影像科学与光化学  2020, Vol. 38 Issue (1): 125-131  DOI: 10.7517/issn.1674-0475.190806   PDF    
卒中后癫痫的静息态脑功能磁共振成像研究
苗燕平, 赵盛     
内蒙古医科大学附属医院 影像诊断科, 内蒙古 呼和浩特, 010050
摘要: 本文探讨了静息态脑功能磁共振成像(rs-fMRI)检查在评价卒中后癫痫患者静息态脑功能改变中的应用价值。选择2017年5月~2019年5月我院收治的80例卒中后癫痫患者作为观察组,另选择同期健康体检者53例作为对照组。两组均完成rs-fMRI检查,采集相关数据,计算并比较两组被试全脑低频振幅(ALFF)值。分别以大脑(小脑)ALFF差异区作为种子区,计算并比较其与小脑(大脑)所有体素之间静息态功能连接(rsFC)。与对照组比较,卒中后癫痫患者右侧楔前叶、左侧额中回的ALFF明显升高,而右侧海马、右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区的ALFF明显降低(P < 0.05)。以各大脑ALFF差异区(右侧海马、右侧楔前叶、左侧额中回)作为种子区域,卒中后癫痫患者依次对应在左侧小脑8区、右侧小脑4/5区的rsFC值明显升高(P < 0.05);以各小脑ALFF差异区(右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区)作为种子区域,卒中后癫痫患者依次对应在左侧额下回、右侧颞中回的rsFC值明显降低(P < 0.05)。结果表明,卒中后癫痫患者大脑和小脑之间多个脑区功能连通性发生改变,rs-fMRI检查可客观评价患者静息态脑功能变化,为患者的临床诊疗及预后评估提供影像学依据。
关键词: 卒中后癫痫    静息态功能连接    脑功能磁共振成像    全脑低频振幅    
Resting Brain Functional Magnetic Resonance Imaging of Post-stroke Epilepsy
MIAO Yanping, ZHAO Sheng     
Department of Imaging Diagnostics, the Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010050, Inner Mongolia, P. R. China
Abstract: This paper discussed the application value of resting brain functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) in evaluating resting brain function changes in patients with post-stroke epilepsy. 125 Eighty patients with post-stroke epilepsy admitted to our hospital from May 2017 to May 2019 were selected as the observation group, and 53 healthy people in the same period were selected as the control group. Both groups completed the rs-fMRI examination, we collected relevant data, calculated and compared the amplitude of low frequency fluctuations (ALFF) values of the whole brain of the two groups. The resting state functional connectivity (rsFC) between ALFF and all voxels in cerebellum (cerebellum) was calculated and compared. Compared with the control group, the ALFF in the right anterior cuneiform lobe and left middle frontal gyrus increased significantly, while ALFF in the right hippocampus, right cerebellar foot area 2 and left cerebellum area 4/5 decreased significantly in patients with post-stroke epilepsy (P < 0.05). The ALFF differentially located areas (right hippocampus, right anterior cuneiform lobe and left middle frontal gyrus) were used as seed areas, the rsFC values in left cerebellum area 8 and right cerebellum area 4/5 were significantly increased in patients with post-stroke epilepsy (P < 0.05). The seed regions were ALFF differential regions (right cerebellar foot 2 and left cerebellar 4/5), the rsFC values of the left inferior frontal gyrus and the right middle temporal gyrus were significantly lower in patients with post-stroke epilepsy (P < 0.05). The results show that the functional connectivity of multiple brain areas between the brain and cerebellum of patients with post-stroke epilepsy has changed. rs-fMRI can objectively evaluate the changes of resting brain function of patients, and provide imaging basis for clinical diagnosis, treatment and prognosis evaluation.
Key words: post-stroke epilepsy    resting state functional connectivity    functional magnetic resonance imaging    amplitude of low frequency fluctuations    

