综述：颞叶癫痫患者致痫标本的离体超高场磁共振成像系统评价

本文系统回顾了离体超高场（UHF）磁共振成像（MRI）在癫痫研究中的应用，探讨其对致痫病变的检测能力等。

　　

癫痫与 MRI 诊断研究背景

癫痫作为全球第四大常见慢性神经系统疾病，约影响 6800 万人。多数患者通过抗癫痫药物治疗可有效控制病情，但仍有 30 - 40% 的患者药物治疗效果不佳，被归类为药物难治性癫痫（DRE）。对于部分 DRE 患者，切除性脑外科手术是一种有效的治疗选择。

目前，3 特斯拉（T）磁共振成像（MRI）是检测癫痫患者结构性致痫病变的首选方法。然而，尽管 MRI 技术不断进步，仍有 20 - 30% 的局灶性癫痫患者在脑部 MRI 检查中未显示出致痫异常。而在 MRI 检查阴性的患者中，神经病理学评估发现 30 - 50% 存在局灶性病变，其中局灶性皮质发育不良（FCD）和海马硬化（HS）最为常见。

超高场（UHF）MRI，即场强达到 7T 或更高的 MRI 技术，为癫痫致痫病变的检测带来了新的希望。与传统的 1.5T 或 3T MRI 相比，UHF MRI 有望提高致痫病变的可视化和界定能力。此外，离体 UHF MRI 能够在体内临床扫描和组织病理学之间架起桥梁，为研究致痫病变的特征提供更详细的信息。

研究方法

本次系统综述严格遵循 PRISMA 指南进行。研究人员使用 “癫痫”“UHF MRI”“7T” 和 “9.4T” 等关键词，在 PubMed、Cochrane Library、Embase（Ovid）、Web of Science Core Collection 和 ClinicalTrials.gov 等多个数据库中进行全面搜索。为确保搜索的敏感性，搜索词尽可能宽泛，并结合布尔逻辑运算符 “AND” 和 “OR”，同时手动交叉检查收集到的论文参考文献以补充搜索结果。

筛选文章时，两名作者（ML 和 RvL）独立对检索到的文章标题和摘要进行筛选，基于是否包含搜索词确定初步入选文章。随后进行全文评估，对于研究资格存在的分歧，通过共识和第三位作者（OS）的额外评估来解决。纳入标准包括：标本来源于癫痫患者、MR 图像场强为 7T 或更高、离体研究、原创文章且以英文发表；排除标准为：非人体和体内研究、非结构 MRI 研究以及无全文可用的文章。

此外，两名作者（ML 和 RvL）还独立对纳入研究的质量和偏倚风险进行评估。采用牛津循证医学中心 2011 年的评分工具确定证据水平，使用美国国立卫生研究院（NIH）的观察性队列研究和病例系列质量评估工具评估偏倚风险，并据此将研究质量分为好、中、差三个等级。

