不同影像表现的青壮年癫痫的脑白质结构研究

发布时间：2017-10-16 18:03

  本文关键词：不同影像表现的青壮年癫痫的脑白质结构研究

  更多相关文章： 癫痫 局灶性脑皮质发育不良 海马硬化 弥散张量成像 纤维束示踪的空间统计

【摘要】：来源、目的以及意义鉴于癫痫(Epilepsy)病因的复杂性、局灶性脑皮质发育不良(Focal cortical dysplasia,FCD)新分类的提出以及目前对于癫痫患者脑白质纤维结构影像研究结果不一致的现象,本研究利用磁共振弥散张量成像(Diffusion tensor imaging, DTI)技术,通过基于纤维束示踪的空间统计(Tractbased Spatial Statistic,TBSS)后处理方法,探讨影像表现阴性组以及全新影像学分组——颞叶局灶性脑皮质发育不良或(合并)海马硬化组的青壮年癫痫患者的脑白质纤维结构改变,测量其全部脑区的FA值、MD值、AD值以及RD值,进行两两组间比较以及颞叶癫痫组组内分病灶侧的比较,并与临床病程作相关分析,观察发病时间对于脑白质微结构的影响、分析全新分组的脑白质结构异常、对比病灶偏侧是否有全脑白质纤维的差异,以及验证影像表现阴性组结果的可重复性。以期以临床影像表现结合最新病理学分类作为突破口,分组比较不同类型的癫痫病人的脑白质微结构改变,从神经影像学角度探索其潜在的病理生理机制以及脑网络连接、发展模式。材料与方法1、研究对象：研究被试者总共106人,均为右利手,年龄为15岁～50岁,分为病例(癫痫)组(2组)以及健康对照组(1组)。其中病例组全部被试者均来自三九脑科医院癫痫科住院病人,包括影像表现阴性组37人(男性20例,女性17例,年龄28.76±5.48岁,病程7.87±5.72年)；颞叶FCD或(合并)海马硬化组36人(男性22例(病灶侧：8例右侧、13例左侧、1例双侧),女性14例(病灶侧：5例右侧、6例左侧,3例双侧),年龄29.56±8.69岁,病程10.69±8.08年；以病灶侧于组内再分组则为：左侧19例(男性13例,女性6例,年龄28.68±9.04岁,病程11.59±8.17年),右侧13例(男性8例,女性5例,年龄28.5±7.02岁,病程8.65±8.28年),双侧4例(男性1例,女性3例,年龄37±10.46岁,病程13±7.53年))。健康对照组33人(男性13例,女性20例,年龄29.33±7.87岁),来源为健康志愿者及三九脑科医院健康门诊体检者。三大组之间的年龄和性别没有显著性差异,颞叶癫痫组组内左/右侧再分组的年龄和性别亦没有显著性差异。所有癫痫患者受试前均行三九脑科医院影像中心1.5TMRI癫痫套餐检查(更适用于发现颞叶内侧(包括海马区)的异常病变,扫描参数如下：轴位T1WI：重复时间(Repetition time,TR)=600ms,回波时间(Echotime,TE)=15ms;轴位T2WI:TR=2000ms,TE=110ms;轴位FLAIR:TR=6000ms, TE=120ms;冠状位FLAIR:TR=6000ms,TE=120ms),以及视频脑电图(Video electroencephalogram, VEEG)检查,脑电图电极包括头皮电极,部分附加蝶骨电极以提高异常放电检出率。其中癫痫组的纳入标准如下：年龄为15岁～50岁：右利手；所有患者均能配合MRI检查；临床症状以及癫痫发作类型符合1981年、1989年以及2010年国际抗癫痫联盟的诊断和分类标准；生命体征正常。癫痫组的排除标准如下：有潜在影响中枢神经系统的全身性疾病；精神病史；酒精以及药物依赖史；明确的颅脑外伤或者颅脑手术史；脑血管意外史；除颞叶部位的FCD外的颅内占位性病变(如额叶FCD、颅内肿瘤、血管畸形等)；严重的先天性颅脑畸形；现正或者早期罹患颅内感染；其他颅脑致痫性疾病(如结节性硬化)或者发现病因未明的局限性脑软化灶合并胶质增生；妊娠或者哺乳期妇女。