卒中后癫痫是指脑卒中前没有癫痫病史,在卒中一定时间内出现的癫痫发作,并排除脑部与其他代谢病变,借助脑电能检测到痫性放电与脑卒中部位具有一致性[1]。有研究[2]显示:我国卒中后癫痫发生率为5%~15.0%,且患者疾病以脑出血、脑梗死与蛛网膜下腔出血为主。临床上,将卒中后癫痫分为早发性癫痫与迟发性癫痫两种[3]。但是,无论何种癫痫均会引起患者意识状态与认知功能损害,部分患者表现为无明显诱因的全身强直阵挛发作,脑电图下以广泛性棘慢复合波为主,导致临床诊断难度较大[4]。静息态脑功能磁共振成像(rs-fMRI)技术可以观察静息状态下全脑自发脑神经活动特点,实现全脑层面观察,且该方法操作简单,易于实现。既往研究表明[5], rs-fMRI用于缺血性脑卒中诊断中效果理想,常用分析方法包括:全脑低频振幅(ALFF)、独立成分分析、功能连接及基于图论的脑网络分析等,均能较好地反映自发神经活动的活跃程度。本研究旨在探讨rs-fMRI检查在评价卒中后癫痫患者静息态脑功能改变中的应用价值。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择2017年5月~2019年5月我院收治的80例卒中后癫痫患者作为观察组,纳入标准:(1)符合《第五届全国脑血管病学术会议简介》[6]中脑卒中诊断标准;(2)癫痫均参考国际抗癫痫联盟制定的癫痫诊断标准;(3)均能完成rs-fMRI检查,患者均能耐受;(4)意识清楚,能与医生进行沟通、交流。排除标准:(1)合并凝血异常、精神异常或入院资料不全者;(2)合并继发性癫痫、认知功能障碍或神经功能损伤者。其中,男51例、女29例,年龄45~79岁,平均(60.49±5.73)岁;病程1~5月,平均(2.50±0.52)月;脑卒中类型:脑出血23例、脑梗死57例;癫痫发作类型:单纯部分发作35例、复杂部分发作30例、全身发作15例。另选择同期健康体检者53例作为对照组,其中,男34例、女19例,年龄43~81岁,平均(61.22±5.76)岁。本研究经医院医学伦理委员会审批,患者及家属均知情同意。两组患者一般资料比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2 方法 1.2.1 仪器设备

GE MR 750 3.0T磁共振扫描系统。

1.2.2 检查方法

检查前向两组患者讲解rs-fMRI检查的目的、检查过程中的注意事项,告知患者检查过程中的配合, 并检查前3天两组均无癫痫发作,尽可能减轻残余脑电信号对于静息fMRI结果产生影响。检查前两组佩戴配套的静音耳机与耳塞,取仰卧位姿势,利用专用的海绵垫将头部在矩阵线圈内进行固定。指导患者闭眼、平静呼吸、放松,尽可能避免特定意向性活动思维。借助梯度回波平面回波成像(GRE-EPI)序列完成rs-fMRI扫描。结合患者情况设置相关参数:层厚3.8 mm、层间距0.38 mm、回波时间30 ms、重复时间2000 ms、视野240 mm×240 mm、矩阵64×64、层数34层,采集扫描200个时间点,扫描时间共400 s[7]

1.2.3 数据预处理

两组均完成rs-fMRI检查,采集相关数据,采用DPARSF V2.0软件进行静息态功能数据的预处理,先剔除每个被试时间序列的前10个时间点信号,降低起始时被试非平稳状态引入和机器磁饱和效应引入的噪声;然后校正时间层间、头动,空间标准化,平滑,去线性漂移和回归去除协变量,去除机器长时间采集积累的线性趋势和头动的影响。

1.2.4 ALFF与静息态功能连接(rsFC)分析

采用rs-fMRI工具包REST软件计算两组被试全脑灰质体素的ALFF值。为比较患者大脑和小脑之间静息态功能连通性改变,将两组被试ALFF显著差异区域按空间分布位置分为大脑ALFF差异区和小脑ALFF差异区,分别以各大脑ALFF差异区(小脑ALFF差异区)为种子区计算其与小脑(大脑)各体素之间的rsFC。

1.3 统计学分析

采用REST软件,采用双样本t检验两组间在全脑灰质模板内ALFF值和rsFC值的差异,显著水平阈值为P < 0.05,经AlphaSim校正。

2 结果 2.1 观察组与对照组ALFF值差异脑区比较

与对照组比较,卒中后癫痫患者右侧楔前叶、左侧额中回的ALFF明显升高,而右侧海马、右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区的ALFF明显降低(P < 0.05),详见表 1图 1

表 1 观察组与对照组ALFF值差异脑区比较

图 1 卒中后癫痫患者ALFF值异常脑区(P < 0.05,AlphaSim校正),红色代表ALFF值升高的脑区,包括:右侧楔前叶、左侧额中回;蓝色代表ALFF值降低的脑区,包括:右侧海马、右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区
2.2 卒中后癫痫患者基于ALFF值差异种子区域rsFC异常脑区

