來源：磁共振成像傳媒
張思雨, 張樂, 孫洪贊. PET/MRI在癲癇中的應(yīng)用進展. 磁共振成像, 2019, 10(2): 153-156.
孫洪贊，中國醫(yī)科大學附屬盛放射科，博士，副教授，副主任醫(yī)師，碩士研究生導師。
教育背景：1999年考入中國醫(yī)科大學七年制臨床醫(yī)學專業(yè)，2006年碩士畢業(yè)后在中國醫(yī)科大學附屬盛放射科工作，2013年中國醫(yī)科大學第二臨床學院影像醫(yī)學與核醫(yī)學專業(yè)博士研究生畢業(yè)。
專業(yè)特長：神經(jīng)放射診斷、PET/CT及PET/MR腫瘤影像診斷。
研究方向：PET/MR腫瘤（主要集中在婦科惡性腫瘤）分子顯像及神經(jīng)功能成像。
社會兼職：中華醫(yī)學會放射學分會第十四屆青年委員會委員，中華醫(yī)學會核醫(yī)學分會第十一屆委員會腫瘤學組委員，中國醫(yī)師協(xié)會放射醫(yī)師分會泌尿生殖專委會委員，中華醫(yī)學會醫(yī)學分會PET/MR腦功能成像工作委員會委員，中華醫(yī)學會放射學分會第十五屆繼續(xù)教育工作委員會委員。
癲癇是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能混亂導致的疾病，由于神經(jīng)細胞活動性被破壞，而使病情反復發(fā)作。在全世界范圍內(nèi)有1%～2%的人口遭受著癲癇的困擾。盡管目前多數(shù)癲癇患者的癲癇發(fā)作經(jīng)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(yīng)差，癲癇發(fā)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(jīng)外科手術(shù)來消除或減輕癲癇發(fā)作并改善生活質(zhì)量[1]。對于這些患者，影像學的目的是定位功能異常并引發(fā)癲癇發(fā)作的腦組織，作為手術(shù)切除的目標。近年來，由于計算機科學及神經(jīng)影像學的快速發(fā)展，將MRI的高空間分辨率與正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission computed tomography， PET)的代謝敏感性相結(jié)合的PET/MRI應(yīng)運而生[2]，并且已經(jīng)應(yīng)用到一些關(guān)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(shù)治療中所起到的作用。
新型PET示蹤劑、多模態(tài)MR成像的快速發(fā)展以及先進的工作流程使PET/MRI在神經(jīng)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(yīng)和神經(jīng)炎癥的發(fā)展進程。目前，最常用到示蹤劑類型是脫氧葡萄糖(fluorodeoxyglucose，F(xiàn)DG)，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(shù)可以對癲癇做出診斷[4]。PET/MR影像融合技術(shù)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(jié)構(gòu)信息。兩者結(jié)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(shè)備，已經(jīng)應(yīng)用到一些關(guān)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(jié)合的成像方式，在許多神經(jīng)和精神疾病的診斷中明顯優(yōu)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(yōu)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(tài)功能圖像感興趣區(qū)的勾畫及亞區(qū)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(jiān)測，PET/MR一體機可以實現(xiàn)多模態(tài)功能成像采集，如擴散加權(quán)成像(diffusion-weightedimaging，DWI)、功能磁共振成像(functionalmagnetic 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(xiàn)了兩種圖像中信息真正意義上的同步。這不僅節(jié)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(jié)構(gòu)和癲癇病灶定位的準確性。因此，PET/MR一體機多模態(tài)功能成像為研究腦功能疾病，如癲癇灶的定位、癲癇手術(shù)切除邊界的精準劃分及預(yù)測手術(shù)結(jié)局等提供了全新的平臺與視角[3]。
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(shù)治療來消除或減少癲癇發(fā)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(guān)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(guān)總結(jié)，他們發(fā)現(xiàn)[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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)代謝減低的區(qū)域，其中9例與腦電圖(electroencephalogram， EEG)中顯示的癲癇發(fā)作區(qū)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(fā)現(xiàn)了4個病例中5處病灶，而在單獨的MRI和PET圖像上未發(fā)現(xiàn)。證明了PET/MR一體機在大腦結(jié)構(gòu)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(zhì)發(fā)育不良(focal cortical dysplasia，F(xiàn)CD)、結(jié)節(jié)性硬化綜合癥等。有關(guān)PET/ MRI應(yīng)用于顳葉癲癇和局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良診斷的研究較多，以下將分別進行闡述。
