原发性脑肿瘤所致癫痫症的结构与功能磁共振成像研究

摘要

研究背景：
　　 癫痫(epilepsy)是临床上非常常见的一种病因复杂、反复发作的神经系统综合症。癫痫的病因学分类有脑结构或代谢异常的症状性癫痫,以及目前检查手段无法发现的特发性癫痫。原发性脑肿瘤导致的继发性癫痫是临床上常见的症状性癫痫,其致痫原因是在“癫痫病理灶”(lesion)-肿瘤的内部、边缘、邻近、甚至更远的皮质存在一个或数个“致痫灶”(epileptogenic focus,或称癫痫灶,epleptic focus),它直接引起抽搐发作。目前癫痫的发生机制尚未彻底阐明,并非所有的脑肿瘤都会伴发癫痫,原有癫痫患者中同样可能有脑肿瘤发生,部分病人癫痫发作并不因脑肿瘤的切除而缓解,致痫灶与脑肿瘤的部位常不一致,“双重病理”(dual pathology)现象时常发生。这一系列因素影响着脑肿瘤继发癫痫患者术前评估的重要环节一定位致痫灶,此时现代神经影像技术的参考价值就尤为重要,尤其是结构与功能磁共振成像技术(Structural and functionalMRI)。
　　 现代神经影像技术从解剖形态学成像扩展到生理代谢的功能成像、从宏观大体的结构观察精深到分子基因水平的分子影像。技术的进步大大促进了神经科学的发展。宏观层面的功能神经影像学技术按原理可分三类:一是测量或刺激后测量神经活动的电或电磁活动方法,如电活动的脑电图(electroencephalogram,EEG)、事件相关电位(event-related potential,ERP)、视觉诱发电位(visual evoked potential,VEP)以及颅内脑电记录等,磁活动的脑磁图(megnoencephalogram,MEG)、经颅刺激仪(transcranial magnetic stimulator,TMS)等。二是通过观察神经递质代谢水平反映脑活动的方法,如正电子发射断层(positron emission tomography,PET)、单光子发射断层(single-photonemission tomography,SPECT)和磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)等。再者就是间接反映神经活动的血氧代谢水平的方法,包括PET,功能性磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,FMRI)以及光学成像。尤其是功能性磁共振成像,成为当前研究应用最为热点的技术,共包括:磁共振灌注加权成像(perfusion weighted imaging,PWI)、磁共振弥散加权(diffusionweighted imaging,DWI)和磁共振张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、磁共振波谱(MRS),以及血氧水平依赖的功能磁共振成像(Blood oxygenationlevel-dependent functional MRI,BOLD-fMRI)等。特别是BOLD-fMRI技术,不但可以对癫痫的病生机制进行观察,还可进行临床神经心理学评价,用于判定患者的脑优势半球、精神智能情况。许多以前采用有创的Ⅱ、Ⅲ期癫痫术前评价检查的方法现在可以被无创的功能性磁共振成像技术代替。
　　 磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)自20世纪80年代开始应用于临床,因其无创、高组织分辨率等优点,现已成为人脑首选成像方式。fMRI因其无创、高分辨率及可重复性等优点,在对以功能改变为特征的癫痫研究中具有良好的应用前景。结合其他模态神经影像方法,EEG-fMRI直接把代谢活动同更能够反映癫痫本质的电活动结合起来,有利于对癫痫活动本质特性的观察。随着同步采集技术的发展进步,有望应用于临床癫痫活动的定位。而同时,各种数据驱动方法的出现和成熟,在对癫痫的传播及脑网络的研究方面具有更广阔的应用前景。
　　 二十一世纪是“脑科学的时代”。目前,各国科学家正在积极推动“人类脑计划”,并受到各国政府的高度重视。我国也把“脑功能和脑重大疾病的基础研究”等项目列入国家攀登计划和国家重点基础研究发展计划(973计划)。本课题对于大样本的基于MRI的脑肿瘤患者资料从结构与功能学角度进行分析,旨在加深对肿瘤继发癫痫的病理生理学认识,对肿瘤继发癫痫的临床诊断和治疗具有一定指导意义。现分两部分阐述如下。
