难治性癫痫患儿发作间期丘脑葡萄糖代谢改变影像学分析

孟 琦，徐俊玲，高永举，轩 昂，付 畅，孙萌萌

（河南大学人民医院<河南省人民医院>核医学科 河南 郑州 450003）

癫痫是一种以脑神经元过度放电致短暂性中枢神经系统功能失常为特征的神经综合征，其中20%～30%最终发展为药物难治性癫痫，60%的癫痫在儿童期起病[1]。18F一氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）正电子发射断层显像（PET/CT）可通过敏感显示癫痫患者脑葡萄糖代谢改变从而在致痫灶定位及脑神经功能损伤研究方面发挥重要作用[2]。癫痫的反复发作不仅严重影响异常放电区脑皮质功能，还可能引起与之功能相关脑神经网络通路上的神经损伤，其中大脑皮质及皮质下灰质核团（间脑、边缘结构、基底神经节等）间的网络损伤研究近年来已成为热点[3]。本试验回顾性分析难治性癫痫患儿发作间期18F-FDG PET/CT脑代谢改变，重点分析对丘脑代谢改变的影响及初步探讨其发生机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料

连续搜集2015年3月—2021年6月在河南大学人民医院PET中心完成颅脑18F-FDG PET/CT检查的难治性癫痫患儿为试验对象。纳入标准：①经诊断均为难治性癫痫患儿；②临床资料完整者；③18F-FDG PET/CT脑代谢显像均为单侧大脑皮质受累完整。排除标准：①不符合难治性癫痫诊断标准者；②PET/CT显示脑代谢无异常者或为双侧大脑皮质均受累者；③神经系统及其他精神疾病患者。共收集197例难治性癫痫患儿18F-FDG PET/CT脑代谢图像，其中大脑皮质代谢未见异常16例，大脑皮质代谢异常181例（双侧异常42例，单侧异常139例），以上均表现为代谢减低。最终将139例表现为单侧皮质代谢异常患者纳入本试验，包括男72例，女67例，年龄为4～16岁，平均（9.83±3.41）岁。根据单侧大脑皮质累及脑叶数目分为简单组74例（异常代谢灶累及1个脑叶）与复杂组65例（异常代谢灶累及≥2个脑叶）。根据患者丘脑代谢是否异常分为异常组（21例）与无异常组（118例），异常组包括男12例，女9例，年龄5～16岁，平均（9.14±3.15）岁；无异常组包括男60例，女58例，年龄4～16岁，平均（9.96±3.45）岁；对两组患儿的年龄构成及性别比例进行统计学分析，结果提示两组间年龄构成及性别比例差异均不存在统计学意义（t=-1.010、0.283，P＞0.05）。

1.2 18F-FDG PET/CT检查

采用美国GE Discovery TM VCT PET/CT仪，检查前患者需禁食6 h以上，指尖采血验血糖，血糖水平＜11.1 mmol/L；具有精神症状的患者在检查前停用抗精神类药物至少12 h。静脉注射18F-FDG，药物剂量为5.55 MBq/kg。注射后患者在避免强光、温度适宜，安静状态下休息40～50 min后进行显像。扫描时将患者头部固定于相同的位置，先进行CT扫描，随后进行PET图像采集，头部三维采集时间10 min，以听眦线定位，从颅顶扫至颅底。采集计数用迭代法重建分别获得横断面、矢状面和冠状面图像。

1.3 图像分析

采用美国GE AW4.5工作站分析图像。由两位PET/CT中心副主任及以上医师结合临床资料及其他相关检查结果进行双盲阅片，采用视觉判断及半定量分析相结合的方法：①连续在2个平面上出现明确的高或低代谢区为异常；②在两侧脑皮质及皮质下灰质对称处取感兴趣区（ROI）：额叶，外侧颞叶，内侧颞叶，顶叶，枕叶和丘脑，由工作站自动计算出SUVmax（标准化摄取最大值）及SUVmean（标准化摄取值平均值），计算不对称指数（AI），若AI＞15%则为异常；若可疑双侧对称性代谢变化，则进一步计算相应脑区与小脑SUV比值，AI＞15%则为异常。结合病灶的CT解剖学特点对病灶所在区域、数目及大小进行判断，同时观察丘脑代谢改变状态，两位医师意见不一致时共同讨论决定。

1.4 统计学方法

应用SPSS 21.0软件分析数据。符合正态分布的计量资料以（）表示，行t检验；计数资料以频数（n）、百分比（%）表示，行χ2检验。P＜0.05则差异有统计学意义。

2 结果

2.1 丘脑代谢异常与大脑皮质异常代谢累及范围相关性分析

纳入试验的139例患儿中，简单组74例（丘脑异常7例，发生率为9.46%），复杂组65例（丘脑异常14例，发生率为21.54%），复杂组丘脑代谢异常发生率显著高于简单组（P＜0.05），结果提示：单侧脑皮质异常代谢累及范围与丘脑代谢异常发生率具有相关性，随着病变累及脑叶数目增多，丘脑代谢异常发生率不断升高，见表1。

