手術是藥物難治性癲癇的主要治療手段,手術成功的關鍵在于術前對致癇灶的精確定位。近年來神經影像技術迅速發展,在難治性癲癇患者術前評估及療效評價中發揮著重要的作用。本文對 PET-CT 和 PET-MRI 在藥物難治性癲癇患者術前評估、預后判斷以及 PET 腦受體顯像劑等方面作一綜述。
引用本文: 王玲, 柳江燕, 任婉娜. PET-CT 和 PET-MRI 在藥物難治性癲癇中的研究進展. 癲癇雜志, 2021, 7(3): 257-261. doi: 10.7507/2096-0247.20210040 復制
癲癇是腦部神經元超同步化放電所致的神經系統反復性、發作性和暫時性的功能障礙。據報道,癲癇患病率為 4~10/1 000,發展中國家的年發病率(約 100/10 萬)是發達國家(約 50/10 萬)的兩倍,其中我國每年新增癲癇患者約 65~70 萬[1]。多數患者可通過藥物控制癲癇發作,但有 20~30% 的癲癇患者使用抗癲癇藥物(單藥或聯合用藥)仍未能達到持續無發作稱為藥物難治性癲癇或難治性癲癇,手術治療是控制此類患者發作最有效的方法。目前,癥狀學、腦電圖(EEG)、核磁共振成像(MRI)是難治性癲癇術前評估的主要方法,但當各類評價結果不一致或沒有明顯的解剖學改變時,融合了功能影像技術正電子發射斷層掃描的 PET-CT(Positron emission tomography-Computed tomography)和 PET-MRI(Positron emission tomography-Magnetic resonance imaging)則展現出了獨有的優勢。本文對 PET-CT 和 PET-MRI 在藥物難治性癲癇患者術前致癇灶定位評估、術后療效評價和預后判斷以及腦 PET 受體顯像劑等方面作一綜述。
1 PET-CT 與 PET-MRI 成像系統
PET-CT 是將 PET 和 CT 有機結合的雙模態影像設備,通過葡萄糖、氨基酸、膽堿等示蹤劑,以解剖圖像方式,從分子水平上顯示機體的血流、功能、代謝和受體分布等信息,實現了解剖和功能影像的有機融合。近年來,PET-CT 在癲癇中的應用已經得到了廣泛的認可,但也存在局限性,如圖像軟組織分辨率欠佳、患者所受輻射劑量較高、CT 與 PET 圖像的配準誤差等,這些局限性很大程度源于同機 CT[2]。近年來,一體化 PET-MRI 多模態成像系統逐漸應用于臨床,與 PET-CT 和單一成像模態 PET 或 MRI 相比,PET-MRI 的優勢主要體現在[3, 4]:① MRI 不存在電離輻射,因此 PET-MRI 更適合于兒童或同一患者的多次采集;② PET-MRI 較 PET-CT 具有更高的軟組織分辨率,能夠更清晰的顯示病灶,尤其在神經系統疾病中具有明顯優勢;③ 一體化 PET-MRI 實現了同步采集,獲得了真正意義上的同時間、同空間的組織解剖、功能及分子水平代謝等多模態融合圖像,提高了病灶的檢出率和定位準確性。因此,一體化 PET-MRI 成像為致癇灶定位、術前評估及預后判斷等提供了全新的平臺與視角。
2 18F-FDG PET-CT 與 PET-MRI 在難治性癲癇術前評估中的應用
大腦的能量主要由葡萄糖供應,使用正電子核素氟-18(18F)標記葡萄糖類似物脫氧葡萄糖(FDG)為顯像劑的 PET 腦代謝顯像,能直觀反映腦部葡萄糖代謝水平。由于致癇灶局部皮層萎縮、神經元減少、膠質細胞增生及突觸活性減低,發作間期病灶局部血流及葡萄糖利用率減低,病灶表現為代謝減低區;發作期由于致癇灶過度放電,能量消耗明顯增加,局部血流和葡萄糖代謝相應增高,病灶表現為高代謝區;此為癲癇病灶在 PET 代謝顯像中的特征性表現。目前臨床上多通過發作間期低代謝來定位致癇病灶。
2.1 18F-FDG PET-CT 在難治性癲癇術前評估中的應用