　　 第一部分：原发性脑肿瘤所致癫痫症的结构磁共振成像
　　 研究目的和意义:从脑肿瘤所致癫痫的结构学角度分析肿瘤与继发癫痫的关系意义重大。本研究对比分析不同部位MRI影像学特征的原发性脑肿瘤与继发性癫痫的关系,讨论肿瘤继发癫痫可能的病理生理机制。
　　 材料与方法:回顾性分析1502例术前行MRI检查且有术后病理论断的颅内肿瘤患者的癫痫发生情况。对伴有及不伴有继发癫痫的患者的肿瘤类型、肿瘤的起源部位、肿瘤大小及肿瘤与皮层的关系等进行统计学分析,以判断这些因素对继发性癫痫形成的影响。
　　 结果:本组患者癫痫发生率为7.7％,其中星形细胞瘤538例,继发癫痫57例；少突胶质瘤121例,继发癫痫18例；神经节细胞神经胶质瘤83例,继发癫痫6例；多形性黄色星形细胞瘤3例,继发癫痫3例；胚胎发育不良性神经上皮瘤18例,继发癫痫16例；脑膜瘤739例,继发癫痫16例。肿瘤较大者(最大径线≥4.32 cm)癫痫发生率为9.35％,较小者(最大径线<4.32 cm)发生率为5.5％；脑内型肿瘤继发癫痫的发生率为13.1％,脑外型发生率为2.2％；肿瘤与皮层关系紧密者(肿瘤与皮层距离≤3.0cm)的癫痫发生率为11.1％,而关系较远者(肿瘤与皮层距离>3.0cm)发生率为2.2％；以上指标的差异均具有统计学意义(P<0.01)。
　　 结论:肿瘤的起源部位、大小及与脑皮层的关系均影响脑肿瘤继发癫痫的发生；癫痫活动的起源可能发生于肿瘤周围受影响的神经组织,支持了“皮层癫痫”理论,为进一步理解肿瘤继发癫痫的病理生理机制提供了影像学证据。
　　 第二部分 原发性脑肿瘤所致癫痫症的功能磁共振成像研究
　　 目的：和意义:从脑肿瘤所致癫痫的功能学角度分析肿瘤与继发癫痫的关系意义重大。本研究采用脑电图功能磁共振同步联合的方法,对原发性脑肿瘤继发癫痫症患者进行术前癫痫灶定位,讨论肿瘤继发癫痫可能的病理生理机制。
　　 材料与方法:,6例原发性脑肿瘤继发癫痫症患者,术前行脑电图功能磁共振同步联合检查,观察癫痫发作间期、痫样放电所致的脑活动情况,并结合同步EEG检查结果、术后病理及定期随访的情况对fMRI结果进行分析。
　　 结果:6例原发性脑肿瘤患者均在颅内原有肿瘤病灶周围发现明显的fMRI信号激活区,并与同步EEG检查的痫样放电脑区基本一致。术后病理证实病灶周围存在导致癫痫发作的病理性改变,术后随访证实6例患者均取得满意的手术效果。
　　 结论:原发性脑肿瘤继发癫痫症患者癫痫间期痫样放电引起的血氧水平依赖性效应可用于癫痫灶的定位,脑电图功能磁共振同步联合检查技术可用于原发性脑肿瘤继发癫痫症患者的术前癫痫灶定位；癫痫活动的起源可能发生于肿瘤周围受影响的神经组织,支持了“皮层癫痫”理论。为进一步理解肿瘤继发癫痫的病理生理机制提供了影像学证据。
　　 总结
　　 本文采用结构与功能磁共振成像方式,对较大样本组的脑肿瘤患者癫痫发病情况进行了研究。结构磁共振结果提示,不同脑内外肿瘤类型、大小和肿瘤皮层空间关系等因素均导致癫痫发生率的不同。脑内型、较大肿瘤和肿瘤与皮层关系较近者更容易导致癫痫的发生,这些结果支持了“皮层癫痫”的理论。功能磁共振结果也提示主要的癫痫活动区可能位于肿瘤周围的受影响的正常脑组织内。这一结果为进一步理解肿瘤继发癫痫的病理生理机制提供了证据。本研究存在的不足:较大样本组的脑肿瘤患者的临床资料有限,继发癫痫病人的癫痫发作类型、术后随访资料难以充分查证,较大程度的影响了本研究的系统性与全面性。另外,本研究由于病例收集时间上的限制,仅对6例脑肿瘤继发癫痫症患者采用脑电图功能磁共振同步联合检查技术进行分析,今后的研究尚需进一步扩大样本量。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章 原发性脑肿瘤所致癫痫症的结构磁共振成像研究

1.1 前言

1.2 材料与方法

1.3 结果

1.4 讨论

1.5 参考文献

第二章 原发性脑肿瘤所致癫痫症的功能磁共振成像研究

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.3 结果

2.4 讨论

2.5 展望和总结

2.6 参考文献

第三章 癫痫的功能性磁共振成像研究(综述)

3.1 fMRI对癫痫重要功能区的定位

3.2 癫痫活动观察的fMRI研究

3.3 癫痫脑网络的fMRI研究

3.4 小结与展望

3.5 参考文献

课题总结

成果

致谢