磁共振技术在癫痫研究中的应用龚启勇讲课课件.pptx

1、Contents癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景1磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究2对全面发作发病机制的研究对全面发作发病机制的研究用于致痫灶的探索用于致痫灶的探索用于术前功能定位用于术前功能定位小结小结3反复发作的神经元异常放电反复发作的神经元异常放电 癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景流行病学流行病学中国中国9,000,000 患者患者癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景癫痫分类系统（癫痫分类系统（ILAE）v 癫痫发作分类癫痫发作分类 发作症状 脑电图v癫痫综合征分类癫痫综合征分类 发作类型 全身性 部分性 病因 特发性 隐源性 症状性癫痫与功能磁共

2、振背景癫痫与功能磁共振背景发作类型发作类型 部分发作患者部分发作患者(PS)全面发作患者全面发作患者(GS)机制不清机制不清全面放电全面放电 局灶放电局灶放电Commission on Classification and Terminology of the International League Against Epilepsy.Epilepsia 1981;22(4):489-501癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景癫痫病因癫痫病因 继发于肿瘤，感染等继发于肿瘤，感染等疾病疾病肿瘤出血区肿瘤出血区异常放电区异常放电区 非继发（常规检查无非继发（常规检查无器质性）器质性）额叶癫痫：

3、继发于肿瘤额叶癫痫：继发于肿瘤额叶癫痫：常规额叶癫痫：常规MRI无异常无异常癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景抗癫痫药临床应用苯巴比妥1912年苯妥英钠1938年扑痫酮1952年乙琥胺1958年卡马西平1963年丙戊酸钠1963年氯硝西泮1975年氯巴占1975年新抗癫痫药氨己烯酸1989年拉莫三嗪1991年非氨酯1993年托吡酯1995年左乙拉西坦1998年癫痫的治疗癫痫的治疗癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景fMRI可以指导手术切除范围，减少功能损失，提高患者生活质量Spatial Normalization全面发作患者没有出现楔叶和扣带回后部的活动9 PS 和 19 GSfM

4、RI用于癫痫术前重要脑功能的评估及定位需要了解患者发作间期的重要脑功能区域！用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索Spatially Normalized癫痫局部脑功能状态的研究磁共振新技术在癫痫中的研究神经疾病的病理机制研究继发于肿瘤，感染等疾病癫痫分类系统（ILAE）弥散张量成像可以反应微小结构改变癫痫的治疗癫痫的治疗 控控 制制 65%不不 能能 控控 制制 35%控控 制制 10%不不 能能 控控 制制 25%控控 制制 5%不不 能能 控控 制制 20%实实 验验 性性 药药 物物 治治 疗疗 少少 数数 可可 控控 制制 外外 科科 治治 疗疗 1

5、5%两两 种种 药药 物物 治治 疗疗 多多 药药 治治 疗疗 单单 一一 药药 物物 治治 疗疗 目的：目的：v 完全控制发作v 无药物不良反应v 提高生活质量很难达到！很难达到！癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景癫痫的诊治存在的主要问题：癫痫的诊治存在的主要问题：功能 结构部分发作患者(PS)病灶定位病灶定位功能定位功能定位手术风险高，手术风险高，后遗症多后遗症多 全面发作患者(GS)病理机制病理机制控制发控制发作难作难研究热点！研究热点！癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景X光CTPET血流、葡萄糖代谢、氧耗fMRI结构结构功能功能高分辨简便、无创为什么磁共振用于癫痫具有更好的

6、优势为什么磁共振用于癫痫具有更好的优势癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景MRI能提供的信息能提供的信息癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景功能磁共振技术具有更强的能力功能磁共振技术具有更强的能力广义：广义：功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是近几年发展起来的一种新的非介入性研究脑功能的成像技术,是研究人脑认知思维活动过程的强有力的工具。狭义狭义 fMRI就是以BOLD，ASL，VASO为基础的MR成像技术，反映人脑在接受各种感觉刺激时，特定区域出现的脑血液动力学变化，即局部脑血流(rCBF)量增加。癫痫与功能磁共振背