既往研究[5]表明, 18F-FDG PET-CT 在難治性癲癇術前定位中具有一定的價值,對顳葉癲癇定位準確率較高,達 80~90%[6, 7],而對顳葉外癲癇病灶定位準確率波動范圍較大,介于 38%~67% 不等[8, 9]。也有研究發現,在海馬硬化患者中,FDG PET 表現出廣泛的同側顳區和顳外低代謝,提示 PET 用于定側和廣泛定位,而非精確定位致癇區[10]。此外,Chassoux 等[7]認為,18F-FDG PET-CT 顯像的代謝減低區與致癇灶并不是絕對的對應關系。因此,對癲癇灶的定位需要結合多種手段綜合分析和互相驗證,不能僅依賴某一種檢查方法。此外,18F-FDG PET-CT 還能輔助指導顱內電極放置[11, 12],檢測多發致癇灶,從而排除不宜手術患者。Menon 等[13]對 117 例難治性癲癇患者行 PET 檢查以探究其在癲癇患者手術決策中的作用,結果發現 PET-CT 有助于 68.8% 的顳葉癲癇和 23.3% 的顳葉外癲癇患者的手術決策;其中 31.6% 的患者根據 PET 結果直接行手術切除,術后效果良好。由此可以看出,18F-FDG PET-CT 在癲癇患者手術決策中也具有十分重要的作用。約 25% 的癲癇患者在常規 MRI 上無明顯結構及信號異常,稱 MRI 陰性癲癇,這類患者定位困難且治療棘手。研究發現,約 60%~82% 的 MRI 陰性癲癇患者在 FDG PET 掃描中出現局部代謝降低區[14, 15]。國外一項包含 3 163 例癲癇患者的 Meta 分析顯示,PET 能夠正確定位 95% 的 MRI 陽性患者和 84% 的 MRI 陰性患者的癲癇病灶;以上表明 FDG PET 能有效檢出 MRI 陰性癲癇患者的致癇灶[16]。
2.2 18F-FDG PET-MRI 在難治性癲癇術前評估中的應用
文獻報道將 PET 與 MRI 異機掃描的圖像通過軟件融合能提高致癇病灶的檢出,但由于兩者圖像在時間和空間上的不同步,會引起配準誤差和各種運動偽影[17, 18]。一體化 PET-MRI 為全身 PET 和 MRI 數據同步采集,可實現結構、功能及分子影像信息在時間、空間上的最佳配準,更適用于需要多模態成像的神經系統疾病。Shin Hae W[19]及張淼等[20]對比分析了 MRI、PET-CT 以及 PET-MRI 成像在致癇灶定位中的價值,證明 PET-MRI 對致癇灶的定位靈敏度高于其他兩者,能夠顯著提高潛在癲癇病灶的檢出率。張桂霞等[21]比較了 MRI 和 PET-MRI 對兒童難治性癲癇中致癇灶的定位價值,結果 MRI 顯像陽性檢出率為 45.9%,而 PET-MRI 顯像陽性率為 100%,亦說明 PET-MRI 能夠顯著提高癲癇病灶的檢出率,且 PET-MRI 輻射劑量較 PET-CT 小,更適合于兒童癲癇患者。Paldino 等[22]的研究同樣認為在兒童癲癇中,PET-MRI 優于 PET-CT 檢查。Shin 等[19]及 Fernandez 等[23]的研究發現 PET-MRI 融合顯像不僅能夠提高致癇灶檢出率,對于 MRI 檢查陰性病例,PET-MRI 更有助于術中電極的放置。此外,有研究認為,通過 PET-MRI 進行術前評估,能夠改善顳葉癲癇及局灶性皮質發育不良的手術結果,提高預后[24, 25]。由此可見,目前研究表明 PET-MRI 在癲癇患者術前評估中具有更高的價值,并更適用于兒童癲癇患者。
3 18F-FDG PET-CT 與 PET-MRI 在難治性癲癇預后判斷中的價值
據統計,難治性癲癇患者術后預后相差較大,手術成功率及術后無復發率介于 15%~90%,即使通過臨床綜合評估后篩選的患者中,仍有相當一部分患者術后存在癲癇發作或復發。因此準確判斷手術預后,篩選適宜手術和排除不宜手術患者十分必要。
3.1 18F-FDG PET-CT 在難治性癲癇預后判斷中的價值
