任國(guó)政，呂貴文，陳少武,雷 益(.平頂山市第一人民醫(yī)院放射科，河南 平頂山 467000；.深圳市第二人民醫(yī)院深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，廣東 深圳 58035)

青少年肌陣攣性癲癇患者鏡像同倫功能連接的初步研究

任國(guó)政1，呂貴文2*，陳少武1,雷 益2
(1.平頂山市第一人民醫(yī)院放射科，河南 平頂山 467000；2.深圳市第二人民醫(yī)院深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，廣東 深圳 518035)

目的 采用鏡像同倫連接(VMHC)技術(shù)觀察青少年肌陣攣性癲癇(JME)患者靜息態(tài)功能連接的異常改變，以及連接強(qiáng)度與認(rèn)知間的相關(guān)性。方法 收集JME患者21例(JME組)及與之匹配的健康志愿者21名(對(duì)照組)進(jìn)行靜息態(tài)BOLD MR檢查。圖像數(shù)據(jù)采用DPABI中DPASFA軟件進(jìn)行預(yù)處理，之后采用REST軟件進(jìn)行VMHC分析，提取兩組間有差異腦區(qū)，并將其與蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCa)評(píng)分進(jìn)行相關(guān)性分析。 結(jié)果 與對(duì)照組比較，JME組的雙側(cè)尾狀核、丘腦、額中回、額下回及枕中回VMHC值增加(Alphasim校正，P<0.01)；JME組的雙側(cè)尾狀核VMHC值與MoCa評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.43，P=0.015)。結(jié)論 JME患者靜息態(tài)下基底核—丘腦—皮層環(huán)路中多個(gè)腦區(qū)間功能連接異常，且雙側(cè)尾狀核異?？赡芘c認(rèn)知障礙有關(guān)。

癲癇，肌陣攣性；青少年；癲癇，全身性；鏡像同倫連接

青少年肌陣攣性癲癇(juvenile myoclonic epilepsy， JME)是全面特發(fā)性癲癇(idiopathic generalized epilepsy， IGE)的一種最常見(jiàn)類(lèi)型，患者自青春期發(fā)病，以肌陣攣為突出表現(xiàn)[1]。JME的診斷依靠腦電圖(electroencephalography， EEG)表現(xiàn)，其典型EEG表現(xiàn)為3～6 Hz的廣泛、對(duì)稱(chēng)的棘慢復(fù)合波[2]。JME可對(duì)患者造成嚴(yán)重危害，臨床若治療不合理，易造成難治性癲癇，因此其發(fā)病機(jī)制的研究非常重要。目前，鏡像同倫連接(voxel-mirrored homotopic connectivity，VMHC)[3]可量化兩側(cè)大腦半球相對(duì)應(yīng)皮質(zhì)每個(gè)體素的靜息態(tài)功能連接(resting-state functional connectivity， RSFC)情況，目前已應(yīng)用于精神分裂癥[4]及抑郁癥[5]等的研究，其用于JME的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。由于JME發(fā)病為全腦放電損傷，故可能存在大腦半球間信息交流障礙。本研究采用VMHC技術(shù)觀察JME患者兩側(cè)大腦半球間RSFC的異常改變，以及連接強(qiáng)度與認(rèn)知間的相關(guān)性，為JME發(fā)病機(jī)制的研究提供影像學(xué)證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年5月—2016年5月我院神經(jīng)內(nèi)科門(mén)診診斷為JME的患者21例(JME組)，其中男9例，女12例，年齡15～29歲，平均(21.3±3.9)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合國(guó)際抗癲癇聯(lián)盟關(guān)于JME的診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]；②患者年齡<35歲；③右利手。排除標(biāo)準(zhǔn)：①顱內(nèi)有器質(zhì)性病變者；②有頭部外傷及其他神經(jīng)病病史；③有MRI禁忌證者。另納入同期21名年齡、性別、利手匹配的健康志愿者為對(duì)照組，其中男10名，女11名，年齡21～31歲，平均(24.9±2.9)歲。兩組受試者年齡和性別構(gòu)成比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。本研究所有受試者均接受蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(montreal cognitive assessment， MoCa)評(píng)分,并簽署知情同意書(shū)。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 儀器與方法 采用Philips Achieva 3.0T MR儀及8通道頭部線(xiàn)圈。掃描前囑受試者閉眼、清醒、盡量不思考，掃描時(shí)佩戴耳塞。BOLD MR掃描參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 30 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，共30層，層厚 4 mm，層間距 0.8 mm，翻轉(zhuǎn)角90°，矩陣64×64，共240個(gè)時(shí)間點(diǎn)。矢狀位T1WI參數(shù)：TR 1 900 ms，TE 3.42 ms，F(xiàn)OV 240 mm×24 0mm，共192層，層厚1 mm，層間距0.5 mm，翻轉(zhuǎn)角9°，矩陣256×256。T2WI參數(shù)：TR 6 000 ms，TE 93 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，共30層，層厚 5 mm，無(wú)間隔，翻轉(zhuǎn)角120°，矩陣320×320。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 采用基于Matlab R2010b的操作界面，使用DPABI中DPARSFA 4.1軟件對(duì)BOLD數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。去除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)，時(shí)間校正，剔除頭動(dòng)大于2 mm或旋轉(zhuǎn)角度超過(guò)2°的患者，每個(gè)T1圖像與功能圖像配準(zhǔn)，然后分割成灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液，功能圖像標(biāo)準(zhǔn)化到MNI(Montreal Neurological Institute)標(biāo)準(zhǔn)空間，進(jìn)行3 mm×3 mm×3 mm重采樣，采用6 mm半高全寬進(jìn)行平滑，去線(xiàn)性漂移及濾波(0.01～0.08 Hz)，為減少BOLD信號(hào)波動(dòng)，回歸腦白質(zhì)和腦脊液信號(hào)及6個(gè)頭動(dòng)參數(shù)文件。

