文摘
背景和目的:II型局灶性皮质发育不良是一种常见的组织病理学衬底在局灶性癫痫。本研究探讨了异常的空间分布结果先生成像在沟使用定量与II型局灶性皮质发育不良先生成像后处理技术。
材料与方法:形态学分析程序和规范化的天赋信号强度分析应用于患者回顾性分析58的MR成像数据组织病理学证实了II型焦皮质发育不良。我们把发育异常的沟分为底部和nonbottom部件。然后空间分布类型1、2和3是任意定义为异常发现先生成像(z值>阈值)位于底部,底部和nonbottom部分,分别和nonbottom部分。2型的意思z值和标准化的异常发现先生成像之间的比较和nonbottom部分底部。
结果:异常发现成像先生被定量检测技术在42 58登记的病人。其中42例患者中,38岁和26个病人显示灰白色物质结模糊和皮质天赋hyperintensity,分别是两个最常见的异常先生成像特性。灰白色物质结模糊主要表现为类型1、2和3在24日13日和1例,分别为皮质天赋hyperintensity和相应的数量是12日,13日,1例。2最常见的异常发现的MR成像空间2型,表现为高的意思z值和较大的相应的标准化的异常被发现在底部部分。
结论:异常发现成像支配先生在沟的底部与II型局灶性皮质发育不良,这表明这是bottom-of-sulcus-rooted畸形。
缩写:
- FCD
- 局灶性皮质发育不良
- 地图
- 的形态学分析程序
- nFSI
- 归一化天赋信号强度
II型局灶性皮质发育不良(FCD)是一个高度致癫痫的病灶与pharmacoresistant癫痫有关,它的特点是畸形细胞神经元和气球。1FCD II型首次被泰勒等人,1971年,2和增加报告表明它是一种常见的病理衬底在癫痫手术。3⇓⇓- - - - - -6癫痫临床特点,包括严重的部分从童年开始,刻板的癫痫,癫痫发作频率高,和extratemporal位置,与这个特定的畸形有关。6电生理学的研究也显示,重复subcontinuous峰值,峰值和海浪,polyspikes或破裂FCD II型的快节奏是可靠的生物标志物。7
除了上述electroclinical特性,神经成像研究已经证明先生FCD II型的成像特点,包括灰白色物质结模糊,增加皮质天赋信号,异常旋转/ sulcation、皮质厚度增加,transmantle迹象。8⇓- - - - - -10然而,大多数以前的研究都是基于传统的视觉分析,这很大程度上取决于口译的培训和经验评定等级的识别能力有限,存在和描绘FCD病变的程度。神经成像和计算机技术的发展,大量的image-postprocessing方法开发了检测异常发现FCD定量成像先生。11⇓⇓⇓- - - - - -15的形态学分析程序(地图)首次引入Huppertz等,143特征图像(即结、扩展和厚度图像)来自一个统计参数基于映射算法,设计测量的严重性灰白色物质结模糊,异常旋转/ sulcation,分别和皮质增厚。14,16规范化天赋信号强度(nFSI)分析比较个人先生成像数据与一个健康的控制数据基地检测识别信号强度的变化。12这两种定量方法有高程度的敏感性FCD检测与传统的目视检查。12,13,17
贝松等18使用自动沟的提取技术和形态测量学探索FCD损伤和脑沟之间的空间关系,他们得出的结论是,小FCD位于底部的深沟。然而,只有小病变进行调查;异常发现的大型FCD病变成像先生不断扩展的墙或冠沟仍未开发的系列。本研究旨在描述的模式分布的异常发现先生成像使用定量技术在II型裂缝的发育不良。我们相信我们的工作可以提供更多有用的信息,以便更好地理解FCD发病机制以及颅内电极植入和resective手术规划的原则。
材料和方法
病人
我们回顾性包括病人resective癫痫手术在北京Tiantan-Fengtai癫痫中心从2015年1月至2017年12月使用以下标准:1)病理发现是II型FCD,根据2011年国际抗癫痫联盟FCD分类系统。FCD II型被定义为异常的皮质纹理与畸形与气球细胞神经元(花絮)或单独在一起(IIb)。12)那些将要动手术3 d T1和天赋的图像。患者低质量图像由于噪声或运动工件先生被排除在外。3)病人年龄超过5岁,15,194)没有颅手术之前执行。