癫痫组的再分组方法：符合以上条件的病人进入病例组以后,由三九脑科医院影像中心至少两名具有丰富癫痫诊断经验的影像诊断医师以其1.5TMR癫痫套餐的颅脑扫描图像对患者进行初步分组,脑内未发现异常者进入影像表现阴性组,明确或者可疑颢叶有FCD或(合并有)海马硬化者进入颞叶FCD或(合并)海马硬化组(其中FCD主要的MRI特异性征象为：(1)局灶性皮层增厚；(2)灰白质分界模糊；(3)皮层下白质信号异常；(4)脑沟增宽或脑叶萎缩——具有上述4项中的至少一项者可诊断为FCD阳性；另外根据海马体积减小,相应侧脑室颞角扩大,T2WI及FLAIR序列的海马信号异常增高等征象诊断海马硬化)；在初步分组以后,笔者本人根据病人住院期间的VEEG结果进行影像-脑电图匹配,作出进一步的筛选：影像表现阴性组患者的脑电图需发现弥漫性异常放电,其中少数住院时间较短、发作频率较少,但临床症状典型、诊断明确者即使单次脑电图检查未能发现异常放电亦收录入该组(共9例)；颞叶FCD或(合并)海马硬化组患者的脑电图异常放电部位需与影像发现病灶侧相互对应,不匹配者予以排除；两组病人影像-脑电图匹配后方完成、确定最终分组。而健康对照组的入选标准如下：年龄为15岁～50岁；右利手；智力发育正常；年龄、性别与病例组相匹配；无痫性发作史；血压、心率以及心律正常；无潜在影响中枢神经系统的全身性疾病；无酒精以及药物依赖史；无神经系统以及精神类疾病史；既往无神经系统外伤、手术史；常规颅脑MRI检查无明显阳性病灶以及解剖变异；神经系统检查无明确阳性体征；非妊娠或者哺乳期妇女。所有被试者参加研究前均被告知本研究的相关内容及目的、用途,取得知情同意。2、研究数据采集：所有被试者均采用飞利浦1.5T磁共振成像扫描仪(Philips Gyroscan Interal.5T)进行DTI数据采集,并使用六通道相位陈列(神经血管线圈6,NV6)线圈接收核磁共振信号。DTI数据采集采用单次激发自旋回波平面序列(Single shot echo planar sequence,SS-EPI),平行于大脑前、后联合(Anterior commissure and posterior commissure,AC-PC)线,得到覆盖全脑的轴位弥散加权成像图像。此项磁共振扫描具体参数如下：弥散敏感系数b值为800 s/mm2的总共32组图像(32个弥散敏感梯度方向)和一组弥散敏感系数b值为0 s/mm2的非弥散加权图像。翻转角(Flip angle, FA)=90°;TR=11000ms; TE=72ms;视野(FOV)=23cmx23cm;矩阵(Matrix size)=144x144;激励次数(NEX)=1;层间距(Slice gap)=0;层厚(Thickness)=2.Omm;层数=67。3、数据预处理、后处理及统计分析：三组DTI数据收集完毕以后,首先进行图像预处理,应用" Dcm2AsiszImg "软件将所有被试者的DICOM格式原始图像转化为四维的NIFTI格式。然后,采用基于纤维束示踪的空间统计(TBSS)方法进行图像后处理分析,具体在FSL (FMRIB Software Library, www.fmrib.ox.ac.uk/fsl,version 4.1.9)提供的固定工具包上进行。主要步骤包括以下几个：(1)头动误差的消除以及电涡流的校正：使用FSL软件FDT套件中的eddy correct函式对预处理后的DTI数据进行校正；(2)脑提取(生成脑mask):根据每一位受试者的B0图,利用FSL软件中的脑提取工具(BET套件)将处理过后的数据进行脑提取,生成各自的脑mask; (3) DTI参数的计算：将以上各项数据输入FDT套件中,利用其DTIFit函式进行计算,本研究计算的参数包括有部分各向异性(Fractional anisotropy, FA)、平均扩散率(Mean diffiisivity, MD)、径向扩散系数(Radial diffusivity, RD)以及轴向扩散系数(Axial diffusivity,AD); (4)DTI数据分析：利用TBSS算法将DTI数据非线性配准到标准MNI152空间中,获得DTI白质纤维骨架图,然后通过FSL软件中的randomise工具分别对癫痫组以及健康对照组的FA值、MD值、RD值以及AD值进行基于纤维束示踪的全脑显著性差异统计学分析(包含三个组间的两两比较以及颞叶癫痫组的左/右分侧组内比较),并做出癫痫患者组的各项参数与其临床病程的相关分析(所用的randomise函式参考了TFCE (threshold-free clusterenhancement)演算法),在统计方法上通过permutation法,在多重比较时计算出被试者之间DTI图数值产生差异时可能发生的FWE (family-wise error)概率,以达到有效控制并校正的目的),计算出两个癫痫患者组与健康对照组之间、颞叶癫痫组内,以及相关分析中有显著性差异的脑白质区域以后,利用JHU White-Matter Tractography Atlas模板显示存在显著性差异的脑区(P0.05被认为有统计学意义)。