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编号:10503334
磁共振质子波谱在颞叶癫痫诊断中的应用
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 2000年第3期
     磁共振质子波谱在颞叶癫痫诊断中的应用

    齐静 杜湘珂 谢敬霞 王德杭

     摘要 目的:评价磁共振质子波谱(1H MRS)诊断颞叶癫痫的价值。方法:对30例颞叶癫痫患者和30例健康志愿者用2.0 T场强的MR成像系统分别进行双侧颞叶的质子波谱采集,定量分析N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)和胆碱复合物(Cho)等代谢产物的变化。结果:癫痫病人NAA峰降低。以NAA/(Cr+Cho)值为判断标准,25例病人可以定侧诊断,敏感性83%,并发现14例双侧病变,占47%。结论:1H MRS可无创性探测脑组织内生化改变,对癫痫灶的定侧诊断具有很高的价值。关键词癫痫, 颞叶 核磁共振
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    颞叶癫痫是临床最常见的癫痫类型,手术切除癫痫灶具有良好的效果,但颞叶癫痫的定位非常复杂。磁共振波谱技术(MRS)能无创性分析脑组织生化改变和代谢功能异常,颞叶MRS对深入研究癫痫灶内病理改变,尤其对术前定位诊断有很重要的意义[1-4]。笔者对1998年1月至1998年12月间搜集的30例颞叶癫痫患者进行了1H MRS研究,探讨癫痫灶内生化代谢改变及1H MRS对颞叶癫痫的诊断价值。

    材料与方法

    一、癫痫组和对照组

    30例症状典型的颞叶癫痫患者作为癫痫组,男16例,女14例,平均年龄25.4岁(5~72 岁),平均病程9年(0.5~20年),均有脑电图定侧或定位,普通脑电图不能定位者做24 h视频监测,其中左颞叶癫痫波18例,右颞叶癫痫波12例。30例患者中15例行手术治疗。30例健康志愿者作为对照组,男17例,女13例,平均年龄26.9岁(10~70岁),均无神经系统症状并且脑电图检查结果正常。
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    二、设备和扫描参数

    采用GE公司的Gyrex SGR 2.0 T超导型磁共振检查系统,用标准头线圈作为发射和接收线圈。

    在MRI轴面图像的近中颞叶选取感兴趣容积(volume of interest, VOI)8 cm3(图1)。对所选择的VOI先进行匀场,使水峰的半高全宽小于8 Hz,分辨率为0.1 ppm(×10-6),测量水峰频率后用化学位移选择性激励(chemical shift selective stimulation, CHESS)序列进行抑水,使水峰与其他代谢产物峰高比值小于100,然后选择点解析波谱(point resolved spectroscopy, PRESS)序列采集波谱,TR 2000 ms,TE 135 ms,激励200次,采集时间400 s,再进行偏转角为90°的无水抑制扫描,激励8次,时间16 s。每个谱线与无水抑制扫描谱线结合以消除涡流影响,最后对结合过的波谱进行基线校正。在另一侧颞叶对称位置选择同样大小的VOI,用以上的参数采集波谱。t17101.gif (7133 bytes)
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    三、分析指标

    质子波谱的3个主要波峰:N-乙酰天门冬氨酸(NAA)峰,位于2.0 ppm(×10-6)处,主要物质为N-乙酰天门冬氨酸;肌酸复合物(Cr)峰位于3.0 ppm(×10-6)处,主要含肌酸和磷酸肌酸; 胆碱复合物(Cho)峰位于3.2 ppm(×10-6)处,主要含磷酸胆碱和磷酯酰胆碱。用积分方法测各峰下面积并分别计算NAA/(Cr+Cho)、NAA/Cr和Cho/Cr的比值进行半定量分析。本研究中,统一将癫痫组中同一患者的脑电图异常放电侧定为病侧,它的对称部位称为对侧。

