PET/MRI在癲癇中的應用進展

張思雨，張樂，孫洪贊

癲癇是一種中樞神經系統功能混亂導致的疾病，由于神經細胞活動性被破壞，而使病情反復發作。在全世界范圍內有1%～2%的人口遭受著癲癇的困擾。盡管目前多數癲癇患者的癲癇發作經藥物治療可得到控制，但有一部分患者對抗癲癇藥物治療反應差，癲癇發作難以控制，稱為藥物難治性癲癇。藥物難治性癲癇影響著約1/3的癲癇患者，這些患者可以通過神經外科手術來消除或減輕癲癇發作并改善生活質量[1]。對于這些患者，影像學的目的是定位功能異常并引發癲癇發作的腦組織，作為手術切除的目標。近年來，由于計算機科學及神經影像學的快速發展，將MRI的高空間分辨率與正電子發射斷層掃描(positron emission computed tomography，PET)的代謝敏感性相結合的PET/MRI應運而生[2]，并且已經應用到一些關于癲癇的臨床研究中。本文將闡述PET/MRI在癲癇的診斷及手術治療中所起到的作用。

1 PET/MRI技術

新型PET示蹤劑、多模態MR成像的快速發展以及先進的工作流程使PET/MRI在神經腫瘤、癲癇、癡呆和腦血管疾病的診斷上有明顯的提高[3]。PET使用放射性示蹤劑來識別病理性代謝反應和神經炎癥的發展進程。目前，最常用到示蹤劑類型是脫氧葡萄糖(f luorodeoxyglucose，FDG)，利用從中獲取的葡萄糖代謝率及標準化攝取值(standardized intake value，SUV)等參數可以對癲癇做出診斷[4]。PET/MR影像融合技術將FDG-PET影像與MR影像進行異機融合，融合圖像中同時顯示出代謝信息和解剖結構信息。兩者結合后能夠克服PET圖像相對低空間分辨率的局限性，并且在探測病灶方面比單獨使用PET的敏感性更高[5]。

近年來，PET/MR一體機作為一種新興的高端影像融合設備，已經應用到一些關于癲癇的臨床研究之中。PET/MR一體機是一種將PET的代謝高靈敏性和特異性與MRI的高空間分辨率和時間分辨率相結合的成像方式，在許多神經和精神疾病的診斷中明顯優于單一的PET或MR檢查。PET/MR一體機遠非PET機與MR機的簡單拼湊，因此一體機PET/MR成像絕不是PET與MR圖像后處理后的簡單疊加。與單獨PET和MR相比，PET/MR一體機有如下優勢：(1)實時圖像采集。(2)精準的解剖圖像與功能圖像的容積配準。(3)不同模態功能圖像感興趣區的勾畫及亞區的分割[6-7]。此外，由于腦電信號的快速波動需要在多個水平上進行監測，PET/MR一體機可以實現多模態功能成像采集，如擴散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)、磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)等，所以同步PET/MR非常適合復雜的腦功能研究。在PET/MR檢查中，PET掃描與MRI的信號采集同步進行，實現了兩種圖像中信息真正意義上的同步。這不僅節省了患者的檢查時間，而且還避免了二次掃描中的重新定位，提高了解剖結構和癲癇病灶定位的準確性。因此，PET/MR一體機多模態功能成像為研究腦功能疾病，如癲癇灶的定位、癲癇手術切除邊界的精準劃分及預測手術結局等提供了全新的平臺與視角[3]。

2 PET/MRI在癲癇診斷中的作用

目前癲癇診斷治療的一大難點為藥物難治性癲癇，這類癲癇患者常需要手術治療來消除或減少癲癇發作，因此需要精準的定位診斷，影像診斷學在評估藥物難治性癲癇患者中起著至關重要的作用。PET/MRI對于藥物難治性癲癇致癇灶的檢出更敏感。Lee等[8]做了相關總結，他們發現[18F]FDG-PET與MR融合顯像增加了癲癇灶的診斷率。Fernández等[9]研究發現，對于15例在MRI上顯示為正常的藥物難治性癲癇患者，12例可以在PET/MR檢查中發現代謝減低的區域，其中9例與腦電圖(electroencephalogram，EEG)中顯示的癲癇發作區域相一致。可以看出，PET/MR一體機對癲癇病灶的敏感性要明顯高于MRI。Shinad等[10]研究的29例藥物難治性癲癇患者，PET/MR圖像新發現了4個病例中5處病灶，而在單獨的MRI和PET圖像上未發現。證明了PET/MR一體機在大腦結構和功能病變上比單一MRI和PET的檢測率更高。

