張仙俊，周 亮，楊文秋綜述，韓雁冰審校

我國(guó)有900多萬(wàn)癲癇患者，絕大多數(shù)以長(zhǎng)期口服抗癲癇藥控制發(fā)作為首選和主要治療方法。近年來(lái)，癲癇外科迅速發(fā)展，越來(lái)越多的癲癇患者在切除病灶后發(fā)作消失，甚至成功撤藥。然而，目前有時(shí)磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)顯示癲癇結(jié)構(gòu)病灶不夠精準(zhǔn)，相當(dāng)比例的耐藥性癲癇患者常規(guī)MR檢查為陰性結(jié)果，或顯示病灶并非致癇灶，這類患者實(shí)施切除性手術(shù)困難，即便手術(shù)也容易失敗[1]。2005年由紐約大學(xué)Jenson教授等[2]首先提出的擴(kuò)散峰度成像(Diffusion Kurtosis Imaging，DKI)可量化非高斯分布的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。之后越來(lái)越多的研究提示DKI對(duì)腦組織內(nèi)的微小變化更敏感，有望用于識(shí)別癲癇的病因、病灶及科學(xué)研究。本文對(duì)DKI的原理及其在癲癇中的應(yīng)用研究進(jìn)展綜述如下。

1 DKI成像的原理與優(yōu)勢(shì)

由于MRI較X線計(jì)算機(jī)體層成像(X-ray computed tomography，X-CT)更清晰地顯示腦組織的解剖結(jié)構(gòu)及發(fā)現(xiàn)異常病灶，已廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷。20世紀(jì)60年代后出現(xiàn)的擴(kuò)散成像技術(shù)通過(guò)不同的方式捕獲水分子在正常和病理組織內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)生的信號(hào)衰減，使對(duì)比度增加，進(jìn)一步提高分辨率。最早使用的擴(kuò)散加權(quán)成像(Diffusion Weighted Imaging，DWI)能反映組織結(jié)構(gòu)空間信息及病理生理狀態(tài)下各組織間水分子的交換狀態(tài)，目前已成為早期準(zhǔn)確識(shí)別急性缺血性腦卒中病灶的有效檢查手段[3]；擴(kuò)散張量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)是在DWI的基礎(chǔ)上，對(duì)不同方向的水分子擴(kuò)散進(jìn)行量化[4]。DTI提供的主要參數(shù)包括反映組織各向異性的部分各向異性(Fractional Anisotropy，F(xiàn)A)、反映水分子擴(kuò)散程度的平均擴(kuò)散率(Mean Diffusivity，MD)、主要描述平行于神經(jīng)纖維軸索方向水分子擴(kuò)散的軸向擴(kuò)散率(Axial Diffusion，AD)，以及描述垂直于神經(jīng)纖維軸索方向擴(kuò)散的徑向擴(kuò)散率(Radial Diffusion，RD)。目前DTI多用于顯示腦白質(zhì)纖維束走向，但在呈現(xiàn)腦組織的微觀結(jié)構(gòu)、揭示微小病灶等方面并不盡如人意，主要原因在于DTI技術(shù)是基于假設(shè)水分子擴(kuò)散呈高斯分布。事實(shí)上，組織內(nèi)存在的細(xì)胞器、細(xì)胞間隙、細(xì)胞膜等對(duì)成像有屏障作用，容易干擾水分子的擴(kuò)散分布[5]，以及病變組織特殊細(xì)胞形態(tài)的影響，使其水分子擴(kuò)散偏離高斯分布[6]。此外，通過(guò)MRI掃描腦組織時(shí)，需要較高的彌散敏感系數(shù)(b值)，但b值超過(guò)1000 s/mm2后，水分子的信號(hào)衰減即隨b值的增加愈發(fā)加劇，腦組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散偏離高斯分布更為顯著[7]，如果MRI成像時(shí)能遵循非高斯分布規(guī)律，將能更清晰顯示腦組織內(nèi)的細(xì)微變化，提高M(jìn)RI的分辨率[6]。

