吴 迪， 范国光

中国医科大学附属第一医院 放射科，辽宁 沈阳 110001

·论 著·

磁共振体积测量技术在评价特发性全面性癫痫患者皮层下结构体积与认知功能相关性中应用

吴 迪， 范国光

中国医科大学附属第一医院 放射科，辽宁 沈阳 110001

目的 利用磁共振成像(MRI)体积测量技术对特发性全面性癫痫(IGE)患者及健康体检者进行皮层下结构体积测量，探讨丘脑、尾状核、豆状核体积与IGE患者认知功能的相关性。方法 将2013年5月至2014年5月在中国医科大学附属第一医院神经内科确诊的17例癫痫患者设为癫痫组，并招募同期在我院进行正常体检的16例健康体检者设为健康组。选用《瑞文标准推理试验》评估量表对癫痫组及健康组研究对象的认知功能进行评估。根据量表评估结果将癫痫组患者分为伴认知障碍组(CI组，n=8)与不伴认知障碍组(NCI组，n=9)。使用GE Signa 3.0 T超导MR扫描仪和8通道正交线圈对研究对象进行3D-FSPGR序列扫描；连续手工绘制感兴趣区，包括丘脑、尾状核、豆状核、并进行数据分析。结果 IGE患者的丘脑、尾状核及豆状核体积与健康组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。左侧丘脑体积与系列关系能力、抽象推理能力呈显著负相关，与整体智力分级呈显著正相关。左侧尾状核体积与知觉辨别能力呈显著负相关。左侧豆状核体积与比较推理能力、系列关系能力呈显著负相关，与整体智力分级呈显著正相关。结论 IGE患者的丘脑、尾状核和豆状核体积无改变；丘脑、尾状核和豆状核的体积与IGE患者的认知障碍相关。

磁共振成像；癫痫；认知障碍；体积测量；皮层下结构

癫痫是一种由多种病因引起的慢性脑部疾病，由脑部神经元高度同步化及异常放电所致反复性、发作性和短暂性的中枢神经系统功能失常。其发病机制复杂，目前有研究表明，丘脑皮层环路在癫痫的致病机制上有很重要的作用，侵入性脑电研究显示，丘脑皮层环路在癫痫发作，特别是特发性全面性癫痫(idiopathic generalized epilepsy，IGE)发作的脑电传播上有活动性参与[1]；大量的MRS研究、EEG-fMRI研究和PET研究都表明丘脑-皮层环路有功能损伤[2-4 ]，但丘脑-皮层环路在功能改变的同时有无结构改变至今仍无定论。IGE患者早期的研究基本都假设为慢性癫痫导致这些脑组织结构改变，但是其基本局限之一是无法知晓这些结构异常出现的时间，是脑微细结构的异常导致癫痫发作，还是长期存在的癫痫发作引发的脑微细结构的异常。

现代脑磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)结构体积测量技术可以准确的定量测定局部脑组织的体积。在IGE患者中，常规MRI检查显示脑内无肉眼可见的结构异常[5]。有研究表明，认知功能障碍是癫痫的常见临床表现[6]，其严重程度与病因、发作类型、发作频率、发病年龄、病程、严重程度、抗癫痫药物及癫痫手术等有关[7-8]。同样，常规MRI表现阴性癫痫也常伴有广泛认知功能损害[6]。目前，认知功能障碍引起了临床的极大关注[9]。认知功能障碍的脑结构研究也成为癫痫研究的一大热点[10-11]。本研究通过体积测量分析伴有认知障碍的常规MRI阴性癫痫患者脑微观结构的体积改变情况，探讨皮层下结构丘脑、尾状核、豆状核的体积改变与认知功能的相关性。现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选择2013年5月至2014年5月在中国医科大学附属第一医院住院确诊的癫痫患者17例设为癫痫组，其中，男性9例，女性8例。根据《瑞文标准推理试验》量表[12]，将癫痫组分为伴认知障碍(cognitive impairment，CI)组8例与不伴认知障碍(non-cognitive impairment，NCI)组9例。癫痫组患者纳入标准：符合国际抗癫痫联盟癫痫诊断标准，年龄18～45岁，无MRI扫描禁忌，常规MRI表现未见异常；尽可能排除药物对认知功能的影响，患者扫描前停药24 h；排除其他可能引起认知障碍的原因，如阿尔兹海默病，其他慢性神经系统疾病、精神类疾病、谵妄、卒中、代谢异常，近期有过严重感染及经历手术者，妊娠及哺乳期妇女，头部外伤史等。选择同期在我院正常体检行MRI检查的健康志愿者16例为健康组，其中，男性8例，女性8例。健康组纳入标准：健康志愿者，年龄18～45岁，无MRI扫描禁忌，常规MRI表现未见异常，无明显躯体、精神疾病，本人及家族中无癫痫病史，且与癫痫组无血缘关系；近期无相关的精神类药物服用史，研究前未摄入咖啡、巧克力等食品。癫痫组与健康组研究对象的年龄、性别等一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05，表1)。CI组与NCI组的发病年龄、患病时间、发作类型间等情况比较，差异也无统计学意义(P>0.05，表2)。

