0 引言

       癫痫是最常见的中枢神经系统疾患之一，全球约有7000万人受累，中国约有1000万，给家庭和社会带来巨大的压力和沉重的负担^{[1, 2]}。40%的癫痫患者在儿童期起病，而儿童良性Rolandic癫痫（benign Rolandic epilepsy, RE）是儿童期最常见的癫痫综合征，约占儿童癫痫的15%~25%^{[3, 4, 5]}。高达12%~65%的RE患儿存在认知障碍^{[5, 6, 7]}。研究表明，类淋巴系统（glymphatic system, GS）与认知密切相关^[8]。癫痫的发作和终止亦与GS有关：GS功能减低造成组织间液（interstitial fluid, ISF）中谷氨酸等代谢产物浓度升高，引起抑制性神经元活动减低，导致癫痫发作；当代谢产物通过GS清除时，癫痫发作终止^[8]。鞘内注射钆对比剂结合多次MR扫描首次被用来动态显示人脑GS^[9]。但该方法为有创性检查且需多次扫描，极大限制了临床应用。有研究提出用于评价GS功能活跃度的沿血管周围间隙的扩散张量成像（diffusion tensor imaging analysis along the perivascular, DTI-ALPS）分析方法，该方法已被用于痴呆、脑积水、帕金森病及脑小血管病等多种疾患^{[10, 11, 12]}。但尚未有研究利用DTI-ALPS来评估RE患儿GS功能。本研究基于磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）评估RE患儿GS功能，分析DTI-ALPS指数（DTI-ALPS index）与疾病状态的相关性，探讨DTI-ALPS用于评估RE患儿GS功能及疾病状态的潜在价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经西安交通大学第一附属医院伦理委员会批准，全体受试者均签署了知情同意书，批准文号：LLSBPJ-2023-043。前瞻性纳入2018年2月至2019年12月在西安交通大学第一附属医院行头颅MRI检查的患儿。符合2017年国际抗癫痫联盟制订的RE诊断标准^[13]。

       纳入标准：（1）年龄6~12岁；（2）癫痫临床发作症状：伴感觉运动异常的局灶性发作，常累及面部和口咽部，部分可泛化为全面强直-阵挛发作；（3）特征性脑电图异常改变：一侧或双侧中央颞区棘波或棘-慢复合波；（4）MRI检查数据完整，包括T1WI、T2WI及DTI；（5）未合并其他精神神经疾患。排除标准：（1）临床信息不全；（2）常规头颅MRI异常；（3）图像质量不佳；（4）非新诊断的RE。

       同时选取年龄、性别相匹配的儿童作为对照组。纳入标准：（1）MRI检查数据完整，包括T1WI、T2WI及DTI；（2）无癫痫或者其他类型的癫痫发作；（3）常规MRI无异常；（4）图像质量良好。排除具有神经系统疾患、头痛、脑炎、颅内感染的患儿。

       收集研究人群的年龄、性别、利手、癫痫发作持续时间、发作频率等信息。

       本研究通过西安交通大学第一附属医院伦理委员会批准（批文号：LLSBPJ-2023-043）。神经行为学评价采用中文版韦氏儿童智力量表（Wechsler Intelligence Scale For Children-Ⅱ, WISC-Ⅱ），由儿科主治医师进行评估。

1.2 MR设备及方法

       MR数据采集使用美国GE Signa HDxt 3.0 T MRI设备和8通道头部相控阵线圈。使扫描被试仰卧于MRI检查床上，头颅位于线圈中心，并保证听眦线垂直于扫描床。扫描被试外耳道用隔音棉塞填塞，头部两侧用塑性海绵固定以减少噪音和运动伪影。全程监护被试的生命体征，包括心率、体温、呼吸和氧饱和度。

       MRI采集序列及参数：（1）3D-FSPGR T1WI采用轴位扫描，TR 10 ms，TE 4.7 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚 1.0 mm，间距 0 mm，矩阵256×256，激励次数1次，扫描时间5 min 5 s；（2）T2WI采用轴位扫描，TR 4200 ms，TE 116 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚4.0 mm，间距0 mm，矩阵256×256，激励次数1.5次，扫描时间2 min 14 s；（3）DTI采用轴位扫描，TR 11 000 ms，TE 69.5 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚4.0 mm，间距0 mm，矩阵180×180，采集次数1次，方向数30，b=0、1000 s/mm²，扫描时间3 min 42 s。

