,癫痫的影像学研究进展,癫痫是一种以大脑神经元的反复异常放电为特征的一组临床症候群，患病率约0. 5 %1 %，人类对于癫痫的认识和 研究最早可以追溯到2500年前。最近10余年，癫痫领域的研究进展很快，功能影像学方面 ，各种成像技术为癫痫的临床诊疗提供了崭新的检查手段 ： MRS 发展及其应用最为瞩目，因为MRS 具有很高的敏感性，且与手术病理有良好的符合，是探测局部神经元病变的最好工具。 fMRI 描述大脑内神经元激活的区域，进行脑功能定位； DWI 通过组织水分子的细微弥散变化情况来反映组织的病理生理过程，为癫痫研究提供了一种全新的研究方法。 SPECT、PET 从脑功能上了解发作间歇期和（或）发作期的脑血流、脑代谢情况； MEG、MSI 更精确的发现异常放电的起始部位。,磁共振波谱 (magnetic resonance spectroscopy，MRS),是一种利用核磁共振现象和化学位移作用进行一系列特定原子核及其化合物分析的方法，能检测活体组织器官能量代谢、生化改变的一种无创性技术。随着高场强、高性能设备的问世，其灵敏度不断提高，近10余年来已逐渐地应用于包括癫痫在内的神经系统疾病的基础研究和临床应用中。,1HMRS病理生理学基础,癫痫的组织病理学改变为神经元损 伤和神经胶质细胞增生，因而用1HMRS 对NAA、Cho 、Cr 峰值及NAA/Cr、NAA/ (Cho +Cr) 比值的分析来诊断癫痫，通过测定Glu、Gln、GABA 等三种 氨基酸神经递质来判断癫痫活动。,NAA（N乙酰天门冬氨酸） 主要存在于神经元内, 是神经元功能的标志物,其含量下降常提示神经元功能受损或丧失。 Cho （胆碱） 和Cr （肌酸） 在神经元和神经胶质内均被发现, 但细胞研究证明, 异形胶质细胞和少突胶质细胞内Cho 和Cr 含量明显高于神经元,所以Cho 和Cr 增加提示有神经胶质增生。 GABA （- 氨基丁酸） 是中枢神经系统中的一种主要抑制性神经递质，具有抗伤害作用。 Glu（谷氨酸）和Gln（谷氨酰胺） 是兴奋毒性作用的神经递质。 GABA减少或Glu和Gln增加都提示局部兴奋性增高而异常放电。,1H MRS对NAA、Cr、Cho的测定,颞叶癫痫的研究 1.病理改变敏感指标：Duncan等对25例TLE患者和与其年龄相匹配的正常人进行了对照研究，也发现25例患者MRS全有异常，与正常对照比较，NAA信号减少22 。Cr和Cho信号分别增加l5和25 ，且NAA(Cho+Cr)比值明显降低。 2.致病灶的准确定位： 3.病灶对侧异常：对TLE的进一步研究还发现，不仅癫痫病灶侧有异常改变，病灶对侧也可出现异常。,非颞叶癫痫的研究 1HMRS可敏感地反映出非颞叶区的神经元缺失，为非颞叶癫痫提供有价值的术前定位信息。 Garcia等对额叶癫痫患者的研究表明致痫灶侧的额叶NAA较对侧下降，NAA(Cho+Cr)也平均较对侧下降了30。 Savic等对特发性全面性癫痫 (idiopathic generalizedepilepsy，IGE)患者研究也得出相似的结果，并发现强直一阵挛发作患者会出现丘脑NAA含量降低，而所有患者都存在丘脑Cho、Ino含量改变。 Simister等近来对枕叶癫痫患者研究也发现类似的改变。,1H MRS对神经递质的测定,Glu，Gln：Petrdt等用1HMRS测得TLE病人活体和 手术标本的Gln峰值升高，且大脑皮质高于白质， 而Glu峰值变化不大 GABA: 对实验动物的大脑皮层和癫痫患者脑脊 液的测定，均显示有GABA的降低。 Rothman等观察到患者服用氨己烯酸(vigabatrin， VGB)的量与大脑皮层GABA的增加基本平行。所以， 应用 1H MRS测定人活体GABA，可动态和定量评价 癫痫发作不同时期脑中GABA浓度和抗癫痫药物治疗 后GABA的含量，同时也可避免脑脊液测定的有创 性和标本处理带来的不准确性。