1.2 研究方法

1.2.1 临床资料收集 (1)收集完整病史：①现病史。包括首次发作时间、发作的诱因、发作过程(主观及客观的情况，肢体活动及意识情况，一定要有目击者的描述)、发作持续时间、发作后表现、发作类型的种类及其变化、发作频率、发作时间规律(清醒期、睡眠期、混合期)、曾用何种药物、药物治疗效果、药物不良反应的情况等。②既往史。出生史，外伤史，脑部病变史等。③家族史。(2)脑电图检查：由1名有经验的神经内科医师在不知临床资料、研究目的的情况下分别对入选患者及健康志愿者进行脑电图检查，对其结果整理分析。(3)认知功能评估：选用《瑞文标准推理试验》量表[12]，对癫痫组和健康组进行测验，该测验是一种非文字智力测验，分A、B、C、D、E 共5个分测验，A反映知觉辨别能力；B反映类同比较能力；C反映比较推理能力；D反映系列关系能力；E反映抽象推理能力。每个分测验有12个条目，对应分数为1分，每个分测验的最高分为12分，总分为60分，测试时间为40 min。测验全过程均由测验人员陪伴并确保测验顺利完成，测验结束后，从瑞文标准推理测验平均百分比等级换算表中，将各被检测者所得原始分按其年龄换算为标准分，再根据瑞文测验智力水平分级标准对受试者的认知功能水平作出评价，其具体分级标准为：一级，测验标准分≥同年龄常模组的95%，为高水平智力 ；二级，测验标准分在同年龄常模组的75%～95%，智力水平良好；三级，测验标准分在同年龄常模组的25%～75%，智力水平中等；四级，测验标准分在同年龄常模组的5%～25%，智力水平中下；五级，测验标准分<同年龄常模组的5%，为智力缺陷。将智力水平分级为五级的患者纳入CI组。