1.4BOLD分析 采用REST軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。將受試者的灰質(zhì)圖像平均至標(biāo)準(zhǔn)化灰質(zhì)模板，其左右鏡像圖再平均至特定對(duì)稱(chēng)模板，標(biāo)準(zhǔn)化的灰質(zhì)圖像經(jīng)非線(xiàn)性回歸到該對(duì)稱(chēng)的模板，為改善數(shù)據(jù)的正態(tài)性，大腦半球雙側(cè)對(duì)稱(chēng)體素經(jīng)Pearson相關(guān)分析(Fisher-Z轉(zhuǎn)換)獲得最終VMHC值。最終結(jié)果與REST viewer軟件中Ch2bet模板疊加，并采用brainnet軟件呈現(xiàn)。設(shè)定兩組間有差異腦區(qū)的峰值點(diǎn)為ROI，利用REST軟件提取其VMHC值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。兩組MoCa量表評(píng)分比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。兩組VMHC比較采用REST軟件進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，本研究結(jié)果采用Alphasim進(jìn)行多重比較校正，以單體素P<0.01，簇體積>40個(gè)體素為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各ROI的VMHC值與MoCa量表評(píng)分的相關(guān)性采用偏相關(guān)分析(控制年齡、性別)，并進(jìn)行t'校正，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

JME組MoCa量表評(píng)分為(21.06±1.96)分，對(duì)照組為(27.89±2.12)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-4.296，P=0.025)。

2.1 兩組VMHC比較結(jié)果 與對(duì)照組相比，JME組雙側(cè)尾狀核、丘腦、額中回、額下回及枕中回VMHC值顯著增加(Alphasim校正，P<0.01)；未出現(xiàn)VMHC顯著減低腦區(qū)(表1，圖1、2)。

2.2 JME組VMHC值與MoCa評(píng)分的偏相關(guān)分析 JME組僅雙側(cè)尾狀核VMHC值與MoCa評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.43，P=0.015；圖3)，其余有差異腦區(qū)的VMHC值與MoCa評(píng)分均無(wú)相關(guān)性(P均>0.05)。

