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癫痫持续状态的神经影像特点

 海阔天空sjwk 2020-08-02

引言:癫痫持续状态(SE)是严重的的神经内、外科急症,必须进行及时、有效的处理。SE根据有无明显抽搐可分为惊厥性(GCSE)和非惊厥性癫痫持续状态(NCSE),其中NCSE因不伴有抽搐表现,可能延误诊断和治疗。癫痫围发作期(Periictal)是指癫痫发作前后的一段时期,近年来,通过对SE在常规影像学检查中的表现进行研究,已发现一些围发作期特征性影像学改变,并可以作为SE的生物标志物,来自意大利OCSAE医院的Giada Giovannini对此作了综述,发表在Epilepsia杂志上。



研究背景

在过去的20年里,神经影像学被广泛用以评估癫痫持续状态(SE)围发作期的功能和结构变化。在这些研究中,磁共振成像(MRI)可显示出多种异常,这些异常是癫痫持续状态的原因或结果。

在癫痫发作期间,细胞代谢需求的增加与脑血流(CBF)的增加相耦合;此时,细胞的能量得到满足。如果发作活动持续存在(如SE),则细胞对葡萄糖的利用和氧的摄取会持续增加,当增加的血流不能充分满足需求时,血流-代谢比例失衡,导致高能磷酸腺苷减少,组织缺氧,从而刺激无氧糖酵解。因此,最初的区域性高灌注起到了代偿的作用,但在长时间癫痫发作的情况下,这种机制不足以阻止无氧糖酵解。目前,关于SE后MRI变化的病理解释大多从动物实验中获得,包括Na/K ATP酶失效导致的ATP缺乏,乳酸性酸中毒,兴奋性神经递质如谷氨酸的释放,以及炎症介质的释放。

图1为可能的原理及相关MRI变化的示意图

图1. 能量供应、能量需求和围发作期变化之间的模式图。在初始阶段,能量需求和灌注(虚线)之间出现耦合,随后两者之间出现失耦合。根据发作状态和能量需求增加的持续时间,可发展出可逆/不可逆的组织变化(B和C)。为满足致痫皮层增加的葡萄糖和氧气需求,首先出现发作性高灌注,其次是血管源性和细胞毒性水肿(弥散加权序列的变化),这是由代谢和循环之间的解耦合造成的。B, FLAIR像显示右侧额叶皮层的信号增强,同时相应DWI信号升高。这些可逆的异常变化是在一位64岁女性的NCSE结束后一天观察到的。后续MRI正常(未显示)。C,冠状面FLAIR序列显示,在一名36岁女性的长期超难治癫痫持续状态中,双侧硬化的海马出现弥漫性萎缩演变。

围发作期MRI异常的特点是在弥散加权成像(DWI)中呈现高信号,表观弥散系数(ADC)值较低。在部分情况下,高DWI信号可伴随着较高ADC、T2和FLAIR信号,这提示出现血管源性水肿。值得关注的是,在局灶性发作中,连贯和可重复的MRI变化模式可以在发作活动最高的区域(如新皮层或中脑结构)以及远隔区域(如丘脑同侧枕核、对侧小脑、基底节和屏状核)中发现,这表明SE持续发作活动涉及了复杂的皮质-皮质下网络。

MRI的变化通常是暂时性,因此在后续的扫描中难以重现。但是,在长期的SE中,这些改变可能会存在很长时间,可以产生永久性的结构损害,如皮层坏死、颞叶硬化和局灶性脑萎缩,随之而来的是永久性的功能损害和发展为慢性癫痫。

表1. 可能影响围发作期影像异常的变量

本文主要关注两个特定的研究领域:(1)协助诊断非惊厥性SE;(2)评估与发作前异常影像相关的发作活动的类型和持续时间。


协助诊断非惊厥性癫痫持续状态

通常,对有明显抽搐的癫痫发作进行诊断是较为明确,对非惊厥癫痫持续状态(NCSE)进行诊断则充满挑战性,因为它们的临床症状是轻微和非特异性的,常需要通过脑电图来证实。NCSE多表现为有意识障碍而没有明显运动障碍的患者(即发作性失语、偏瘫或运动障碍)。在患者处于昏迷状态时,只有脑电图可以显示癫痫样或节律性放电,并明确诊断。

在NCSE中,不同的神经影像学方法可以显示出局灶性高灌注和代谢增加的现象,这在理论上可以用来诊断癫痫持续状态并定位发作性活动所涉及的脑区。SPECT和PET成像已经被用于部分患者。SPECT和PET可以帮助划分致痫区,辅助制定手术计划,并在MRI和EEG结果不一致时明确SE的起源部位,但PET和SPECT都不适合用于急诊患者。而CT灌注成像(CTP)和MR灌注成像(MRP)序列作为临床实践中的常规手段,可以显示局部高灌注,表现为癫痫发作时相对较高脑血容量(rCBV)和脑血流量(rCBF)。

图2. 对一名因急性失语症和右半身瘫痪而出现在急诊科的65岁男子进行了多模态成像。A,发作期的CTP显示左额叶区域相对脑血容量(rCBV)、相对脑血流量(rCBF)均增加,平均通过时间(MTT)减少。B、相应的脑电图(CTP后1h)显示左额中央周期性癫痫放电。患者还出现短暂的局灶性面肌痉挛发作(未显示)。C,磁共振灌注(MRP)显示左岛叶(箭头)rCBV,rCBF增加,MTT值稳定;D,轴向弥散加权图像 (DWI) 与表观弥散系数 (ADC ) 显示信号增强,涉及双侧岛状区、外囊和屏状核,左侧更明显。右侧则较左侧岛状皮层稍微增强,显示血脑屏障的破坏。