1.3 图像后处理及分析方法

       采用运动伪影校正方法对DTI数据进行处理，通过FMRIB Software Library（FSL，https://fsl.fmrib.ox.au.uk/fsl）软件中的Brain Extraction Tool模块去除颅骨等非脑组织成分使用FMRIB's Diffusion Toolbox模块进行运动伪影和涡流校正，同时结合FSL提供的数学函数生成彩色编码的各向异性分数（fractional anisotropy, FA）图。在FA伪彩图侧脑室体部层面，于左侧大脑半球（所有被试均为右利手）的投射纤维和联合纤维区域，分别勾画4×3像素的感兴趣区（region of interest, ROI）可获得每种纤维在X轴、Y轴和Z轴方向的扩散率^[14]（图 1）。侧脑室体部水平血管周围间隙与髓静脉的方向一致（左右方向），并且垂直于投射和联合纤维^[10]。当水分子在沿血管周围间隙方向的扩散率降低时，提示GS功能受损。所有MR图像均由两名有多年神经影像学诊断经验的放射科医师分别进行评估。根据公式（1）计算DTI-ALPS index来评估GS功能。

       其中，Dxxproj和Dxxassoci分别为投射纤维和联合纤维在X轴方向的扩散率，Dyyproj为投射纤维在Y轴方向上的扩散率，Dzzassoci为联合纤维在Z轴方向上的扩散率。

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图1  DTI-ALPS index处理流程。DTI-ALPS index：血管周围间隙扩散张量成像指数。
Fig. 1  Calculation of DTI-ALPS index. DTI-ALPS index: diffusion tensor image analysis along the perivascular space index.

1.4 统计学分析

       应用SPSS 19.0软件（IBM SPSS, Chicago, USA）进行统计学分析。使用Kolmogorov-Smirnov法分析计量资料的分布特征，如符合正态分布用（x¯±s）表示，不符合正态分布用中位数（四分位数间距）表示。对两位医师测量结果的一致性采用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）检验。ICC≥0.90表示一致性极好，0.75≤ICC<0.90 表示一致性较好，0.50≤ICC<0.75表示一致性中等，ICC<0.50表示一致性较差。患儿组及对照组人口学资料及DTI-ALPS index比较采用卡方检验或独立样本t检验。利用Pearson相关分析患儿组及对照组DTI-ALPS index与年龄、癫痫发作持续时间、发作频率及WISC测评结果[包括总智商（full intelligence quotient, FIQ）、言语智商（verbal intelligence quotient, VIQ）及操作智商（practical intelligence quotient, PIQ）]的相关性。P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料

       最终纳入患儿20例，男11例，女9例，年龄为6.01~11.30（8.84±2.42）岁。对照组儿童20例，男10例，女10例，年龄6.08~11.83（8.63±2.42）岁。研究人群的纳入排除流程如图2所示。纳入人群的基本临床资料见表1。

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图2  纳入排除流程图。RE：Rolandic癫痫。
Fig. 2  Illustration of inclusion and exclusion flow chart. RE: Rolandic epilepsy.

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表1  研究对象的人口统计学资料
Tab. 1  Demographic and clinical data for epilepsy and control group

2.2 DTI-ALPS index 测量结果分析

       两位医师测量结果一致性的ICC值为0.86，提示不同观察者之间测量结果的一致性较好。患儿组和对照组DTI-ALPS index均值分别为1.41±0.20、1.56±0.16。患儿组DTI-ALPS index明显低于对照组，组间差异有统计学意义（t=-2.620, P=0.013）。

2.3 DTI-ALPS index 与临床指标相关分析

       Pearson相关分析显示，患儿组和对照组DTI-ALPS index与年龄存在显著相关性。随着年龄的增加，两组的DTI-ALPS index均呈上升趋势（患儿组r=0.483，P=0.002；对照组r=0.534，P<0.001）（图3）。RE患儿DTI-ALPS index与癫痫发作持续时间、发作频率呈负相关（发作持续时间r=-0.743，P<0.001；发作频率r=-0.460，P=0.044）；与FIQ及VIQ呈正相关（r_FIQ=0.523，P=0.014；r_VIQ=0.563，P=0.001）（图4）。与PIQ无相关性（P>0.05）。

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图3  DTI-ALPS index随龄性变化。DTI-ALPS index：血管周围间隙扩散张量成像指数。
Fig. 3  Age-related changes of DTI-ALPS index in RE group and control. DTI-ALPS index: diffusion tensor image analysis along the perivascular space index.

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图4  DTI-ALPS index与临床指标的相关性。DTI-ALPS index：血管周围间隙扩散张量成像指数；FIQ：总智商；VIQ：言语智商。
Fig. 4  The correlation between DTI-ALPS index and clinical parameters. DTI-ALPS index: diffusion tensor image analysis along the perivascular space index; FIQ: full intelligence quotient; VIQ: verbal intelligence quotient.