7、景癫痫与功能磁共振背景 全面发作患者(GS)了解病理机制了解病理机制控制发作控制发作提高生活提高生活质量！质量！应用功能磁共振研究全面发展的发病机制应用功能磁共振研究全面发展的发病机制目前存在假说：目前存在假说：皮层下起源：皮层下起源：Meeren HK 等，等，2004 Usp Fiziol Nauk皮层起源：皮层起源：Marcus EM 等，等，1968 Arch Neurol双起源：双起源：Gloor P，1968 Epilepsia需要了解患者发作间期及发作期的脑功能改变！需要了解患者发作间期及发作期的脑功能改变！磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究BOLD（blood

8、 oxygenation level dependent）fMRI技术用于活体脑功能观察：通过血氧水平改变产生的磁共振信号变化来反映脑区活动状况的功能磁共振技术。磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究BOLD信号反映了什么？信号反映了什么？Bold 信号局部去氧血红蛋白比例磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究BOLD信号反映了什么？信号反映了什么？BOLD信号的信号的改变改变血流动力学改血流动力学改变变神经细胞神经细胞活动活动血流动力学改变输入输出磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究血氧水平依赖血氧水平依赖 （BOLD）任务相关任务相关fMRI静息

9、态静息态fMRI磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究J Magn Reson Imaging 2008NeuroImage 2006磁共振新技术在癫痫中的研究利用EEG-fMRI 发现致痫灶区域位于枕叶全面放电继发于肿瘤，感染等疾病利用静态fMRI，研究者发现患者全面放电时某些脑区活动异常：术前常规检：右侧海马硬化磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Abdulla,et al.全面发作患者(GS)弥散张量成像原理示意图。磁共振新技术在癫痫中的研究癫痫的诊治存在的主要问题：没有任务刺激时，仍然存在没有任务刺激时，仍然存在BOLD信号的波动信号的波动磁共振新技术在癫

10、痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究任务相关任务相关fMRI结果结果任务状态任务状态 对照状态对照状态 =-任务状态功能磁共振的缺点任务状态功能磁共振的缺点 受任务设计的影响较大受任务设计的影响较大 需要较强的心理学背景需要较强的心理学背景 临床实用性不佳，很多任务病人无法完成临床实用性不佳，很多任务病人无法完成 基线水平控制困难基线水平控制困难静息态静息态fMRI具有更好的临床实用性！具有更好的临床实用性！磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究四十例健康对照：男性二十例，女性二十例（1652岁）11例患者发现局部MD增高，Control vs GS磁共振新技术在癫痫中的研究Th

11、ank You!肿瘤及心血管分子影像等Rugg Gunn et al.利用EEG-fMRI 发现致痫灶区域位于枕叶任务状态功能磁共振的缺点F value Image弥散张量成像用于非继发的部分发作（PS）患者致痫灶的探索弥散张量成像原理示意图。05 with FWE correction,F 6.磁共振新技术在癫痫中的研究需要了解患者发作间期的重要脑功能区域！如何定义静息状态如何定义静息状态 平躺，安静，无运动平躺，安静，无运动 闭眼，未进入睡眠闭眼，未进入睡眠 无系统思维活动无系统思维活动磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究利用静态利用静态fMRI，研究者发现患者全面放电时，

12、研究者发现患者全面放电时某些脑区活动异常：某些脑区活动异常：红色代表活动增强（丘脑，岛红色代表活动增强（丘脑，岛叶）叶）蓝色代表活动减弱（扣带，额蓝色代表活动减弱（扣带，额叶，顶叶）叶，顶叶）Gotman et al.PNAS 2005磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究fMRIK.Hamandi et al.NeuroImage 2006功能改变是继发功能改变是继发?or 原发原发?EEG?磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究排除排除3 天内有发作天内有发作的的 患者患者3 天内没有发作的天内没有发作的 患者患者9 PS 和和 19 GS34 对照对照v TR

13、 2000 ms v Thickness 5 mmv Matrix 64x64v FOV 24x24磁共振检查前磁共振检查前20分钟分钟确诊确诊Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008我们的工作我们的工作磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Translation 0.5mmRotation 0.50 Spatially NormalizedHead Motion CorrectionOriginal imageSlice TimingIndividual AnalysisOriginal imageSpatial NormalizationHead

