癲癇影像診斷與研究進展

1、癲癇影像診斷與研究進展癲癇影像診斷與研究進展復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院放射科復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院放射科何慧瑾何慧瑾癲癇病因?qū)W癲癇病因?qū)W 腫瘤 皮質(zhì)發(fā)育不良 血管畸形 近中顳葉硬化（MTS） 神經(jīng)皮質(zhì)硬化癲癇影像學(xué)的進展癲癇影像學(xué)的進展 結(jié)構(gòu)成像：CT、MRI 功能成像：MRS、fMRI、DWI、DTI SPECT、PET 定量技術(shù)：MRI體積測量、T2弛豫時間測量、 ADC值、FA值 癲癇影像學(xué)的作用癲癇影像學(xué)的作用 明確病因 了解腦的功能狀態(tài)：MRS、fMRI、DTI 術(shù)前準備：定側(cè)診斷、功能評價、預(yù)測預(yù)后 探索癲癇的疾病過程 MRI成像序列成像序列 矢狀面SE T1加權(quán) 橫斷面FSE T2加權(quán)

2、傾斜冠狀面T1加權(quán)： IR T1W或3D-FSPGR序列 傾斜冠狀面FSE T2加權(quán) 傾斜冠狀面T2-FLAIR序列 2D-SE3D-FSPGR3D-BRAVO 3D掃描T1權(quán)重大，灰白質(zhì)對比度好 3D整塊掃描，圖像信噪比好 無間隔，薄層，分辨率高 掃描時間短 正常海馬的正常海馬的MRIMRI表現(xiàn)表現(xiàn) 全長 4-5cm,主要為灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，分三部分 頭部：與杏仁核為鄰，扁平不規(guī)則形， 海馬趾為其特征 體部：規(guī)則卵圓形 尾部：體向后方的橫行段 人為分界：腦干前緣，四疊體正常海馬形態(tài)和細胞結(jié)構(gòu)正常海馬形態(tài)和細胞結(jié)構(gòu) 3.0-T 60-cm imager 3.0-T 60-cm imager ，3-cm

3、-diameter solenoid coil 3-cm-diameter solenoid coil Spin-echo interleaved images Spin-echo interleaved images ， 1000/30/4 1000/30/4 ，256 256 * * 256 matrix, 1-mm thickness, 3- or 4-cm FOV 256 matrix, 1-mm thickness, 3- or 4-cm FOV Subdivisions of Ammons hornCA1 (1), CA2 (2), Subdivisions of Ammons h

4、ornCA1 (1), CA2 (2), CA3 (3), CA4 (4)CA3 (3), CA4 (4) 海馬正常的內(nèi)部結(jié)構(gòu)海馬正常的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 內(nèi)層： 齒狀回 灰質(zhì)信號 中間層：輻射層 白質(zhì)信號 外層：安蒙氏角CA1-CA4 灰質(zhì)信號 海馬槽和海馬傘：白質(zhì)纖維三層結(jié)構(gòu) 3T 3T顯示正常海馬顯示正常海馬 7T 7T顯示正常海馬顯示正常海馬Radiology 2011,261(1)海馬的病變海馬的病變 海馬是一個極易受損的敏感部位，創(chuàng)傷、缺血缺氧、炎癥反應(yīng)和變性等過程均可引起海馬病變。 海馬硬化( hippocampal sclerosis，HS ) 是難治性顳葉癲癇最常見的病理類型，主要病理

5、改變?yōu)橐种菩陨窠?jīng)元數(shù)目的減少， 神經(jīng)元樹突棘的喪失以及星形膠質(zhì)細胞的反應(yīng)性增生。在大體結(jié)構(gòu)上，海馬變小變硬。海馬硬化的病理海馬硬化的病理 1825年，Bouchet 和 Cazauvieilh 首次報道了癲癇和精神錯亂之間的關(guān)系，8例/18例穿刺發(fā)現(xiàn)有海馬病變，以后被稱之為安蒙氏角硬化（Ammons horn sclerosis)。 1880年，Sommer 首次對海馬病灶鏡檢，描述了海馬CA1段廣泛的神經(jīng)元丟失情況。 1899年，Bratz估計安蒙氏角硬化占癲癇病理的50；認為安蒙氏角硬化可能是癲癇的病因，而不僅僅是癲癇發(fā)作的結(jié)果。1987年，Kuzniecky 首次報道HS的MRI，并與病

