癫痫(epilepsy ，EP)是临床常见、危害性较大的中枢神经系统疾病，电生理特征为神经元放电的同步性和兴奋性异常造成神经系统功能失常，临床表现为肢体抽搐，意识丧失等症状。NLE (nonlesional epilepsy，NLE)是指通过CT、MRI等影像学检查脑部无器质性病变的一类癫痫^[1]。NLE在临床工作中比较常见^[2]。

       功能连接的定义为空间上相互远离的大脑区域之间的时域相关性^[3]。有研究表明，癫痫的发生不仅仅与致痫灶密切相关，还与正常脑区与致痫灶的功能连接的异常、各个正常脑区间功能连接的异常有紧密的相关性^[4,5]。因此，从大脑神经网络的层面对癫痫进行研究，揭示大脑整体神经网络的异常，为治疗癫痫提供更好的理论基础。静息态功能MRI (rs-fMRI)功能连接技术（functional connectivity，FC）已成为目前大脑神经网络研究中应用最成熟、最广泛的技术。FC已广泛应用于神经、精神疾病的研究，如注意缺陷多动障碍^[6]、抑郁症^[7]等。

       笔者拟应用静息态功能磁共振的FC分析方法研究无灶性癫痫，以期探讨NLE患者是否存在着微观的病理生理改变以及脑功能的变化；NLE功能变化与临床变量的相互关系，探讨其潜在的生物学表征，从深层次理解其潜在的病理生理机制。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       搜集2011年3月至2011年9月遵义医学院附属医院门诊及住院癫痫患者43例（经高年资神经内科及儿科医师按照2005年国际抗癫痫联盟诊断癫痫和癫痫综合征的标准进行筛选^[8]），男25例，女18例，年龄9~36岁，平均（16.2±6.21）岁，受教育程度0~14年，平均受教育程度为（7.2±2.53）年，病程18 d至204个月，平均病程为（53.9± 61.01）个月，均为右利手（病例组）。搜集正常志愿者46名，男21名，女25名，年龄9~31岁，平均(18.32±5.55)岁，受教育程度4~18年，平均受教育程度为（13.71±19.65）年，均为右利手（正常对照组）。所有受试常规颅脑MRI检查未发现异常、无明确外伤或高热惊厥病史、无重要器官功能障及其他精神神经疾病史。病例组与对照组一般人口统计资料（性别、年龄等）无统计学意义(P>0.05)。本研究得到遵义医学院伦理委员会的批准，受试者被告知相应的权利与义务并且签署参与研究的知情同意书。

1.2　数据采集

       数据采集均用西门子公司3.0 T Trio A Tim超导型MR扫描仪，选用8通道线圈。受试者清醒、闭眼、无系统的思维活动平躺于检查床上，头部放置泡沫固定其不动，放置耳塞减少MRI噪声影响，调暗检查室内的灯光。采用基于梯度回波脉冲的单次激发平面回波成像（GRE-EPI）。TR 2000 ms，TE 30 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩阵160×160，扫描层数30层，层厚5 mm，间隔0 mm，扫描时间413 s，偏转角（FA） 90°。采集205个时间点，共获得6150幅图像。扫描方位平行于前后联合。

1.3　数据分析与统计学分析

1.3.1　数据预处理

       静息态数据预处理应用DPARSF_V2.0软件在MATLAB7.6和SPM8的基础上进行批处理。处理的过程依次为：(1)图像格式转换：将每位受试者的原始图像由dicom格式转换成analyze格式；(2)去除前10个时间点：去除由于机器刚启动或者受试者恐惧等原因而造成数据不稳定；(3)时间校正：消除间隔扫描出现的时间相位差，使TR中的每层获取时间为一致；(4)头动校正：将头动平稳大于2 mm，旋转大于2°被试图像剔除；(5)空间标准化：将rs-fMRI标准化到dparsfa软件提供的标准EPI大脑模板上；(6)去线性漂移：去除线性趋势（或者低频漂移）的影响；(7)滤波：去除如心跳、呼吸对受试图像进行的干扰。然后将每个体素重采样(Re-sample)为3 mm³；(8)空间平滑：用高斯核的全宽半高值（FWHM）为8 mm×8 mm×8 mm进行平滑。