多項研究表明,PET-CT 代謝特點有助于判斷癲癇患者的預后:FDG PET 顯像顯示病灶呈局灶性低代謝為手術預后良好的積極因素;顳葉癲癇中,低代謝范圍越大,術后療效也越差;當癲癇患者具有明顯雙側大腦半球低代謝、同側多腦葉低代謝灶以及顯著的丘腦及小腦代謝減低等功能失聯絡表現時,預示術后療效不佳[12,26, 27]。一項納入 46 項研究的 Meta 分析提示,病灶同側 PET 低代謝對手術效果良好(術后療效 Engel 分級:Ⅰ或Ⅱ級,下同)的預測價值為 86%;對于 MRI 陰性的患者,其預測價值為 80%[28]。多項研究發現,病變的數目與預后亦具有相關性,單發低代謝病灶的患者手術療效較好,病灶數目越多,預后越差[29, 30]。此外,國內研究發現術前致癇灶的 SUVmax 與患者預后呈負相關,SUVmax 越低,術后療效可能越好[31]。另有研究表明,在接受顳葉切除術的患者中,FDG PET 上的不對稱攝取與患者術后語言記憶能力有顯著關系,且能夠預測患者術后神經心理及預后結果[32]。
3.2 18F-FDG PET-MRI 在難治性癲癇預后判斷中的價值
由于 PET-MRI 一體機應用于臨床時間不長,且裝機數量少,目前主要是 PET 與 MRI 異機融合圖像的預后研究。郝謙謙等[33]將 45 例 MRI 陰性顳葉癲癇患者的 MRI 與 PET 圖像進行異機融合,分析 PET-MRI 腦代謝圖形與手術預后的關系,結果 PET 顯示的低代謝灶局限于顳葉內側、顳極和前顳葉的患者術后療效好(Engel Ⅰ-Ⅱ級),而低代謝超出此范圍者術后療效較差(Engel Ⅲ-Ⅳ級)。在 Gok 等[34]的研究中,單側 FDG 攝取減低的顳葉癲癇患者術后預后良好,術后 Engel Ⅰ-Ⅱ級的預測值為 96%。另外有研究[35]表明多模態影像 MRI 與 PET 聯合分析可以提高對細微致癇灶的檢測,減少術后癲癇復發。隨著 PET-MRI 一體機在臨床應用的逐漸增多,希望有更多研究探索 PET-MRI 與癲癇患者預后之間的關系。
4 PET 腦受體顯像在難治性癲癇中的應用
對癲癇患者腦組織標本及癲癇動物模型的研究發現,多種神經遞質和受體亞型的改變與癲癇發作有關[10, 11]。應用放射性核素標記這些受體的特異性配體作為示蹤劑進行 PET 腦顯像,不僅能夠定位癲癇病灶,并且可以了解不同神經遞質在癲癇發作中的作用,對癲癇發病機制的研究具有積極意義。
4.1 苯二氮卓受體顯像
γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,γ-GABA)是目前已知的與癲癇發病緊密相關的一種抑制性神經遞質,苯二氮卓受體(Benzodiazepine receptor,BZR)是腦內主要的抑制性神經遞質受體,GABA 與苯二氮卓受體的特異性結合能發揮神經抑制功能。氟馬西尼(Flumazenil,FMZ)為 BZR 拮抗劑,能夠和 BZR 競爭性特異性結合,直觀地反映出局部腦區的 BZR 密度。研究表明,FMZ PET 受體顯像所探測的致癇灶較 FDG PET 顯像局限,與病理診斷更為一致[36]。國內研究分析了 MRI、18F-FDG 及 11C-FMZ PET 顯像對海馬硬化所致難治性癲癇的診斷效能,結果對致癇灶定位準確率分別為 60.98%、70.73% 和 100%,說明 11C-FMZ PET 顯像對致癇灶定位價值明顯高于其他兩者[37]。目前,FMZ PET 已被歐洲一些神經中心確定為難治性癲癇患者的首選顯像方式[38]。然而,也有研究發現在遠程投射區和非癲癇區域中也存在 FMZ 分布異常[39]。因此,在實際工作中需認真甄別實際致癇灶,并結合其他檢查方法綜合分析。
4.2 阿片類受體顯像
阿片肽有 μ、κ、δ 三種受體,對腦的調節作用因與其結合受體的不同而不同,當 δ 和 μ 受體激動時運動活動加強,K 受體激動時運動活動減弱。通過選用不同示蹤劑,利用 PET 腦顯像技術就可以了解不同阿片肽受體在腦內分布情況。既往研究表明,μ 受體結合增加主要分布于下顳葉內側,δ 受體結合增加主要位于中上顳葉的前部以及中下顳葉[40]。通過對癲癇患者行 11C-DPN(11C-特培洛菲,11C-diprenorphine,非特異性阿片受體拮抗劑)PET 發現[41, 42],11C-DPN 與阿片受體的結合從癲病發作期至發作間期呈先減少再增加最后恢復正常(或正常低值)的動態變化過程,推測癲癇發作時內源性阿片肽釋放自動上調,發作停止后逐漸恢復正常,受體的表達亦發生相應的上調與恢復,提示阿片肽可能具有抑制癲癇發作及播散的作用。但 McGinnity 等[41] 也發現,經部分容積效應校正的 DPN PET 顯像在致癇灶同側梭狀回和外側顳極阿片受體顯像劑分布增加,而未校正的圖像增加不明顯。綜上提示,阿片類受體在癲癇病理生理方面具有復雜的作用,但具體機制尚需進一步研究。