DKI是近十年來(lái)逐漸發(fā)展的新興成像方法，是DTI技術(shù)的延伸，不僅能呈現(xiàn)腦組織內(nèi)以非高斯分布方式擴(kuò)散的水分子運(yùn)動(dòng)，還可進(jìn)行量化[8]。除提供DTI的上述四個(gè)參數(shù)外，DKI增加平均峰度(Mean Kurtosis，MK)、徑向峰度(Radial Kurtosis，RK)和軸向峰度(Axial Kurtosis，AK)等技術(shù)參數(shù)。MK值是DKI技術(shù)最具特征性、最常用的參數(shù)，它不受組織結(jié)構(gòu)空間方位的限制，代表各個(gè)方向擴(kuò)散峰度的平均值[9]，可用于評(píng)價(jià)腦組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，非高斯分布水分子擴(kuò)散受限越顯著，MK值也越大。AK與RK分別指平行、垂直神經(jīng)纖維軸索方向的擴(kuò)散峰度值，在腦白質(zhì)，因細(xì)胞膜和髓鞘的阻礙導(dǎo)致水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)偏離高斯分布，RK值較高[10，11]。DKI新增的峰度張量，對(duì)水分子擴(kuò)散受限程度的量化與反映擴(kuò)散的不均質(zhì)性更佳。因此，與DTI描述灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的能力有限和無(wú)法解決白質(zhì)纖維束交叉導(dǎo)致降低分辨率不同，DKI技術(shù)能更細(xì)致、準(zhǔn)確地描述水分子擴(kuò)散的受限過(guò)程，進(jìn)而反映組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在發(fā)現(xiàn)腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化及評(píng)價(jià)白質(zhì)纖維束完整性均較DTI具有明顯優(yōu)勢(shì)[9，12]。

2 DKI技術(shù)在癲癇中的應(yīng)用

癲癇是多因素導(dǎo)致、臨床表現(xiàn)復(fù)雜的腦功能障礙疾病。癲癇病因及病灶的識(shí)別、腦損害后繼發(fā)癲癇的預(yù)測(cè)及癲癇病理性腦網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)證據(jù)都是影響臨床診治及研究的關(guān)鍵問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究者通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究探索采用DKI技術(shù)解決上述問(wèn)題。

2.1 病灶及病因識(shí)別 頭顱核磁共振及腦電圖是癲癇患者顱內(nèi)病灶及致癇灶檢出的重要手段，因DKI能更敏感地檢測(cè)到腦組織異常結(jié)構(gòu)，在準(zhǔn)確、全面識(shí)別癲癇病灶方面，可為常規(guī)核磁及腦電圖檢查補(bǔ)充重要信息。