表1 不同程度难治性癫痫单侧大脑皮质病变患儿丘脑代谢异常发生率的比较[n（%）]

2.2 丘脑与大脑皮质代谢异常状态分析

在139例患儿中，大脑皮质单脑叶代谢异常74例（简单组），其中病变位于颞叶42例，额叶26例，顶叶5例，枕叶1例；大脑皮质多个脑叶代谢异常65例（复杂组），以上大脑皮质代谢改变表现为减低。纳入试验139例患儿中，丘脑代谢发生异常21例，均表现为代谢减低且位于病变大脑皮质同侧，见图1、图2。

图1 病例一颅脑糖代谢图像

图2 病例二颅脑糖代谢图像

3 讨论

癫痫发作的病理基础为由各种原因诱发的大脑皮质结构或功能异常引起的局部脑皮质神经元的异常放电。在癫痫发生、发展的过程中，大脑皮质局部异常可能会通过“癫痫网络”扩散为多个脑区的功能异常，由于大脑皮质及皮质下灰质核团在解剖与功能上密切关联，任一部位功能活动异常将对其他结构的状态产生影响[3]。丘脑是皮质下灰质结构中最大且功能联系最密切的灰质核团，在调节、扩散、终止癫痫发作中起到重要作用[4]。故研究癫痫患者其丘脑结构是否存在功能异常及其发生机制，对深入了解难治性癫痫患者脑损害过程及神经网络异常调节原理具有重要意义。

本文通过对表现为单侧大脑皮质代谢异常的难治性癫痫患儿丘脑代谢改变及其是否受年龄、性别独立因素影响进行了初步分析，结果显示，丘脑异常组与无异常组间的年龄构成及性别比例差异均不存在统计学意义（P＞0.05）。黄熠龙等[5]基于DWI图像分析发现难治性颞叶癫痫患儿与正常对照组左侧丘脑的平均各向异性分数差异均不受年龄等因素的影响，这也提示了丘脑-皮质网络连接可能在幼儿时期就已形成，由于儿童神经系统可塑性较强，受损后可通过旁侧通路进行代偿[6]，使得不同年龄阶段患儿神经网络受损差异不甚明显。既往研究[7]发现在性激素的刺激下，不同性别的正常幼儿丘脑-皮层网络连接发挥功能不同，纤维连接强度也有所差异，这就意味男女患儿癫痫发作时对丘脑的损伤强度有所不同；本文中关于丘脑代谢异常与否组间性别构成比无差异性则提示了难治性癫痫患儿的丘脑-皮质纤维连接可能因为癫痫的反复、长期发作而受损，并且存在失衡现象，癫痫放电对丘脑影响不仅仅受生理因素的限制。

本文发现复杂组中丘脑代谢异常发生率21.54%显著高于简单组的9.46%（P＜0.05），提示皮质异常累及脑叶越多越易发生丘脑异常，这也与以往部分学者观点相一致[8-9]。Rubinger等认为癫痫患者脑叶病变数目与远侧部位累及范围及预后存在相关关系，当患者伴有同侧多脑叶低代谢灶，会引起同侧丘脑、对侧小脑代谢减低等功能失联表现，而且提示预后不佳[10-11]。发生机制可能是由于多脑叶脑皮质纤维连接异常，神经元同步放电范围扩大，T型钙离子通道开放时间延长，丘脑皮质及边缘系统钙电流增加引发丘脑损伤[12]。周洪语等[13]发现单侧皮质致痫灶反复痫性放电扩散可引起丘脑内部及双侧丘脑间纤维连接功能下降，其通过Papez环路或直接的纤维连接对同侧丘脑损害更严重。本组患者丘脑与皮质代谢异常均表现为代谢减慢，这可能是由于癫痫反复发作引起了电生理失衡，使得神经通路下传激动减少，皮层局部毛细血管内皮功能的损伤，引发局部脑区缺血、缺氧及线粒体功能障碍，从而影响葡萄糖代谢过程[14]。

综上所述，难治性癫痫患儿大脑皮质代谢发生异常时可伴随出现同侧丘脑代谢的改变，且其发生率与患儿年龄和性别无关，与单侧脑皮质异常代谢累及范围有关，随着病变累及脑叶数目增多，丘脑代谢异常发生率不断升高。出现丘脑代谢异常时，可能预示着大脑皮质损伤程度较为严重且预后不佳。

为了避免双侧改变带来的判断不确定性，本文仅对单侧大脑皮质代谢异常难治性癫痫患儿的丘脑代谢异常发生率影响因素及发生机制进行了探讨，难以全面性分析难治性癫痫患儿丘脑代谢异常的机制，有待进一步完善。