形態學分析方法在MRI結果陰性Ⅱ型局灶性皮質發育不良患者中的臨床應用

姚遠,胡文瀚,張弨,王秀,桑林,鄭重,邵曉秋,張凱

癲癇是一種以癲癇發作為主要特征的慢性神經系統疾病,其患病率約為4～10‰[1]。其中約三分之一的患者為藥物難治性癲癇,局灶性皮質發育不良(focal cortical dysplasia, FCD)是這類患者中最常見的病理類型之一[2],其主要是由于在大腦皮層發育過程中神經元遷移障礙導致大腦皮層發育畸形。2011年,國際抗癲癇聯盟在前有研究的基礎上將FCD分為3型,其中Ⅱ型的病理特點主要為皮質的結構異常伴異型神經元[3],其MRI特點主要表現為腦溝回的形態異常、皮層增厚及灰白質交界不清等,但由于這些異常改變有時非常細微,肉眼難以發現,故有約25%～30%的患者MRI結果為陰性[4],這導致了患者致癇區的定位困難。

為了提高對MRI陰性FCD患者的識別率,2005年Huppertz 等[5]開發出了形態學分析方法 (morphometric analysis program, MAP)影像學后處理軟件。通過基于3D T1WI影像的定量計算方法來輔助定位致癇區。該方法目前廣泛應用于世界各大癲癇中心。在既往的研究中,認為MAP對于Ⅱ型FCD患者的識別率最高,可達到約70%[6],但關于MAP技術對手術的指導價值及患者預后的影響目前國內鮮有報道。本研究應用MAP技術對既往術后病理證實為Ⅱ型FCD患者的患者進行影像處理,比較MAP陽性和陰性患者的臨床特點及預后情況,探討MAP技術在Ⅱ型FCD患者中的應用價值,現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019年1月至2020年12月期間在北京天壇-豐臺癲癇中心行手術治療且術后病理診斷為Ⅱ型FCD的54例患者的病例資料。納入標準:(1) 患者年齡≥5 歲[7];(2) 術前MRI檢查中包含T1加權像;(3)術后病理明確診斷為Ⅱ型FCD;(4)隨訪時間≥12 個月;(5)患者均進行切除性手術。排除標準:(1)曾有過顱腦手術史;(2)疑似合并其他病理改變;(3)合并其他神經系統疾病。收集所有患者的病例信息、手術記錄、病理結果及預后情況等資料。對于無創檢查無法明確定位致癇區的患者,則建議進行立體定向腦電圖(stereoelectroencephalography, SEEG)監測,所有患者手術前均進行了嚴格的術前評估。

1.2 顱腦MRI

所有患者均行顱腦MRI(西門子3.0 T)檢查,其中包括3D T1-MPRAGE(magnetization-prepared rapid gradient echo)、T2WI及T2FLAIR序列。常規閱片由兩位高年資醫師共同完成,分別獨立閱片,然后匯總結論,意見不同則由兩人討論后解決。完成閱片后,在MRI上未見到明顯或明確異常改變的病例判定為MRI陰性。閱片過程中,患者的其他臨床資料不提供給閱片者, 包括病史、腦電圖及正電子發射計算機體層顯像( positron emission tomography, PET)等。

1.3 MRI影像的MAP軟件處理

本研究MAP分析在MATLAB R2021a中使用SPM12工具包進行。將3D T1像在MAP軟件中進行處理。圖像經過標準化及灰度特征提取后與正常對照人群進行對比,從而計算出圖像中每個體素所對應的z值。并分別輸出3種圖像,分別為厚度圖像、交界圖像及延伸圖像。分別用于檢測病變區域的皮質厚度、灰白質交界及腦溝回的形態異常。與正常對照的差異越大,z值相應越大。根據既往研究,圖像的閾值分別設為6、3.5及4[8]。術后患者復查CT(層厚0.625 mm),若相應切除部位在MAP圖像中存在異常,則判定該病例為MAP陽性患者。經MAP處理后,若只有一種圖像中出現陽性改變或兩種及以上圖像有陽性改變且位于同一位置則認為MAP結果具有一致性。若兩種及以上的圖像中出現陽性但位置不同則認為MAP結果不具有一致性。

