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客观的作者旨在确定静息状态功能连通性MRI的能力(fcMRI) lateralise /本土化的病灶中央的颞叶癫痫患者(MTLE)在个体层面。
方法基础功能连通性(黄东海评估每个半球22 MTLE病人。200卷是单发GE-EPI序列10分钟的休息期间为1.5 T。信号提取时间进程从10感兴趣的区域(roi),每个半球五roi,通常涉及MTLE致癫痫的网络。正常信号之间的相关系数对roi time-courses范克廉计算来反映。基于规范性黄东海值从36获得控制,黄东海的数量增加和减少测定为每个病人每个半球。
结果双边黄东海降低被发现,虽然减少了链接的数量明显高于由癫痫引起的侧(p = 0.025)。相反,均被发现增加几乎只在侧叶导致一个强大的测试效果定位non-epileptic叶的敏感性为64%,特异性为91% (p < 0.001)。最经常断开连接的地区内嗅皮层和海马回的癫痫叶,而侧均增加优先海马和杏仁核。
结论这项研究表明黄东海的存在增加non-epileptic方面是矛盾的病灶本地化最特殊的标记,并建议一个静息状态的fcMRI可能是有用的在那些将要动手术MTLE评估在个体水平。
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来自Altmetric.com的统计
介绍
自1990年代初以来,功能磁共振成像已广泛用作映射工具测量任务相关的脑功能大胆的变化。在过去的十年中,神经影像学领域发生了戏剧性的进化后的功能磁共振成像发现静止大胆的自发波动信号表现出一致的区域属于同一个功能网络的变化。12这种相干slow-frequency波动的基础功能连接磁共振成像(fcMRI)测量和帮助带来新的见解的复杂脑网络组织。34此外,神经系统疾病的临床影响可能与杂乱无章的复杂网络,证明非侵入性的描述功能连通性的必要性。
在中央的颞叶癫痫(MTLE),使用fcMRI已经表明,认知障碍与颞叶癫痫(框架)可能与特定认知网络干扰。特别是,威茨等表明,语言障碍相关的功能连通性减少地区之间属于网络之前定义的语言任务相关功能磁共振成像。5此外,使用期间fcMRI记忆任务,艾迪斯等演示功能的自传式记忆网络断开连接MTLE患者海马硬化(HS)。6这些研究支持之间的关系改变功能连通性和MTLE相关的认知功能障碍。然而,尽管这些功能网络密切相关/连接到病灶(易之,即负责癫痫发作),他们并不对应于EZ本身,主要涉及内侧颞叶结构。
尽管如此,在耐药部分癫痫,癫痫手术的主要目的是定位和删除EZ。这就是为什么,在最近的一项研究中使用静息状态fcMRI,我们研究的能力在EZ fcMRI定义功能连通性变化。7在之前的研究中,一组均匀的左MTLE病人了,和基底功能连通性(黄东海减少EZ内被发现,均与相应的增加在侧叶组级别。然而,严格的选择标准和限制数量的病人没有回答的问题的临床相关性均改变从个体的角度解决目前的工作。在这里,主要目标是定义静息状态的个人效用fcMRI那些将要动手术的评价框架耐药。这一目标,我们研究了一个更大的和更少的选择(的构型和癫痫一侧)的病人(n = 22)与对照组(n = 36),并确定改变的敏感性和特异性连接作为测试lateralise /本土化致癫痫的网络在个体层面。我们也试图确定单独的程度、类型和意义的功能连通性变化。
主题/材料和方法
主题
58个科目(22位患者和36控制)给他们的知情同意包含在本研究经当地马赛公立医院伦理委员会批准。