6、理相對照，幾乎完全靠T2加權(quán)高信號診斷。1990年，Jackson首次采用理想的傾斜平面成像診斷HS：海馬萎縮T2加權(quán)信號改變（0.3T）。 1993年， Jackson 建立了海馬硬化MRI診斷的4個標準（1.5T）。 海馬硬化海馬硬化MRIMRI海馬硬化的特征海馬硬化的特征 T1WT1W顯示近中顳葉硬化的示意圖顯示近中顳葉硬化的示意圖主要MR征象：右側(cè)海馬萎縮、T1W信號降低（T2W信號增高）、海馬內(nèi)部 細節(jié)丟失次要MR征象：同側(cè)顳葉萎縮、側(cè)白質(zhì)萎縮（CWM）、穹隆萎縮、顳角擴大、 同側(cè)乳頭體萎縮（前部層面） 右側(cè)海馬硬化右側(cè)海馬硬化 右側(cè)海馬硬化右側(cè)海馬硬化 左側(cè)海馬硬化左側(cè)海馬硬化 R

7、adiology 2011,261(1)海馬硬化的海馬硬化的MRIMRI診斷診斷 海馬硬化神經(jīng)元丟失和膠質(zhì)增生 海馬萎縮膠質(zhì)增生 信號增高神經(jīng)元丟失和膠質(zhì)增生 內(nèi)部細節(jié)丟失 顳角擴大只有與同側(cè)海馬萎縮同時存在，才能與海馬硬化的診斷相關(guān)。 正常變異，其它原因?qū)е嘛D葉實質(zhì)丟失，頭位不正等也可引起顳角擴大。 顳葉萎縮不能作為海馬硬化的診斷標準。 先天變異，頭位不正或其它原因可以造成顳葉萎縮的假象。 側(cè)白質(zhì)萎縮可能是海馬硬化的病理延續(xù)。 海馬硬化的海馬硬化的MRIMRI診斷診斷海馬硬化的病因探討海馬硬化的病因探討 兒時高熱驚厥史：2540TLE 產(chǎn)傷：1953年 Earle 提出incisural s

8、clerosis 內(nèi)側(cè)顳葉經(jīng)小腦天幕疝 海馬損傷 癲癇發(fā)作： 成人大發(fā)作14天 高信號，8個月萎縮 老鼠模型 Kainate 血管性水腫 細胞毒性水腫 15天 膠質(zhì)增生 海馬硬化既是原因，又是結(jié)果海馬硬化的鑒別診斷海馬硬化的鑒別診斷 老年性海馬萎縮：與大腦萎縮程度一致 AD海馬萎縮：無信號的異常 海馬的腫瘤：體積增大、占位征象 其它病變 注意海馬損傷之后的暫時性改變 海馬膠質(zhì)瘤海馬膠質(zhì)瘤 WHO2WHO2級級少枝膠質(zhì)瘤少枝膠質(zhì)瘤 WHO2WHO2級級 MRIMRI體積測量體積測量 對顳葉癲癇診斷價值的研究對顳葉癲癇診斷價值的研究MRIMRI體積測量方法體積測量方法 追蹤法（tracing） 域

9、值法 （thresholding） 基于感興趣區(qū) 隨機標記法（random marking） VBM（voxel-based morphometry） 基于體素基于感興趣區(qū)的體積測量方法基于感興趣區(qū)的體積測量方法v 顱內(nèi)容積測量v 海馬、杏仁核和前顳葉的定界v 海馬、杏仁核和前顳葉體積測量v 海馬、杏仁核和前顳葉體積的標準化處理： VR=Vr*Va/Vn 臨床應(yīng)用價值臨床應(yīng)用價值定側(cè)診斷 DHF與海馬絕對容積相結(jié)合定側(cè)敏感性76%，特異性100%。 杏仁核和前顳葉體積測量不具定側(cè)診斷價值。2.評價手術(shù)預(yù)后 單側(cè)海馬萎縮是手術(shù)的最佳適應(yīng)癥。 雙側(cè)海馬不對稱萎縮不是手術(shù)禁忌（DHF值達定側(cè)標準，預(yù)

10、后好）。 基于體素的形態(tài)測量學(xué)（基于體素的形態(tài)測量學(xué)（VBM）v 2000年首次被Ashburner和Friston提出v 基于體素對腦結(jié)構(gòu)磁共振圖像的自動、全面、 客觀的分析技術(shù)，可以對整腦定量地檢測腦組 織成分的密度，從而刻畫出局部腦區(qū)的特征和 腦組織成分的差異。VBM方法方法v 空間標準化：將個體腦結(jié)構(gòu)圖像在空間上標 準化到一個完全相同的立體空間v 分割：得到灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液v 平滑：提高信噪比v 統(tǒng)計建模和假設(shè)檢驗VBM的優(yōu)點的優(yōu)點v允許對全腦做出估計，無需關(guān)于感興趣區(qū)的先 驗假設(shè)v定量檢測出腦組織的密度差異， 使對腦組織的分析從定性上升到定量v可重復(fù)性好，無主觀誤差皮層表面積Fre