表1 癫痫组与健康组一般资料比较

表2 CI组与NCI组临床基本特征比较

1.2.2 影像学检查 (1)对符合入组标准的所有受试者进行MRI检查。所有患者一般状态良好，在MRI检查前24 h内均无癫痫发作。使用GE Signa 3.0 T超导MRI扫描仪和8通道正交线圈进行扫描。扫描过程中受试者保持静息状态，先进行常规MRI扫描，扫描序列包括常规轴位T1WI(TR为635.0 ms，TE为23.4 ms)，轴位T2WI(TR为4 600.0 ms，TE为110.0 ms)及液体衰减反转恢复序列(FLAIR)T2WI(TR为9 602.0 ms，TE为117.0 ms)，层厚1.0 mm，层间距1.5 mm，各轴位MRI扫描定位层面相同，排除脑内器质性疾病。之后行解剖图像扫描，解剖图像采用三维快速扰相梯度翻转恢复(3D-SPGR)序列：Tr=7.1 ms，TE=3.2 ms，翻转角15°，172层，FOV=240 mm×240 mm，矩阵256×256，层厚1 mm，间隔0 mm。(2)图像后处理分析。将图像导入GE adw 4.4工作站，采用 Dr View 2.0医学影像工作台进行图像处理。应用手动勾画感兴趣区(ROI)的方法进行测定，首先对所有研究对象的MRI脑影像进行标准化三维立体定位，然后将图像重新分割构建成与前后联合垂直的连续无间断的冠状层面，层厚1 mm。以下对各个感兴趣区域的手动测量均是基于重建的连续无间断的冠状层面，层厚1 mm。(3)丘脑、尾状核和豆状核体积的测量。由1名有经验的影像科医师在不知临床资料、实验目的的情况下分别对入选患者及健康志愿者进行图像描绘。严格遵循固有的解剖学界限对丘脑、尾状核和豆状核体积进行测量，同时参照矢状位及轴位的3D定位交叉图像，在层厚1 mm的冠状图像上由前至后连续手动勾画感兴趣区，对其结果整理分析。其主要解剖边界标志如下：丘脑的边界，丘脑前界是以丘脑前端的出现为标志；后界是丘脑枕(不包括内、外膝状体)，内侧界是由第三脑室把左、右丘脑从中间分开构成；外侧界为内囊后肢的内边界。丘脑上界延伸到了侧脑室的中间部和尾状核的侧面；下界为下丘脑沟和中脑的上缘。尾状核的界限：尾状核的前界是以尾状核头的出现为标志，外侧界限为核团的外缘。内侧边界为侧脑室；尾状核的后界为尾状核尾消失的冠状水平切面(包括伏隔核)。豆状核的边界：豆状核的前界是以豆状核前端的出现为标志，后界以豆状核消失为标志(不包括苍白球下联合部分)，豆状核的大部分沿核团与周围的白质分界来描绘；背内侧界是内囊，外侧界是外囊；腹侧边界为无名束、前联合。见图1。

图1 丘脑(红色)示意图(a.冠状位；b.矢状位；c.水平位；d.三维重建；冠状位图像是手工描绘，矢状位和水平位图像是在连续冠状位图像基础上自动重建而成；尾状核、豆状核种子区选择采用同样方法)

2 结果

2.1 认知能力检测结果 癫痫组中，CI组与NCI组的5个分测项目(知觉辨别、类同比较、比较推理、系列关系、抽象推理)均数明显低于正常健康组，且CI组均数明显低于NCI组。CI组、NCI组及健康组智力测定的5项测验，组间比较，差异均有显著统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 CI组、NCI组及健康组的认知能力检测结果评分/分)

2.2 丘脑、尾状核、豆状核体积的测量及MANCOVA结果

2.2.1 丘脑体积比较 癫痫组左侧丘脑平均体积为(6.41±1.22)cm3，右侧丘脑平均体积为(6.07±0.83)cm3。健康组左侧丘脑平均体积为(6.26±1.29)cm3，右侧丘脑平均体积为(5.97±0.92)cm3。MANCOVA结果表明，丘脑的诊断主效应不显著(F=0.206，df=1，P>0.05)；半球(左，右)主效应不显著(F=1.453，df=1，P>0.05) 。

2.2.2 尾状核体积比较 癫痫组左侧尾状核平均体积为(4.06±0.43)cm3，右侧尾状核平均体积为(3.84±0.59)cm3，健康组左侧尾状核平均体积为 (4.34±0.54)cm3，右侧尾状核平均体积为(3.91±0.65)cm3。MANCOVA结果表明，尾状核的诊断主效应不显著(F=1.634，df=1，P>0.05)；半球(左，右)主效应显著(F=5.480，df=1，P<0.05)。

2.2.3 豆状核体积比较 癫痫组左侧豆状核平均体积为 (5.68±0.84)cm3，右侧豆状核平均体积为(5.76±0.99)cm3。健康组左侧豆状核平均体积为(6.02±0.89)cm3，右侧豆状核平均体积为(5.96±0.95)cm3。MANCOVA结果表明，豆状核的诊断主效应不显著(F=1.484，df=1，P>0.05)；半球(左，右)主效应不显著(F=0.001，df=1，P>0.05)。