在两项回顾性研究中,CTP已被证明具有良好的灵敏度,并可检测到NCSE的局灶性高灌注。这两项研究显示,其灵敏度为77%-78%,并与随后的EEG检查具有良好的一致性。在这两项研究中,CTP均在癫痫发作后3小时内完成的。而与MRI相比,CTP较短的采集时间可能对需要监测的患者更安全和便利。

动脉自旋标记(ASL)是一种非侵入性和可重复的灌注成像技术,它使用血液中的磁标记水作为内源性示踪剂,已被成功地用于诊断局灶性SE。两项研究专门评估了ASL在小样本NCSE患者中的敏感性。结果显示:当患者灌注水平增加100%时,为癫痫发作状态,而灌注水平仅增加 63%时,为癫痫发作间期。

灌注技术在临床评价癫痫发作,特别是NCSE中提供的另一个现象是低灌注表现。同时出现低灌注但CT/MR血管显像正常则提示患者为癫痫发作后状态。

图3. 发作后低灌注表现。一名77岁的妇女因急性意识障碍和左侧偏身瘫痪到急诊科就诊。A、CTP显示,右半球rCBV正常,rCBF降低,顶叶区MTT增加。B,脑电图显示右半球弥漫性慢波改变。C、入院后24小时FLAIR序列显示右侧颞顶区信号轻度增强。

这些影像学特征临床决策中具有指导意义,可以避免不必要的治疗。在动物模型中,长期的发作性活动导致持续的血管功能障碍,神经血管偶联功能明显受损。这可能在低灌注后遗症(相关的行为障碍,托德氏麻痹)中起着诱因作用,并可由各种不同的机制启动。重要的是,低灌注本身可以导致组织缺氧,是潜在的神经损伤因素。

SE相关的MRI研究提出另一个重要问题:一些脑电图表现可能与癫痫发作后脑损伤的影像学生物标志物有关。因此,有必要明确对于发生这些组织变化较重要的时间阈值。现在癫痫持续状态的新定义中包含了这个方面:'t2时间是指正在进行的癫痫发作活动,超过这个时间点就有可能产生长期不良后果'。在这种观点下,神经影像学方法可以提供相关信息。我们回顾了以往符合以下3个标准的文章:(1)关于脑电图确诊SE患者的回顾性或前瞻性研究;(2)MRI检查,包括FLAIR、DWI和ADC序列;(3)在围发作期获得的脑电图特征。

表2. d,天;h,小时;LPDs,单侧周期性放电;n.r.,未报告;PMAs,围发作期MRI异常;REDs,节律性癫痫性放电。

我们纳入了8项NCSE病例的研究,累计评估了497名患者,其中123名受试者(25%)出现了围发作期MRI异常。值得注意的是,当在SE发生后24小时内进行影像学检查时,阳性结果的比例在50%至100%之间:总体上65名患者中有46名(71%)出现MRI改变。这意味着在SE发病后24小时内,大多数患者都表现出某种影像学异常。同时这一发现也意味着大多数观察到的改变是短暂的,在较长时间点进行MR检查多为阴性。这些研究还强调,在绝大多数观察到MRI改变的患者中,脑电图对局灶性癫痫放电和/或LPDs呈阳性。这些发现可以支持LPDs可能的'侵袭性',可以被视为一种发作性脑电图表现。

图4. 44岁女性,隐源性颞叶癫痫患者的多模态成像。患者在夜间以失语癫痫持续状态出现在急诊病房。A,急诊病房就诊后,早晨进行的脑电图显示左侧颞枕区的单侧周期性放电(LPD s)。B,在A中脑电图检查后立即进行FLAIR,DWI ,和ADC图像没有异常。C,A和B同一天的脑电图与功能MRI(EEG -fMRI )共同记录的结果。与LPD s相关的血流动力学变化,这是在fMRI分析中感兴趣的事件,显示在左侧颞顶枕叶皮层的血氧水平依赖性(BOLD)信号增加(P < .05)。D,SE后12天的MRI,(正常脑电图 ,未显示)显示不可逆的皮质下强化病变,正好位于之前出现连续LPDs并有BOLD信号变化的区域。

最后,在少数研究中,作者对有和没有MRI改变的病例进行了SE持续时间的比较,观察到有MRI改变的患者,SE持续时间较长。


结论

本文的关键点:

    1.神经影像学在癫痫持续状态(SE)的急性和慢性阶段是有用的。

    2.MRI DWI序列可以识别 SE 诱导的发作期可逆或不可逆的改变。

    3.灌注成像可以支持急诊情况下的鉴别诊断,从而实现快速治疗。

结论神经影像学技术在癫痫持续状态患者的个体化管理,鉴别、支持诊断,以及识别发作前后可逆/不可逆的改变方面有重要作用。在未来的研究中,有必要开展更大规模的前瞻性研究,通过在相同时间点采集影像和脑电图(EEG)数据,以明确脑电图变化与神经损伤的影像学生物标志物之间的关系,为在干预时间窗内挽救不可逆的组织损伤提供依据。

译者:伏鹏飞,四川广元人,神经外科博士,师从胡锦教授,主要从事神经创伤及神经重症的临床和科研工作。

伏鹏飞

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