研究结果

• 研究筛选与特征：最初的数据库搜索共获得 935 条记录，经过筛选，最终 11 篇文章符合纳入标准，被纳入定性综合分析。这些研究发表于 2011 年至 2020 年，共涉及 123 例患者标本和 20 例对照标本。对照标本为无神经系统疾病临床病史的死后人体样本。研究设计主要包括前瞻性描述性队列研究（8 篇）、回顾性研究（1 篇）、病例系列（1 篇）和病例报告（1 篇）。多数研究（9 篇）纳入了颞叶或海马切除标本，其余 2 篇研究则仅纳入了颞叶外标本。组织病理学诊断结果显示，手术标本中最常见的是 HS（54 例）、内侧颞叶硬化（MTS，6 例）或 FCD（58 例）。
• MRI 参数与结果测量：纳入研究使用的 MRI 场强各不相同，5 项研究使用 7T，3 项使用 9.4T，3 项使用 11.7T。射频线圈类型、切片厚度、平面分辨率和采集时间也存在较大差异。大多数研究的主要结果测量指标是 UHF MRI 序列对解剖结构和异常的可视化适用性，且多数研究（9 篇）通过组织病理学分析和 / 或电子显微镜超微结构分析对 UHF MRI 结果进行了验证。
• 个体研究关键发现
  • Garbelli 等人研究：对 13 例药物难治性颞叶癫痫（TLE）伴 HS 患者的皮质标本进行 7T 扫描，发现 9 例存在 FCD IIIa 型病变。在正常皮质分层标本中，MRI 和组织病理学均能观察到灰白质边界清晰；而在 FCD 病例中，部分标本的 MRI 信号强度差异消失，免疫细胞化学显示相关层边界模糊。
  • Coras 等人研究：对 33 例切除的海马进行 7T 分析，发现非 HS 标本的 T2w 图像能清晰显示海马解剖结构，可区分所有 7 层海马结构和海马旁结构；HS 标本则结构改变，神经元丢失和胶质增生，平均扩散率（MD）值升高，且 MD 值可区分 HS 1 型和 2 型。
  • Reeves 等人研究：对 12 例癫痫患者的皮质切除标本和 1 例对照样本进行 9.4T 扫描，定量 MRI（qMRI）检测到了细微异常，如皮质和白质神经元数量及髓鞘密度的变化；线轮廓分析（LPA）显示不同 FCD 变体的强度梯度异常，可用于区分亚型，且与组织病理学显著相关。
  • Modo 等人研究：对 1 例药物难治性 TLE 患者的切除海马进行 11.7T 扫描，ADC 对比图和彩色编码多参数 MRI 清晰显示了海马层和病理特征，与组织学结果一致；纤维束成像还观察到了异常的海马连接。
  • Goubran 等人研究：对 5 例药物难治性 TLE 患者的切除海马进行 9.4T 扫描，比较体内和体外扫描的扩散参数（FA 和 MD），发现两者一致性良好，但 CA1 和 CA4 区域存在差异，可能与 CA1 的弯曲形状有关。
  • Zucca 等人研究：对 13 例药物难治性 TLE 患者的切除标本进行 7T 扫描，FCD IIb 型标本的 T2w 图像显示皮质内信号强度不均匀，对应组织病理学上的异常细胞和纤维紊乱；FCD IIa 型标本的组织病理学改变较轻，MRI 改变也不太明显。
  • Kwan 等人研究：对 5 例 HS 样本和 1 例非 HS 样本进行 9.4T 扫描，神经放射科医生能识别所有海马亚区，UHF 离体 MR 图像与组织病理学在海马亚区和齿状回异常检测方面一致性高。
  • Gillmann 等人研究：对 14 例药物难治性 TLE 患者的切除海马进行 7T 扫描，T2w 图像可根据锥体细胞层（PCL）的狭窄模式区分 HS 1 型、2 型和非 HS，定量参数分析也显示出各组之间的显著差异。
  • Ly 等人研究：对 3 例药物难治性 TLE 患者的切除海马进行 11.7T 扫描，发现 100μm 分辨率下 MD 和 FA 图可可靠描绘海马亚区和层，扩散时间、空间分辨率和样本取向影响纤维束成像结果，且与组织病理学对照显示出良好的海马解剖结构对应。
  • Ke 等人研究：对 7 例药物难治性 TLE 患者和 3 例死后对照标本的切除海马进行 11.7T 扫描，扩散张量成像（DTI）可识别单个海马层，TLE 患者海马的扩散率更高且更具异质性。