1.4 手術預后

患者分別在術后3、6、12、24個月時返回本中心復查。根據Engel分級對患者的預后情況進行評價。Engel Ⅰ級: 癲癇完全無發作 (術后 6 個月內的發作不計算在內); Engel Ⅱ級: 癲癇發作頻率減少>75%; Engel Ⅲ級: 癲癇發作頻率減少>50%,且≤75%; Engel Ⅳ級: 與治療前比較無變化甚至發作頻率增加[9]。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 人口學資料

本研究選取2019年1月至2020年12月在北京天壇-豐臺癲癇中心接受切除性手術且經病理證實為Ⅱ型FCD的患者共54例?；颊叩钠骄中g年齡為(20.3±9.7)歲,平均病程為(6.9±3.1)年,其中男性29例、女性25例。致癇區位于額、頂、枕、顳及島葉的患者數分別為17、13、5、11及8例。54例患者中46例行SEEG電極植入。術后32例診斷為ⅡA型FCD, 22例為ⅡB型。54例中MAP陽性37例,占69%,MAP陰性17例,占31%。MAP陽性與陰性患者在手術年齡、病程、性別、致癇區位置、術后病理及是否行SEEG檢查方面差異均無統計學意義。結果詳見表1。

表1 54例FCD患者的基線資料比較

2.2 MAP結果與預后

MAP陽性的37例患者中,有30例(81%)達到了術后Engel Ⅰ級,7例(19%)為Engel Ⅱ～Ⅳ級。MAP陰性的17例患者中,僅9例(53%)術后達到Engel Ⅰ級,顯著低于MAP陽性的患者(P=0.032)。在MAP陽性患者3種圖像的一致性方面,有26例患者的MAP結果一致,11例不一致。MAP結果一致的患者的預后與不一致的患者預后比較差異無統計學意義(Engel Ⅰ級率分別為81%及82%,P=1.000)。行SEEG監測且MAP陽性的32例患者中,MAP結果與SEEG結果一致者有23例(72%),不一致者有9例(28%)。MAP與SEEG結果一致者的預后顯著優于不一致者(Engel Ⅰ級率分別為91%及56%,P=0.049)。結果詳見表2。

表2 54例FCD患者的術后Engel分級及預后[n(%)]

2.3 典型病案舉例

病例1,女,16歲,癲癇病史8年,口服抗癲癇藥物效果不佳,術前頭部MRI表現為陰性。經MAP處理后,Extension像為陰性,Junction與Thickness像上右側頂葉區域有陽性改變(圖1)。發作期及發作間期頭皮腦電圖提示相應區域存在癲癇樣放電,患者行右頂致癇灶切除術,術后病理診斷為FCD(Ⅱa型)?；颊咝g后隨訪1年癲癇無發作。

注:A為由左至右依次是軸位T1-MPRAGE像、Extension圖像、Junction圖像及Thickness圖像;B為矢狀位圖像;C為冠狀位圖像。白色箭頭所指處為陽性發現。

病例2,男,7歲,癲癇病史6年,口服抗癲癇藥物效果不佳,患者核磁T1像顯示左側頂葉存在可疑腦溝溝底模糊,經MAP處理后,在Extension、Junction及Thickness像上均發現該腦溝存在明顯異常,為進一步明確患者致癇區范圍,行SEEG監測結果顯示相應區域在發作間期存在持續性癲癇樣放電,發作期腦電圖提示該區域為發作起始區。該患者行左頂致癇灶切除術,術后CT顯示該腦溝被完全切除,術后病理提示為FCD(Ⅱb型)?；颊咝g后隨訪至今1年零7個月癲癇未發作(圖2～4)。