与右MTLE 22例(10,五个女性;和12离开MTLE,七个女性)被选那些将要动手术后一个全面的非侵入性评估。虽然表现出不同类型的病理常规MRI,所有其他数据(即发作,发作的video-EEG(特别是猝发的electro-clinical符号学),发作正,发作±猝发的SPECT兼容癫痫发作在内侧颞叶结构。因此,正如使用SEEG定义在一个以前的工作,8我们选择这些病人,因为他们提出了齐次electro-clinical特征与MTLE相一致。
MTLE病人报告的临床特征表1。
36健康对照组(16雌性)匹配性(p = 0.455)免费的神经系统疾病。
在两组中,手性是控制(对病人:左撇子n = 6,年龄= 40±11和右撇子n = 16日= 38岁±13;两组之间没有年龄差异:Kruskal-Walis p = 0.740;控制左撇子n = 10,年龄= 30±11和右撇子n = 26岁的年龄= 29±9;两组之间没有差异:Kruskal-Walis p = 0.791)。
神经心理测试
规范性评估的内存容量和智力量表评估患者的韦氏记忆Scale-Third版(WMS III)(本文报道分数是:立即记忆商数、IMQ;延迟记忆商数、DMQ;和工作记忆商数、WMQ)和极冰原III(韦氏成人智力Scale-Third版)(本文报道分数是:全面智商、言语智商和性能智商)。对于测试,正常平均值在100年和85年异常截止在(−1.5 SD)。
传统的核磁共振
所有的受试者都接受核磁共振检查(时间:80分钟)框架的多峰在1.5 T磁共振成像协议Magnetom视觉+磁共振扫描器(德国西门子,埃朗根)。
常规MRI包括T1三图像(TE / TR = 15 ms / 700 ms, 23日连续切片,切片厚度5毫米,视野(FOV) 240毫米,矩阵256)获得在AC-PC平面上,T2三图像(TE / TR = 112/7308毫秒,FOV 240毫米,256年矩阵,23的连续切片,切片厚度5毫米)收购bihippocampal平面,t1加权反转恢复图像(TE / TR = 60/8000毫秒,TI = 350毫秒,FOV = 240毫米,512年矩阵,切片厚度5毫米),天赋图像(TE / TR = 110/8000毫秒,TI = 2500毫秒,FOV = 240毫米,256年矩阵,切片厚度5毫米)在冠状轴垂直于bihippocampal飞机,和矢状3 d-mprage图像(TE / TR = 4/9.7女士,各向同性体素1.25×1.25×1.25毫米3)。
静息状态fcMRI
数据采集和处理
二百脑容量(块之间的时间:4 s)是使用一个单发多层gradient-echo echo-planar成像(GE-EPI)序列(TE 55 ms, TR 4 s,连续30片,4毫米厚度,矩阵64,FOV 256毫米)。受试者被要求只是闭着眼睛,不睡着。
数据处理
静息状态fcMRI收购预处理使用SPM2软件(欢迎研究所、伦敦)。前片定时校正后,图像被重新空间正常化(16非线性注册7×6×7基函数)和平滑(12毫米)。杂散来源或地区非特异性方差相关生理文物被使用前面描述的方法。71011我们使用回归包括脑脊液信号(平均超过侧心室)和白质信号(平均超过一个地区集中在大脑深处WM)为了减少non-neuronal贡献大胆的相关性。71011
感兴趣的区域
根据之前的研究中描述的方法,7每个半球10 roi(5)通常参与由癫痫引起的网络框架中间的定义。这些区域是自动获得一个数字Talairach阿特拉斯(atlas工具箱,SPM2)和包括杏仁核(艾米),内嗅皮层(EC),前海马体(AntHip),后海马(PostHip)和颞极(Brodmann面积38岁,BA38)。7这些ROI是用作面具应用到剩余图像提取信号均值time-courses从每个预定义的ROI。