这项研究是通过北京天坛医院的机构审查委员会(批准文号ky2017 - 043 - 02),并从所有包括参与者获得知情同意。
先生成像采集
图像得到先生的3 t Verio扫描仪(德国西门子,埃朗根),包括3 d T1矢状MPRAGE (TR / TE = 1900/2.53女士,TI = 900毫秒,矩阵= 256×256,厚度= 1.0毫米),T2轴向(TR / TE = 7030/110毫秒,矩阵= 256×320,厚度= 3毫米),天赋轴向(TR / TE = 8000/94毫秒,TI = 2371.5毫秒,矩阵= 424×512,厚度= 3毫米),天赋矢状(TR / TE = 8000/96毫秒,TI = 2371.2毫秒,矩阵= 236×256,厚度= 3毫米),和天赋日冕(TR / TE = 8000/96毫秒,TI = 2371.2毫秒,矩阵= 408×512,厚度= 3毫米)序列。
目视检查
两个epileptologists (X.S.,W。H。) performed conventional visual analysis of the MR images independently, and discrepancies were resolved through discussion. The 2 reviewers defined positive findings on MR imaging when FCD-associated abnormal findings were identified during this procedure.
成像后处理先生和发育异常的沟标签
两个SPM8 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8)后处理算法,地图和nFSI,被用来量化先生成像异常发现。扩展、结和厚度图片组成的z值来自地图通过比较个体先生成像数据与一个健康的控制数据基础。这些图片是用来测量旋转/ sulcation异常的严重程度,灰白色物质结模糊,分别和皮质增厚。16灰白色物质结模糊可能会导致不准确的灰色或白质分割概率图像,从而导致错误的皮质厚度的计算。为了避免引起皮质pseudothickening灰白色物质结模糊,我们调整了灰质概率图像分割为皮质厚度计算减去二进制映像(来自3 d T1影像工作流的结图像计算)。天赋强度变化的灰色和白色(transmantle标志)物质被nFSI定量测量,导致z基于价值的形象。epileptologist (K.Z.)盲使用传统的视觉结果z分数阈值6(扩展图像),3.5(结形象),4(厚度图像)或3 (nFSI图像)来识别候选后处理积极(后处理+)地区。12,15,19,20.先生先生coregistered结构成像和手术后的影像或CT后处理+地区视觉检查的候选人。病人分为后处理+如果候选人地区被认为是异常的结构扫描和成像或CT先生根据手术后的删除。图像处理步骤和阈值选择的细节是在先前的文章中描述。12,15⇓- - - - - -17,19,20.发现异常的发育异常的沟在3 d成像先生是手动标记T1先生形象根据后处理结果,和相应的ROI是使用MRIcron (VOI工具http://people.cas.sc.edu/rorden/mricron/index.html)(图1)。
发育异常的沟标签。一个发育异常的沟,异常的灰白色物质结模糊(冠)。B大脑皮层的发育异常的沟,异常天赋hyperintensity(冠)。
的发育异常的沟
没有以前的文学描述沟的底部的程度。我们首先描述这一程度上根据我们的知识。的基础上结构图像和相应的ROI图像先生,一个评论家(Z.L.)盲后处理结果沟的底部画了一条线相交的点,平行于灰质的内部边缘的切线。这条线发育异常的ROI的沟分为底部和nonbottom部分(图2一个)。
原理图的分裂沟和异常的类型的空间分布发现先生成像。一个,行一个是切向内陆边境灰质的沟,然后呢直线b平行于行一个沟的底部点相交。灰质内部和外部直线b被定义为底部和nonbottom部分,分别。如果一个人认为灰白色物质结模糊,例如,空间分布类型1 (B),2 (C),3 (D)被定义为异常位于底部,底部和nonbottom部分,分别和nonbottom部分。