与对照组比较,以各大脑ALFF差异区(右侧海马、右侧楔前叶、左侧额中回)作为种子区域,卒中后癫痫患者依次对应在左侧小脑8区、右侧小脑4/5区的rsFC值明显升高(P < 0.05);以各小脑ALFF差异区(右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区)作为种子区域,卒中后癫痫患者依次对应在左侧额下回、右侧颞中回的rsFC值明显降低(P < 0.05),详见表 2图 2

表 2 卒中后癫痫患者基于ALFF值差异种子区域rsFC异常脑区

图 2 卒中后癫痫患者基于ALFF值差异种子区域rsFC异常脑区(P < 0.05,AlphaSim校正) A.表示基于卒中后癫痫患者各大脑ALFF值异常区域[右侧海马(HIP.R)、右侧楔前叶(PreC.R)、左侧额中回(MFG.L)]为种子区域rsFC异常脑区,分别为左侧小脑8区、右侧小脑4/5区的rsFC值明显升高。B.表示基于卒中后癫痫患者各小脑ALFF值异常区域[右侧小脑脚2区(C_C2.R)、左侧小脑4/5区(C_4_5.L)]为种子区域rsFC异常脑区,分别为左侧额下回、右侧颞中回的rsFC值明显降低
3 讨论

近年来,随着我国人口老龄化的日益加剧,导致卒中后癫痫发生率呈上升趋势[8]。国内学者的调查结果表明[9]:卒中后癫痫总发生率为15.5%,其中脑出血占11.0%、脑梗死占15.2%、蛛网膜下腔出血占26.3%,且患者发生率与病灶的类型、病灶部位存在紧密的联系。目前,临床上对于卒中后癫痫检查方法相对较多,更多的依靠螺旋CT,其能准确反映头皮损伤、皮下异物及颅骨骨折等情况,但是,CT检查误诊率、漏诊率较高,难以准确反映患者疾病情况[10]

近年来,rs-fMRI检查在卒中后癫痫患者的治疗中得到应用,且效果理想[11]。rs-fMRI检查是一种新型的检查方法,对软组织具有较高的分辨率,利用磁共振技术能针对卒中后癫痫进行检查,根据患者脑区默认网络分布、MNI峰坐标等,了解患者的脑区功能连接情况,能灵敏地反映卒中癫痫患者脑功能情况[12]。本研究采用全脑ALFF分析发现,卒中后癫痫患者右侧楔前叶、左侧额中回的ALFF明显升高,而右侧海马、右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区的ALFF明显降低(P < 0.05),说明卒中后癫痫患者大脑和小脑间静息态下的自发脑活动发生改变,rs-fMRI检查可客观评价患者静息态脑功能变化,为患者的临床诊疗及预后评估提供影像学依据。

既往研究表明,卒中后癫痫患者大脑和小脑间静息态功能连通性发生了改变。卒中后癫痫患者发作过程中,多呈持续性阵挛发作,频繁的痫电发放能干扰静息下自发脑活动的固有模式,使得注意与运动功能连接通路长期处于兴奋状态,便于患者随时参与运动控制[13]。小脑8区和小脑4/5区分别与静息态下背侧注意网络和运动网络相关,这些脑区在运动控制中扮演着重要角色。

本研究发现,与对照组比较,以各大脑ALFF差异区(右侧海马、右侧楔前叶、左侧额中回)作为种子区域,卒中后癫痫患者依次对应在左侧小脑8区、右侧小脑4/5区的rsFC值明显升高(P < 0.05)。一项基于小脑种子点的静息态功能连接研究表明,卒中后癫痫患者小脑多个脑区与大脑默认网络与注意网络功能连接下降[14]。小脑脚2区在默认网络自发脑活动中起重要作用,而额下回和颞中回均与注意网络紧密关联[15]。而以各小脑ALFF差异区(右侧小脑脚2区、左侧小脑4/5区)作为种子区域,卒中后癫痫患者依次对应在左侧额下回、右侧颞中回的rsFC值明显降低(P < 0.05),表明卒中后癫痫患者默认网络和注意网络间的功能连接减弱,其全脑功能整合能力下降。

综上所述,卒中后癫痫患者大脑和小脑之间多个脑区功能连通性发生改变,rs-fMRI检查可客观评价患者静息态脑功能变化,为患者的临床诊疗及预后评估提供影像学依据。

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