中国医科大学附属第一医院神经内科 110001
摘要：癫痫是神经系统常见的慢性发作性疾病，因其病因复杂，发作多样，严重影响患者的身心健康，对致痫灶的定位及癫痫发作的神经网络研究一直成为国内外学者关注的热点。近年来，随着影像学技术的发展，特别是功能磁共振成像技术的应用，脑功能及癫痫网络传播研究得以深入开展。现就近年来静息态功能磁共振技术在癫痫的诊治方面的应用加以总结如下。
关键词：癫痫；功能磁共振；默认模式网络；局部一致性；低频振幅
癫痫是一种以脑神经元异常同步化放电为基础的，反复发作性脑功能障碍性神经系统疾病。以往将癫痫按病因分为特发性、症状性以及隐源性癫痫，其中约60%的癫痫划归为隐源性癫痫[1]。近期，国际抗癫痫联盟重新定义癫痫分类，按病因归为遗传性、结构代谢性及不明原因性癫痫，其中不明原因性仍占较大比例，推测该类患者患病可能与遗传缺陷或潜在脑结构功能异常有关[2]。近年来，影像学技术飞速发展，随着脑功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）在癫痫的诊疗方面逐渐应用，使得神经科医生对于癫痫的发病机制、病因诊断、致痫灶的定位、手术术前方案制定以及癫痫患者认知功能评价等方面得以突破和进展。本文就静息态功能磁共振（Resting-state Functional Magnetic Resonance Imaging，rs-fMRI）在癫痫诊治方面的研究加以综述，以期增加神经科医生对功能磁共振的认识，并拓展其在癫痫诊疗中的应用，使患者从中获益。
1.静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）技术原理
1.1 静息态功能磁共振（rs-fMRI）
功能磁共振成像（fMRI）是一种非侵袭性功能成像技术，又称血氧水平依赖功能磁共振成像（blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI）技术。由美国Ogawa等学者于1990年首次提出[3]。其研究认为，局部脑区血管容积及氧摄取量会随大脑血流的改变而改变，从而引起局部去氧血红蛋白浓度的改变。BOLD-fMRI就是通过检测脑内去氧血红蛋白浓度的变化来反映人脑功能活动的技术，在快速扫描的同时捕捉局部脑组织血流动力学变化，间接反映当时产生神经兴奋脑区代谢瞬间的功能图像。根据方法的不同，BOLD-fMRI又分为血氧水平依赖任务态功能磁共振（Task-fMRI）与血氧水平依赖静息态功能磁共振（rs-fMRI），任务态fMRI可用于研究任务相关的脑区激活，在检查过程中要求患者执行一些特定任务，对于被检查者的认知能力及依从性要求较高。相比之下，静息态fMRI 在检查时仅需受检者闭眼静卧，正常呼吸即可进行，患者依从性好，具有较强的可操作性和可重复性，目前已得到广泛应用。
1.2 EEG-fMRI
神经元异常脑电活动会引起相应脑区耗氧量增加，相应的会引起该脑区脑血流量显著增加，使局部血氧含量增加，去氧血红蛋白的含量相对减低，从而可以在fMRI上检测到相应脑区的异常信号，此为脑电图（EEG）与fMRI联合技术的理论基础。EEG-fMRI是将两种技术同步化，从而对致痫灶精确定位。fMRI虽具有很高的空间分辨率，但时间分辨率较低 [4、5]。由于神经纤维传导速度快，痫性放电经神经元传递会迅速传播到其它脑区，因此它无法分辨BOLD信号的改变与痫样放电间的先后关系。将fMRI与EEG同步，可用EEG的高时间分辨率弥补fMRI的劣势，在EEG监测发现异常脑电活动的对应时间内记录fMRI的影像学信号改变，再对照分析，找出异常放电起源，对致痫灶精确定位[6]。
2.rs-fMRI和EEG-FMRI在癫痫诊疗中的应用
2.1 rs-fMRI的应用
默认模式网络（default mode network，DMN）即大脑处于无任务的清醒静息状态时，脑部仍持续进行着功能活动，即大脑在静息的情况下存在着一个有组织的“网络”，DMN在静息较为活跃，但在收到任务刺激时会受到抑制。这一概念由Raichle[7]于2001年首次提出，主要包括楔前叶、后扣带回、颞叶、前扣带回、前额叶中部、顶下小叶和海马等脑区。研究表明默认网络的脑功能活动主要与维持人脑清醒状态有关，默认网络功能连接的紊乱可能导致其所执行的功能出现紊乱，从而导致癫痫等疾病的发生。近年来研究表明，大脑额叶、顶叶、丘脑等DMN脑区的功能抑制可能与失神发作时意识丧失有关[8、9、10]，在成人失神发作患者中，双侧丘脑内侧、顶叶、楔前叶以及尾状核的BOLD信号减低可能与失神发作的全导联棘慢波发放有关[9]。而儿童患者可能脑干网状结构也参与失神发作意识障碍的发生[10]。