藥物難治性癲癇主要包括顳葉癲癇(temporal lobe epilepsy，TLE)、局灶性皮質發育不良(focal cortical dysplasia，FCD)、結節性硬化綜合癥等。有關PET/MRI應用于顳葉癲癇和局灶性皮質發育不良診斷的研究較多，以下將分別進行闡述。

2.1 顳葉癲癇

顳葉癲癇是最常見的藥物難治性癲癇類型，目前PET/MRI在此類癲癇診斷中的應用最多。通常，MRI是癲癇患者術前進行致癇灶定位的首選方法，但約有20%的TLE患者的MRI結果為陰性或MRI與EEG結果不一致。因此，顳葉癲癇患者的腦功能異常需要更多其他的無創成像技術評估，如腦磁圖(magnetoencephalography，MEG)、PET和單光子發射計算機化斷層顯像(single photon emission computerized tomography，SPECT)等。發作間期[18F]FDG-PET圖像上致癇灶為低代謝，為TEL術前評估提供了靈敏且特異的定位信息，現在作為TLE的一項常規檢查手段[8，11]。研究證明，對于顳葉癲癇病灶的定位，PET的敏感性要高于MRI，并且PET/MRI可以提高PET對致癇灶的檢出率。Theodore等[12]對46例EEG檢查無效的部分性發作的癲癇患者進行FDG-PET研究，結果表明，在26例患者中單側顳葉葡萄糖代謝率減低，表明PET可以提供有價值的數據對那些EEG檢查無效的癲癇病灶進行定位，使患者免于進行顱內的侵襲性EEG檢查。在這項研究中，研究者還發現在對癲癇病灶定位方面，FDG-PET的敏感性要高于MRI。此外，Maczewska等[13]的研究也證實了這一觀點，該項研究在發作期間對41例TLE患者分別進行兩種檢查后發現，利用FDG-PET/CT檢查可在34例患者的內側顳葉發現葡萄糖代謝率降低的病灶，而在MRI圖像上只有18例患者發現了病灶。桑林等[14]研究的30例行手術切除致癇灶的藥物難治性癲癇患者，其中10例為顳葉癲癇，PET/CT結果與頭皮視頻腦電圖(scalp video-electroencephalogram，SEEG)定位致癇灶的一致率為37%，PET/MR融合顯像結果與SEEG定位致癇灶的一致率為83%，二者的差異有統計學意義(P＜0.01)，證明與PET/CT相比，PET/MRI能顯著提高PET對于致癇灶的定位價值。

2.2 局灶性皮質發育不良

FCD是藥物難治性癲癇外科治療中發現的最常見的皮質發育畸形。按病理分為輕度的FCDⅠ型和重度的FCDⅡ型。MRI和功能神經影像檢查通常可以發現FCDⅡ型的患者，但FCDⅠ型的MRI結果通常為陰性，沒有準確的病灶定位和完全切除病灶所需的邊界給手術治療帶來了極大困難[15]。PET/MRI對于輕度FCD的敏感性明顯高于單獨的MRI和PET。Paldino等[16]研究證明FDG-PET可以提高MRI輕微的皮質發育不良的檢出率，甚至可以定位MRI陰性的顳葉及新皮層的癲癇發作起源。Salamon等[17]對45例患有皮質發育不良的兒童進行分析，78%的患者洛杉磯加利福尼亞大學的 MRI掃描結果為陽性，71%的患者灰度FDG-PET結果為陽性，有33%的患者兩種檢查結果不一致，FCDⅠ型患者中有52%檢查結果不一致。對于MRI表現正常或EEG與其他神經影像學檢查結果不一致的患者，其中98%的患者PET/MR結果為陽性。證明了應用FDG-PET/MR融合配準的多模態成像在術前對FCD患者進行評估，可以提高病灶的檢出率，尤其是對于MRI檢查中表現正常的FCDⅠ型患者。這主要是因為通過使用色彩分級技術能夠提高識別微小代謝率降低區域的敏感性以及MRI能夠對解剖區域進行精確的定位。通過PET與MRI圖像的優勢互補，使得此種技術在對癲癇的診斷方法選擇中更具競爭性。