1.3.2　FC分析

       海马是癫痫患者最常受累的部位，是海马环路和边缘系统的重要组成部位，也是默认网络中的重要节点，担当着记忆、情感等重要认知功能的信息处理。

       因此，笔者将海马作为种子区。采用DPARSF-V2.0工具包，首先对每个被试分别选取右侧海马（right hippocampi，RH）和左侧海马（left hippocampi ，LH）作为种子点，分别计算其时间序列，然后分别将RH、LH与全脑所有体素做时间序列相关，最后得到功能连接脑图。

1.3.3　统计学分析

       使用REST V1.7软件进行完成。将病例组与对照组的功能连接脑图进行两样本t检验，然后采用自带的EPI模板，归一化到标准MNI152 T1像上进行显示。取阈值P=0.05（未校正），经Alphasim校正，去除少于54个体素的区域（校正后P<0.05） ，得到两组受试者静息状态下大脑功能连接脑图。分析结果以REST自带的REST Slice Viewer进行显示。同时，使用REST V1.7软件中的REST Correlation Analysis对病例组的功能连接脑图与患者病程进行相关分析，P<0.05为有统计学意义为具有相关性，分析结果以REST Slice Viewer进行显示。同时，使用REST V1.7软件中的REST Correlation Analysis对病例组的功能连接脑图分别与患者病程进行相关分析，P<0.05为有统计学意义为具有相关性，分析结果以REST Slice Viewer进行显示。

2　结果

       NLE组右侧海马功能连接增加的脑区：右颞上回、左颞下回、双侧颞中回、左颞中回、双前额内侧回，右额中回（表1；图1）；NLE组左侧海马功能连接增加的脑区：双颞上回、左海马旁回、左额叶、右前额内侧回、左顶下小叶、右中央后回（表2；图2）。NLE组右侧海马功能连接降低的脑区：左内囊膝、左顶下小叶、右扣带回、左额上回、左额叶（表3；图3）；NLE组左侧海马功能连接降低的脑区：右小脑后叶、左小脑前叶、右颞上回、右丘脑（表4；图4）。

       病例组右侧海马FC与病程正相关的脑区位于：左额下回、左颞下回、左颞上回、右额叶、右楔前叶、右顶叶、右顶下小叶、右额中回（表5；图5）；病例组左侧海马FC与病程正相关的脑区位于：左舌回、双额中回、左顶下小叶、右中央后回（表6；图6）。病例组右侧海马FC病程呈负相关的脑区位于：左小脑前叶、左内囊膝（表7；图7）；病例组左侧海马FC与病程负相关的脑区位于：左小脑扁桃体、左额上回、右颞上回、左楔前叶（表8；图8）。

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图1  病例组右侧海马FC增加脑区位于右颞上回、左颞下回、双颞中回、双前额内侧回，右额中回
图2  病例组左侧海马FC增加脑区位于双颞上回、左海马旁回、左额叶、右前额内侧回、左顶下小叶、右中央后回
图3  病例组右侧海马FC降低脑区位于左内囊膝、左顶下小叶、右扣带回、左额上回、左额叶。彩色带代表T值
图4  病例组左侧海马FC降低脑区位于右小脑后叶、左小脑前叶、右颞上回、右丘脑。彩色带代表T值。图中左侧代表解剖右侧，右侧代表左侧
Fig. 1  The increased FC of RH was in the right superior temporal gyrus, left inferior temporal gyrus, right middle temporal gyrus, left middle temporal, right medial frontal gyrus, right middle frontal gyrus, left middle temporal gyrus, right middle frontal gyrus and left medial frontal gyrus.
Fig. 2  the increased FC of LH was in the right superior temporal gyrus, left superior temporal, left parahippocampa gyrus, left frontal lobe sub-gyral, right medial frontal gyrus, left inferior parietal lobule and right postcentral gyrus.
Fig. 3  The reduced FC of RH was in the left genu of internal capsule, left inferior parietal lobule, right cingulate gyrus, left superior frontal gyrus, left frontal Sub-gyral.
Fig. 4  The reduced FC of LH was in the right cerebellum posterior lobe, left ecrebellum anterior lobe, right superior temporal gyrus, right thalamus. Color belt is on behalf of T values. The left side is on behalf of the right in the figure, the right side on behalf of the left.

