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新型MRI成像技术可有效检出癫痫病灶

2015-11-27 15:43阅读: 来源:医脉通责任编辑:林夕
[导读] 研究者正在尝试使用一种有力的影像学检查工具,对难以寻觅的癫痫病灶进行定位。谷氨酸化学交换饱和转移(Glutamate chemical exchange saturation transfer,GluCEST)是一种高分辨MRI技术,可以检测在海马体内有多少谷氨酸。

    研究者正在尝试使用一种有力的影像学检查工具,对难以寻觅的癫痫病灶进行定位。谷氨酸化学交换饱和转移(Glutamate chemical exchange saturation transfer,GluCEST)是一种高分辨MRI技术,可以检测在海马体内有多少谷氨酸。研究结果发表于科学转化医学杂志。[Sci Transl Med 2015 Oct 14]

    谷氨酸是中枢神经系统中最常见的兴奋性神经递质。研究表明,它在发作时、发作间以及尸检的癫痫病灶中含量增加。“癫痫中的核心假设是,当有人有癫痫发作时,在有多少谷氨酸抑制以及多少活化之间存在一些匹配错误。”宾夕法尼亚大学的Kathryn Adamiak Davis表示。

    Davis是研究的第一作者,她表示,这个新的工具比目前可用的成像方法在检测包含癫痫网络的海马区域方面更为敏感。这一研究非常小,只包含了4名癫痫患者,但研究者表示结果十分惊人。

    他们预计将发表这一结果,因为他们正在筹备一个更大的研究,使用更加尖端的多层螺旋MRI扫描技术,而不是在本研究中使用的单层技术。研究的共同作者Ravinder Reddy及Hari Hariharan拥有成像代谢物和使用这些作为生物标志物的CEST MRI专利。

    颞叶癫痫

    作者称,如果能够更好地检测出癫痫病灶,则可以显著改善病人护理和癫痫患者的生活品质。

    定位相关癫痫(Localization-related epilepsy,LRE),同样被称为部分发作性癫痫,是最为常见的癫痫类型,发生于80%的药物抵抗患者。在成年人中,颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)占LRE的65%.颞叶内侧硬化可以在2/3颞叶癫痫患者中的MRI上被识别,并且与癫痫手术最有利的预后相关。

    耐药性癫痫患者在外科手术计划中多使用多模式结构和功能成像进行评估。除了MRI,也包括18-氟脱氧葡萄糖PET-CT和脑磁图描记术。然而,这些理论在大多数患者中并没有充分对癫痫病灶进行定位。

    大约1/3的TLE患者在常规MRI中并没有检出任何病灶。但是在进行了癫痫手术的患者中,87%患者具有组织病理学的异常,提示病灶的确存在,但是现在的影像学技术对于病灶的检出缺乏敏感性。

    新的研究纳入了1名男性、3名女性患者,平均年龄40岁,被认定为无病灶型TLE,并且纳入11名健康成人作为对照(3名男性、8名女性,平均年龄35岁)。

    癫痫患者中有一半癫痫发作来自左侧海马,另一半来自右侧海马。所有患者对多种抗癫痫药物耐药,曾对其进行尝试,无论使用几种药物均没有反应。

    每一名患者均在同一时间点进行了GluCEST的检查。在CEST技术的帮助下,研究者可以通过测量水中的氢浓度来间接测量谷氨酸。

    作者表示,CEST成像是通过磁场强度为7T的MRI扫描完成的。GluCEST的灵敏度和测量谷氨酸的传统MRI检查相比至少高出两个数量级,它还可以在比磁共振波谱(MRS)或光谱成像高得多的空间分辨率水平下对体内的谷氨酸进行成像。


    在这项研究中,研究人员通过显示海马的一个层面便可得到结果,虽然他们现在使用的技术可以得到60个层面的图像。“因此我们可以得到绝大多数脑部的谷氨酸浓度分布图像。”Davis表示。