14、 Motion Correction1,3,5.1,2,3.Slice Timing方法方法Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究低频振荡分析方法低频振荡分析方法Fransson,2005,Human brain mappingscanner electronicssubject movementrespirationcardiovasculardynamics方法方法磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究0.01-0.1Hz reflect fluctuating neuronal activi

15、tyRed line:BOLD signal in PCC areasGreen line:BOLD signal in frontal areas低频振荡分析方法低频振荡分析方法Fransson,2005,Human brain mapping用余弦回归模型模拟0.01-0.1Hz成分方法方法磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Control(#7)PS(#2)GS(#9)P 6.3全面发作患者没有出现楔叶和扣带回后部的活动全面发作患者没有出现楔叶和扣带回后部的活动结果结果Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新

16、技术在癫痫中的研究F value Image组分析采用二值图法组分析采用二值图法Binary ImageF 6.3Group analysisP 0.05,FWE方法方法Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究ControlPSGSP 0.05,corrected全面发作患者组没有出现楔叶和扣带回后部的活动全面发作患者组没有出现楔叶和扣带回后部的活动PCCMPFCPCCMPFCMPFC结果结果Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究

17、Control vs GSPS vs GSP 0.05,correctedPCCPCC对照和部分发作患者楔叶和扣带回后部的活动对照和部分发作患者楔叶和扣带回后部的活动较全面发作患者增加较全面发作患者增加结果结果Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究主成分独立成分分析主成分独立成分分析Control GroupGS Group磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究发作间期 PS GS 全面放电全面放电precuneus/PCC的异常的异常功能改变功能改变Lui et al.J Magn Reson

18、Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究意义意义GS vs PS:更严重的注意力和记忆功能损害更严重的注意力和记忆功能损害Episodic MemoryMental Flexibilityself-reflectionConcentration意义意义Lui et al.J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究 全面发作患者(GS)丘脑，扣带回丘脑，扣带回（PCC）等区域）等区域如何发挥如何发挥作用，如作用，如何控制发何控制发仍然需要进一步研究！仍然需要进一步研究！磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振

19、新技术在癫痫中的研究部分发作患者(PS)提高生活提高生活质量！质量！应用功能磁共振研究癫痫致痫灶定位的研究应用功能磁共振研究癫痫致痫灶定位的研究需要对致痫灶进行精确定位需要对致痫灶进行精确定位病灶定位病灶定位切除病灶切除病灶磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究弥散张量成像原理示意图。图左上角显示水分子（绿球）在神经纤维（红棒）中的弥散运动，其后显示的是如何将这一运动用公式模拟出来。弥散张量成像可以反应微小结构改变弥散张量成像可以反应微小结构改变用于部分发作（用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索）患者致痫灶的探索磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究在继发性癫痫患者

20、中，弥散张量成像揭示的致痫区与患者的在继发性癫痫患者中，弥散张量成像揭示的致痫区与患者的病灶一致病灶一致黄色区域提示黄色区域提示FA值降低及值降低及MD值增高的区域，该区域为巨脑回值增高的区域，该区域为巨脑回Rugg Gunn et al.Brain 2001磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究弥散张量成像用于非继发的部分发作（弥散张量成像用于非继发的部分发作（PS）患者致痫灶）患者致痫灶的探索的探索纳入对象：纳入对象：v 十五例难治性癫痫患者：男性四例，女性十一例十五例难治性癫痫患者：男性四例，女性十一例（1653岁）岁）v 四十例健康对照：男性二十例，女性二十例（四十例健康

21、对照：男性二十例，女性二十例（1652岁）岁）v 患者常规患者常规MRI检查为阴性检查为阴性我们的工作我们的工作磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究基于体素的分析方法基于体素的分析方法磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Chen&Lui,et al.Epilepsy Res,200811例患者发现例患者发现局部局部MD增高，增高，其中其中7例患者的例患者的MD增高区域中增高区域中有与临床定位有与临床定位相同的区域相同的区域磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Chen&Lui,et al.Epilepsy Res,2008四例患者发现四例患者发现局