3 PET/MRI在癲癇手術中的作用

對于藥物難治性癲癇，通過手術治療對致癇灶進行精準切除是一項重要的預后因素。鑒于MRI及PET的互補作用，二者均用于癲癇患者的術前檢查，目前已有許多研究結果證明了PET/MRI在制訂手術方案、改善手術結果中的協同價值[18]。

3.1 顳葉癲癇

對于應用最多的顳葉癲癇，研究證明PET/MRI可以提高手術療效。顳葉癲癇術后2年內復發率在15%～20%，部分患者復發與新皮層切除范圍不夠有關[19]。王國福等[20]研究的10例顳葉癲癇PET低代謝基本與MRI及長程視頻腦電圖(video electro-encephalograph，VEEG)定側吻合，致癇灶定側定位明確，但PET低代謝范圍不同。一些顳葉癲癇的低代謝范圍會較致癇灶的范圍較大，這項研究根據PET-MRI融合影像顯示低代謝確定的手術皮層切緣，距離顳極范圍在4.5～5.0 cm，行顳前葉及內側結構切除術，術后沒有出現對側肢體活動障礙、語言障礙、聽力障礙或視野缺損，經過平均1.9年隨訪，療效全部為EngelⅠ級。證明了與單獨PET相比，PET/MRI所顯示的解剖結構更清晰，定位更精確，術前PET-MRI影像融合技術是一種可行的精準定位典型顳葉癲癇手術切除范圍的方法，從而提高術后療效。

3.2 局灶性皮質發育不良

利用PET/MRI檢查可以對一些小的病灶和皮質發育不全區域做出準確的邊界劃定，從而改善手術結果，提高預后[21]。Chassoux等[22]最近報道了在[18F]FDG-PET與MRI融合顯像的指導下進行局部皮質切除術的23例患者中，有20例(87%)術后無癲癇發作。Salamon等[17]研究的45例手術治療的皮質發育不良的癲癇兒童，通過PET/MRI進行術前評估，術后隨訪(2.0±1.1)年，82%的患者無癲癇發作。證明了PET/MRI的另一個優勢是可以精確劃定小的癲癇病灶手術切除范圍，改善手術結局。

4 總結與展望

PET/MRI在癲癇的應用中顯現出巨大的潛力，其中MRI的高空間和時間分辨率為感興趣區勾畫提供了精確的解剖圖像，克服了PET在相對較低分辨率上的局限性，提高了對癲癇灶的敏感性，從而提高了癲癇診斷的準確性，精準定位癲癇手術切除范圍并且可以預測手術預后。PET/MRI克服了單一成像技術的內在缺陷與不足，實現了對復雜疾病的多模態綜合研究。PET/MRI可以對多種功能圖像進行實時比較，如FDG攝取值、動脈自旋標記血流量和血氧水平依賴性圖像來進一步提高對不同功能成像之間的關系的理解。

自從PET/MRI應用于臨床以來，大多數關于神經及頭頸部病變的PET/MRI與PET/CT對比研究均使用[18F]FDG作為放射性示蹤劑，然而PET/MRI的新潛力在于將新型PET探針與多參數MR相結合。除FDG外已經有一些受體類示蹤劑PET正處于研究中，如γ-氨基丁酸A(Gamma aminobutyric acid A，GABAA)/苯二氮卓類放射性示蹤劑(11C-氟馬西尼或18F-氟馬西尼)等[23-24]。Wey等[25]應用PET/MRI，通過PET對阿片途徑及f MRI對腦網絡激活進行同時評估，以發現疼痛刺激時疼痛誘發丘腦變化的相關性。另外有一些學者試圖通過高時間分辨率的超極化MR和PET示蹤劑來檢測腦腫瘤中代謝的變化[26-27]。在個性化醫學時代，這些應用將有助于更好地理解復雜的腦神經疾病的病理變化。

PET/MRI絕非PET與MRI的簡單組合，它提供了改進PET定量分析和驗證新MR技術的機會，它還有助于未來對PET量化分子示蹤劑和提供高組織分辨率及生理信息的MR間關系的理解。隨著新PET放射性示蹤劑以及新MR序列的不斷發展，PET/MRI具有無限潛能。

利益沖突：無。