    四、统计方法

    对1H MRS所测得各代谢产物的相对浓度分别进行分析,癫痫组病侧与对侧、正常对照组左右侧数值分别做配对t检验,病侧和对侧分别与正常对照组做单因素方差分析(方差不齐做秩和检验)。结果
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    从30个颞叶癫痫患者和30个正常志愿者双侧颞叶共采集120个质子波谱。表1列出癫痫组与对照组的NAA/(Cr+Cho)、NAA/Cr和Cho/Cr比值及统计结果。癫痫组中病侧NAA/(Cr+Cho)值低于对侧,并且两者都低于正常对照组,统计学上有显著性差异(P<0.05);病侧和对侧NAA/Cr值均低于对照组,统计学上有显著性差异(P<0.05),但病侧和对侧之间统计学上无显著性差异(P>0.05); Cho/Cr值在病侧和对侧均高于对照组,但统计学上无显著性差异(P>0.05)。15例手术切除病侧颞叶,病理证实均为海马硬化,NAA/(Cr+Cho)和NAA/Cr值减少的患者均存在内侧颞叶神经元的减少、胶质细胞不同程度的增生及间质水肿(图2~4)。t17102.gif (5678 bytes)t17103.gif (15029 bytes)t17104.gif (7786 bytes)
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    图2~4 女,23岁。左颞叶癫痫波,病程10年,发作频率5次/月。图2 为磁共振质子波谱(1H MRS)。左侧N-乙酰天门冬氨酸(NAA)峰降低,NAA/(肌酸+胆碱复合物)(Cr+Cho)值:左侧0.6、右侧0.78。图3为病理图,示左侧颞叶神经元固缩,分布密度低(HE ×400)。图4为病理图,示白质内胶质细胞增生(HE ×200)

    表1 癫痫组与对照组有关代谢物比值及组间的比较(x±s)

    图1 磁共振质子波谱(1H MRS)定位像,双侧近中颞叶各选取长方体感兴趣容积(VOI)8 cm3

    组别

    NAA/(Cr+Cho)

    NAA/Cr
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    Cr/Cho

    癫痫组

    病侧

    0.54±0.10

    1.24±0.31

    1.28±0.37

    对侧

    0.67±0.12

    1.49±0.32

    1.30±0.46

    对照组

    0.74±0.07
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    1.52±0.29

    1.14±0.26

    病侧-对侧配对检验

    t值

    6.79

    1.40

    0.21

    P值

    <0.001

    =0.17

    =0.84

    病侧-对照方差分析

, http://www.100md.com     F值

    73.66

    16.68

    0.43

    P值

    <0.001

    <0.001

    ≤0.51

    对侧-对照方差分析

    F值

    8.90

    6.11

    0.58
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    P值

    =0.04

    =0.016

    =0.45

    注:NAA为N-乙酰天门冬氨酸,Cr为肌酸复合物,Cho为胆碱复合物t17201.gif (5368 bytes)

    图5 N-乙酰天门冬氨酸/(肌酸+胆碱复合物)[NAA/(Cr+Cho)]值与相应颞叶数量之间关系的直方图

    正常对照组NAA/(Cr+Cho)的均值为0.74,95%参考范围最低值0.6;左右侧NAA/(Cr+Cho)值相差不超过均值的10%(0.07)。Cross等[1,5]认为,可以用正常范围最低值作为判断脑组织代谢异常的标准,根据双侧颞叶NAA/(Cr+Cho)值的不对称,可以对癫痫灶进行定位。结合本研究数据笔者认为:颞叶脑组织的 NAA/(Cr+Cho)值低于0.6为脑组织代谢功能异常;双侧颞叶的NAA/(Cr+Cho)差值大于0.07时,较低的一侧为异常侧。根据这2个标准,同时与脑电图及手术病理对照,30例颞叶癫痫患者中有23例单侧或双侧颞叶的NAA/(Cr+Cho)值低于0.6,其中14例为双侧异常。25例患者可以确定异常侧,其中只有1例与脑电图定位不符,即定侧敏感性83%,特异性96%。NAA/(Cr+Cho)值与相应颞叶数量之间的关系直方图(图5)提示病侧颞叶主要分布在小于0.6的区域;对侧颞叶分布比较分散,一部分小于0.6,一部分大于0.6;对照组的颞叶全都分布在大于0.6的区域。
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    讨论

    1H MRS是目前研究活体脑组织生化物质改变的重要方法,为颞叶癫痫的临床研究开辟了新的途径。

    一、癫痫灶内代谢物质信号强度改变的意义

    本研究结果提示,癫痫患者病侧NAA波峰降低,NAA/(Cr+Cho)和NAA/Cr值低于对侧及正常对照组。大量的研究一致认为NAA主要存在于神经元内,成熟的胶质细胞不含有NAA,它的含量变化反映神经元的数量和功能状态[6-8];神经元和胶质细胞内均含有Cr和Cho,但胶质细胞内含量较多。NAA/(Cr+Cho)和NAA/Cr值的减低提示病侧颞叶脑组织内神经元缺失、萎缩或功能异常使NAA降低,或胶质细胞增生使Cr或Cho升高,也可能是两者共同作用的结果。本研究中手术标本的病理反映了这一变化。随着生化分析技术的成熟,通过脑病理标本中神经元的绝对定量,可以进行NAA/(Cr+Cho)、NAA/Cr值和神经元缺失之间的相关分析,探讨1H MRS对发现活体状态下癫痫灶病理改变的程度,这也是下一步我们所要进行的研究。
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    二、1H MRS对颞叶癫痫定侧诊断的临床价值