22、部局部FA降低，降低，其中只有两例其中只有两例患者的患者的FA降低降低区域中有与临区域中有与临床定位相同的床定位相同的区域区域磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Chen&Lui,et al.Epilepsy Res,2008我们发现我们发现 DTI可以提供比常规可以提供比常规MRI更多的信息用于癫痫病灶的定位更多的信息用于癫痫病灶的定位 MD比比FA值更为敏感值更为敏感 DTI定位的敏感性和特异性有待进一步研究定位的敏感性和特异性有待进一步研究磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究结合结合EEGfMRI用于部分发作（用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索）患者致痫

23、灶的探索EEG具有高时间分辨率，空间分辨率低。具有高时间分辨率，空间分辨率低。fMRI空间分辨率高，但时间分辨率不如空间分辨率高，但时间分辨率不如EEGAbdulla,et al.Epilepsia,2003磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究利用利用EEG-fMRI 发现致痫灶区域位于枕叶发现致痫灶区域位于枕叶The filtered EEG-fMRI of patient 7.EEG showing spikes(“C3-P3-O1”and“C4-P4-O2”).fMRI showed activation over the left parietal lobeLiu&Lu

24、i,et al.J Neurological Sciences,2008我们的工作：我们的工作：结合结合EEGfMRI用于部分发作（用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索）患者致痫灶的探索磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究部分发作患者(PS)提高生活提高生活质量！质量！需要了解患者发作间期的重要脑功能区域！需要了解患者发作间期的重要脑功能区域！功能定位功能定位保留功能保留功能磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究应用功能磁共振研究癫痫患者功能定位定位的研究应用功能磁共振研究癫痫患者功能定位定位的研究利用EEG-fMRI 发现致痫灶区域位于枕叶癫痫发病机制的探索，病

25、灶及功能定位磁共振新技术在癫痫中的研究皮层下起源：Meeren HK 等，2004 Usp Fiziol NaukHead Motion Correction磁共振新技术在癫痫中的研究FOV 24x24临床实用性不佳，很多任务病人无法完成皮层下起源：Meeren HK 等，2004 Usp Fiziol Nauk癫痫患者执行产词任务时的功能激活区（Broca区）J Magn Reson Imaging 2008磁共振新技术在癫痫中的研究Chen&Lui,et al.促进诊治及提高生活质量11例患者发现局部MD增高，fMRI用于癫痫术前重要脑功能的评估及定位用于癫痫术前重要脑功能的评估及定位术前

26、常规检：右侧海马硬化术前常规检：右侧海马硬化44岁，岁，男性男性fMRI：右侧海马参与记忆：右侧海马参与记忆功能功能术后：患者视觉记忆功能受术后：患者视觉记忆功能受损损Janszky,et al.Epilepsia,2005磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究fMRI可以指导手术切除范围，减少功能损失，提可以指导手术切除范围，减少功能损失，提高患者生活质量高患者生活质量我们的工作：我们的工作：对部分癫痫患者术前语对部分癫痫患者术前语言及运动功能的定位言及运动功能的定位癫痫患者执行产词任务时的癫痫患者执行产词任务时的功能激活区（功能激活区（Broca区）区）磁共振新技术在癫痫中的

27、研究磁共振新技术在癫痫中的研究 分子遗传学分子遗传学 影像医学影像医学临床医学临床医学磁共振物理学磁共振物理学交叉交叉平台平台建立多学科交叉的医学磁共建立多学科交叉的医学磁共振研究平台振研究平台 癫痫发病机制的探索，癫痫发病机制的探索，病灶及功能定位病灶及功能定位促进诊治及提高生促进诊治及提高生活质量活质量小结小结临床诊断评估及临床诊断评估及病理机制探索病理机制探索 结构信息结构信息功能信息功能信息结构与功能的结合能提供更多的信息结构与功能的结合能提供更多的信息传统的传统的新型的新型的小结小结神经疾病的病理机制研究神经疾病的病理机制研究癫痫，癫痫，AD等等精神疾病的结构功能成像精神疾病的结构功

28、能成像分裂症、抑郁症等分裂症、抑郁症等分子影像的应用分子影像的应用肿瘤及心血管分子影肿瘤及心血管分子影像等像等图像处理软件的开发图像处理软件的开发医学影像后处理软件的开发等医学影像后处理软件的开发等腹部疾病多模态成像腹部疾病多模态成像肝肾功能成像等肝肾功能成像等磁共振成像序列的开发磁共振成像序列的开发磷成像等磷成像等交叉研交叉研究平台究平台我们的研究方向我们的研究方向小结小结ISMRM 2008 YIA Finalist Lui et al.,JMRI,2008抑郁症局部脑功能状态的研究Lui et al.,Radiology 2009多模MR技术对精神分裂症研究Lui et al.,AJP