研究讨论

• 离体 MRI 的优势与局限：离体 MRI 相比体内扫描具有诸多优势，如不受采集时间限制、可重复扫描、不受运动或血管搏动影响、能使用更紧密贴合的线圈以及更详细地将成像结果与组织病理学相关联等，有助于发现潜在的放射学生物标志物。然而，离体扫描也存在明显缺点。组织固定会导致组织收缩、脱水，改变组织完整性，可能产生错误或误导性结果；死后间隔时间和固定时间也会影响结果，应尽量缩短。此外，固定还会改变 MR 参数，影响扩散 MRI 的信号噪声比和扩散对比度，尽管可通过组织处理方法和调整 MRI 参数来部分缓解，但这些调整会增加将离体研究结果转化为体内临床应用的难度。
• 离体 UHF MRI 对 HS 和 FCD 的研究发现
  • HS 相关发现：离体 UHF MRI 显示 HS 的特征包括海马体积缩小、T2 信号高强度变化、T2 * 弛豫时间增加和海马亚区结构改变。高分辨率下可清晰区分海马亚区和细胞层，不同亚型 HS 在定性分析和定量参数上存在差异，有助于临床诊断，但目前体内 UHF MRI 在区分海马层方面仍面临挑战。
  • FCD 相关发现：研究利用离体 UHF MRI 研究了正常和病理皮质区域的皮质内结构，虽可通过 T2w 图像区分部分皮质层，但仍无法单独分离所有六层皮质。T2w 和 T2*w 序列对 FCD 相关异常的可视化最有价值，不同 FCD 亚型在 MRI 上呈现不同特征，如 FCD II 型的皮质内信号不均匀可能是新的放射学生物标志物，FCD IIIa 型则有特定的信号改变和白质异常。
• 后处理技术的应用与问题
  • HS 中的后处理技术：在 HS 研究中，DTI 参数分析显示增加的 MD、ADC、轴向扩散率和径向扩散率是 HS 的特征，但 FA 值在不同研究中存在不一致性。定量参数和 LPA 方法有助于评估海马亚区体积变化和层破坏，纤维束成像可观察到硬化海马纤维网络的紊乱，以及潜在的异常连接，但基于 DTI 的纤维束成像存在 “交叉纤维” 问题，限制了其准确性，未来需更先进的成像技术改进。
  • FCD 中的后处理技术：对于 FCD，LPA、CV 和 qMRI 等后处理方法能够检测到一些常规 MRI 难以发现的细微异常。LPA 可反映髓鞘结构、细胞结构和皮质分层的异常，有助于检测 FCD 中的发育异常模式和区分亚型；CV 计算能够区分皮质病变和病变周围区域；qMRI 则可测量物理或化学变量，发现癫痫患者正常外观皮质和白质的细微差异。
• 组织病理学与 UHF MRI 的一致性：在海马相关研究中，离体 UHF MRI 观察到的海马细胞层和亚区与组织病理学高度一致，但定量分析发现 T2 信号和亚区体积与神经元细胞密度、胶质增生或髓鞘密度并不总是显著相关，表明 HS 中 T2 信号和体积变化可能由多种病理过程共同导致。对于 FCD，所有研究都分析了相关组织病理学，7T 和 9.4T MRI 上检测到的异常与相应区域的结构改变一致，且 MRI 改变的程度反映了组织病理学特征的严重程度，T2 信号强度变化主要与髓鞘纤维和神经元细胞密度有关，白质高信号与脱髓鞘和异常细胞的存在相关。
• 研究局限性：本研究存在一定局限性。MRI 协议的显著异质性限制了研究间的可比性，不同研究在序列、磁场强度、扫描时间、采集参数和后处理方法等方面差异较大；多数研究未详细描述图像评估和解释方法，缺乏放射学专业知识、评分者间一致性和对组织病理学诊断的盲法等信息，影响结果的有效性和可靠性。此外，研究数量有限，样本量较小，HS 和 FCD 亚型分布不均，缺乏 FCD I 型的相关数据，非病理对照标本较少，难以区分病理变化和正常解剖变异；同时，临床信息的缺乏也限制了对临床变量与病理过程和成像结果关系的评估。

研究展望与结论

UHF MRI 在检测和描绘致痫病变、加深对癫痫病理生理学理解方面具有重要价值。将离体研究结果转化为体内临床成像，有望进一步提高体内 UHF MRI 在癫痫诊断和手术治疗指导方面的能力，实现更精确的病变切除。

后处理分析技术为提高诊断效果提供了新途径，应在 UHF MRI 研究中进一步探索。新兴的 MRI 技术，如 DTI、纤维束成像和 MR 波谱分析等，在癫痫诊断中发挥着越来越重要的作用，离体 UHF MR 波谱分析可提供更高分辨率和灵敏度的代谢信息，有助于发现致痫组织的替代生物标志物。

未来的离体 UHF MRI 研究应增加样本量，纳入更多类型的癫痫标本，特别是 FCD I 型、HS 3 型、非 HS 胶质增生海马和其他致痫病变，并与非病理对照标本进行对比，同时采用统一的成像协议、创新的序列和新的后处理方法，以促进新方法向临床应用的转化，最终改善对癫痫的理解、诊断、手术决策和术后结果。

综上所述，离体 UHF MRI 在癫痫研究中具有重要价值，能够详细可视化海马和皮质结构，检测潜在致痫异常，先进的后处理方法进一步提升了其潜力，与组织病理学的高度一致性也增强了对潜在放射学生物标志物的认识。但目前研究仍存在局限性，未来需进一步深入研究，以推动其在临床中的广泛应用。