3 討論

IGE是一組以全身強(qiáng)直陣攣、肌陣攣以及失神發(fā)作為臨床特征的癲癇綜合征。JME是IGE中的一種與年齡相關(guān)的常見(jiàn)亞型，約占癲癇的4%～11%[7]，臨床特征以肌陣攣、強(qiáng)直-陣攣發(fā)作為主，偶爾可伴失神發(fā)作[8]。JME發(fā)病原因至今未明，因EEG異常多位于雙側(cè)額葉區(qū)域，故既往多認(rèn)為是額葉病變所致。隨著神經(jīng)影像學(xué)的發(fā)展，近年來(lái)，有學(xué)者[9-10]發(fā)現(xiàn)JME患者存在皮層及皮層下腦區(qū)的損傷，為JME的發(fā)病機(jī)制研究提供了新的證據(jù)。

表1 與對(duì)照組比較，JME組VMHC增加的腦區(qū)

圖1 與對(duì)照組相比，JME組VMHC分析結(jié)果 紅色表示VMHC顯著升高腦區(qū)(Alphasim校正，P<0.01)

圖2 與對(duì)照組相比，JME組VMHC分析結(jié)果的三維圖 A～D.分別為冠狀位前視圖、冠狀位后視圖、矢狀位右視圖、矢狀位左視圖 紅色表示VMHC顯著升高腦區(qū)(Alphasim校正，P<0.01)

靜息態(tài)fMRI技術(shù)目前已被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)性疾病的研究，其可反映腦的自發(fā)神經(jīng)元同步活動(dòng)及神經(jīng)生理過(guò)程，并用于對(duì)精神分裂癥[11]及帕金森病[12-13]等的研究。目前多數(shù)關(guān)于JME的靜息態(tài)fMRI研究均發(fā)現(xiàn)丘腦—皮層環(huán)路的損傷[9，14]，為JME的發(fā)病機(jī)制的研究提供了影像學(xué)證據(jù)。VMHC可檢測(cè)兩側(cè)大腦半球每個(gè)鏡面對(duì)稱(chēng)的體素間功能連接情況，不僅是反映大腦內(nèi)在功能體系結(jié)構(gòu)特征的重要方法，還是反映兩側(cè)大腦半球間如認(rèn)知和行為等綜合性腦功能的重要手段[15]，VMHC的增高與癲癇易化有關(guān)，可以反映癲癇的致癇灶。目前，鮮見(jiàn)VMHC應(yīng)用于JME的報(bào)道，本研究采用VMHC技術(shù)觀察JME患者兩側(cè)大腦半球間RSFC的異常改變，以及連接強(qiáng)度與認(rèn)知之間的相關(guān)性。

圖3 JME組雙側(cè)尾狀核VMHC值與MoCa評(píng)分的相關(guān)性分析

本研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)尾狀核、丘腦、額中回及額下回功能的異常，與前期低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuation， ALFF)研究[16]及局部一致性(regional homogeneity，ReHo)研究[17]一致。呂貴文等[18]提出IGE患者存在基底核—丘腦—皮層環(huán)路的損傷，本研究也發(fā)現(xiàn)基底核—丘腦—皮層環(huán)路中多個(gè)腦區(qū)之間功能連接的異常。目前認(rèn)為紋狀體(尾狀核和殼核組成)的病理改變導(dǎo)致該復(fù)雜環(huán)路的功能失調(diào)，該環(huán)路的損傷是直接通路(聯(lián)系紋狀體投射至黑質(zhì)網(wǎng)狀部)和間接通路(聯(lián)系紋狀體投射至蒼白球)變性的結(jié)果，同時(shí)也是前額葉皮質(zhì)發(fā)生病理改變的結(jié)果[19]。本研究發(fā)現(xiàn)基底核的功能異常位于雙側(cè)尾狀核，提示基底核可能參與JME的調(diào)控?；缀擞袃蓚€(gè)主要的輸入核團(tuán)：紋狀體和底丘腦，尾狀核主要接收來(lái)自大腦額葉皮層的信息傳入，然后將信息傳遞至輸出核團(tuán)(內(nèi)、外側(cè)蒼白球)，最后經(jīng)丘腦中繼站投射回額葉皮層[19]。神經(jīng)遞質(zhì)γ氨基酸存在于紋狀體，該抑制性遞質(zhì)可由基底核輸出至丘腦，因此基底核異常代謝變化可能引起丘腦及額葉活動(dòng)性異常增高。JME患者的雙側(cè)尾狀核與MoCa評(píng)分存在正相關(guān)，提示JME患者雙側(cè)尾狀核的功能異常與認(rèn)知障礙相關(guān)。Rektor等[20]對(duì)癲癇手術(shù)患者的160個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)知電位記錄，發(fā)現(xiàn)處理感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知電位在基底核中產(chǎn)生，可以解釋JME患者雙側(cè)尾狀核的功能異常與認(rèn)知障礙的關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)枕葉VMHC異常；Jiang等[17]關(guān)于JME的ReHo研究也發(fā)現(xiàn)雙側(cè)枕葉ReHo值的異常；呂貴文等[18]關(guān)于IGE疾病的ALFF研究中也發(fā)現(xiàn)雙側(cè)枕葉ALFF值減低，可能與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network， DMN)有關(guān)，雙側(cè)枕葉VMHC功能的異常，提示JME患者在靜息狀態(tài)下DMN存在異常。