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图5  病例组右侧海马FC病程正相关脑区位于左额下回、左颞下回、左颞上回、右额叶、右楔前叶、右顶叶、右顶下小叶、右额中回
图6  病例组左侧海马FC与病程正相关脑区位于左舌回、双额中回、左顶下小叶、右中央后回
图7  病例组右侧海马FC与病程呈负相关脑区位于左小脑前叶、左内囊膝
图8  病例组左侧海马FC与病程负相关脑区位于左小脑扁桃体、左额上回、右颞上回、左楔前叶。彩色带代表T值。图中左侧代表解剖右侧，右侧代表左侧
Fig. 5  Positive correlation between RH FC and course of disease was found in the left inferior frontal gyrus, left inferior temporal gyrus, left superior temporal gyrus, right frontal lobe sub-gyral, right precuneus, left parietal lobe sub-gyral, right inferior parietal lobule, left middle frontal gyrus.
Fig. 6  The positive correlation for LH FC was found in the left lingual gyrus, right middle frontal gyrus, left middle frontal gyrus, left inferior parietal lobule, right postcentral gyrus.
Fig. 7  The negative correlation of RH FC was found in the left nodule and left genu of internal capsule.
Fig. 8  The negative correlation of LH FC was found in the left cerebellar tonsi, left superior frontal gyrus, right superior temporal gyrus and left precuneus. Color belt on behalf of T values. The left side is on behalf of the right in the figure, the right side is on behalf of the left.

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表1  病例组右侧海马FC增加脑区
Tab.1  Increased FC of RH in case group

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表2  病例组左侧海马FC增高脑区
Tab. 2  Increased FC of LH in case group

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表3  病例组右侧海马FC降低脑区
Tab. 3  Reduced FC of RH in case group

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表4  病例组左侧海马FC降低的脑区
Tab. 4  Reduced FC of LH in case group

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表5  病例组右侧海马FC与病程正相关脑区
Tab. 5  Positive correlation between RH FC and course of disease in case group

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表6  病例组左侧海马FC病程正相关脑区
Tab. 6  Positive correlation between LH FC and course of disease in case group

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表7  病例组右侧海马FC病程呈负相关脑区
Tab. 7  Negative correlation between RH FC and course of disease in case group

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表8  病例组左侧海马FC与病程负相关脑区
Tab. 8  Negative correlation between LH FC and course of disease in case group

3　讨论

3.1　FC的基本原理

       功能连接的定义为空间上相互远离的大脑区域之间的时域相关性^[3]。功能连接的脑区是指空间上是相互分离，但其时间过程的相关性明显高于非功能连接脑区的相关性。研究表明人脑在静息状态下存在着自发神经活动^[9]，其表现虽然依赖血氧水平信号，但在静息状态下表现为低频振荡（low frequency fluctuations ，LFF）。LFF(0.01～0.08 Hz)在脑功能网络中的不同脑区间呈现高度的时间一致性，即在静息状态下两个或多个时域相关的脑区具有功能连接^[10]。相关研究证明功能连接有相应的结构基础，功能连接可以反映解剖连接^[11,12]。研究已经表明^[13]，其他类型癫痫如内侧颞叶癫痫，海马与其他脑区功能连接存在异常，所以，本研究将海马作为种子点，研究海马与其他脑区功能连接的关系。

       所谓"静息态"，即不需要设计特定任务的安静状态，要求受试者闭眼、清醒、平躺、平静呼吸以及无系统性思维活动，因其不需要患者或正常被试执行特定的任务，易被患者接受，已被广泛应用神经精神疾病的脑功能研究。rs-fMRI即在静息状态下反映大脑功能状态的MRI方法。

3.2　FC增加

       本研究右侧海马功能连接增加的脑区：右颞上回、左颞下回、双颞中回、双前额内侧回，右额中回；左侧海马功能连接增强的脑区：双颞上回、左海马旁回、左额叶、右额叶前内侧回、左顶下小叶、右中央后回。