,MRS shows syndrome differentiated metabolite changes in human-generalized epilepsies Savic,a,Y.Osterman,c and G. Helms NeuroImage 21 (2004) 163172,31P病理生理学基础,31PMRS用于癫痫活体研究早于1HMRS,生物体内许多 生物分子都含有31 P ,磷代谢物包括三磷腺苷 (adenosine triphosphate，ATP)、磷酸肌酸 (phosphate creatine，Pcr)、磷酸单酯(phosphate monoester，PME)、无机磷酸盐(phosphaticion，Pi )等，它们的能量代谢反应式为PCr+ADPATP+Cr； ATPADP+Pi+能量。 31PMRS判断致痫灶主要依据PME、Pi和PCr的峰值变 化。 有研究认为PME减少反映了神经元缺失和胶质增生 有关的磷脂代谢改变。 PH值升高反映出脑组织的过度兴奋和有异常发作。 因此31P MRS 被广泛应用在研究组织能量代谢和生 化改变等方面.,31PMRS在癫痫中的应用,31P MRS 对癫痫病灶的测定结果常表现为pH值升高、PME减少及PcrPi比值降低。 定位诊断：31PMRS对额叶的研究中也发现了患侧pH值升高和PME降低现象,证明了31PMRS对颞叶外癫痫的定位价值. 评价治疗：在8O年代，Young等应用31PMRS对癫痫患者进行研究时就发现致病区PcrPi比值在癫痫发作时降低50，痫性发作停止后，比值恢复正常。Kuzniecky 等对部分性癫痫患者的的研究也得到类似的结果，有效治疗后，各指标渐正常。 近来Obata等发现，Pi浓度升高与NAA/(Cho+Cr)比值降低都是反映神经元改变的理想指标。有人认为PME减少反映了神经元缺失和胶质增生有关的磷脂代谢改变，而致病灶pH值的增高可能是大脑对癫痫反复发作的一种保护性机制。,其它原子核MRS 在癫痫中的应用,除1P、31P 外,13C 和23NaMRS 也用来研究癫痫, 目前主要处于实验阶段。 13C: 检测的敏感性只有1H 的116 % , 且检测信号较弱, MRS 显示结果不佳, 限制了在生物体内的应用。 Kwan 等将其与信号较强的1H 结合成1H/ 13C , 以此更好的显示脑组织内乳酸代谢情况, 实验性 癫痫发现脑组织内13C 明显增加, 反映了脑内糖 酵解的增加。 23Na :人体内含量高, 感应性较13C 高, 但是钠离子受周 围化学环境的影响小, 化学位移相差很小, 故而应 用受到一定限制。 23Na MRS检测结果显示钠的跨膜运动与抽搐的 强度有一定相关性, 癫痫发作时, 抽搐强度增加, 进入神经细胞内的钠量也增加。,MRS存在问题及前景展望：,MRS作为一种新的无创性活体检测手段,因其独特的优 越性和敏感性，在癫痫的研究中备受青睐，取得了一定 的研究成果。但目前的研究还存在一些问题： 1 测定时间长，通常为30min左右。研制出新的快速 MRSI数据采集脉冲序列是最迫切的要求。 2 测定的精确度，区域定位选择方法不确定。 3 数据处理较复杂。 4 波谱变化解释不明确 5 目前的MR装置，至少有+ 一005pH单位的误差， 关于31PMRS在癫痫研究结果不一致的原因不清楚。 6 还不能有效地区别出代谢产物与神经递质混和物中的 各种组分。 相信未来软件、硬件的进步，以上的问题将一一 解决， MRS的优越性将淋漓尽致地得以发挥。,功能性磁共振(fMRI),fMRI 作为90 年代发展起来的脑功能成像技术,脑激 活时,静脉血氧浓度升高,脱氧血红蛋白相对减少,导致局 部磁场的变化,引起MR 的信号改变。它以较高的时间、 空间分辨力,和在功能图上清晰可见的信号强度对人脑功 能定位，为研究人脑活动提供了一种新的技术。 