11、eSurfer皮層厚度顳葉癲癇患者皮層表面積與海馬容積的相關(guān)性紅色代表正性相關(guān) 1H MRS對顳葉癲癇對顳葉癲癇 定側(cè)診斷價值的研究定側(cè)診斷價值的研究 右側(cè)NAA/(Cr+Cho)比值為0.46，左側(cè)NAA/(Cr+Cho)比值為0.73。 右側(cè)NAA/(Cr+Cho)比值為0.48，左側(cè)NAA/(Cr+Cho)比值為0.56。 顳葉癲癇顳葉癲癇1H MRS改變的病理改變的病理 TLE基本病理改變抑制性神經(jīng)元數(shù)目減少 NAA 星形膠質(zhì)細胞反應(yīng)性增生 Cr、Cho本研究顯示病側(cè)顳葉NAA/Cr、NAA/Cho和NAA/(Cr+Cho)比值較對側(cè)和正常對照組降低，由此推測NAA減少，或Cr、Cho

12、增高。與文獻報道相一致，也為病理所證實。1H MRS雙側(cè)異常的意義及與手術(shù)預(yù)后的關(guān)系雙側(cè)異常的意義及與手術(shù)預(yù)后的關(guān)系 v 本研究中MRS雙側(cè)異常率34v 文獻18-50。 原因：1.Margerison雙側(cè)病理； 2.癲癇放電的傳導(dǎo)擴散。v MRS雙側(cè)異常并不預(yù)示手術(shù)預(yù)后不良。v 雙側(cè)不同程度代謝異常并不是手術(shù)禁忌。v 雙側(cè)異?？赡芨嗟胤从成窠?jīng)元的失功能。v 文獻報道中有相反的意見。 原因：預(yù)后不良組病例數(shù)少，需進一步隨訪。 fMRI對顳葉癲癇的研究對顳葉癲癇的研究v WADA試驗 創(chuàng)傷性v BOLD 無創(chuàng)v 語言功能定側(cè)v 致癇灶定側(cè)v 皮層語言區(qū)定位，與術(shù)中皮層電刺激相符合v 手術(shù)適應(yīng)癥

13、和手術(shù)方案的選擇，手術(shù)預(yù)后的評價 BOLD語言激活模式語言激活模式實驗任務(wù)：實驗任務(wù)： 語音判斷任務(wù) 圖片命名任務(wù) 語義聯(lián)想任務(wù) 背誦任務(wù) 閱讀無意義詞任務(wù)刺激任務(wù)設(shè)計模式：刺激任務(wù)設(shè)計模式：組塊設(shè)計（Block Design） 語音判斷任務(wù)平均激活圖圖片命名任務(wù)平均激活圖語義聯(lián)想任務(wù)平均激活圖背誦任務(wù)平均激活圖閱讀無意義詞任務(wù)平均激活圖 目前尚不能肯定fMRI語言激活圖如何應(yīng)用于癲癇手術(shù)切除的精確計劃，至少有三個問題使進展受阻： 不同激活模式產(chǎn)生的語言激活圖不一致。 目前尚未找到一個可靠激活前顳葉的激活模式， 而前顳葉是大部分癲癇手術(shù)施行的部位。 對fMRI激活特異性的理解尚不夠充分。fMR

14、I對癲癇選擇性手術(shù)切除的價值對癲癇選擇性手術(shù)切除的價值fMRI對癲癇選擇性手術(shù)切除的價值對癲癇選擇性手術(shù)切除的價值采用fMRI激活圖來決定單個患者的哪些部位的腦組織能被切除，將面臨二個風(fēng)險： 由于應(yīng)用的特定語言激活模式的不敏感導(dǎo)致患者被切除了“未激活”的重要語言區(qū)，從而引起術(shù)后語言功能下降。 保留了“激活”的區(qū)域，而這些區(qū)域事實上并不是重要語言區(qū)，從而引起術(shù)后不夠理想的癲癇控制。fMRI對癲癇選擇性手術(shù)切除的價值對癲癇選擇性手術(shù)切除的價值只有經(jīng)過非常仔細設(shè)計的研究 切除時不知曉fMRI數(shù)據(jù)， 采用標準化程序評價預(yù)后， 對解剖和功能病灶行定量測量 fMRI語言功能圖對癲癇選擇性手術(shù)切除 的價值才

