研究背景：伴或不伴有海马硬化(hippocampal sclerosis, HS)的颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy, TLE)是临床上常见的药物难治性癫痫。HS又称为Ammon氏角硬化或颡叶内侧硬化(mesial temporal sclerosis, MTS)。研究表明“硬化”的病理改变除了累及海马,杏仁核和内嗅皮层也常受累,因此“MTS”的说法更受学者们认同。以往只有部分磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)上明确伴MTS改变的患者选择进行手术治疗,最近的研究表明虽然MRI阴性的TLE患者(约占20-40%)术后的癫痫控制率低于前者,但通过对患者恰当的筛选也能使MRI阴性的患者通过手术治疗获益。约80%TLE患者可以通过电生理检查,如脑电图检查(electroencephalogram,EEG),获得准确的致痫脑区的信息,与临床症状学相结合可以作为确定致痫区侧别(即定侧)的标准,是最常用的筛查手段。但EEG尚存在因弥漫异常放电或同步扩散到对侧等难以定侧的情况,且提供的结果不够直观也不能排除其他病变的存在。随着检查技术手段的不断发展更新和学者们在新领域的研究探索,MRI逐渐成为TLE患者必要的术前检查手段之一。经病理结果确认,MRI在MTS中有90%以上的正确诊断率,因此多数MRI伴有单侧MTS改变的TLE患者可以通过常规MRI检查明确定侧,进而实施下一步手术治疗,如选择性海马杏仁核切除术或标准前颞叶切除术,术后的癫痫控制率接近80%。而对于MRI阴性的TLE患者,常规结构MRI却不能提供定侧信息。如何提高MRI阴性患者的定侧率是临床上需要解决的问题,以往的研究表明功能性影像技术对此有所帮助。因此,本课题的研究方向为探讨MRI上不伴MTS的TLE患者是否与伴有MTS的患者有相同的代谢或灌注特点,能否通过适当的功能性MRI定量测量比较得出结论。另外,如果MRI上有或无MTS的TLE患者都具有某种区别于正常人的代谢或灌注特点,能否利用此特点进行致痫区的定侧,定侧的灵敏度和特异度如何,与其他临床常用的且已有报道过用来定侧TLE的MRI技术,如扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)技术,相比是否更有优势,也是本研究将讨论的新问题。ASL (arterial spin-labeling, ASL)是一种可通过标记自身血液中的氢质子作为内源性标记物来显示脑血流量(cerebral blood flow, CBF)情况的MRI灌注技术。早在1999年Detre将ASL技术用于TLE的研究,至今已有数篇国外文献报道TLE患者存在患侧颞叶低灌注改变。国内亦有学者报道了TLE患者颞叶外的低灌注改变,但研究对象仅为伴有MTS的患者。以往虽已有关于MRI上伴与不伴MTS的TLE患者结构(T1WI)的比较研究,以及两TLE亚组间在T2弛豫率、波谱分析、扩散张量成像、脑功能和代谢方面差异的研究,但尚缺乏两者灌注差异的研究。结合相关文献和本研究机构具备的条件,我们认为三维假连续式动脉自旋标记(three-dimensional pseudocontinuous arterial spin-labeling,3D-pCASL) MRI技术是对于TLE患者具有一定应用价值的,既有较高的标记效率又经济、可行的定量研究CBF的方法。pCASL的参数主要是标记后延迟时间(postlabeling delay, PLD)。3D-pCASL技术测量TLE相关感兴趣区(region of interest, ROI)局部CBF的可重复性研究和选择恰当的PLD是开展课题的重要条件,而相关研究尚未见报道。因此,本课题研究的第一部分首先进行3D-pCASL技术在颞叶内侧结构测量脑血流量的可重复性研究并确定合适的PLD；第二部分应用3D-pCASL技术对伴与不伴MTS的TLE患者脑血流量改变进行比较研究；第三部分为3D-pCASL和DWI技术对TLE患者致痫区定侧效果的比较研究。三个部分摘要如下：第—部分：3D-pCASL MRI技术测量颞叶内侧结构局部脑血流量的可重复性研究目的：探讨不同PLD条件下的3D-pCASL成像测量颞叶内侧结构ROI局部CBF值的可靠性和可重复性,结合所生成CBF图的质量,确定针对颞叶内侧结构进行3D-pCASL灌注研究适合的PLD。材料与方法：12名健康志愿者及10名TLE患者参与此部分研究。