SYN1基因來(lái)源于X染色體，參與編碼突觸蛋白，自閉癥譜系障礙、誦讀困難、癲癇的發(fā)生與該基因的突變相關(guān)。近年來(lái)蒙特利爾研究者[13]利用DKI探索可致癲癇發(fā)作的SYN1基因Q555X突變對(duì)腦皮質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)改變的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攜帶突變基因患者在一些涉及口頭和書面語(yǔ)言以及閱讀障礙的皮質(zhì)區(qū)域，常規(guī)核磁成像未見(jiàn)異常，而DKI衍生的參數(shù)明顯異常，提示該區(qū)域水分子擴(kuò)散受限。DKI技術(shù)可識(shí)別出其他方法無(wú)法檢測(cè)到的癲癇患者基因突變所致細(xì)微的皮質(zhì)灰質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變。對(duì)于常規(guī)核磁共振陰性的顳葉癲癇患者，DKI可發(fā)現(xiàn)其微觀組織結(jié)構(gòu)的差異性[14]。國(guó)內(nèi)學(xué)者[15]對(duì)可引起類似顳葉內(nèi)側(cè)癲癇病理改變的海人酸大鼠癲癇模型進(jìn)行DKI成像，癲癇模型鼠的常規(guī)核磁檢查未見(jiàn)明顯異常，病理檢查提示大鼠神經(jīng)元變性壞死、神經(jīng)元空泡變性、腫脹，膠質(zhì)細(xì)胞水腫，DKI提供的參數(shù)可識(shí)別腦組織異常區(qū)域，發(fā)現(xiàn)異常不僅局限于海馬，在基底節(jié)灰質(zhì)區(qū)域，前聯(lián)合、胼胝體等白質(zhì)區(qū)域也出現(xiàn)了參數(shù)的異常，DKI可作為一項(xiàng)新的影像技術(shù)為癲癇病變區(qū)域提供更為準(zhǔn)確的信息。既往DTI研究發(fā)現(xiàn)顳葉癲癇患者存在廣泛的雙側(cè)白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常[16]，一項(xiàng)采用DTI和DKI對(duì)腦電圖顯示單側(cè)放電的兒童顳葉癲癇進(jìn)行的研究[17]發(fā)現(xiàn)，患兒常規(guī)核磁共振成像未見(jiàn)明顯異常，但DKI序列發(fā)現(xiàn)患兒顳葉白質(zhì)區(qū)、灰質(zhì)區(qū)均存在明顯的擴(kuò)散異常，并且DKI對(duì)這些異常的檢測(cè)優(yōu)于DTI。此外該研究發(fā)現(xiàn)，在癲癇患兒腦電圖信號(hào)正常側(cè)，DKI檢測(cè)到該側(cè)顳葉腦組織同樣存在水?dāng)U散異常，提示DKI可能先于腦電圖發(fā)現(xiàn)腦組織結(jié)構(gòu)的異常變化，DKI可能在兒童顳葉癲癇的早期診斷中發(fā)揮著重要作用。在Zhang 等[18]對(duì)兒童特發(fā)性癲癇的DKI研究中，常規(guī)核磁共振檢查未見(jiàn)明顯癲癇病灶，腦電圖提示雙側(cè)大腦半球額葉、顳葉出現(xiàn)癲癇樣放電，放電區(qū)域的白質(zhì)、灰質(zhì)均出現(xiàn)了DKI參數(shù)的異常，再次證明癲癇病灶并不局限于灰質(zhì)，白質(zhì)仍存在微觀結(jié)構(gòu)的改變。此外Gao等[19]研究者對(duì)兒童特發(fā)性全面性癲癇通過(guò)DKI序列觀察患兒腦部微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙側(cè)顳枕區(qū)、右側(cè)海馬區(qū)、左側(cè)島葉區(qū)、左側(cè)中央后回及部分皮質(zhì)下區(qū)MK值明顯降低，提示MK值降低區(qū)域腦組織結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞。Gaizo等[20]基于DKI序列對(duì)顳葉內(nèi)側(cè)癲癇進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)研究，在纖維高度復(fù)雜交叉的顳葉內(nèi)下側(cè)MK值明顯異常，DKI能敏感地檢測(cè)到DTI無(wú)法識(shí)別的異常。綜上所述，DKI對(duì)腦組織微觀結(jié)構(gòu)的改變具有較高的敏感性和特異性，可識(shí)別和發(fā)現(xiàn)癲癇潛在微觀病灶。

2.2 癲癇預(yù)測(cè)與檢測(cè)損傷易感性 顱腦創(chuàng)傷是癲癇的常見(jiàn)病因，但創(chuàng)傷后繼發(fā)癲癇的發(fā)生率約為1.9%～30%，在顱腦創(chuàng)傷發(fā)生后1 y內(nèi)癲癇發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)最高[21]，如能確定導(dǎo)致癲癇的病因及早期預(yù)測(cè)高?；颊?，將對(duì)創(chuàng)傷后癲癇的防治具有重要意義。Li等[22]在建立家兔創(chuàng)傷模型后1 d即行常規(guī)及DKI序列MRI掃描，隨后3 m內(nèi)連續(xù)觀察模型動(dòng)物有無(wú)癲癇發(fā)作，發(fā)現(xiàn)繼發(fā)癲癇組在創(chuàng)傷后1 d損傷側(cè)的皮質(zhì)、海馬、丘腦以及損傷對(duì)側(cè)海馬在DKI序列的MK值均較無(wú)創(chuàng)傷及創(chuàng)傷后無(wú)癲癇發(fā)作組明顯降低，而在常規(guī)掃描時(shí)三組差異無(wú)顯著性，推測(cè)創(chuàng)傷后繼發(fā)癲癇家兔在癲癇發(fā)作前，腦組織可能已經(jīng)發(fā)生神經(jīng)元變性、壞死，導(dǎo)致腦組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜性降低，而DKI可在早期敏感地識(shí)別出現(xiàn)腦組織微觀結(jié)構(gòu)的異常改變，早期的結(jié)構(gòu)異常改變有助于預(yù)測(cè)后期癲癇的發(fā)生。創(chuàng)傷性腦損傷后形成的軟化灶是引發(fā)癲癇的重要因素，在軟化灶周圍形成的纖維瘢痕組織、異常的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生可導(dǎo)致腦組織異常放電[23]。因此Li等[24]繼續(xù)應(yīng)用DKI探索創(chuàng)傷性腦軟化灶后癲癇的腦影像學(xué)特征，研究者對(duì)常規(guī)頭顱核磁提示腦軟化灶形成的患者進(jìn)行隨訪觀察1 y后，進(jìn)行DKI成像，結(jié)果顯示有癲癇發(fā)作患者腦軟化灶周圍組織MK值升高，考慮因腦創(chuàng)傷形成軟化灶后，周圍神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生，增加了組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從而使癲癇發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)增加。根據(jù)上述研究結(jié)果，DKI技術(shù)可作為預(yù)測(cè)創(chuàng)傷后癲癇發(fā)生的重要輔助手段。

