擴散峰度成像(DKI)對顳葉癲癇診斷價值的初步研究＊

郭敏 胡潔 李延靜

延安大學附屬醫院心腦血管病區放射科(陜西 延安 716000)

顳葉癲癇(temporal lobe epilepsy，TLE)是最常見的難治性癲癇，常合并海馬硬化(hippocampal sclerosi，HS)，其組織損傷的分布不是隨機的，而是遵循一個解剖學和功能模式，Russell等認為受影響最嚴重的區域是直接或間接與內側顳葉相關的區域[1]，比如海馬，海馬體的漸進性硬化和瘢痕化導致對藥物治療的抵抗力隨著時間的推移而增強[2]，最終可能發展為內側顳葉硬化癥(medial temporal sclerosis，MTS)，治療不足的MTS最終導致對側癲癇發作和雙側病理改變[3]。Engel研究發現，海馬切除術可使65%的患者無癲癇發作，手術組的生活質量也明顯較藥物治療組高[4]，但由于傳統的海馬薄層掃描經常無法確認病灶，因此手術干預受到限制[5]，目前國內外學者側重識別和開發新的TLE成像生物標志物，從而有助于更早發現異常組織[6]。本研究前瞻性分析TLE患者顳葉白質的微觀結構異常，利用擴散峰度成像(diffusional kurtosis imaging，DKI)[7-8]定量測量并尋找其診斷TLE最有價值的參數，初步探討TLE組織損傷的細胞微觀結構特征。

1 資料與方法

1.1 一般資料納入2020年10月至2021年7月在延安大學附屬醫院心腦血管病區經臨床及視頻腦電圖聯合診斷的單側顳葉癲癇34例，L/R-TLE各17例，對照組由17名健康志愿者組成[9](人口統計學信息與臨床數據見表1)。

表1 TLE患者人口統計學信息與臨床數據

納入標準：符合國際抗癲癇聯盟(International League Against Epilepsy，ILAE)和國際癲癇局(International Bureau for Epilepsy，IBE)[10]關于TLE的診斷標準；EEG顯示單側顳葉異常放電；患者檢查前24h內無癲癇發作。

排除標準：腦卒中、外傷或腫瘤性病變所致的繼發性癲癇；有重度心肺及肝腎疾病史；藥物、酒精成癮者或具有抑郁等情緒障礙及精神疾病而無法配合掃描或隨訪的患者。

本研究通過了延安大學附屬醫院倫理委員會審查(YAS-S01-202106001)。

1.2 圖像采集與處理采用Siemens Magnetom Verio 3.0T MR掃描儀，掃描序列包括常規軸位T1WI、T2WI、FLAIR及DKI掃描，DKI序列參數：TR 11000ms，TE 96ms，FOV 230mm×230mm，矩陣100×100，層厚2mm，b值為0、1000、2000s/mm2，30個不同方向擴散敏感梯度場。DKI原始圖像采用DKE軟件(2.5.1版)計算相關參數，由兩名工作超過十年的神經組診斷醫師采用雙盲法分析圖像，以T1WI圖像為參考，避開腦溝、腦裂、腦室在雙側顳葉白質分別選取1個圓形ROI，面積不小于25mm2，在MK、MD、FA圖連續三個層面的同一位置進行測量并取平均數[11](圖1～圖2)。

圖1 DKI的不同b值圖。圖1A：b0s/mm2；圖1B：b1000s/mm2；圖1C：b2000s/mm2。圖2 DKI的不同參數圖。圖2A：MK圖；圖2B：MD圖；圖2C：FA圖。

1.3 統計學方法采用SPSS 20.0統計分析軟件，DKI參數以表示，用獨立樣本t檢驗比較患側與HC匹配側的參數差異，用配對樣本t檢驗比較患側與對側的參數差異。P＜0.05為差異具有統計學意義。在L-TLE患者與對照組比較時，將對照組的左側定義為同側，右側定義為對側，以用來進行組間的比較，R-TLE相同[6]。

2 結果

L-TLE患者左側與右側顳葉白質MK、MD、FA值的比較見表2，L-TLE患者左側與對照組顳葉白質MK、MD、FA值的比較見表3。

表2 L-TLE患者左側與右側顳葉白質MK、MD、FA值的比較

表3 L-TLE患者左側與對照組顳葉白質MK、MD、FA值的比較

2.2 R-TLE各參數比較R-TLE患者左側與右側顳葉白質MK、MD、FA值的比較見表4，R-TLE患者右側與對照組顳葉白質MK、MD、FA值的比較見表5。

表4 R-TLE患者左側與右側顳葉白質MK、MD、FA值的比較

表5 R-TLE患者右側與對照組顳葉白質MK、MD、FA值的比較

2.3 不同DKI參數對TLE診斷效能分析ROC曲線計算DKI各參數曲線下面積，結果顯示MK-AUC最大，L-TLE：AUC=0.858(95%CI：0.728～0.987)，臨界值0.9556，敏感性0.733，特異性0.867，R-TLE：AUC=0.827(95%CI：0.676～0.978)，臨界值1.0261，敏感性0.867，特異性0.400，在對R-TLE進行診斷時，MK特異性較低，FA特異性較MK和MD都高為0.854(圖3～圖4)。