4.3 5-羥色胺受體顯像
5-羥色胺(5-HT)與其受體結合可促進 GABA、谷氨酸及多巴胺等多種神經遞質釋放,進而發揮抗癲癇作用。目前用于癲癇研究的 5-HT 受體 PET 示蹤劑有:11C-AMT(11C-甲基-L-色氨酸,11C-alphametyl-L-tryptophan)、18F-MPPF(4-[18F]氟-N-2{2-[1-(2-甲氧基苯基)-1-哌嗪基乙基]-N-2-吡啶基-苯甲酰胺},18F-fuoro-N-2{2-[1-(2-methoxypheyl)-1-piperazinyl]ethyl-N-2pridinyl-benzamide})和 18F-FCWAY(18F-反式-4-氟-N-2-[4-(2-甲氧基苯基)哌嗪-1-基]乙基-N-(2-吡啶基)環己烷羧基,18F-trans-4-fluoro-N-2-[4-(2-methoxyphenyl)piperazin-1-yl] ethyl-N-(2-pyridyl)cyclohexa-necarboxa-mide)等。AMT 是色氨酸的類似物,由其生成的 AMT-5HT 因無法被單胺氧化酶分解而滯留于 5-羥色胺能神經元內,經 11C 標記的 AMT 可反映腦內 5-HT 的合成。對 191 例結節性硬化癥癲癇患者行 AMT PET 顯像發現,11C-AMT 結合增加的病灶正是發作期 EEG 記錄到的癲癇灶,證明該顯像與頭皮 EEG 具有很好的一致性[43]。在使用 18F-MPPF 和 18F-FCWAY 的 PET 顯像中發現,顳葉癲癇中致癇灶同側 5-HT 受體密度降低,與發作期 EEG 的致癇灶定側一致[44, 45]。此外,Didelot 等[46]行 18F-MPPF PET 顯像研究其在癲癇術前評估中的作用,結果 80% 的癲癇患者正確定側,且所有偏側化的患者術后均無癲癇發作,提示 MPPF PET 顯像特異性高于 FDG PET。
4.4 乙酰膽堿受體顯像
乙酰膽堿(Acetylcholine,Ach)是中樞興奮性神經遞質,其受體有兩種:M 型 Ach 受體(毒蕈堿受體,mAchR,多數為興奮型,少數為抑制型)和 N 型 Ach 受體(煙堿受體,nAchR,興奮型)。動物實驗表明,應用 Ach 受體激動劑可誘發動物驚厥發作,并于 EEG 上記錄到癇樣放電,Ach 受體阻斷劑能夠減輕或終止抽搐;因此認為 Ach 受體可能參與部分癲癇發作[47]。Garibotto 等[48]對 12 例廣泛特發性癲癇、10 例局灶性癲癇患者以及 12 例健康對照組行 18F-F-A-85380(18F-Fluoro-A-85380,nAchR 的 PET 示蹤劑)PET 顯像,結果在廣泛特發性癲癇患者的前扣帶皮層 F-A-85380 攝取增高,而在另外兩組中攝取未增加,提示煙堿受體在該類型癲癇患者中起作用。另外,研究發現,遺傳性額葉癲癇的病理學基礎為 α4β2nAChR(nAchR 亞型)的基因突變,提示今后可通過研制乙酰膽堿不同受體亞型的放射性配體行 PET 顯像,以此來研究癲癇的發病機制并進行定位診斷[49]。
4.5 其他受體顯像
此外,谷氨酸受體顯像、單胺氧化酶活性顯像、大麻素受體顯像、多巴胺受體顯像等多種 PET 受體顯像是對致癇灶定位、發病機制及抗癲癇藥物研究的重要手段。但總的來看,其臨床應用尚較局限,需要進一步在臨床及科研工作中研究推廣。
5 小結與展望
PET-CT 可同時提供腦部解剖結構與功能代謝信息,能有效輔助難治性癲癇患者術前定位、顱內電極置入以及預后判斷等,尤其在 MRI 陰性患者中具有較高的應用價值。近年來,神經影像學領域快速發展,具有更高軟組織分辨率的 PET-MRI 應運而生,PET-MRI 一體機可以實現多模態功能成像,為癲癇患者致癇灶定位、術前評估及預測預后等方面提供了全新的平臺與視角;此外,PET-MRI 成像避免了 CT 成像的輻射劑量,更適合兒童或同一患者的多次顯像。隨著不同顯像劑及分子受體的研究,PET 在癲癇發病機制、術前定位及預后評估中取得了重要的成果;也為抗癲癇藥物的開發、致癲癇基因表達和基因治療等研究帶來了新的機遇與挑戰。