确定每个颞叶功能之间的交互roi, time-courses双信号之间的相关系数计算(JMP统计软件)。相关系数被正常使用费舍尔变换,rN = 0.5日志((1 + r) / (1−r)],以反映黄东海和执行后续的统计分析。
规范黄东海值控制
对于每一个对照组(左和右撇子),单边黄东海值测试零假设为每个链接(Mann-Whitney测试,修正p < 0.005(每组10比较))来确定每个相关的统计学意义。黄东海值与相关性被设置为0。黄东海的会影响测试的左旋和右旋对照组为每个链接(魏克森讯号排名)。
对于每个子群,黄东海价值观差异对侧的链接也测试(Wilcoxon等级测试,修正p < 0.005(每组)10比较)。
对于每一个半球,群体间(左撇子和右撇子控件)均比较值为每个链接使用Mann-Whitney测试进行。一个纠正p < 0.005被认为占10比较。
均在病人个体层面
为了评估黄东海的附加值在个体层面,z分数计算病人相对于均值和SD相应的子群的控制。限制潜在的偏见与可能的变化在颞叶结构和功能不对称,我们计算z分数相对于对照组患者同样的用手习惯。从每个半球被归类为每个连接异常的z分数为每个主题值高于或低于2,和黄东海的数量减少,增加了为每个半球的每个病人。在控制,截止2 SD包括每个链接的第90个百分位的两组研究和控制(右)和左撇子)。
的敏感性和特异性均变化来定位致癫痫的半球
两种类型的连通性变化进行评估:(1)的至少一个链接显示均显著减少相对于控制由癫痫引起的颞叶;(2)至少有一个链接的存在与意义均增加相对于控制侧颞叶。
这两个标准,我们从每个半球范克廉分类增加和减少每个病人真阳性,真正的负面,假阳性和假阴性。然后,我们评估:敏感性,特异性,阳性预测值(PPV),阴性预测值(NPV)并使用圣诞问这些测试的功率系数,χ2和Yuden索引。两个标准测试分类的癫痫lateralisation故意很简单,是先天的定义。没有试图优化这些标准进行当前限制人工过度拟合的数据集。
黄东海和临床数据之间的关系
的病人,两两相关性进行为了确定一个潜在的黄东海关系:(1)神经心理学成绩;(2)发作频率;(3)疾病持续时间。我们认为每个测试旨在回答一个不同的问题;因此,没有应用多重比较修正(枪兵ρ,p < 0.05)。
结果
神经心理的病人数据
神经心理学数据报告表2。21岁的22例(10与左MTLE MTLE和11)执行整个术前神经心理评估。
在MTLE患者中,第三极冰原的得分明显低于规范值三个报告商:全面智商(p < 0.001),言语智商IQ (p < 0.001)和性能(p < 0.001)。
WMSIII评估显示,直接内存(IMQ)和延时记忆商(DMQ)没有显著改变(分别p = 0.861, p = 0.805),和相同的结果观察两个单项成绩(听觉IMQ p = 0.206;视觉IMQ p = 0.352;听觉DMQ p = 0.494;视觉DMQ p = 0.424)。相比之下,工作记忆商数是大大低于规范值(p < 0.001),以及听觉(p = 0.035)和视觉工作记忆单项成绩(p < 0.0001)。变量如EZ一侧和构型不干扰因素(第三极冰原和WMS三世,Wilcoxon Sign-Rank测试)。此外,我们并没有发现任何显著差异视觉和听觉单项成绩的病人(在右MTLE p = 0.765, p = 0.680在左MTLE使用成对测试(Wilcoxon测试))。
规范在控制
在右撇子控制,重大双边黄东海在场所有可能的联系(p < 0.05),除了EC-PostHip在两个半球的联系。均存在左右不对称,左为链接AntHip-PostHip优势,Amy-AntHip和Amy-PostHip,而链接Amy-EC观察右优势(p < 0.005)。
同样重要的链接被观察到在左撇子和右撇子控件。左右不对称均在场的左边链接Amy-AntHip优势,而正确的优势是观察到的链接Amy-EC (p < 0.005)。