圖3 L-TLE患者DKI參數的ROC圖。圖4 R-TLE患者DKI參數的ROC圖。

3 討論

擴散峰度成像作為常規擴散張量成像的延伸[12]，可以量化組織中非高斯分布水分子的擴散特征，它可以同時提供張量參數和峰度參數，MK在過去的研究中被認為是DKI最有價值的參數[13]，它可以量化人體微觀組織結構的復雜程度，組織的復雜程度越高則MK值越大，所以在檢測神經纖維束交叉程度高的白質區時，MK值可以提供更加全面的擴散束定量指標。

本研究發現，MK在患側與對側及HC匹配側進行比較時均減低(P＜0.05)。既往Concha[14]研究發現白質內峰度指標的增加被認為反映了髓鞘的增加，軸突和纖維束的密集堆積，以及軸突膜通透性的降低，最近的一項關于亨廷頓病[15](Huntington's disease)的免疫組化研究表明MK減低區域可染色及有序排列的纖維數量減少，另外免疫組化研究分析顯示MK的增加與反應性星形膠質細胞增生有關[16]，本研究中MK的減少可能意味著與對照組相比，TLE患者的水分子擴散更趨近于高斯分布[17]，可能表明了微觀結構的復雜性降低，這可能是由于這些區域的髓鞘屏障和其他微觀細胞結構等受損導致的微觀組織復雜性的凈損失，這也與病理的去神經性(denervation)反應一致[1]，癲癇的活動可能增加了大腦中水分子擴散趨向同步的易感性。

Gao等[17]發現在人腦中MK和MD值的相關性并不顯著，在其研究中，MD和MK值異常的區域也不完全契合，本研究將雙側顳葉的白質作為感興趣區，發現了MK的減低同時合并MD的增加，異常MD和MK的改變主要位于顳葉的白質區域，盡管有時異常的尖慢波和棘波可能會在整個大腦中觀測到，但顳葉通常仍是主要的致癇灶。此外，既往的研究[18]多認為MD的增加反映了細胞膜通透性和含水量的增加、脫髓鞘及軸突微結構惡化，MD升高提示顳葉白質已經出現了異常的微結構改變，可能是由一種隱性的白質損傷而導致。FA是目前神經成像中最常應用于日常工作和科研的參數[13]，FA代表水分子各向異性擴散的程度，值越大則擴散程度越明顯，FA減低表示病灶區的水分子擴散受阻。

3.2 不同DKI參數在TLE診斷時的意義本研究發現，MK、FA、MD在TLE的診斷中均表現出較高的AUC，MK的AUC及靈敏度最高，Park[19]等學者與本研究有相似的發現，峰度參數是本研究中最有效的TLE診斷指標，可能檢測微觀結構變化時更為敏感和準確。

在對TLE患者進行雙側比較時，雖然FA(L-TLE)和MD(RTLE)值并未檢測到差異，但在對患者和HC匹配側進行比較時所有參數的差異均有統計學意義，這表明雖然腦電圖顯示單側異常，但有可能雙側顳葉都存在異常，峰度指標MK可能對微觀結構改變更加敏感，TLE影像學異常通常偏側于同側顳葉，并會沿著白質纖維束向對側延伸，影響對側大腦，峰度指標在檢測顳葉微觀結構方面優于常規張量指標，這可能歸因于峰度指標較高的靈敏度和準確性[20]。

4 局限性

本研究尚存在以下不足：(1)未對患者進行縱向資料的采集；(2)采用手動勾畫ROI的方式，雖然盡力在測量數據階段規避誤差，但仍不可避免地可能會產生偏差，后期計劃采用白質建模技術對DKI參數的采集實現自動化，進一步減少人工誤差。

5 展望

目前DKI研究為了模擬人腦組織中真實的水分子非高斯擴散，b值多采用0、1000、2000s/mm2，隨著b值增加，掃描時間延長，圖像的信噪比減低，因此在癲癇方面的應用仍受到限制，應該怎樣選擇既可以減少掃描時間又可以提高圖像的信噪比的b值，這就仍需要在以后的研究中與工程師積極溝通，共同探討最優方案。

綜上所述，基于DKI對白質纖維微觀結構改變的靈敏性，未來可以嘗試在多地的影像中心進行推廣，進行多中心、縱向資料的收集，為進一步完善癲癇的數據庫，進行表型分類提供客觀定量的依據，為其治療及預后提供理論指導。