癲癇是腦部神經元超同步化放電所致的神經系統反復性、發作性和暫時性的功能障礙。據報道,癲癇患病率為 4~10/1 000,發展中國家的年發病率(約 100/10 萬)是發達國家(約 50/10 萬)的兩倍,其中我國每年新增癲癇患者約 65~70 萬[1]。多數患者可通過藥物控制癲癇發作,但有 20~30% 的癲癇患者使用抗癲癇藥物(單藥或聯合用藥)仍未能達到持續無發作稱為藥物難治性癲癇或難治性癲癇,手術治療是控制此類患者發作最有效的方法。目前,癥狀學、腦電圖(EEG)、核磁共振成像(MRI)是難治性癲癇術前評估的主要方法,但當各類評價結果不一致或沒有明顯的解剖學改變時,融合了功能影像技術正電子發射斷層掃描的 PET-CT(Positron emission tomography-Computed tomography)和 PET-MRI(Positron emission tomography-Magnetic resonance imaging)則展現出了獨有的優勢。本文對 PET-CT 和 PET-MRI 在藥物難治性癲癇患者術前致癇灶定位評估、術后療效評價和預后判斷以及腦 PET 受體顯像劑等方面作一綜述。
1 PET-CT 與 PET-MRI 成像系統
PET-CT 是將 PET 和 CT 有機結合的雙模態影像設備,通過葡萄糖、氨基酸、膽堿等示蹤劑,以解剖圖像方式,從分子水平上顯示機體的血流、功能、代謝和受體分布等信息,實現了解剖和功能影像的有機融合。近年來,PET-CT 在癲癇中的應用已經得到了廣泛的認可,但也存在局限性,如圖像軟組織分辨率欠佳、患者所受輻射劑量較高、CT 與 PET 圖像的配準誤差等,這些局限性很大程度源于同機 CT[2]。近年來,一體化 PET-MRI 多模態成像系統逐漸應用于臨床,與 PET-CT 和單一成像模態 PET 或 MRI 相比,PET-MRI 的優勢主要體現在[3, 4]:① MRI 不存在電離輻射,因此 PET-MRI 更適合于兒童或同一患者的多次采集;② PET-MRI 較 PET-CT 具有更高的軟組織分辨率,能夠更清晰的顯示病灶,尤其在神經系統疾病中具有明顯優勢;③ 一體化 PET-MRI 實現了同步采集,獲得了真正意義上的同時間、同空間的組織解剖、功能及分子水平代謝等多模態融合圖像,提高了病灶的檢出率和定位準確性。因此,一體化 PET-MRI 成像為致癇灶定位、術前評估及預后判斷等提供了全新的平臺與視角。
2 18F-FDG PET-CT 與 PET-MRI 在難治性癲癇術前評估中的應用
大腦的能量主要由葡萄糖供應,使用正電子核素氟-18(18F)標記葡萄糖類似物脫氧葡萄糖(FDG)為顯像劑的 PET 腦代謝顯像,能直觀反映腦部葡萄糖代謝水平。由于致癇灶局部皮層萎縮、神經元減少、膠質細胞增生及突觸活性減低,發作間期病灶局部血流及葡萄糖利用率減低,病灶表現為代謝減低區;發作期由于致癇灶過度放電,能量消耗明顯增加,局部血流和葡萄糖代謝相應增高,病灶表現為高代謝區;此為癲癇病灶在 PET 代謝顯像中的特征性表現。目前臨床上多通過發作間期低代謝來定位致癇病灶。
2.1 18F-FDG PET-CT 在難治性癲癇術前評估中的應用