所有被试数据的其他统计学分析主要为两个癫痫组和健康对照组之间,以及颞叶癫痫组再进行病灶侧左/右侧分组后的年龄以及性别的均衡性检验：由于样本量足够大(N30),直接利用多个独立样本参数检验(方差分析)方法比较三个大组之间年龄的统计学差异；鉴于颞叶癫痫组组内再分组样本量较小,在进行对比之前先作正态性检验,若符合正态分布采用参数检验(两样本t检验)法进行两个小分组之间年龄的对比统计,若不符合正态分布则采用校正t检验的方法进行年龄的对比统计。对于计数资料,利用卡方检验来比较三大组之间以及颞叶癫痫组组内病灶左/右侧分组的性别的均衡性。以上统计学分析以及各组年龄和病程的平均数、标准差的计算均在SPSS 20.0软件上完成。结果与健康对照组相比较,影像表现阴性组双侧的丘脑前辐射、皮质脊髓束、扣带束(包括海马部分)、下额枕束、下纵束、上纵束(包括颞叶部分)、钩束以及胼胝体额钳、枕钳相应脑区的FA值均有显著性降低,这些部位的RD值亦有显著性的升高,而没有发现该组与对照组的MD值和AD值有显著性差异的脑区。与健康对照组相比较,颞叶FCD或(合并)海马硬化组双侧的丘脑前辐射、皮质脊髓束、扣带束、下额枕束、上纵束(包括颞叶部分)、钩束以及胼胝体额钳、左侧下纵束的FA值均有显著性的降低,该组大脑白质纤维束的RD值有广泛性的升高,而MD值亦有广泛性的升高,两组的AD值无显著性差异脑区。统计分析显示影像表现阴性组与颞叶FCD或(合并)海马硬化组之间的各项DTI参数没有显著性差异脑区。在颞叶癫痫组内,病灶分布于左侧组相对于病灶分布于右侧组的FA值在全大脑范围内的白质纤维束均测得显著性降低,RD值于双侧丘脑前辐射、双侧皮质脊髓束、右侧扣带束、双侧扣带束(海马部分)、胼胝体枕钳以及右侧的下额枕束、下纵束、上纵束(包括颞叶部分)、钩束均有显著性升高,没有发现两组的MD值和AD值有显著性差异的脑区。患者组的病程与其FA值、RD值均测得显著的相关性,除了右侧扣带束的海马部分和右侧下纵束,以上涉及的其余脑区FA值均测得与患者病程呈显著的负相关,而RD值与病程呈广泛区域的正相关关系。结论1、无论是影像表现阴性的癫痫患者还是颞叶可见FCD或(和)海马硬化病灶的癫痫患者,其大脑白质纤维束均存在广泛性的损伤,边缘系统、默认网络以及锥体束等分别掌控情感、认知、运动的中枢系统均有受累；2、以影像表现分成两大组的青壮年癫痫病人的DTI结果并未测得统计学差异,符合部分症状性癫痫(多数为颞叶癫痫)与特发性癫痫存在发病机制、病因上的内在相互联系这一观点,基因在其中起着重要的作用。颞叶癫痫病灶虽然局限,但可影响广泛性的大脑网络连接,而通过有差异的脑区定位还是能够发现其受累脑区的范围略较特发性广泛性癫痫者小,且有灶侧的偏向,对于右利手患者,病灶位于左侧者稍多,纤维束的受损亦以左半球范围为大；3、在控制了右利手的情况下,颞叶癫痫中病灶位于左侧的患者较病灶位于右侧者的脑白质纤维束存在范围更为广泛且程度更为严重的受损,很有可能与优势半球的大脑网络模式以及功能结构特点有关；4、病例组多个脑区的FA值、RD值均与病程呈显著的相关关系,提示癫痫患者白质纤维束的广泛性损伤受癫痫发病时间的影响,发病时间越长,受损越严重,其中以髓鞘的破坏为主,因而疾病的早期干预非常重要；5、本次研究的影像表现阴性组得到了广泛性脑区的显著性阳性结果,可以用病理生理学的角度去合理解释,证明DTI-TBSS方法可以对癫痫患者全脑范围的白质纤维束进行统计学分析,且相比ROI法以及VBA法,更加全面、准确以及敏感。
【关键词】：癫痫 局灶性脑皮质发育不良 海马硬化 弥散张量成像 纤维束示踪的空间统计
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2;R742.1
【目录】：