所有受试者于平静状态下头正中位仰卧时进行MRI扫描,获取可完全融合的T1结构像和PLD分别为1.0s、1.5s、2.5s的全脑3D-pCASL图像,并生成相应的CBF图。其中12名正常受试者完成间隔3-7天的两次全扫描。TLE患者对噪音耐受能力差,因个体的耐受程度不同,每位患者完成的扫描程度不同。仅对8名TLE患者间隔半年到一年的PLD为1.5s的两次扫描结果进行了统计分析。由两名评分者对12名正常受试者不同PLD两次扫描的CBF图从三个方面进行评分,分别为图像信噪比(signal noise ratio, SNR)、颞叶内侧结构灌注轮廓的清晰度和颞叶内侧结构周围伪影。评定结果进行Kappa一致性检验。以T1结构像为参考,设双侧海马头和杏仁核区为ROI,并在CBF图上测定局部CBF值。分别计算12名正常志愿者不同PLD及8名TLE患者PLD=1.5s时,4个ROI局部CBF值的组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)和个体内变异系数(within-subject coefficient of variation, wsCV),分别代表两次扫描结果的可靠性和可重复性。结果：PLD为1.5s的CBF图像在两位评分者的评分中均得分最高,两位评分者一致性kappa值为0.75。PLD为1.5s时,正常志愿者两次扫描结果的标准差即CBF值上下浮动的范围较小,右侧海马头部、左侧海马头部、右侧杏仁核及左侧杏仁核4个ROI两次扫描CBF值的ICC值依次为0.977、0.755、0.759、0.893,总体均值的ICC为0.913,wsCV依次为3.34%、7.07%、6.52%、5.19%,总体均值的wsCV为4.06%；TLE患者4个ROI两次扫描CBF值的ICC值依次为0.736、0.898、0.983、0.948,总体均值的ICC为0.956,wsCV依次为9.54%、8.14%、5.24%、7.24%,总体均值的wsCV为4.57%。PLD为1.Os时,正常志愿者4个ROI两次扫描CBF值的ICC值依次为0.958、0.883、0.899、0.826,总体均值的ICC为0.862,wsCV依次为8.59%、6.59%、7.74%、10.52%,总体均值的wsCV为10.42%。PLD为2.5s时,正常志愿者4个ROI两次扫描CBF值的ICC值依次为0.721、0.945、0.835、0.013,总体均值的ICC为0.848,wsCV依次为12.23%、7.09%、11.02%、19.05%,总体均值的wsCV为8.30%。结论：标记后延迟时间(PLD)为1.5s时,3D-pCASL技术在海马头和杏仁核区局部CBF的测量具有较好的可靠性和可重复性,且生成的脑血流量(CBF)图在颞叶内侧结构显示层面有较好的图像质量。第二部分： 应用3D-pCASL MRI技术溅量伴和不伴颞叶内侧硬化的颡叶癫痫患者脑血流量不对称性的研究目的：探讨伴(TLE-m组)和不伴(TLE-n组)颞叶内侧硬化(mesial temporal sclerosis, MTS)的发作间期TLE患者CBF的不对称性。材料和方法：26名连续符合条件的TLE患者(14名TLE-m患者,12名TLE-n患者)和22名正常志愿者在3.OT MR扫描仪上进行全脑3D-pCASL技术(PLD=1.5s)和结构MRI扫描,获得CBF图和可与CBF图完全融合的结构图像。在与CBF图完全融合的结构图像上将感兴趣区(ROI)分别设置在双侧海马头、杏仁核和颞叶的位置,以获得平均的局部CBF值(regional CBF, rCBF)。计算各个ROI的不对称指数(asymmetry index, AI)的绝对值,代表局部灌注的不对称性,以进行组间比较。AI的计算公式为AI=100×(左侧rCBF-右侧rCBF)/(左侧rCBF+右侧rCBF).应用统计参数图(statistical parametric mapping, SPM)分别检测两个亚组(患侧在右侧的TLE-m和TLE-n)与正常组相比其全脑CBF的变化,SPM结果图中阳性区域的图心位置可提示全脑灌注的不对称性；并以病程作为协变量直接比较两亚组间全脑CBF的差异。结果：TLE-m在海马头和杏仁核rCBF的AI绝对值与正常组相比,两组间差异均有统计学意义(P<0.001和P=0.001)；TLE-n只有在海马头的AI绝对值与正常对照组相比有统计学差异(P=0.013)。