2.3 采用Pearson′s偏相关分析患者丘脑、尾状核、豆状核与认知功能的相关性 左侧丘脑体积与系列关系能力(r=-0.509，P<0.05)、抽象推理能力(r=-0.512，P<0.05)呈显著负相关，与总的智力分级(r=0.524，P<0.05)呈显著正相关。左侧尾状核体积与知觉辨别能力(r=-0.594，P<0.05)呈显著负相关。左侧豆状核体积与比较推理能力呈显著正相关(r=-0.547，P<0.05)，与系列关系能力(r=-0.538，P<0.05)呈显著负相关，与总的智力分级(r=-0.577，P<0.05)呈显著正相关。见表4。

表4 IEG患者丘脑、尾状核、豆状核与认知功能的相关性

3 讨论

本研究测量了特发性癫痫患者和健康体检者的丘脑、尾状核、豆状核的体积，结果显示，特发性癫痫患者这些部位的体积与健康体检者比较，差异无统计学意义(P>0.05)。特发性癫痫患者的左侧丘脑体积与系列关系能力、抽象推理能力呈显著负相关，与整体智力分级呈显著正相关；左侧尾状核体积与知觉辨别能力呈显著负相关；左侧豆状核体积与比较推理能力、系列关系能力呈显著负相关，与整体智力分级呈显著正相关。

研究表明，IGE患者的丘脑与正常人比较无改变[6，13]；也有研究显示，IGE患者的丘脑有萎缩[5，12，14]。Cardina[5]对19例IGE-GTCS患者进行研究发现，丘脑、尾状核和豆状核的体积都有缩小，但其研究中男女构成比存在明显差异。而另一项包含14例IGE-GTCS患者和28例正常对照者的研究对象均为男性，得出的结果是IGE-GTCS患者的左侧丘脑、左侧豆状核和双侧苍白球萎缩，并不能代表整个IGE-GTCS群体。还有研究发现，IGE患者豆状核萎缩，尾状核体积无改变，但其研究包括不同亚型的IGE患者[13]。这些研究都存在着一定的局限性。所以，目前关于IGE患者的丘脑、尾状核、豆状核在功能异常的同时是否存在结构异常，仍难以得出结论。

本研究结果显示，与健康组比较，IGE患者双侧丘脑、尾状核和豆状核体积未见明显改变。IGE患者的丘脑、尾状核和豆状核体积与患者的某些认知功能相关。进一步的研究可尝试扩大样本量，并对其癫痫患者的认知功能所涉及的多个方面，包括癫痫的病因、发病机制、癫痫灶的部位、临床表现类型、发病年龄、发作频率、每次发作持续时间、病程、治疗方式等进行系统比较，以观察此次研究的代表性。

综上所述，IGE患者的丘脑、尾状核、豆状核体积无改变；其丘脑、豆状核体积与患者的认知障碍相关。

[1] Rektor I,Kuba R,Brazdil M.Interictal and ictal EEG activity in the basal ganglia:an SEEG study in patients with temporal lobe epilepsy[J].Epilepsia,2002,43(3):253-262.

[2] Bernasconi A,Bernasconi N,Natsume J,et al.Magnetic resonance spectroscopy and imaging of the thalamus in idiopathic generalized epilepsy[J].Brain,2003,126(11):2447-2454.

[3] Archer JS,Abbott DF,Waites AB,et al.fMRI “deactivation” of the posterior cingulate during generalized spike and wave[J].Neuroimage,2003,20(4):1915-1922.

[4] Tenney JR,Duong TQ,King JA,et al.Corticothalamic modulation during absence seizures in rats:a functional MRI assessment[J].Epilepsia,2003,44(9):1133-1140.

[5] Cardina C.Proposal for revised classification of epilepsies and epileptic syndromes.Commission on Classification and Terminology of the International League Against Epilepsy[J].Epilepsia,1989,30(4):389-399.