    结果显示,这4名患有癫痫的患者,在致癫痫(同侧)的海马区与对侧相比,由GluCEST测得的谷氨酸浓度无论是质量上还是数量上均明显增高,研究人员能够得到一个准确数字来创建一个感兴趣区域,Davis称,“这一扫描同样被拿给盲法下的癫痫专家看,他们也能够识别所有患者谷氨酸面积的增加。”

    在研究的患者中,GluCEST信号在同侧(癫痫发作的)头部与对侧显著不同(单尾,P=0.03)。对海马尾、整个半球及不包括枕叶的半球(包括主要的颞叶和颞叶内侧结构)进行的类似比较差异则无统计学意义。

    一个癫痫患者随后接受了颅内脑电图评价和右颞叶切除术。该患者的病理结果显示,手术切除区域与颞叶内侧硬化一致。作者表示,这一点“给了GluCEST进一步信心”.其他三例患者的手术正在计划中。

    这一充满希望的新方法与MRS相比有数个优点,MRS是除GluCEST之外唯一可以无创测量人脑内谷氨酸含量的技术。除了分辨率更高之外,它耗时更短,也更少受制于运动伪影。GluCEST比PET-CT的空间分辨率更高,PET-CT曾被用来测量健康对照组的谷氨酸受体。

    新的影像学工具可以减少侵入性颅内监测的需求,这种监测带来更高的发病率及死亡率,费用也更贵。“现在在进行手术的患者中,我们认为癫痫发作来自海马,但目前尚不清楚是哪一侧,并且在MRI上并没有病灶,这时我们会经常在颅骨下插入颅内电极,并进行侵入性的检查。”作者称。

    另外,这一检查可以获得关于预后的信息,帮助医生制定最佳的治疗方案。“我们现在的MRI会漏诊微小的病变,而这一项观察脑兴奋性网络根本功能的检查为指引我们选择正确的治疗方案带来了希望,也许可以让患者从有创检查中解放出来。”

    癫痫影响了全世界6500万人口。大约1/3患者的癫痫发作无法被药物控制。Davis称,大多数抗癫痫药物通过增加谷氨酸的抑制或降低活化作用而起效。“现在认为我们所有的治疗都是在调整抑制与活化的平衡。”

    除了使用多层技术进行一项更大的研究之外,Davis等人正在扩大他们对所有类型抗药性癫痫的研究。他们同样在动物模型上使用更强的MRI(9.4T)进行一些工作。

    高水平谷氨酸

    项目的资助者,生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB)事业部的Richard Conroy表示,尽管这一研究规模很小,但是仍然有两项重要的意义。

    其一是这项研究首次证实了之前所怀疑的事实——在癫痫发作的区域谷氨酸水平增高;其二是,这项研究使用了高强度的影像学检查,从而代替了与MRS相关的一些“背景功能”.Conroy补充,典型的MRS仅仅显示了大脑的一个区域,这可谓是一“挑战”.

    Conroy承认,该研究只有一名患者提供了决定性的证据。“部分争论内容是,他们在扫描中发现的谷氨酸水平异常于病例中被证实,但也只是一例患者,所以很难作为有力的例证。”

    他还表示,另一项挑战是7T的MRI扫描设备,这种设备仅在学术中心才有,Davis称,目前全国各地有20——25个这样的扫描设备。

    Conroy同样评论称,不同种类的癫痫分类不是基于病灶位置,而是和药物抵抗有关。“因此问题的重点是,一旦应用于更大的人群,会不会他们只能在亚组的亚组中才能看到这一情况?”

    另一个问题是,他表示,是否较低磁场强度的MRI,如应用更为广泛的1.5T及3T的设备,也能够检测出谷氨酸的差异。“一旦你知道你在寻找什么,便可能会在更常见的MRI中变得更容易证明。”

    编译自:Pauline Anderson. New Tool Detects Epileptic Foci. Medscape.


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