注:A為軸位T1圖像;B為Extension圖像;C為Thickness圖像;D為Junction圖像;E為MAP陽性位置植入電極的示意圖,藍色點為位于病灶處的電極觸點;F為術后對應位置的CT圖像。白色箭頭所指為病灶。

注:c7～c8為間期持續異常放電。

注:c7～c8為發作起始電極觸點。

3 討論

本研究通過比較MAP陽性與陰性FCD患者的癲癇相關信息以及不同MAP特點患者的預后情況,探索MAP在MRI陰性的Ⅱ型FCD患者中的應用價值。通過MAP影像學后處理,能夠使術后的無發作率得到提高,尤其是當MAP結果與SEEG結果一致時,能夠獲得最佳的預后。在臨床工作中,應用MAP技術能夠為致癇區定位提供更多的信息,可提高FCD患者的識別率,輔助癲癇科醫師進行診療工作。

MAP技術自發明以來在世界各大癲癇中心得到了廣泛的應用。與傳統的肉眼觀察相比,其優勢主要在于能夠定量地對MRI影像學數據進行分析,從而得到客觀的影像學分析結果,而人工閱片往往依賴于閱片者的經驗,所以該技術在可靠性與全面性方面都優于人工,能夠提高對MRI陰性癲癇患者的診斷率。在既往的研究中,MAP對Ⅱ型FCD患者的檢出率顯著高于Ⅰ型,這可能是由于Ⅰ型在MRI上的改變往往不具有特異性,可表現為白質體積減少或FLAIR、T2像上的輕度信號增高[10]。而Ⅱ型FCD常表現為灰白質交界模糊,灰質信號異常,皮質厚度增加,腦溝回的形態異常及“transmantle”征。MAP技術在Ⅱ型FCD的應用中,一方面能夠為手術切除計劃的制定提供參考,尤其是對于MAP結果陽性且一致性好的患者,能夠更加容易地定位致癇區;另一方面,對于需要進行SEEG電極植入的患者,該技術對電極植入計劃的制定亦有一定程度的參考價值。本研究發現MAP陽性的患者預后較好,術后1年以上癲癇無發作率可達81%,而MAP陰性患者僅能達53%,該結果可能是由于通過MAP技術能夠發現MRI上輕微且不易被肉眼察覺的異常改變。而對于MAP陰性的患者,則需要進一步憑借其它工具來進行致癇區的定位,且定位致癇區困難較大。同時,SEEG結果與MAP一致的患者同樣能獲得較好的預后,患者術后無發作率可達91%,當兩者結果不一致時,可能提示致癇區的分布較為復雜或分布區域較為廣泛,所以該類型的患者預后較差,術后無發作率僅為56%,該結果與既往的文獻報道一致[4]。在MAP 3種圖像的一致性方面,圖像結果一致與不一致的患者預后比較差異無統計學意義,提示當僅觀察到一種MAP圖像上的異常時,也應當引起重視[11]。在實際的臨床工作中,需要結合患者各方面的信息來定位致癇區,包括癥狀學、頭皮腦電圖、頭顱MRI及PET等,不能單一依賴一種檢查手段。而結合多模態影像的術前評估手段能提高癲癇的診斷率與治愈率[12]。

盡管MAP技術相較于人工閱片具有可靠及全面的優點,但由于人類腦溝回形態存在個體差異,且影像后處理技術本身存在局限性,有時會有假陽性結果的出現。所以,當在MAP圖像中發現陽性結果時,需要返回再次查看原始的MRI影像進行確認[13];其次,對于5歲以下的癲癇患兒,因其大腦尚未發育完全,故在MRI影像上的表現與成年人有較大差別,且難以獲得健康兒童的MRI影像,所以目前該技術無法應用于低齡兒童。MAP圖像亦不適合用于有過顱腦手術史的患者。

綜上所述,本研究將MAP技術應用于MRI陰性的FCD患者的診斷,不但能夠提高致癇區的識別率,輔助致癇區的精準切除,還能夠提高患者的預后。