相对于左手,右手控制显示均增加链接Amy-PostHip左颞叶和AntHip-PostHip (p < 0.005) (图1)。组数据报告表3。
差异的基础功能连通性在中央的控制根据偏手性颞叶。所有连接线对应重要基础功能连通性。灰色行对应链接不正确,左撇子之间明显不同的控制。粗线右和左旋控制之间的对应关系明显不同。右撇子控件显示明显高于基础功能连通性的左颞叶链接amygdala-posterior海马和前后海马(Wilcoxon等级测试,修正p < 0.005)。注意,两组,内嗅皮层和海马后之间的联系并不是重要的双边。
因此,个人导致患者相比,控制的子群与相同的用手习惯。
改变患者均
个人数据报告表4。
两个22的MTLE患者均显示正常的概要文件(患者5和11)。黄东海减少观察18的22名患者(患者1 - 4,6 - 8、10、12 - 18、20 - 22)。16均至少有一个链接的EZ下降(病人1 - 4,6,10,12 - 18、20 - 22),在10侧均降低(病人1 - 3,7、8、10、15、20 - 22)。八两国均减少(患者1 - 3、10、15、20 - 22),八个在EZ范克廉单方面减少(s)(病人4、6、12、13、14、16),和只有两个单边均减少(s)侧半球(患者7、8)。
十四的22名患者均增加(患者1 - 4、9、12 - 17、19、20、22)。十二个单边均增加(s)局限于对侧的颞叶(患者1 - 4、9、13 - 17、19、20),而只有两个均增加了两个颞叶(患者12、22)。注意,在这两个病人,均与增加的数量相同或更高的叶侧的发作。
在集团层面,均有链接的数量的减少是由癫痫引起的高侧(意味着= 1.545,SD = 1.262)较对侧半球(意味着= 0.727,SD = 0.935) (p = 0.025) (图2一个)。此外,链接的数量均增加更高的non-epileptogenic颞叶(意味着= 1.091,SD = 1.192)相比,由癫痫引起的一侧(= 0.091,SD = 0.294, p < 0.001) (图2 b)。
组改变基底功能连通性分析病灶(EZ)患病率在叶和侧叶(反)。在(a),减少链接的数量明显高于在EZ较对侧半球(Wilkoxon签署排名p = 0.025)。在(b),增加链接的数量明显高于对侧颞叶的EZ相比EZ颞叶(Wilkoxon签署排名p < 0.001)。
定性研究最改变的区域
最epiletogenic网络断开连接结构的研究是电子商务。事实上,在整个组患者,我们观察到25联系均显著降低,涉及电子商务的EZ与均减少(36.76%的链接)。第二个最改变区域是AntHipp (16;23.53%)。
侧颞叶,均增加最常涉及PostHipp (16;33.60%),AntHipp (11;22.91%)和艾米(10;20.83%)。
黄东海lateralise癫痫的诊断价值
表5显示了敏感性,特异性,PPV和NPV为每个测试。
均发现减少双边展示lateralisation权力∼73%的敏感性和特异性为54.5%。相反,均被发现增加几乎只在侧叶导致一个强大的测试效果定位non-epileptic叶的敏感性为64%,特异性为91% (p < 0.001)。
黄东海之间的关系,在常规MRI可见病变
13名患者单方面的商品;四个皮质发育不良,和两个有其他类型的病变(颞创伤后病变和海马发育不良)。我们测试(Wilcoxon等级测试)MRI可见病变的影响在神经心理学数据和改变链接的数量,通过比较数据的子群13 h患者和9名患者没有海关的子群。没有区别之间的神经心理学数据的观察HS和HS组。此外,两组之间没有显著差异被发现关于范克廉的数量改变,要么均减少的数量在EZ叶或侧叶黄东海数量的增加。