脑细胞发作性过度放电是癫痫发病的基础。这种异 常放电与正常脑功能活动时局部代谢及血流动力学变化 在某种程度上有类似之处。,fMRI在癫痫中的应用,准确定位癫痫灶： 术前EEG及皮层电极探测的病灶范围往往过大,难以为手术 及定向治疗提供确切的病变部位。特别是对存在于重要功能区 内的癫痫病灶,定位的准确与否将直接关系到术后功能状态。 以枕部癫痫为例,由于频繁癫痫性放电及向颞、额部的迅速传播, EEG常表现颞或额部为著的异常活动,甚至用皮层电极也常出现 错误定位。Lorianne 等对此类癫痫进行fMRI病灶定位研究,他 们在给予全视野刺激的同时采集到枕叶异常信号的位置,使术中 皮层电极的探测更具目的性。,保护病灶附近的功能结构： 对某些手术患者,术前Wada 试验是判断语言优势区必不 可少的检查项目,而且在实施病灶切除前往往以皮层刺 激活法确定功能区的范围。这些检查均具有一定的创伤 性和危险性。与之相比,fMRI 不但安全、无创,而且可 提供语言和其他功能区确切的分布图像。Desmond 等和 Binder 等分别报道了fMRI 与Wada 测试对比性研究,他 们对29 例成年癫痫患者进行了术前Wada 测试和fMRI语 言功能检查,结果显示两种方法的语言定侧效果完全一 致。,语言优势半球及语言相关皮层区的功能性磁共振定位 刘 刚等 实用放射学杂志2004 年3 月第20 卷第3期,上：正常被试脑区激活图 下：癫痫病人的脑区激活图,fMRI优点,现阶段,虽然fMRI 在癫痫的临床研究尚处于初始阶段,但已经显示出其他功能影像无法比拟的优势,集中体现于以下几方面： 1 fMRI 是完全无创性的功能检查方法。 EPI（平面回波成像）图像采集速度快,可在50100 ms 时间内迅速采集到局部 脑兴奋时瞬时信号信息, 具有很好的时间分辨效果。 fMRI 图像的空间分辨率极佳,可提供癫痫灶更为精确 的三维空间位置,是其他功能成像技术无法比拟的。 fMRI 技术可对同一个体的某个脑功能活动或SED（亚 临床癫痫性放电,subclinical epileptogemi discharge) 事件进行重复研究,提供更可靠的功能图 像信息。 对常规影像学无结构性变化的难治性癫痫病灶进行精 确的功能定位。,fMRI缺点,1 fMRI 对癫痫灶定位的临床意义旨在为外科及定向治疗提供更精确的病变部位。如果间歇期很少出现SED事件,就不可能捕获到病灶的信号,此时EEG结合其他功能成像技术可能有助于病灶定位; 2 即使在间歇期出现频繁的SED事件,亦并非均能获得可重复的兴奋灶图像,间歇期癫痫性波形及放电形式与病灶图像获得率间的关系尚待进一步研究; 3 在发作期,因伴有明显的运动症状将导致大量伪影,不适于此项检查; 4 对有多个刺激病灶的癫痫患者,需根据EEG事件多次采集EPI图像,并结合VEEG及临床资料进行综合分析,以判断真正的致癫痫灶。 相信随着临床研究的不断扩展和MRI 硬件及软件分析技术的改进,这些问题将有望得到解决。在脑功能研究方面,尤其是对高级智能活动的深入研究,将进一步揭示不同脑区更精细的分工及与高级整合之间的相互关系,这对推动临床癫痫病学的发展必将产生更为深远的影响。,弥散成像（DWI）,在生物组织中，水弥散是同周围组织的微环境密切 相关的，组织微环境的改变会影响水分子的移动。DWI 技术就是通过记录组织的水弥散来反应组织的病理生理 变化。 在癫痫发作时，脑内神经元的异常放电会导致局部 脑组织的代谢和生化发生变化，这种微环境的改变引起 水分子的弥散变化，从而导致DWI信号的异常。同时这 种检查是完全无创伤的，因此为癫痫的研究提供了一种 安全而有效的全新研究方法。,DWI在癫痫中的应用,在癫痫致痫灶定位中的作用 Kim等对5例癫痫患者的研究中发现，围 发作期的DWI信号改变区同EEG和发作期SPECT 扫描所记录的痫性发作灶位于同一脑叶。 Heiniger等对8例难治性癫痫患者