既往研究[5]表明, 18F-FDG PET-CT 在難治性癲癇術前定位中具有一定的價值,對顳葉癲癇定位準確率較高,達 80~90%[6, 7],而對顳葉外癲癇病灶定位準確率波動范圍較大,介于 38%~67% 不等[8, 9]。也有研究發現,在海馬硬化患者中,FDG PET 表現出廣泛的同側顳區和顳外低代謝,提示 PET 用于定側和廣泛定位,而非精確定位致癇區[10]。此外,Chassoux 等[7]認為,18F-FDG PET-CT 顯像的代謝減低區與致癇灶并不是絕對的對應關系。因此,對癲癇灶的定位需要結合多種手段綜合分析和互相驗證,不能僅依賴某一種檢查方法。此外,18F-FDG PET-CT 還能輔助指導顱內電極放置[11, 12],檢測多發致癇灶,從而排除不宜手術患者。Menon 等[13]對 117 例難治性癲癇患者行 PET 檢查以探究其在癲癇患者手術決策中的作用,結果發現 PET-CT 有助于 68.8% 的顳葉癲癇和 23.3% 的顳葉外癲癇患者的手術決策;其中 31.6% 的患者根據 PET 結果直接行手術切除,術后效果良好。由此可以看出,18F-FDG PET-CT 在癲癇患者手術決策中也具有十分重要的作用。約 25% 的癲癇患者在常規 MRI 上無明顯結構及信號異常,稱 MRI 陰性癲癇,這類患者定位困難且治療棘手。研究發現,約 60%~82% 的 MRI 陰性癲癇患者在 FDG PET 掃描中出現局部代謝降低區[14, 15]。國外一項包含 3 163 例癲癇患者的 Meta 分析顯示,PET 能夠正確定位 95% 的 MRI 陽性患者和 84% 的 MRI 陰性患者的癲癇病灶;以上表明 FDG PET 能有效檢出 MRI 陰性癲癇患者的致癇灶[16]。
2.2 18F-FDG PET-MRI 在難治性癲癇術前評估中的應用
文獻報道將 PET 與 MRI 異機掃描的圖像通過軟件融合能提高致癇病灶的檢出,但由于兩者圖像在時間和空間上的不同步,會引起配準誤差和各種運動偽影[17, 18]。一體化 PET-MRI 為全身 PET 和 MRI 數據同步采集,可實現結構、功能及分子影像信息在時間、空間上的最佳配準,更適用于需要多模態成像的神經系統疾病。Shin Hae W[19]及張淼等[20]對比分析了 MRI、PET-CT 以及 PET-MRI 成像在致癇灶定位中的價值,證明 PET-MRI 對致癇灶的定位靈敏度高于其他兩者,能夠顯著提高潛在癲癇病灶的檢出率。張桂霞等[21]比較了 MRI 和 PET-MRI 對兒童難治性癲癇中致癇灶的定位價值,結果 MRI 顯像陽性檢出率為 45.9%,而 PET-MRI 顯像陽性率為 100%,亦說明 PET-MRI 能夠顯著提高癲癇病灶的檢出率,且 PET-MRI 輻射劑量較 PET-CT 小,更適合于兒童癲癇患者。Paldino 等[22]的研究同樣認為在兒童癲癇中,PET-MRI 優于 PET-CT 檢查。Shin 等[19]及 Fernandez 等[23]的研究發現 PET-MRI 融合顯像不僅能夠提高致癇灶檢出率,對于 MRI 檢查陰性病例,PET-MRI 更有助于術中電極的放置。此外,有研究認為,通過 PET-MRI 進行術前評估,能夠改善顳葉癲癇及局灶性皮質發育不良的手術結果,提高預后[24, 25]。由此可見,目前研究表明 PET-MRI 在癲癇患者術前評估中具有更高的價值,并更適用于兒童癲癇患者。
3 18F-FDG PET-CT 與 PET-MRI 在難治性癲癇預后判斷中的價值
據統計,難治性癲癇患者術后預后相差較大,手術成功率及術后無復發率介于 15%~90%,即使通過臨床綜合評估后篩選的患者中,仍有相當一部分患者術后存在癲癇發作或復發。因此準確判斷手術預后,篩選適宜手術和排除不宜手術患者十分必要。
3.1 18F-FDG PET-CT 在難治性癲癇預后判斷中的價值
多項研究表明,PET-CT 代謝特點有助于判斷癲癇患者的預后:FDG PET 顯像顯示病灶呈局灶性低代謝為手術預后良好的積極因素;顳葉癲癇中,低代謝范圍越大,術后療效也越差;當癲癇患者具有明顯雙側大腦半球低代謝、同側多腦葉低代謝灶以及顯著的丘腦及小腦代謝減低等功能失聯絡表現時,預示術后療效不佳[12,26, 27]。一項納入 46 項研究的 Meta 分析提示,病灶同側 PET 低代謝對手術效果良好(術后療效 Engel 分級:Ⅰ或Ⅱ級,下同)的預測價值為 86%;對于 MRI 陰性的患者,其預測價值為 80%[28]。多項研究發現,病變的數目與預后亦具有相關性,單發低代謝病灶的患者手術療效較好,病灶數目越多,預后越差[29, 30]。此外,國內研究發現術前致癇灶的 SUVmax 與患者預后呈負相關,SUVmax 越低,術后療效可能越好[31]。另有研究表明,在接受顳葉切除術的患者中,FDG PET 上的不對稱攝取與患者術后語言記憶能力有顯著關系,且能夠預測患者術后神經心理及預后結果[32]。