• 摘要3-9
• ABSTRACT9-16
• 前言16-24
• 材料与方法24-32
• 1. 研究对象24-27
• 2. 技术路线27
• 3. 磁共振成像扫描27-29
• 4. DTI数据预处理及图像分析29-31
• 5. 其他的统计学分析31-32
• 结果32-40
• 1. 人口统计学结果32-33
• 2. 两个癫痫患者组与健康对照组之间两两相比较的DTI-TBSS结果33-35
• 3. 两个病例组的FA值、MD值、RD值以及AD值与病人病程的相关分析35-37
• 4. 颞叶FCD或(合并)海马硬化组分左/右侧病灶的组内比较结果37-40
• 讨论40-50
• 1. 大脑的白质解剖以及网络系统40-42
• 2. DTI成像原理、参数及其应用42-45
• 3. 基于癫痫分类的讨论45-46
• 4. 癫痫患者的DTI-TBSS结果46-48
• 5. 癫痫患者的DTI参数与其病程的相关性48-50
• 结论50-51
• 本研究的不足之处51-52
• 参考文献52-57
• 中英文缩略语对照表57-59
• 成果59-60
• 致谢60-61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵连彬;刘军;张涛;;脑白质病变的生物学标记物[J];泰山医学院学报;2011年04期

2 杨健;葛冰;;缺血性脑白质病变的诊断和治疗[J];中国医药指南;2008年24期

3 张爱娟;郭玉峰;钟池;宋保华;;脑白质病变与动脉粥样硬化的相关性分析[J];中国康复理论与实践;2009年01期

4 周芬莉;吴军;江锦赵;张海鸥;陈淮菁;;脑白质病变与颅内动脉硬化的相关性研究[J];罕少疾病杂志;2009年03期

5 高阳;;缺血性脑白质病变[J];脑与神经疾病杂志;2011年06期

6 李广生;杨淞然;潘小平;;卒中后轻度认知功能障碍与脑白质病变的研究[J];中国卒中杂志;2012年09期

7 田国红;贾楠;江汉秋;卢宁;张晓君;;非动脉炎性前部缺血性视神经病变患者脑白质病变风险因素分析[J];中国眼耳鼻喉科杂志;2013年04期

8 刘伟;于逢春;;饮酒加重阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征导致广泛脑白质损害1例报告[J];中国卒中杂志;2013年09期

