝体、右侧前扣带回、右侧舌回、右侧梭状回、右侧枕中回、左侧颞中回、左侧钩回、左侧海马旁回、左侧颞下回、左侧中央前回和左侧胼胝体的脑区ADC值较正常对照组升高，差异具有显著性(见图2);左侧直回的脑区ADC值较正常对照组降低，差异具有显著性(见图3)。
3讨论
弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是目前唯一能无创地活体研究脑白质微结构的MRI技术，DTI通过对弥散系数进行定量分析，从而发现脑组织微小病变［2］。Anneken等［3］对1例应用抗癫痫药物治疗患者应用DTI技术研究，发现胼胝体压部髓鞘水肿，提示DTI成像术是一种检测微小病变及可逆性纤维束完整性受损的敏感技术。尽管目前普遍认为癫痫是因皮质异常导致，然而脑的解剖连接异常在痫性放电的起源和传播中起重要作用［4］，痫性放电的广泛传播可影响皮质及皮质下脑区，DTI可活体定量分析脑白质纤维束的完整性［5］，弥散系数的测定及纤维束追踪可为揭示痫性放电扩散的机制提供可靠信息［6］。Lin等［7］利用DTI技术对颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)患者研究，发现致痫灶同侧存在额颞束完整性的受损，提示长期反复的痫性发作可引起额颞束完整性受损。
癫痫患者脑内神经元的异常放电引起神经纤维肿胀，溶解和破坏等病理改变，通常情况下常规MRI不能发现这些病理改变，但DTI成像术可显示为ADC值和FA值的变化［8，9］。ADC值和FA值两者可从不同角度观察脑白质纤维束内水分子的弥散运动情况。本研究发现，癫痫组右侧额内侧回、右侧钩回、右侧梭状回、右侧楔前叶、左侧扣带回、左侧颞下回、左侧梭状回、左侧小脑扁桃体、左侧楔前叶和左侧中央前回的FA值明显低于正常对照组，未发现FA值升高的脑区。与国内外研究结果较为一致，进一步证实了癫痫患者存在广泛的脑白质结构异常。引起FA值降低的机制可能是:长期反复的癫痫发作导致神经元变性，髓鞘缺失和轴突膜退化导致的白质纤维束变性，从而引起各向异性降低，FA值降低［10-12］。本研究发现部分性继发全面性发作癫痫患者组存在广泛ADC值升高的脑区，导致ADC值升高的可能机制为:长期反复癫痫发作引起神经元变性及神经胶质细胞增生等病理改变，导致细胞外间隙增大，从而ADC值升高。因此，对于常规MRI检查未见异常的部分性继发全面性发作的癫痫患者，ADC值异常的脑区可能为隐匿性致痫灶，可能原因包括常规MRI检查未发现的神经元发育不良、神经元萎缩、神经胶质细胞增生以及其它原因所致的细胞外间隙增宽。本研究结果发现部分性继发全面性发作癫痫患者的左侧直回的脑区ADC值较正常对照组降低，推测可能是由于患者正处于癫痫发作的急性期或癫痫持续状态，此时脑组织细胞水肿明显，细胞外间隙缩小，进而引起水分子的扩散运动受限，表现为ADC值降低［13，14］。对于常规MRI检查阴性的癫痫或隐源性癫痫患者，DTI技术也可发现脑组织微结构的异常改变，有研究者对部分性发作癫痫患者进行DTI研究，发现与正常对照组比较弥散系数显著异常，提示癫痫患者脑内存在广泛的微结构异常，可能为隐匿性致痫灶［15］。
本研究结果发现常规MRI检查阴性的部分性继发全面性发作癫痫患者存在多个FA值和ADC值异常的脑区，其中以FA值降低和ADC升高的脑区为主，异常脑区主要分布在颞叶、额叶和边缘系统。其中FA值降低的脑区包括:右侧额内侧回、右侧钩回、右侧梭状回、右侧楔前叶、左侧扣带回、左侧颞下回、左侧梭状回、左侧小脑扁桃体、左侧楔前叶和左侧中央前回;未发现FA值升高的脑区。ADC值升高的脑区有:右侧额内侧回、右侧额下回、右侧海马旁回、右侧扣带回、右侧颞下回、右侧胼胝体、右侧前扣带回、右侧舌回、右侧梭状回、右侧枕中回、左侧颞中回、左侧钩回、左侧海马旁回、左侧颞下回、左侧中央前回和左侧胼胝体;左侧直回的脑区ADC值较正常对照组降低。与国内外研究结果较为一致，提示部分性继发全面性发作癫痫患者存在广泛的脑白质结构受损，推测部分性继发全面性发作癫痫患者DTI的参数异常可能与痫性放电的发生及传播引起的轴突通路损伤有关，证实了DTI成像术可发现脑白质微结构异常，尤其是可发现在T2像看似正常的白质微结构的病理改变［16，17］，表明DTI成像术对于发现部分性继发全面性发作癫痫患者脑白质纤维束的结构异常比常规MRI更为敏感。综上所述，本研究应用DTI技术研究部分性继发全面性发作癫痫患者，发现患者脑内存在广泛的脑白质微结构异常，发现常规MRI检查未见异常的部分性继发全面性发作的癫痫患者存在广泛的脑白质微结构异常，提示DTI成像术对于发现脑白质的结构异常比常规MRI更为敏感，这为无创地研究部分性继发全面性癫痫的病理生理机制提供了新的方法。