[6] Addis L,Lin JJ,Pal DK,et al.Imaging and genetics of language and cognition in pediatric epilepsy[J].Epilepsy Behav,2013,26(3):303-312.

[7] Janszky J,Jokeit H,Heinemann D,et al.Epileptic activity influences the speech organization in medial temporal lobe epilepsy[J].Brain,2003,126(9):2043-2051.

[8] Kwan P,Brodie MJ.Neuropsychological effects of epilepsy and antiepileptic drugs[J].Lancet,2001,357(9251):216-222.

[9] Motamedi G,Meador K.Epilepsy and cognition[J].Epilepsy & Behavior E & B,2003,2(1):S25.

[10] Focke NK,Thompson PJ,Duncan JS.Correlation of cognitive functions with voxel-based morphometry in patients with hippocampal sclerosis[J].Epilepsy Behav,2008,12(3):472-476.

[11] Marques CM,Caboclo LO,da Silva TI,et al.Cognitive decline in temporal lobe epilepsy due to unilateral hippocampal sclerosis[J].Epilepsy Behav,2007,10(3):477-485.

[12] Diehl B,Busch R M,Duncan J S,et al.Abnormalities in diffusion tensor imaging of the uncinate fasciculus relate to reduced memory in temporal lobe epilepsy[J].Epilepsia,2008,49(8):1409-1418.

[13] Betting LE,Mory SB,Li LM,et al.Voxel-based morphometry in patients with idiopathic generalized epilepsies[J].Neuroimage,2006,32(2):498-502.

[14] Kucukboyaci NE,Girard HM,Jr HD,et al.Role of frontotemporal fiber tract integrity in task-switching performance of healthy controls and patients with temporal lobe epilepsy[J].J Int Neuropsychol Soc,2012,18(1):57-67.

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Application of MRI volume measurement technique to investigate the volume of subcortical structures and its correlation with cognitive function in patients with idiopathic generalized epilepsy

WU Di,FAN Guo-guang

(Department of Radiology,The First Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China)

Objective To applicate MRI volume measurement technique for measuring the volume of subcortical structures in patients with idiopathic generalized epilepsy(IGE) and healthy controls,and to investigate volumetric changes of the thalamus,caudate and lentiform nucleus ,as well as the relations between volume and cognitive function in patients with IGE.Methods A retrospective study was performed from May 2013 to May 2014.The participants included 17 patients(epilepsy group) with IGE and 16 healthy controls(healthy group).Raven′s Standard Progressive Matrices(RSPM) was administered to each participant in the two groups to access the cognitive function.According to the results,patients were divided into the cognitive impairment group(CI group,n=8) and non-cognitive impairment group(NCI group,n=9).Using GE Signa 3.0 T superconducting MR scanner and 8 channels orthogonal coil for brain scans.The three-dimensional fast spoiled gradient-recalled sequence(3D-FSPGR) was used for acquisition of sagittal TI-weighted images.The thalamus,caudate and lentiform nucleus were manually traced on consecutive coronal slices,and then the data was analyzed.Results Compared with healthy controls,patients with IGE had no significant difference in the volume of thalamu,caudate nucleus or lentiform nucleus(P>0.05).The left volume of thalamu was significantly negatively correlated with relationship and abstract reasoning,and was significantly positively with intelligence classification.The left volume of caudate nucleus was significantly negatively correlated with perceived discrimination.The right volume of lentiform nucleus was significantly negatively correlated with comparison reasoning and relationship,and was significantly positively correlated with intelligence classification.Conclusion Patients with IGE have no significant volume reduction in thalamus,caudate or lentiform nucleus compared with normal controls;the volume of the thalamus,caudate and lentiform nucleus are correlated with some aspects of cognitive impairment.Key words:Magnetic resonance imaging;Epilepsy;Cognitive impairment;Volume measurement;Subcortical structures

吴 迪(1981-)，男，黑龙江哈尔滨人，医师

范国光，E-mail：fanguog@sina.com

2095-5561(2017)04-0236-06 DOI∶10.16048/j.issn.2095-5561.2017.04.10

2017-04-09