本研究的不足：①樣本量偏少，可能存在統(tǒng)計(jì)學(xué)誤差；②人腦并非完全對(duì)稱(chēng)，且有偏側(cè)優(yōu)勢(shì)的個(gè)體差異；③VMHC觀察雙側(cè)大腦半球間的連接，然而大腦半球內(nèi)與大腦半球間也可能與功能連接有關(guān)。

總之，本研究采用VMHC技術(shù)研究JME患者靜息態(tài)下大腦半球的連接情況，結(jié)果顯示JME患者存在基底核—丘腦—皮層環(huán)路中多個(gè)腦區(qū)之間功能連接的異常，且雙側(cè)尾狀核異?？赡芘c認(rèn)知障礙有關(guān)。今后的研究可以考慮人腦的偏側(cè)特性及大腦半球內(nèi)及半球間的關(guān)系，聯(lián)合更多的神經(jīng)影像學(xué)方法，為JME的發(fā)病機(jī)制研究提供影像學(xué)證據(jù)。

[1] Genton P, Thomas P, Kasteleijn-Nolst Trenité DG, et al. Clinical aspects of juvenile myoclonic epilepsy. Epilepsy Behav, 2013,28(Suppl 1):S8-S14.

[2] Janz D. Epilepsy with impulsive petit mal (Juvenile Myoclonic Epilepsy). Acta Neurologica Scandinavica, 1985,72(5):449-459.

[3] Zuo XN, Kelly C, Di Martino A, et al. Growing together and growing apart: Regional and sex differences in the lifespan developmental trajectories of functional homotopy. J Neurosci, 2010,30(45):15034-15043.

[4] Hoptman MJ, Zuo XN, D'Angelo D, et al. Decreased interhemispheric coordination in schizophrenia: A resting state fMRI study. Schizophr Res, 2012,141(1):1-7.

[5] Guo W, Liu F, Xue Z, et al. Decreased interhemispheric coordination in treatment-resistant depression: A resting-state fMRI study. PLoS One, 2013,8(8):e71368.

[6] Fisher RS, van Emde Boas W, Blume W, et al. Epileptic seizures and epilepsy: Definitions proposed by the International League against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE). Epilepsia, 2005,46(4):470-472.

[7] Caeyenberghs K, Powell HW, Thomas RH, et al. Hyperconnectivity in juvenile myoclonic epilepsy: A network analysis. Neuroimage Clin, 2014,7:98-104.

[8] Carvalho KC, Uchida CG, Guaranha MS, et al. Cognitive performance in juvenile myoclonic epilepsy patients with specific endophenotypes. Seizure, 2016,40:33-41.

[9] Kim JB, Suh SI, Seo WK, et al. Altered thalamocortical functional connectivity in idiopathic generalized epilepsy. Epilepsia, 2014,55(4):592-600.

[10] Cao B, Tang Y, Li J, et al. A meta-analysis of voxel-based morphometry studies on gray matter volume alteration in juvenile myoclonic epilepsy. Epilepsy Res, 2013,106(3):370-377.