黄东海和临床数据之间的关系
没有显著的统计关系观察癫痫发作频率,范克廉疾病持续时间。然而,范克廉关联值与神经心理记忆分数的患者,我们观察到工作记忆之间显著正相关(WM)分数和增加黄东海non-epileptogenic颞叶。事实上,Amy-BA38链接,易之侧,是与工作记忆商数(WMQ)(斯皮尔曼秩检验,p = 0.0494)和听觉WMQ (p = 0.0413)。此外,EC-AntHipp链接侧EZ呈正相关,WMQ (p = 0.0109),听觉WMQ (p = 0.0043)和视觉WMQ (p = 0.0024)。我们还测试了口头和视觉表现分数作为一个潜在的参数。然而,我们没有发现任何显著差异视觉和听觉单项成绩的病人(在右侧MTLE p = 0.765, p = 0.680在左侧MTLE使用成对测试(Wilcoxon测试))。
讨论
使用静息状态的fcMRI,我们研究了在患者呈现MTLE为了测试方法的准确性易之位置。
在这部作品中,主要结果是:(1)均存在变更模式以双边减少癫痫的主要方面,并单方面增加几乎只在侧non-epileptic叶,(2)证据表明最频繁断开连接的地区内嗅皮层和海马回的癫痫叶,而侧均增加涉及优先后海马,海马和杏仁核前,(3)在个体层面,黄东海的存在增加non-epileptic(侧)是矛盾的最特殊的标记EZ本地化。
基础功能MTL连接lateralisation取决于偏手性
在右撇子控件,一个不对称的左MTL之间均存在组织结构。这些以前的研究结果进行了讨论7符合结构定量扩散张量tractography获得的数据。12与右撇子控制相比,左撇子在左方的横向控制黄东海少,除了amygdala-anterior海马链接。这个有趣的发现显示黄东海的构型控制产生影响。颞叶卷上构型的影响已经被报道在使用形态测量学研究。13然而,据我们所知,没有研究调查了对黄东海偏手性影响,和静止状态连通性研究包括优先右撇子科目可能为了控制偏手性变量。14在这里,我们表明,脑叶由于手性不对称不仅解剖,而且功能。根据这个构型的影响均在控制,我们控制这个变量通过比较个体导致患者群的控制同样的用手习惯。然而,病人可能构型改变由于病理可塑性也必须承认。
基础功能连通性下降MTLE不是特定的EZ
的病人,在个人层面,均会降低往往是双边,即使癫痫方面优先受到影响。因此,不足为奇的是,我们发现一个低特异性和敏感性均减少的EZ本地化的诊断测试。这是整合与其他有关结构以及代谢数据的成像研究。双边结构异常已经使用形态测量学和diffusion-weighted成像显示即使在患者呈现单边HS可见。15 - 20此外,双边代谢异常也是衡量磁共振光谱和正电子发射断层扫描与fluoro-desoxyglucose中间的时间结构。2122这样的异常可能是在海关的存在与否,可能涉及领域没有任何可见的病变。16黄东海之间的一致性,这些代谢异常已被证明与发作癫痫样的排放(IED)显示一个潜在的黄东海和峰值之间的关系。2123
最相关的区域在这些改变是欧共体和AntHip。这两个结构由癫痫引起的网络框架的至关重要的作用。1624 - 26日这已经证明了他们的参与使用深度记录癫痫发作的动力学,以及优先的萎缩会影响这些结构在MTLE病人。EC和海马体交互已经众所周知的几十年来,EC的特权继电器传入通路的海马皮层区域。-最后,量化研究epileptogenicity测量的基础上快速脑电图在癫痫放电发作最近表明,这两种结构是最致癫痫的患者MTLE与正常MRI或海关有关。25黄东海减少与最近的结构连接整合研究框架在一个非常大的组患者,说明两国减少欧盟和其他中间的时间结构之间的连接以及大脑皮层。16这样的功能和结构连通性变化可能与塑性中等重复痫性放电的产生和传播。30 -