默认模式网络是近年来提出的概念，是目前在功能磁共振领域研究较为广泛的脑区，常与癫痫发作过程中的意识障碍有关，也可能与癫痫患者认知功能减退有关，对于DMN的深入研究有助于揭示癫痫这一古老神秘疾病的起源、传播、癫痫放电网络的形成。
局域一致性（regional homogeneity，RehO），是一种基于静息态成像的分析方法，反应局部脑区BOLD信号的一致性。由于癫痫的电生理改变为神经元放电同步性的异常增高，故可用ReHO 值来反映癫痫患者功能脑区的异常改变，ReHO值升高提示该区域因为痫性发作而造成患者神经活动的同步性增强，反之，ReHO 值降低则说明该区域神经活动的同步性减弱。可以应用ReHO算法对癫痫患者脑组织自发放电进行辅助定位和脑区功能的研究[11、12]。Yang[13]等发表的基于16名未经治疗的儿童失神发作患者的研究表明，与控制良好组相比，ReHO值减低区域集中在双侧丘脑、尾状核、小脑后叶以及包括楔前叶、后扣带回皮质、双侧下顶叶在内的DMN脑区，ReHO值升高区位于岛叶和左枕叶。该研究还指出后扣带回皮质及辅助运动区ReHO异常信号可能与儿童失神的形成及神经功能障碍有关。Zeng[12]等对颞叶癫痫患者的研究得出ReHO值增高脑区为同侧海马旁回、中脑、岛叶、胼胝体、双侧感觉运动皮层以及额顶叶皮质下结构，而DMN区域ReHO值减低。并提出DMN脑区异常可能与患者认知功能障碍有关，ReHO值升高区可能为颞叶癫痫发作的起源。
低频振幅（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）是另一种BOLD信号分析方法。静息状态下神经元存在自发性电活动，产生低频振荡信号，即BOLD 信号。当外在神经事件（如癫痫患者发作间期的痫样放电）导致BOLD 信号偏离基线幅度增大时，会引起ALFF增加，即ALFF增加反映脑神经自发活动增加，ALFF减低代表脑神经自发活动减低。可以利用ALFF对全脑各区域的活动情况进行观察，是目前常用的研究癫痫神经元异常放电的病理生理机制的影像手段之一[14]。Wang[15]等学者运用ALFF算法对34例全身强直阵挛发作的研究表明，与健康组相比，丘脑和前额叶区信号存在统计学差异。Zhang 等对伴海马硬化的颞叶癫痫患者静息研究，结果表明，包括海马旁回、海马、前扣带回、杏仁核、下丘脑、及岛叶等边缘系统脑区出现ALFF值升高，从而证实了可以应用ALFF算法辅助定位致痫灶[16]。
2.2 EEG-fMRI在致痫灶定位中的应用
外科手术是治疗难治性癫痫的方法之一，术前对于致痫灶准确定位尤为重要，是确保手术成功的关键。EEG-fMRI综合分析脑电异常与fMRI上功能异常区，对于结构影像学上无异常患者的致痫灶定位有着较高的准确性[17]。Moeller[18]等学者对9例难治性额叶癫痫患者术前行EEG-fMRI检查，其中8例EEG棘波出现脑区在fMRI上显示BOLD异常信号，对比普通MRI，相应部位未见明显的结构异常。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2例行在EEG-fMRI指导定位下致痫脑区切除术，1例行术中皮层脑电图显示EEG-fMRI异常脑区持续发电，行局部脑区切除后，组织学证实该部位皮质发育不良，术后随访2年，抽搐未复发。近年来EEG-fMRI在特发性全面性癫痫的研究表明此类患者可出现以丘脑、额叶中部、小脑及岛叶等脑区异常激活，DMN脑区活动减低[19]，部分患者存在尾状核区域功能减低[20]。揭示了特发性全面性癫痫可能的异常放电起源及传播途径。
小结
静息态功能磁共振作为一项新兴的功能成像技术，主要依靠血氧水平的变化成像，具有时间及空间分辨率较高、无电离辐射、无创性以及可重复性等优势，还可以对功能脑区进行精确定位，使得客观、精准地观察大脑活动成为可能。EEG-fMRI联合技术的应用，实现了脑区功能观察时间和空间的统一，可以安全有效定位致痫灶，为难治性癫痫患者术前评估提供了新的方法。功能磁共振的应用为开展癫痫发病的病理生理学机制、异常放电传播网络的深入研究提供了帮助。随着神经功能影像学研究的深入和研究成果的共享整合，癫痫发生发展机制必将被逐渐揭示，为广泛开展手术治疗、病灶靶向治疗等创造可能。
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论文作者:唐菱,何志义通讯作者
论文发表刊物:《中国误诊学杂志》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/29
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