3.2 18F-FDG PET-MRI 在難治性癲癇預后判斷中的價值
由于 PET-MRI 一體機應用于臨床時間不長,且裝機數量少,目前主要是 PET 與 MRI 異機融合圖像的預后研究。郝謙謙等[33]將 45 例 MRI 陰性顳葉癲癇患者的 MRI 與 PET 圖像進行異機融合,分析 PET-MRI 腦代謝圖形與手術預后的關系,結果 PET 顯示的低代謝灶局限于顳葉內側、顳極和前顳葉的患者術后療效好(Engel Ⅰ-Ⅱ級),而低代謝超出此范圍者術后療效較差(Engel Ⅲ-Ⅳ級)。在 Gok 等[34]的研究中,單側 FDG 攝取減低的顳葉癲癇患者術后預后良好,術后 Engel Ⅰ-Ⅱ級的預測值為 96%。另外有研究[35]表明多模態影像 MRI 與 PET 聯合分析可以提高對細微致癇灶的檢測,減少術后癲癇復發。隨著 PET-MRI 一體機在臨床應用的逐漸增多,希望有更多研究探索 PET-MRI 與癲癇患者預后之間的關系。
4 PET 腦受體顯像在難治性癲癇中的應用
對癲癇患者腦組織標本及癲癇動物模型的研究發現,多種神經遞質和受體亞型的改變與癲癇發作有關[10, 11]。應用放射性核素標記這些受體的特異性配體作為示蹤劑進行 PET 腦顯像,不僅能夠定位癲癇病灶,并且可以了解不同神經遞質在癲癇發作中的作用,對癲癇發病機制的研究具有積極意義。
4.1 苯二氮卓受體顯像
γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,γ-GABA)是目前已知的與癲癇發病緊密相關的一種抑制性神經遞質,苯二氮卓受體(Benzodiazepine receptor,BZR)是腦內主要的抑制性神經遞質受體,GABA 與苯二氮卓受體的特異性結合能發揮神經抑制功能。氟馬西尼(Flumazenil,FMZ)為 BZR 拮抗劑,能夠和 BZR 競爭性特異性結合,直觀地反映出局部腦區的 BZR 密度。研究表明,FMZ PET 受體顯像所探測的致癇灶較 FDG PET 顯像局限,與病理診斷更為一致[36]。國內研究分析了 MRI、18F-FDG 及 11C-FMZ PET 顯像對海馬硬化所致難治性癲癇的診斷效能,結果對致癇灶定位準確率分別為 60.98%、70.73% 和 100%,說明 11C-FMZ PET 顯像對致癇灶定位價值明顯高于其他兩者[37]。目前,FMZ PET 已被歐洲一些神經中心確定為難治性癲癇患者的首選顯像方式[38]。然而,也有研究發現在遠程投射區和非癲癇區域中也存在 FMZ 分布異常[39]。因此,在實際工作中需認真甄別實際致癇灶,并結合其他檢查方法綜合分析。
4.2 阿片類受體顯像
阿片肽有 μ、κ、δ 三種受體,對腦的調節作用因與其結合受體的不同而不同,當 δ 和 μ 受體激動時運動活動加強,K 受體激動時運動活動減弱。通過選用不同示蹤劑,利用 PET 腦顯像技術就可以了解不同阿片肽受體在腦內分布情況。既往研究表明,μ 受體結合增加主要分布于下顳葉內側,δ 受體結合增加主要位于中上顳葉的前部以及中下顳葉[40]。通過對癲癇患者行 11C-DPN(11C-特培洛菲,11C-diprenorphine,非特異性阿片受體拮抗劑)PET 發現[41, 42],11C-DPN 與阿片受體的結合從癲病發作期至發作間期呈先減少再增加最后恢復正常(或正常低值)的動態變化過程,推測癲癇發作時內源性阿片肽釋放自動上調,發作停止后逐漸恢復正常,受體的表達亦發生相應的上調與恢復,提示阿片肽可能具有抑制癲癇發作及播散的作用。但 McGinnity 等[41] 也發現,經部分容積效應校正的 DPN PET 顯像在致癇灶同側梭狀回和外側顳極阿片受體顯像劑分布增加,而未校正的圖像增加不明顯。綜上提示,阿片類受體在癲癇病理生理方面具有復雜的作用,但具體機制尚需進一步研究。
4.3 5-羥色胺受體顯像