研究發(fā)現(xiàn)，髓鞘發(fā)育形成的時(shí)間與白質(zhì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病如阿爾茨海默病的易感性相關(guān)[25]。Lee等[26]通過(guò)DKI序列掃描發(fā)現(xiàn)顳葉內(nèi)側(cè)癲癇患者的結(jié)構(gòu)性腦損傷與局部白質(zhì)的易損性有關(guān)，晚期髓鞘化的白質(zhì)纖維束MK、AK與RK值均明顯下降，并且癲癇發(fā)作側(cè)的晚期髓鞘化白質(zhì)纖維束RK變化更為明顯，說(shuō)明晚期髓鞘化白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)完整性受到破壞，結(jié)構(gòu)復(fù)雜度降低，其對(duì)損傷具有優(yōu)先易感性。

2.3 癲癇病理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 顳葉內(nèi)側(cè)癲癇的結(jié)構(gòu)異常不僅局限于海馬，其他解剖和功能上與其有關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)也可出現(xiàn)異常，有報(bào)道稱顳葉內(nèi)側(cè)外更遠(yuǎn)處的白質(zhì)纖維束也存在嚴(yán)重的微結(jié)構(gòu)損傷[27]。這種由內(nèi)側(cè)癲癇發(fā)作區(qū)向外延伸的損傷模式表明，顳葉內(nèi)側(cè)癲癇中可能存在一種的復(fù)雜的病理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[28]。大量研究表明DTI可揭示癲癇大腦的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)改變[29]。Gao等[17]發(fā)現(xiàn)在顳葉癲癇患兒腦電圖信號(hào)正常側(cè)，DKI也檢測(cè)到該側(cè)顳葉腦組織水?dāng)U散異常，再次提示顳葉癲癇病理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的存在。Zhang等[30]對(duì)發(fā)作間期腦電圖顯示單側(cè)放電的特發(fā)性全面性癲癇患兒進(jìn)行DKI探索，除放電側(cè)灰質(zhì)、白質(zhì)DKI參數(shù)異常外，放電對(duì)側(cè)FA、MD或MK的也出現(xiàn)明顯改變，提示單側(cè)致癇區(qū)可能通過(guò)癲癇病理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使其他區(qū)域腦結(jié)構(gòu)發(fā)生異常改變。因DKI無(wú)創(chuàng)、高度的敏感性和特異性，使其在揭示癲癇病理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面有一定潛在價(jià)值。

3 不足與展望

DKI 作為一種先進(jìn)的新型無(wú)創(chuàng)核磁共振檢查方法，是對(duì)DTI技術(shù)的進(jìn)一步延伸，對(duì)腦組織灰白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)具有較高的敏感性及特異性。綜合上述內(nèi)容，DKI可以顯示癲癇病灶的位置、范圍，可對(duì)癲癇進(jìn)行預(yù)測(cè)和檢測(cè)腦組織結(jié)構(gòu)易損性，反映癲癇的潛在病理結(jié)構(gòu)變化，加強(qiáng)對(duì)癲癇發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)及其診療有一定指導(dǎo)價(jià)值。

當(dāng)然，目前DKI技術(shù)在癲癇方面的臨床應(yīng)用仍存在一些問(wèn)題，例如怎樣選取合適b值，減少掃描時(shí)間以及如何解決高b值引起的圖像信噪比改變等問(wèn)題，因此DKI技術(shù)在癲癇中的應(yīng)用仍處于初期階段，但基于其對(duì)微結(jié)構(gòu)的敏感性和特異性，隨著人們應(yīng)用DKI技術(shù)對(duì)癲癇進(jìn)行的更多深入研究，相信未來(lái)DKI在臨床上可得到廣泛推廣使用，為臨床上癲癇的診斷、治療、療效隨訪及預(yù)后研究提供指導(dǎo)。