    神经元减少或胶质增生均导致NAA/(Cr+Cho)值的降低,所以NAA/(Cr+Cho)是评价颞叶癫痫病理改变比较敏感的指标;另外,海马脑组织质子密度不均匀,受波谱采集技术条件限制,局部匀场很困难,谱线分离性差,尤其是Cho峰和Cr峰化学位移接近,定量分析峰下面积时受融合峰的影响,而两者共同的峰下面积(Cho+Cr)测量较准确。基于以上原因,笔者用NAA/(Cho+Cr)作为定侧或判断异常的参数。

    Cross等[1,5]认为NAA/(Cho+Cr)值两侧相差0.05就可以确定病变侧。本研究提示,30例正常人中有7例两侧相差超过0.05,假阳性率较高,故笔者认为以0.07作为定侧的价值比较合适。本研究中25例患者可以定侧,经脑电图及病理结果证实,只有1例错误,这个患者的MRI上病侧和对侧均有异常信号。手术病理表现为异常放电侧海马硬化。定侧错误的原因可能是海马硬化引起的癫痫发作传导到对侧形成镜影病灶,引起对称部位脑组织神经元的缺失和胶质增生等癫痫性损伤,所以对侧也表现为NAA/(Cho+Cr)值的降低。
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    统计结果表明,NAA/(Cr+Cho)值在癫痫组的对侧也明显低于对照组,同时30例患者中有14例的双侧颞叶NAA/(Cho+Cr)值均低于0.6,其中有9例病侧的NAA/(Cr+Cho)值仍低于对侧0.07。颞叶癫痫的癫痫活动起源于颞叶内侧,可以局限,也可以在边缘系统中播散,容易放射到对侧。病侧的海马和杏仁核放电可经过海马联合或前联合传递到对侧海马和杏仁核形成镜影病灶;长时间的发作便导致对侧典型的癫痫性脑损伤及相应的生物化学改变,所以对侧也会出现代谢功能的异常[9],但是致癫痫灶内的病理改变比镜影病灶严重。1H MRS能分析癫痫灶内代谢产物浓度的变化,直接反映病理改变的程度,不仅能发现双侧病变,而且指出病理改变严重的一侧,为致痫灶的准确定位提供客观的依据。

    三、颞叶1H MRS定位技术方法

    活体波谱研究面临的最大问题是水和脂肪信号的干扰。海马区邻近颞骨岩部,而且周围脑池、脑沟较多,又与侧脑室颞角相邻,易受脂肪和脑脊液的干扰。残留脂肪信号会掩盖乳酸峰或影响NAA的定量,残留的水峰会影响基线的稳定性,使总肌酸和胆碱的定量不准确。故本研究选择长方体的VOI,尽可能多包含内侧颞叶脑组织,避开颞骨岩部脂肪和沟池内的脑脊液。
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    作者单位:齐 静(210029 南京,江苏省人民医院放射科)

    王德杭(210029 南京,江苏省人民医院放射科)

    杜湘珂(北京医科大学人民医院放射科)

    谢敬霞(北京医科大学第三临床学院放射科)

    参考文献

    [1]Cross JH, MBch B, Connelly A, et al. Proton magnetic resonance spectroscopy in children with temporal lobe epilepsy. Ann Neurol,1996,39: 107-113.

    [2]Matthews PM, Andermann F, Arnold DL. A proton magnetic resonance spectroscopy study of focal epilepsy in humans. Neurology ,1990,40: 985-989.
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    [3]Breiter SN, Arroyo S, Mathews VP, et al. Proton MR spectroscopy in patients with seizure disorders. AJNR, 1994,15: 373-384.

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    [6]Urenjak J, William SR, Gadian DG, et al. Specific expression of N-acetylaspartate in neurons, oligodendrocyte-type-2 astrocyte progenitors and immature oligodendrocytes in vitro. J Neurochem, 1992, 59: 55-61.
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    [9]赵明伦. 癫痫分类. 见:解学孔,主编. 癫痫病学. 北京:人民卫生出版社,1995. 268-269., 百拇医药