5-羥色胺(5-HT)與其受體結合可促進 GABA、谷氨酸及多巴胺等多種神經遞質釋放,進而發揮抗癲癇作用。目前用于癲癇研究的 5-HT 受體 PET 示蹤劑有:11C-AMT(11C-甲基-L-色氨酸,11C-alphametyl-L-tryptophan)、18F-MPPF(4-[18F]氟-N-2{2-[1-(2-甲氧基苯基)-1-哌嗪基乙基]-N-2-吡啶基-苯甲酰胺},18F-fuoro-N-2{2-[1-(2-methoxypheyl)-1-piperazinyl]ethyl-N-2pridinyl-benzamide})和 18F-FCWAY(18F-反式-4-氟-N-2-[4-(2-甲氧基苯基)哌嗪-1-基]乙基-N-(2-吡啶基)環己烷羧基,18F-trans-4-fluoro-N-2-[4-(2-methoxyphenyl)piperazin-1-yl] ethyl-N-(2-pyridyl)cyclohexa-necarboxa-mide)等。AMT 是色氨酸的類似物,由其生成的 AMT-5HT 因無法被單胺氧化酶分解而滯留于 5-羥色胺能神經元內,經 11C 標記的 AMT 可反映腦內 5-HT 的合成。對 191 例結節性硬化癥癲癇患者行 AMT PET 顯像發現,11C-AMT 結合增加的病灶正是發作期 EEG 記錄到的癲癇灶,證明該顯像與頭皮 EEG 具有很好的一致性[43]。在使用 18F-MPPF 和 18F-FCWAY 的 PET 顯像中發現,顳葉癲癇中致癇灶同側 5-HT 受體密度降低,與發作期 EEG 的致癇灶定側一致[44, 45]。此外,Didelot 等[46]行 18F-MPPF PET 顯像研究其在癲癇術前評估中的作用,結果 80% 的癲癇患者正確定側,且所有偏側化的患者術后均無癲癇發作,提示 MPPF PET 顯像特異性高于 FDG PET。
4.4 乙酰膽堿受體顯像
乙酰膽堿(Acetylcholine,Ach)是中樞興奮性神經遞質,其受體有兩種:M 型 Ach 受體(毒蕈堿受體,mAchR,多數為興奮型,少數為抑制型)和 N 型 Ach 受體(煙堿受體,nAchR,興奮型)。動物實驗表明,應用 Ach 受體激動劑可誘發動物驚厥發作,并于 EEG 上記錄到癇樣放電,Ach 受體阻斷劑能夠減輕或終止抽搐;因此認為 Ach 受體可能參與部分癲癇發作[47]。Garibotto 等[48]對 12 例廣泛特發性癲癇、10 例局灶性癲癇患者以及 12 例健康對照組行 18F-F-A-85380(18F-Fluoro-A-85380,nAchR 的 PET 示蹤劑)PET 顯像,結果在廣泛特發性癲癇患者的前扣帶皮層 F-A-85380 攝取增高,而在另外兩組中攝取未增加,提示煙堿受體在該類型癲癇患者中起作用。另外,研究發現,遺傳性額葉癲癇的病理學基礎為 α4β2nAChR(nAchR 亞型)的基因突變,提示今后可通過研制乙酰膽堿不同受體亞型的放射性配體行 PET 顯像,以此來研究癲癇的發病機制并進行定位診斷[49]。
4.5 其他受體顯像
此外,谷氨酸受體顯像、單胺氧化酶活性顯像、大麻素受體顯像、多巴胺受體顯像等多種 PET 受體顯像是對致癇灶定位、發病機制及抗癲癇藥物研究的重要手段。但總的來看,其臨床應用尚較局限,需要進一步在臨床及科研工作中研究推廣。
5 小結與展望
PET-CT 可同時提供腦部解剖結構與功能代謝信息,能有效輔助難治性癲癇患者術前定位、顱內電極置入以及預后判斷等,尤其在 MRI 陰性患者中具有較高的應用價值。近年來,神經影像學領域快速發展,具有更高軟組織分辨率的 PET-MRI 應運而生,PET-MRI 一體機可以實現多模態功能成像,為癲癇患者致癇灶定位、術前評估及預測預后等方面提供了全新的平臺與視角;此外,PET-MRI 成像避免了 CT 成像的輻射劑量,更適合兒童或同一患者的多次顯像。隨著不同顯像劑及分子受體的研究,PET 在癲癇發病機制、術前定位及預后評估中取得了重要的成果;也為抗癲癇藥物的開發、致癲癇基因表達和基因治療等研究帶來了新的機遇與挑戰。