先生成像模式分布异常的发现
我们定义的空间分布类型1、2和3为异常发现先生成像(z值>对应的阈值)位于底部,底部和nonbottom部分,分别和nonbottom部分(图2罪犯)。
对比和Nonbottom部分底部
患者2型分布,我们进一步比较异常发现的清规戒律,成像和nonbottom底部部分之间。相应的后处理图像乘以面具的图片底部或nonbottom部分获得统计两部分的图像。的意思是z价值在底部或nonbottom每个统计计算图像的一部分。此外,像素点的数量z价值超过前面定义的阈值在底部或nonbottom部分是除以总数量的像素点对应的部分获得的标准体积异常。所有计算在此步骤进行Matlab平台的R2013a (MathWorks,纳蒂克,马萨诸塞州)。的意思是z值和标准化之间的异常卷底和nonbottom部分比较患者2型分布。
术后的结果
恩格尔规模用于术后结果。没收自由被严格定义为恩格尔Ia(控制发作,没有光环)。21
统计分析
Fisher精确检验(2-tailed)进行统计比较独立确定数据。《独立报》t测试(2-tailed)进行比较的独立数字数据如果变量正态分布;否则,Mann-WhitneyU测试使用。意义被定义为P≤0。。统计测试进行SPSS 22.0 (、IBM、纽约Armonk)。
结果
一般信息
2015年1月至2017年12月,四百七十一名患者接受了北京Tiantan-Fengtai resective手术治疗难治性局灶性癫痫癫痫中心。其中,72名患者的病理诊断FCD II。一个9和4例排除由于明显的工件图像先生,年龄小于5年,分别和前颅操作。58例(23岁女性,35岁男性)最终纳入本研究。在操作的平均年龄为18.78±9.59岁,和平均癫痫持续时间为7.89±5.37年。37例接受stereoelectroencephalography监控resective手术前。FCD病变位于额叶在38例(65.52%)患者中,8例(13.79%)患者的顶叶、颞叶在4例(6.90%)患者中,4例(6.90%)患者的枕叶、岛叶3例(5.17%)患者,和多叶1例(1.72%)病人。术后平均23.81±9.60个月的随访中,50个病人(86.2%)成为控制发作(恩格尔Ia)。
检出率的传统视觉分析和图像后处理助理分析
一般来说,27 (46.55%)FCD病变被目视检查发现。除了27病变,另一个15(25.86%)微妙的帮助下发现了fcd图像后处理技术,导致72.41%的检出率。剩下的16(27.59%)的发现fcd被严格负先生成像和探测到发作的宠物与(18F] FDG或stereoelectroencephalography (图3)。
异常发现先生成像探测到传统视觉分析和后处理技术。MRI +表示正由传统的视觉分析;微妙的,消极的传统视觉分析但积极的后处理;MRI−-后处理。
频率异常发现先生成像
所示的表,在42 FCD病变检测异常发现先生成像,灰白色物质结模糊是最常见的(n= 38),其次是皮质天赋hyperintensity (n= 26),transmantle符号(n= 13),异常回转或sulcation (n= 7)和皮质增厚(n= 4)。IIb型病变更经常显示异常(P= .015),包括灰白色物质结模糊(P= .029)和皮质天赋hyperintensity (P=措施),相比之下,IIa病变;IIb transmantle标志是FCD独家的特点(P<措施)。
先生成像模式分布异常的发现
灰白色物质的异常结模糊位于底部(1型)的发育异常的沟在24例(活动花絮,n= 10;IIb、n= 14),连续扩展到墙上或皇冠(类型2)13例(活动花絮,n= 6;IIb、n= 7),位于nonbottom(类型3)1例患者部分花絮。皮质异常的天赋hyperintensity 12(活动花絮,n= 2;IIb、n= 10)、13日(活动花絮,n= 6;IIb、n= 7)和1 (IIb,n= 1)病变显示类型1、2和3的空间分布,分别为(图4)。回转transmantle签署的所有异常和异常/ sulcation显示1型分布。关于皮质增厚,2病变显示2型分布和其他2显示3型分布。