值得注意的是静息状态的fcMRI研究的结果显然基于脑电图的连接相抵触。事实上,增加功能连通性的EZ已经从颅内测量记录。3334这些差异背后的机制是未知的日期和需要进一步调查。然而,一个主要的假设仍然是一个癫痫患者的神经与血管的解耦。34另一个假设是,脑电图连接和fcMRI捕获不同的现象发生在不同的时间尺度。事实上,fcMRI是基于非常缓慢的波动信号之间的互关联(< 0.1赫兹),而脑电图连接考虑更广泛的频带,但通常高于0.5赫兹(和100 - 200赫兹)。23334这可能表明来自模式的互补信息,而不是一个真正的差异。因此,癫痫患者,功能连通性基于缓慢波动可能与实际的宏观系统的功能完整性研究,614而基于速度波动可能与异常高连通性次要的病理生理学改变。到三十五
增加基础功能连通性是特定于侧叶EZ
因为黄东海增加几乎完全本地化的EZ侧叶,其检测允许间接本地化的EZ具有很高的特异性。此外,均增加更具体地说涉及PostHip, AntHip和艾米。增加海马体的功能连通性和艾米已经描述在阿尔茨海默氏症患者与控制延迟match-to-sample面部识别的任务。36增加连接是解释为反映了一个隐式信号的情感内容提高记忆能力。虽然我们的静息状态的协议不允许连接行为的评估具体在这类型的任务,我们假设均增加可能反映了同样的补偿机制。此外,现在承认MTL不仅在陈述性记忆中起着至关重要的作用3738但也涉及WM。39-42改变患者的WMQ证实了这些发现。我们观察到改变WMQ在左和右MTLE病人,对于视觉和听觉单项成绩。此外,范克廉WMQ和增加之间的显著相关性也支持MTL参与WM过程的假设。然而,我们的研究是集中在一个先验的网络只涉及MTL结构和不包括extratemporal区域统计考虑(有限数量的roi多个比较)。因此可能改变WMQ也与更广泛的功能性网络障碍,如涉及额叶。因此,伯恩哈特等发现增加结构性EC和同侧的前额区域之间的连接显示其他补偿机制涉及extratemporal地区。16此外,WMQ经常是一个敏感的测试影响神经障碍,尽管缺乏特异性。43这也可以解释为什么在这种情况下,这种认知测试是发现与均增加。
EZ本土化的诊断黄东海的力量
本研究主要表明fcMRI不能直接确定地区参与癫痫的一代,因为两国减少颞叶结构规则。然而,均可能增加功能的可靠指标的变化区域易之侧。
目前,几项研究已经报道在耐药功能连接磁共振成像的数据部分癫痫病。20.4445然而,据我们所知,没有则把注意力放在单个结果和潜在的临床实用性的技术在那些将要动手术的评估这些癫痫病。我们的研究的优点是我们可以决定的EZ lateralisation特异性的约91%。这种方法可能是一个有趣的临床工具来帮助医生。
我们承认,大多数病人提供商品,这对EZ lateralisation已经是一个健壮的特性。然而,侧均被发现增加7的9个患者没有商品。我们的研究结果均表明,这样的改变表示功能可塑性继发性癫痫过程独立于因果病变。这是按照结构连通性研究伯恩哈特等这没有发现重大TLE-related萎缩和EC连通性之间的关系。16此外,患者与正常MRI也表现出这样侧均增加。因此,我们建议静息状态fcMRI是一个有用的技术,可以被添加到那些将要动手术的耐药的评估部分癫痫病。
确认
作者感谢V Laguitton,病人的神经心理评估,和麦格尼格尔,英文版本的修订。
引用
脚注
资金这项工作是由CNRS, INSERM ANR (CONNECTEPI)。GB的接受者博士科研补助金由该地区和Deltamed普罗旺斯Alpes-Cote蔚蓝海岸。
相互竞争的利益一个也没有。
伦理批准伦理批准提供由当地马赛公立医院的伦理委员会。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。