29、2009癫痫局部脑功能状态的研究Liu et al.,Epilepsia 2009小结小结 欢迎到华西临床磁共振中心！欢迎到华西临床磁共振中心！West China Hospital HMRRC功能磁共振技术具有更强的能力功能磁共振技术具有更强的能力广义：广义：功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是近几年发展起来的一种新的非介入性研究脑功能的成像技术,是研究人脑认知思维活动过程的强有力的工具。狭义狭义 fMRI就是以BOLD，ASL，VASO为基础的MR成像技术，反映人脑在接受各种感觉刺激时，特定区域出现的脑血液动力学变化，即局

30、部脑血流(rCBF)量增加。癫痫与功能磁共振背景癫痫与功能磁共振背景BOLD信号反映了什么？信号反映了什么？Bold 信号局部去氧血红蛋白比例磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究Green line:BOLD signal in frontal areas利用EEG-fMRI 发现致痫灶区域位于枕叶全面发作患者没有出现楔叶和扣带回后部的活动弥散张量成像原理示意图。J Magn Reson Imaging 2008fMRI：右侧海马参与记忆功能磁共振新技术在癫痫中的研究弥散张量成像用于非继发的部分发作（PS）患者致痫灶的探索磁共振新技术在癫痫中的研究J Magn Reson Im

31、aging 20083 天内没有发作的 患者结合EEGfMRI用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索反复发作的神经元异常放电弥散张量成像用于非继发的部分发作（PS）患者致痫灶的探索功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是近几年发展起来的一种新的非介入性研究脑功能的成像技术,是研究人脑认知思维活动过程的强有力的工具。血氧水平依赖血氧水平依赖 （BOLD）任务相关任务相关fMRI静息态静息态fMRI磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究如何定义静息状态如何定义静息状态 平躺，安静，无运动平躺，安静，无运动 闭眼，未进入睡眠

32、闭眼，未进入睡眠 无系统思维活动无系统思维活动磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究弥散张量成像用于非继发的部分发作（弥散张量成像用于非继发的部分发作（PS）患者致痫灶）患者致痫灶的探索的探索纳入对象：纳入对象：v 十五例难治性癫痫患者：男性四例，女性十一例十五例难治性癫痫患者：男性四例，女性十一例（1653岁）岁）v 四十例健康对照：男性二十例，女性二十例（四十例健康对照：男性二十例，女性二十例（1652岁）岁）v 患者常规患者常规MRI检查为阴性检查为阴性我们的工作我们的工作磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究fMRI用于癫痫术前重要脑功能的评估及定位用于癫痫

33、术前重要脑功能的评估及定位术前常规检：右侧海马硬化术前常规检：右侧海马硬化44岁，岁，男性男性fMRI：右侧海马参与记忆：右侧海马参与记忆功能功能术后：患者视觉记忆功能受术后：患者视觉记忆功能受损损Janszky,et al.Epilepsia,2005磁共振新技术在癫痫中的研究磁共振新技术在癫痫中的研究临床诊断评估及临床诊断评估及病理机制探索病理机制探索 结构信息结构信息功能信息功能信息结构与功能的结合能提供更多的信息结构与功能的结合能提供更多的信息传统的传统的新型的新型的小结小结神经疾病的病理机制研究神经疾病的病理机制研究癫痫，癫痫，AD等等精神疾病的结构功能成像精神疾病的结构功能成像分裂症、抑郁症等分裂症、抑郁症等分子影像的应用分子影像的应用肿瘤及心血管分子影肿瘤及心血管分子影像等像等图像处理软件的开发图像处理软件的开发医学影像后处理软件的开发等医学影像后处理软件的开发等腹部疾病多模态成像腹部疾病多模态成像肝肾功能成像等肝肾功能成像等磁共振成像序列的开发磁共振成像序列的开发磷成像等磷成像等交叉研交叉研究平台究平台我们的研究方向我们的研究方向小结小结