两个TLE亚组间在海马头的AI绝对值的差异没有统计学意义(P=I.00,病程作为协变量校正后户0.406)；两个TLE亚组在杏仁核的AI绝对值间有统计学差异(P=0.021,病程作为协变量校正后P=-0.049)。与正常组相比较,右侧TLE-m患者的低灌注区域主要分布于双侧颞叶、额叶、岛叶和左侧尾状核,低灌注区的图心位于右侧尾状核；右侧TLE-n患者的低灌注区域主要分布于双侧颞叶、额叶、右侧岛叶、顶叶、枕叶和尾状核,低灌注区的图心位于右侧苍白球。两TLE亚组间的直接比较结果显示,右侧TLE-m组在左侧杏仁核、海马和右侧额叶白质区域有比TLE-n组更低的灌注。结论：伴颞叶内侧硬化(MTS)的TLE患者(TLE-m)和不伴有MTS的TLE患者(TLE-n)的脑血流量(CBF)的不对称性存在差异；两者在海马头的局部CBF的不对称性相似,且均大于正常人。第三部分： 利用局部脑血流量或表观扩散系数的不对称性提高颞叶癫痫MRI定侧灵敏度的研究目的：探讨将局部脑血流量(regional cerebral blood flow, rCBF)或表观扩散系数(regional apparent diffusion coefficient,rADC)的不对称指(asymmetry index, AI)分别与结构MRI表现结合是否可提高颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy, TLE)的MRI定侧灵敏度,并对二者效果进行比较。材料与方法：27名TLE患者和30名正常志愿者均在3.OT的扫描仪上接受3D-pCASL和DWI扫描,分别生成CBF图和ADC图。感兴趣区(ROI)放置在双侧海马头、杏仁核和丘脑区域。将T1WI图像作为参考图像,在CBF和ADC图上分别进行rCBF/rADC值的测量。计算不同ROI rCBF/rADC的AI。TLE患者的rCBF AI=100X(对侧-患侧)／(对侧+患侧),rADC AI=100X(患侧-对侧)／(对侧+患侧)；正常对照组的rCBF/rADC AI=100X(左侧-右侧)／(左侧+右侧)。利用受试者操作特征曲线(receiver operating curves, ROC)分析计算不同ROI的rCBF/rADC AI定侧TLE的灵敏度和特异度,得到有统计学意义和定侧效能(area under the curve, AUC>0.5)的AI。通过Logistic回归分析,分别计算单纯根据结构MRI表现(sMRI)、根据sMRI结合rCBF AI,以及根据sMRI结合rADC AI(AI均作为协变量)来定侧TLE患者的预测概率值。并通过基于预测概率值的多变量观察值ROC分析及成对比较的统计学方法,实现sMRI结合pCASL或DWI技术的定量测定与单纯sMRI对TLE患者定侧效果的比较。结果：除了丘脑的rADC值(P=0.310),TLE患者其他ROI的rCBF/rADC以及丘脑的rCBF均存在患侧值和健侧值明显的统计学差异(P<0.001)。而对于正常志愿者只有海马头和丘脑的rCBF值存在明显的左右差异(P<0.001)。TLE患者与正常人相比,在所有ROI均有有更大的rCBF AI的绝对值,两者的差异有统计学意义(K<0.001,这=0.003,P=0.001);TLE患者只有在海马头的rADC AI的绝对值与正常人相比有统计学差异(P<0.001)。当rCBF AI 的截断值取5.5时,pCASL技术在海马头、杏仁核、丘脑ROI有最佳的定侧灵敏度和特异度,灵敏度分别为81.5%、59.3%和70.40%,特异度分别为86.7%、93.3%和80.0%,且均有统计学意义(P<0.001,P=0.008,P=0.001)和定侧效能(AUC分别为0.859、0.704、0.756)。DWI技术仅在海马头ROI rADC AI的ROC曲线具有统计学意义(P=0.001)和定侧效能(AUC=0.749), rADC AI的截断值为3.3时有最佳定侧灵敏度(59.3%)和特异度(100%)。单纯根据sMRI定侧TLE患者的灵敏度为55.6%,特异度为100%。与单纯根据sMRI定侧相比,结合rCBF AI定侧的灵敏度可提高到85.2%,有统计学差异(P=0.0046)；而结合海马头rADC AI定侧的灵敏度可提高到70.4%,但与单纯通过sMRI定侧相比没有统计学差异(P=0.584)。结论：将3D-pCASL技术定量测定与结构磁共振成像(sMRI)表现相结合,能够提高TLE患者的MRI定侧灵敏度,且比DWI技术更有优势。