[11] Lo?ák J, Hüttlová J, Lipová P, et al. Predictive motor timing and the cerebellar vermis in schizophrenia: An fMRI study. Schizophr Bull, 2016,42(6):1517-1527.

[12] 劉虎，范國(guó)光，徐克，等．帕金森病患者靜息態(tài)下腦活動(dòng)的局部一致性．中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2011，27(10)：1967-1971．

[13] 鄭朋樓，楊斌，劉玲.帕金森病早期診斷的影像技術(shù)應(yīng)用.中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志， 2016，14(3)：363-366.

[14] O'Muircheartaigh J, Vollmar C, Barker GJ, et al. Abnormal thalamocortical structural and functional connectivity in juvenile myoclonic epilepsy. Brain, 2012,135(Pt 12):3635-3644.

[15] Zuo XN, Xing XX. Test-retest reliabilities of resting-state FMRI measurements in human brain functional connectomics: A systems neuroscience perspective. Neurosci Biobehav Rev, 2014,45:100-118.

[16] Wang Z, Zhang Z, Liao W, et al. Frequency-dependent amplitude alterations of resting-state spontaneous fluctuations in idiopathic generalized epilepsy. Epilepsy Res, 2014,108(5):853-860.

[17] Jiang S, Luo C, Liu Z, et al. Altered local spontaneous brain activity in juvenile myoclonic epilepsy: A preliminary resting-state fMRI study. Neural Plast, 2016,2016:3547203.

[18] 呂貴文,范國(guó)光,金蓉,等.DKI聯(lián)合ALFF在全面特發(fā)性癲癇患者基底核-丘腦-皮層環(huán)路中的應(yīng)用.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2016，32(5):692-696.

[19] Laxpati NG, Kasoff WS, Gross RE. Deep brain stimulation for the treatment of epilepsy: Circuits, targets, and trials. Neurotherapeutics, 2014,11(3):508-526.

[20] Rektor I, Bares M, Kanovsky P, et al. Cognitive potentials in the basal ganglia-frontocortical circuits. An intracerebral recording study. Exp Brain Res, 2004,158(3):289-301.

Preliminary study of voxel-mirrored homotopic connectivity in juvenile myoclonic epilepsy patients

RENGuozheng1,LYUGuiwen2*,CHENShaowu1,LEIYi2
(1.DepartmentofRadiology,theFirstPeople'sHospitalofPingdingshan,Pingdingshan467000,China；2.DepartmentofRadiology,ShenzhenSecondPeople'sHospital,theFirstAffiliatedHospitalofShenzhenUniversity,Shenzhen518035,China)

Objective To observe dysfunctional connectivity in juvenile myoclonic epilepsy (JME) patients with voxel-mirrored homotopic connectivity (VMHC) technology, and to explore the correlation between connective strength and cognition. Methods Totally 21 JME patients (JME group) and 21 matched healthy volunteers (control group) underwent resting-state BOLD MR examination. The data of BOLD were analyzed using DPASFA of DPABI software, and VMHC was analyzed by REST software, the correlation between the values extracted from dysfunctional brain regions and Montreal cognitive assessment (MoCa) scores was investigated. Results Compared with control group, VMHCs of the bilateral caudate nucleus, thalamus, frontal gyrus, inferior frontal gyrus and occipital gyrus significantly increased in JME group (Alphasimcorrection,P<0.01); VMHCs of bilateral caudate nucleus in JME group was positively correlated with MoCa scores (r=0.43,P=0.015). Conclusion Multiple brain regions of dysfunctional connectivity in basalganglia—thalamocortical circuit are found in JME patients, and bilateral caudate nucleus may be associated with cognitive disorders of JME patients.

Epilepsies, myoclonic； Adolescent; Epilepsy, generalized； Voxel-mirrored homotopic connectivity

任國(guó)政(1981—)，男，河南魯山人，碩士，主治醫(yī)師。研究方向：MR診斷。E-mail： renguozheng521@126.com

呂貴文，深圳市第二人民醫(yī)院 深圳大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，518035。E-mail: peterlgw@163.com

2016-09-10

2016-12-07

10.13929/j.1672-8475.201609017

R742.1; R445.2

A

1672-8475(2017)02-0097-05