3 讨论

       本研究通过分析RE患儿GS功能，探索GS功能与临床指标的相关性，揭示疾病潜在的机制。结果表明，患儿组GS功能显著降低。两组DTI-ALPS index均与年龄呈正相关。患儿组DTI-ALPS index与癫痫发作持续时间、发作频率呈负相关，与FIQ及VIQ呈正相关，与PIQ无相关性。以上提示DTI-ALPS index可能是RE患儿认知功能损害及疾病状态的MR影像学指标，为癫痫患者潜在的GS治疗通路提供影像学依据。

3.1 癫痫患者GS功能的变化

       GS功能受年龄、睡眠、体位、呼吸及姿势等多种因素的影响^[8]。为避免混杂因素的干扰，本研究纳入的患儿组和对照组的年龄相匹配。此外，所有受试者在MRI检查前一个月内未进行睡眠剥夺，均在清醒状态下平静呼吸时采取仰卧位进行MRI数据采集。TAOKA等^[10]利用DTI-ALPS来评估阿尔茨海默病患者GS功能，相较其他b值，b值在1000 s/mm²时DTI-ALPS index与简易精神状态量表评分的相关性更强，且图像的信噪比更高，故本研究b值取1000 s/mm²来评估GS功能^[10]。

       RE组的DTI-ALPS index低于对照组。可能是由于癫痫发作引起谷氨酸和促炎介质过度产生、谷氨酸受体激活及氧化应激反应破坏了内皮细胞紧密连接，导致血脑屏障损伤（blood-brain barrier, BBB）^{[15, 16]}；血压升高影响动脉搏动，造成血管周围间隙（perivascular space, PVS）代谢废物清除障碍^{[17, 18, 19]}；神经轴索损伤，使tau蛋白异常沉积^[9]。以上过程影响了代谢废物的产生与清除之间的动态平衡，导致GS功能障碍，造成沿PVS水分子的扩散性减低，DTI-ALPS index下降^[20]。此外，本研究提示癫痫发作频率及发作持续时间与DTI-ALPS index呈负相关。癫痫的持续、频发，造成更多的代谢产物释放，引起BBB和GS更严重的损伤，DTI-ALPS index下降，表明DTI-ALPS index是反映RE疾病状态的有效影像学标志物。然而，既往研究通过分析颞叶癫痫、枕叶癫痫及青少年肌阵挛性癫痫患者的DTI-ALPS index，均未发现其与癫痫发作频率的相关性，可能与纳入RE患者的异质性及癫痫放电侧别有关^{[21, 22, 23]}。

       阿尔茨海默病、脑小血管病患者DTI-ALPS index与认知呈正相关^[24]。但尚未有研究探索癫痫患者DTI-ALPS index 与认知功能的关系。本研究显示RE患儿DTI-ALPS index与FIQ及VIQ呈正相关，与PIQ无相关性，表明DTI-ALPS index一定程度上可反映大脑的储备功能^[25]。癫痫发作使脑脊液-组织间液交换障碍，引起磷酸化tau蛋白沉积，破坏细胞骨架及轴突运输，导致认知功能下降。GS功能异常亦会引起神经炎性反应及神经元损伤，造成认知障碍^[26]。

3.2 GS功能的随龄性变化

       本研究发现6~12岁时RE组及对照组DTI-ALPS index与年龄呈正相关。提示儿童期随着时间推移，血脑屏障不断发育，GS功能逐渐完善^[27]。与GS功能密切相关的睡眠结构呈随龄性改变，表现为出生时占睡眠周期50%的快动眼睡眠逐渐下降到成年期的25%，而GS清除效率最高的非快动眼睡眠所占的比例逐渐上升，在儿童期达到顶峰，故6~12岁时，随着年龄的增加DTI-ALPS index呈上升趋势^{[28, 29, 30]}。

       本研究的DTI-ALPS index与既往研究一致，均在1~2之间，若其值小于1，则代表脑组织发生损伤^{[21, 22, 23, 25]}。此外，DTI-ALPS index 值还会受多种因素影响，如年龄、血压、呼吸、脉搏、睡眠、疾病等，此外不同性别、种族及地区人群的DTI-ALPS index亦可能存在差异，需要后续研究进一步证实^{[21, 23, 25]}。

3.3 本研究的局限性

       本研究中存在一些不足。首先，采用的方法只能计算X、Y、Z轴三个方向上的扩散率，故在PVS不沿X、Y、Z轴方向走行的区域，不能进行独立评估；其次，手工勾画ROI存在一定的主观偏移，但不同观察者间的一致性较好，确保了结果的可重复性；最后，本研究为横断面研究，尚需在后续纵向随访研究中进一步探讨GS功能在RE病程中的时间变化轨迹。

4 结论

       综上所述，本研究基于DTI图像发现DTI-ALPS index在6~12岁逐渐增加。RE患儿DTI-ALPS index降低，且与疾病状态呈负相关，提示DTI-ALPS index可反映RE患儿GS功能并作为监测疾病状态的影像学标志物。