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(yīng)用最多。通常， MRI是癲癇患者術(shù)前進行致癇灶定位的首選方法， 但約有20%的TLE患者的MRI結(jié)果為陰性或MRI與EEG結(jié)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(chuàng)成像技術(shù)評估，如腦磁圖(magnetoencephalography，MEG)、PET和單光子發(fā)射計算機化斷層顯像(single photon emission computerized tomography，SPECT)等。發(fā)作間期[18F]FDG-PET圖像上致癇灶為低代謝，為TEL術(shù)前評估提供了靈敏且特異的定位信息，現(xiàn)在作為TLE的一項常規(guī)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(fā)作的癲癇患者進行FDG-PET研究，結(jié)果表明，在26例患者中單側(cè)顳葉葡萄糖代謝率減低，表明PET可以提供有價值的數(shù)據(jù)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(nèi)的侵襲性EEG檢查。在這項研究中，研究者還發(fā)現(xiàn)在對癲癇病灶定位方面，F(xiàn)DG-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(fā)作期間對41例TLE患者分別進行兩種檢查后發(fā)現(xiàn)，利用FDG-PET/CT檢查可在34例患者的內(nèi)側(cè)顳葉發(fā)現(xiàn)葡萄糖代謝率降低的病灶，而在MRI圖像上只有18例患者發(fā)現(xiàn)了病灶。桑林等[14]研究的30例行手術(shù)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(jié)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(jié)果與SEEG定位致癇灶的一致率為83%，二者的差異有統(tǒng)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。
FCD是藥物難治性癲癇外科治療中發(fā)現(xiàn)的最常見的皮質(zhì)發(fā)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(jīng)影像檢查通常可以發(fā)現(xiàn)FCDⅡ型的患者，但FCDⅠ型的MRI結(jié)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(shù)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(zhì)發(fā)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(fā)作起源。Salamon等[17]對45例患有皮質(zhì)發(fā)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(jié)果為陽性，71%的患者灰度FDG-PET結(jié)果為陽性，有33%的患者兩種檢查結(jié)果不一致，F(xiàn)CDⅠ型患者中有52%檢查結(jié)果不一致。對于MRI表現(xiàn)正?；駿EG與其他神經(jīng)影像學檢查結(jié)果不一致的患者，其中98%的患者PET/MR結(jié)果為陽性。證明了應(yīng)用FDG-PET/MR融合配準的多模態(tài)成像在術(shù)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(xiàn)正常的FCDⅠ型患者。這主要是因為通過使用色彩分級技術(shù)能夠提高識別微小代謝率降低區(qū)域的敏感性以及MRI能夠?qū)馄蕝^(qū)域進行精確的定位。通過PET與MRI 圖像的優(yōu)勢互補，使得此種技術(shù)在對癲癇的診斷方法選擇中更具競爭性。
對于藥物難治性癲癇，通過手術(shù)治療對致癇灶進行精準切除是一項重要的預(yù)后因素。鑒于MRI及PET的互補作用，二者均用于癲癇患者的術(shù)前檢查，目前已有許多研究結(jié)果證明了PET/MRI在制訂手術(shù)方案、改善手術(shù)結(jié)果中的協(xié)同價值[18]。
對于應(yīng)用最多的顳葉癲癇，研究證明PET/MRI可以提高手術(shù)療效。顳葉癲癇術(shù)后2年內(nèi)復發(fā)率在15%～20%，部分患者復發(fā)與新皮層切除范圍不夠有關(guān)[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(videoelectro-encephalograph，VEEG) 定側(cè)吻合，致癇灶定側(cè)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(jù)PET-MRI融合影像顯示低代謝確定的手術(shù)皮層切緣，距離顳極范圍在4.5～5.0 cm，行顳前葉及內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)切除術(shù)，術(shù)后沒有出現(xiàn)對側(cè)肢體活動障礙、語言障礙、聽力障礙或視野缺損，經(jīng)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(jié)構(gòu)更清晰，定位更精確，術(shù)前PET-MRI影像融合技術(shù)是一種可行的精準定位典型顳葉癲癇手術(shù)切除范圍的方法，從而提高術(shù)后療效。
利用PET/MRI檢查可以對一些小的病灶和皮質(zhì)發(fā)育不全區(qū)域做出準確的邊界劃定，從而改善手術(shù)結(jié)果，提高預(yù)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(zhì)切除術(shù)的23例患者中，有20例(87%)術(shù)后無癲癇發(fā)作。Salamon等[17]研究的45例手術(shù)治療的皮質(zhì)發(fā)育不良的癲癇兒童，通過PET/MRI進行術(shù)前評估，術(shù)后隨訪(2.0±1.1)年，82%的患者無癲癇發(fā)作。證明了PET/ MRI的另一個優(yōu)勢是可以精確劃定小的癲癇病灶手術(shù)切除范圍，改善手術(shù)結(jié)局。
PET/MRI在癲癇的應(yīng)用中顯現(xiàn)出巨大的潛力，其中MRI的高空間和時間分辨率為感興趣區(qū)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(shù)切除范圍并且可以預(yù)測手術(shù)預(yù)后。PET/MRI克服了單一成像技術(shù)的內(nèi)在缺陷與不足，實現(xiàn)了對復雜疾病的多模態(tài)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(guān)系的理解。
自從PET/MRI應(yīng)用于臨床以來，大多數(shù)關(guān)于神經(jīng)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(shù)MR相結(jié)合。除FDG外已經(jīng)有一些受體類示蹤劑PET正處于研究中，如γ- 氨基丁酸A(Gammaaminobutyric 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(yīng)用PET/MRI，通過PET對阿片途徑及fMRI對腦網(wǎng)絡(luò)激活進行同時評估，以發(fā)現(xiàn)疼痛刺激時疼痛誘發(fā)丘腦變化的相關(guān)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(yī)學時代，這些應(yīng)用將有助于更好地理解復雜的腦神經(jīng)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(shù)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(guān)系的理解。隨著新PET放射性示蹤劑以及新MR序列的不斷發(fā)展，PET/MRI具有無限潛能。
利益沖突：無。
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