统计数据的空间分布类型的异常先生成像。一个的灰白色结模糊问题。B皮质天赋hyperintensity。
对比和Nonbottom部分底部
因为transmantle签署的所有异常和异常旋转/ sulcation位于底部,例皮质增厚是罕见的在我们的群体中,z值的结和nFSI图像被考虑的比较。灰白色物质结患者连续模糊扩展从底部到墙或皇冠(2型分布)的意思z价值在底部高于nonbottom部分(:3.91±1.21和0.43±0.60,P<措施;子群FCD花絮:4.37±1.41和0.41±0.41,P<措施;子群FCD IIb: 3.51±0.94和0.44±0.77,P<措施),异常的标准体积也更大的底部(:0.56±0.19和0.09±0.06,P<措施;子群FCD花絮:0.60±0.18和0.09±0.04,P<措施;子群FCD IIb: 0.52±0.20和0.08±0.08,P<措施)。对于天赋的信号变化,的意思z价值高(所有:2.52±0.63和0.92±0.50,P<措施;子群FCD花絮:2.39±0.87和0.80±0.24,P<措施;子群FCD IIb: 2.63±0.37和1.03±0.65,P<措施)和异常的标准体积较大(:0.34±0.18和0.06±0.05,P<措施;子群FCD花絮:0.28±0.22和0.04±0.04,P<措施;子群FCD IIb: 0.39±0.12和0.07±0.06,P<措施)在底部的价格相比nonbottom部分(图5)。
对比底部和nonbottom部分患者2型异常分布。一个的,比较z价值来源于结形象(旨在衡量灰白色物质结模糊)的地图。B比较标准化的异常(z> 3.5)结的形象。C的,比较z价值来源于nFSI图像(用来测量皮质天赋hyperintensity)。D比较标准化的异常(z> 3)nFSI形象。
讨论
先生成像特性的知识是至关重要的FCD II病变的识别和检测,和理解的空间分布异常的发现成像先生对电极植入和病变切除很重要。目前的回顾性研究定量显示灰白色物质结模糊和皮质天赋hyperintensity 2最常见的异常发现II型FCD先生成像,和transmantle迹象是FCD IIb独有。此外,异常发现成像先生主导的底部与II型FCD沟。
Bottom-of-sulcus发育不良是2005年修订的Barkovich首次提出的分类。这是定义为一个与气球细胞亚型FCD IIb (FCD)。22FCD花絮是排除在外,因为它有不同的成像特性,不同的结果癫痫手术后,很明显不同的病因。4,5,22⇓- - - - - -242008年,一项由贝松et al18表明小FCD病变位于底部的深沟。目前的研究表明除了FCD IIb,异常发现先生成像(n为灰白色物质结模糊和= 10n皮质天赋hyperintensity = 2) FCD花絮的病变也可以位于沟的底部。从空间的角度位置,这些FCD花絮病变不应该排除在bottom-of-sulcus发育不良。排除FCD花絮在分类Barkovich最有可能解释为low-field-strength或低分辨率,图像的使用。小FCD花絮病变位于底部沟的一部分,经常展现微妙的灰白色物质结模糊和缺乏显著特征如transmantle标志,往往忽略了在传统的视觉分析。由于负面结果,成像,很难定位这些病变和发作的结果很穷。25,26
除了细微的病变位于底部,其他大的损伤与异常不断从底部延伸到墙上也在我们的研究分析。在这些病变中,定量分析表明,异常发现成像成为主流先生在沟的底部。基于上述研究结果,我们推测,沟的底部是II型FCD病变的“根”的概念,提出bottom-of-sulcus发育不良。病变类型1和2的空间分布都bottom-of-sulcus-rooted发育不良。它们之间唯一的区别我们可以看到病变的体积。