9 ;关于脑白质营养不良的诊断[J];卒中与神经疾病;1997年02期

10 张知新,喻唯民,王琳,周忠蜀,沈抒,张雪哲;四氢生物喋呤缺乏症治疗前后神经系统表现及其脑白质病变分析[J];临床儿科杂志;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 熊友生;;脑白质病变分类与影像学特征[A];江西省第六次中西医结合神经科学术交流会论文集[C];2013年

2 赵春慧;张双彦;;缺血性脑白质病变的研究进展[A];2012年全国微循环与血液流变学基础研究及临床应用学术研讨会专题报告及论文集[C];2012年

3 ;球细胞脑白质营养不良[A];2012中国医师协会中西医结合医师分会神经病学专家委员会学术年会论文汇编[C];2012年

4 朱海英;;血管性痴呆患者丁酰胆碱酯酶活性及脑白质病变的相关性研究[A];山东省2013年神经内科学学术会议暨中国神经免疫大会2013论文汇编[C];2013年

5 程辰;黄德晖;吴卫平;;合并卵圆孔未闭的脑白质病变与多发性硬化的临床及影像对比研究[A];山东省2013年神经内科学学术会议暨中国神经免疫大会2013论文汇编[C];2013年

6 邹松;余庆华;沉东挥;陈春霞;;新生儿及儿童脑白质病变的磁共振弥散表观系数均值的研究[A];第十次全国中西医结合影像学术研讨会暨全国中西医结合影像学研究与诊断学习班资料汇编[C];2009年

7 熊云云;Adrian Wong;Margherita Cavalieri;Reinhold Schmidt;Winnie W.C.Chu;Ka Sing Wong;刘新峰;Vincent Mok;;脑卒中伴融合型脑白质病变患者的他汀类药物治疗[A];2013年全国老年性痴呆与相关疾病学术会议论文汇编[C];2013年

8 钱江潮;王菊香;周海霞;李原;阮积晨;章佳珠;;12例急性淋巴细胞性白血病患儿化疗后的脑MRI表现[A];2005年浙江省儿科学学术年会论文汇编[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 ;心脑血管都有病药该怎么吃[N];卫生与生活报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 张小雨;脑白质病变半暗带对腔梗的作用及基底节区重度扩大的血管周围间隙的病因研究[D];首都医科大学;2016年

2 国杨;疑似血管源性脑白质高信号患者脑白质血流灌注与微结构损伤的研究[D];浙江大学;2016年

3 刘效风;1、急性脑梗死患者的脑白质病变研究 2、急性脑梗死患者脑白质病变定量分析的方法学初探[D];北京协和医学院;2012年

4 张向前;阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征脑白质微细结构损害与认知功能障碍弥散张量成像研究[D];南方医科大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘佳;缺血性脑白质病变与前瞻性记忆损害的相关性分析[D];宁夏医科大学;2015年

2 李复兴;脑白质病变与糖尿病的相关性研究[D];山西医科大学;2015年

3 杨雅文;脑梗死患者血清胱抑素C水平与脑白质病变程度的相关性研究[D];中国人民解放军医学院;2015年

4 张利莎;缺血性脑白质病变与抑郁关系的研究[D];兰州大学;2015年

5 梁婧洁;脑白质损害对阿尔茨海默病病人认知功能与执行功能的影响[D];河南大学;2015年

6 张弛;不同影像表现的青壮年癫痫的脑白质结构研究[D];南方医科大学;2016年

7 邱菊;缺血性脑白质病变患者前瞻性记忆的研究[D];安徽医科大学;2010年

8 陈娜;缺血性脑白质病变与肾功能及其它相关因素之间关系的研究[D];汕头大学;2010年

9 刘军;脑白质病变与认知障碍及胰岛素抵抗的相关性[D];泰山医学院;2011年

10 高徽;缺血性脑血管病患者脑白质病变的临床相关因素分析[D];中国医科大学;2009年

，

本文编号：1044096