15、能得以評價。 MRI彌散成像彌散成像MRI彌散成像中的基本概念彌散成像中的基本概念 彌散（Diffusion）：指水分子隨機的微觀的直線運動（布朗運動）。 彌散加權(quán)成像（DWI）：MRI圖像上的信號強度可以通過添加額外的磁場梯度使腦內(nèi)水分子的彌散率發(fā)生變化而變化。在DWI上，低彌散區(qū)域具有相對高的信號強度。 彌散張量成像（DTI）：各向異性彌散由彌散張量表示，以矩陣D的形式表示 Dxx Dxy Dyz D= Dyx Dyy Dyz Dzx Dzy Dzz 細胞密度低-細胞小: 促進彌散b1000 : 低信號ADC : 高信號細胞外間隙 細胞內(nèi)間隙MRI彌散的基本原理彌散的基本原理細胞密度高-細

16、胞大: 限制彌散細胞外間隙 細胞內(nèi)間隙b1000 : 高信號ADC : 低信號MRI彌散的基本原理彌散的基本原理彌散張量成像彌散張量成像Calculate shape of the ellipsoid各向異性 彌散率 彩色編碼彌散張量成像測量水分子的隨機運動 缺血腦組織中水ADC的下降與細胞毒性水腫的發(fā)生有關(guān)。 多種假設(shè)：1，細胞腫脹之后細胞外間隙扭曲導(dǎo)致細胞外彌散減低； 2，細胞膜通透性的降低； 3，細胞內(nèi)彌散度的減低； 4，細胞內(nèi)循環(huán)的降低或粘滯度的增加。 癲癇動物模型中觀察到ADC的下降：離子平衡的破壞造成水從細胞外進入細胞內(nèi)，或是由于細胞漿失功能所致。 癲癇模型與缺血模型有重要差別，但

17、一個共同特征是細胞腫脹的存在，提示二者中彌散減低的機制可能存在共同性，盡管細胞受損的本質(zhì)是不同的。 DWI信號改變的機制信號改變的機制DWI在癲癇中的應(yīng)用在癲癇中的應(yīng)用 癲癇發(fā)作期：實驗?zāi)Ｐ?DWI高信號，ADC值 下降（細胞腫脹） 患者 癲癇發(fā)作間期：海馬 ADC值升高（細胞外間 隙擴大） 海馬之外病灶 注射kainic acid，癲癇持續(xù)狀態(tài)后1hr3days3days24hr24hr7days7days DWI DWI T2W T2W 癲癇發(fā)作期癲癇發(fā)作后 4個月 癲癇發(fā)作期癲癇發(fā)作后 18個月 ADCs of the right and left hippocampus were 14

18、6*10_5 and 125*10_5 mm2/s, respectively. ADC圖的3D顯示，左側(cè)顳枕交界ADC值升高（紅色），與顱內(nèi)EEG顯示的發(fā)作區(qū)（藍色）和激惹區(qū)（綠色）相關(guān)。顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò) Spencer等在2002年首先提出內(nèi)側(cè)顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)概念 海馬是TLE癲癇活動產(chǎn)生的核心區(qū)域；但雙側(cè)杏仁核、內(nèi)嗅皮質(zhì)、外側(cè)顳葉及部分額葉、頂葉、丘腦中縫核團、中腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也共同參與TLE的發(fā)生、發(fā)展，構(gòu)成TLE網(wǎng)絡(luò) 神經(jīng)生理學(xué)研究：癲癇波的產(chǎn)生和傳播有著特定神經(jīng)解剖網(wǎng)絡(luò)研究意義研究意義l利用DTI技術(shù)觀察兒童顳葉癲癇患者海馬及顳葉白質(zhì)MD值和FA值改變，探討DTI在TLE中對于病變部位的顯示價值l分析腦白質(zhì)纖維束的DTI參數(shù)，評價其揭示癲癇繼發(fā)顳葉以外結(jié)構(gòu)損傷的能力，并探索顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì) 左圖示FA圖上海馬的形態(tài)，右圖顯示在b0圖上ROI區(qū)域放置位置顯示兩側(cè)顳葉白質(zhì)，并顯示b0圖(左圖)和DEC圖(右圖)ROI放置位置研究小結(jié)研究小結(jié) 顳葉癲癇患兒，發(fā)作間期海馬DTI參數(shù)值表現(xiàn)不同，MD為著 除患側(cè)海馬外，對側(cè)海馬也存在MD值升高和FA值減低 顳葉白質(zhì)存在彌散系數(shù)和各向異性的異常，患側(cè)較對側(cè)明顯 DTI對顳葉癲癇，尤其是海馬硬化具有一定的定側(cè)診斷價值 標記各ROI區(qū)域：紅色穹窿，粉紅色扣帶回，淡黃色胼胝體壓部，藍綠色胼胝體膝部，湖藍