皮质折叠的机制尚不清楚。两个假设主导对这个话题的看法。第一个是皮层微分增长假说,即upper-versus-lower神经元层的不均匀膨胀导致表面弯曲或折叠。27网站的皮层厚脑回和薄下裂缝发展。28大脑皮层形成6-layered结构直到妊娠18周,前皮质折叠。我们假定FCD病变所在的网站,是切向拉力的弱点由于皮质层的破坏,往往被并入沟。第二轴索的张力假说,认为张力所产生的轴突驱动器皮质折叠拉一起强烈相互联系的区域。29日根据这一理论,脑回的地区之间的强轴突连接,轴突画在一起,折叠和沟地区之间的弱连接,甚至没有链接。降低皮层下纤维连接FCD已被证实,30.⇓- - - - - -32这可能是这种损伤的主要原因是bottom-of-sulcus-rooted。
我们的研究也提供了一个规则解释的结果后处理图像FCD病变的检测。在文献中给出的样例FCD II的图像后处理显示,大多数发育异常的区域扩展,所反映出的结,nFSI图像位于下部分的发育异常的沟。12⇓- - - - - -14本研究的结果与先前的结果相一致的出版物。Huppertz,16地图的介绍人,声称这个方法不会自动检测病变,所以视觉确认coregistered MAP-highlighted区域的结构成像先生仍然是必要的。后处理图像的解释需要一些经验。此外,假阳性因为后处理图像可能存在突出的地区没有病理结构,相关图片。16如果electroclinical数据显示一个FCD II病变,地区皇冠的脑回强调任何后处理图像需要非常仔细的检查,因为这种病变bottom-of-sulcus-rooted。
电极广泛应用于硬膜下和深度本地化由癫痫引起的区域。虽然硬膜下电极有优势,包括大型皮质覆盖率和便利在皮层映射,33硬膜下电极的接触表面放置大脑,不能直接记录FCD深深埋在沟的信号。因此,深度电极首选本地化FCD二世在第二阶段评估。去接近FCD病变扎根在沟的底部,电极应贯穿深度的轨迹的劣质部分发育异常的沟。病变切除,切除的沟的深度直接影响手术后的发作的结果。换句话说,底部的灰质应该完全移除揭示潜在的白质,尤其是对沟,船只通过底部。
现状研究的主要局限是排除5岁以下的小儿患者由于缺乏健康对照组与类似的年龄分布。年轻的大脑显示显著的结构差异与成人的大脑相比,和偏见可能会发生在不平等的比较。然而,FCD二世的流行率在这些儿科患者发生癫痫手术高。另一个限制是,某些情况下与electroclinical或神经影像数据强烈表明FCD II不在由于负面的病理结果。的主要原因,我们假设,在resective手术标本的碎片。选择性偏差可能是引起上述限制在我们的研究中。
结论
我们探讨了异常的空间分布结果,成像在沟使用定量技术包含FCD II病变。我们的研究结果表明,灰白色物质结模糊和皮质天赋hyperintensity 2最常见的特征,占主导地位的底部与II型FCD沟的一部分。我们的研究结果表明,FCD II是bottom-of-sulcus-rooted后处理图像判读,并提供有用的信息,颅内电极植入,和这种病变的切除。
脚注
锋刘和文涵胡锦涛同样贡献了这项工作。
披露:张Kai -相关的:格兰特北京:首都医科大学,评论:首都医科大学基础和临床合作研究项目(jl05 17日)。*建国张-相关的:格兰特:北京市卫生和计划生育委员会,北京市科学技术委员会、北京市医院管理局,评论:资本(中国)健康研究和发展专项基金(2016-1-1071)、北京市科技委员会(Z161100000216130),北京市医院管理局的提升计划(DFL20150503) *;咨询费用或者报酬:北京市医院管理局,评论:北京市医院管理局的提升计划(DFL20150503) *;研究支持旅游会议或其他目的:北京市卫生和计划生育委员会,评论:资本(中国)健康研究和发展专项基金(2016-1-1071)*;费用等参与评估活动数据监控板,统计分析,端点委员会等:北京市医院管理局,评论:北京市医院管理局的提升计划(DFL20150503)。* *钱的机构。
这项工作在一定程度上是支持由资本(中国)健康研究和发展专项基金(2016-1-1071)、北京市科技委员会(Z161100000216130),北京市医院管理局的提升计划(DFL20150503),和首都医科大学基础和临床合作研究项目(jl05 17日)。
表明非订阅者开放获取www.ajnr.org
引用
- 收到了2018年8月14日。
- 接受修订后2018年10月30日。
- ©2019年由美国神经放射学杂志》上