       本研究结果表明：(1)与海马连接增强的脑区主要位于颞叶、额叶、顶叶及左海马旁回。说明这些脑区组成了癫痫网络，与相关文献报道一致^[14,15]。(2)一侧海马不仅与同侧的脑区连接增强，还与对侧的脑区连接增强，可能原因为NLE痫样放电可传播至双侧大脑，同侧痫样放电达到一定程度时，由于自我保护的需要或者源于自我保护机制，痫样放电减少向同侧大脑传播，从而痫样放电转向传播至对侧大脑，导致与对侧大脑连接的增强。(3)右颞上回、右额叶前内侧回与双侧海马连接均增强，提示这两脑区在痫样放电过程受到的损害比较明显。

       颞叶位于外侧裂沟以下，由与外侧裂沟平行的颞上、下沟分为颞上、中、下回以及颞上回内侧几条较短的颞横回。颞叶的最主要功能是听觉功能，其次还具有对语言、情感的调控功能。颞上回为wenickle区的一部分，参与听觉信号的分析；颞中回的功能是参与对视觉信号的分析；颞下回参与视觉形成的分析，颞下回的皮层与额叶运动皮层及海马、杏仁核等皮层下中枢有复杂的神经联系，这是颞叶功能连接的解剖基础。Pereira等^[16]通过研究9名正常对照组（右侧mTLE与左侧mTLE各9名），发现常规MRI阴性的mTLE患者海马与颞叶的功能连接增强，提示它们之间的功能连接受到了损害。Luo等^[17]研究发现失神性癫痫患者颞叶的功能连接显示出显著的正相关，与本研究结果一致。本次研究中，颞叶的功能连接增强，从影像的角度解释了NLE患者出现学习、语言等认知功能障碍以及幻视、幻听、幻嗅等精神症状有关。颞叶与海马功能连接增强，再一次论证了颞叶属于癫痫网络的重要组成部分，与以往的报道一致^{[14, 18]}。

       额叶位于中央沟之前，外侧沟之上，额上、下沟将其分为额上、中、下回。额叶参与调控思维、语言、情感及自主意识等高级认知活动。额中回位于前额叶的背外侧，主要功能是维持注意力、调节情感及执行功能等。额中回的主要功能是维持注意力和适时记忆。前额叶内侧回与情绪的处理、分析思考等功能有关。前额叶与枕叶、顶叶、颞叶以及脑干有广泛的神经联系，前额叶接受来自机体内外的信息，并将组织的冲动传出，前额叶在大脑网络中具有重要的作用。刘新峰等^[19]应用磁化传递成像技术对特发性癫痫患者进行研究，发现双侧额中回、右侧额上回磁化传递率（magnetization transfer imaging，MTR）较正常对照组明显降低。MTR反映了大分子物质的完整性及邻近自由水的变化，MTR降低说明轴突损伤、神经元水肿、脱髓鞘等，提示额叶脑微观结构存在异常。McGilla等^[4]对特发性全身性癫痫研究发现，前额叶内侧回与海马以及其他脑区功能连接存在异常。Carney等^[20]利用EEG-fMRI对失神性癫痫的研究发现痫样放电时额叶呈正激活，说明额叶与痫样放电的传播有关，与本研究结果相符。额叶与海马连接增强，说明这些脑区间存在过量的电冲动发放，有利于痫样放电的传播，也是NLE患者思维、情感等高级认知活动障碍的原因。

       顶叶位于中央沟之后、外侧沟之上、枕叶之前的区域，中央沟与额叶为界，顶枕沟与枕叶为界，由中央后回、顶上小叶、顶下小叶及内侧的楔前叶及旁中央小叶组成。顶叶参与感觉信息（如痛觉、触觉、压力等）的处理，并与记忆、语言有关。中央后回与面部的运动和感觉相关，痫样放电通过特有的脑功能网络传播到中央后回，造成癫痫发作时面部抽搐、口角偏斜等症状。顶下小叶由角回与缘上回组成，与阅读功能有关，通过纤维束和额叶联系，共同维持感觉、语言等功能。相关研究发现人类大脑后注意网络负责注意焦点的转移，顶叶司当前注意中断，顶叶功能连接的异常将导致注意不能迅速转移，导致癫痫患者呆滞刻板、反应迟钝等症状。顶叶与海马功能连接增强，说明参与了痫样放电传播的过程，是NLE患者注意力、感觉障碍的原因。

       海马旁回又称海马回，位于侧副沟内侧。是海马旁回、海马、乳状体、丘脑前核、扣带回组成的海马环路中的重要一环。海马旁回将感知信息通过海马环路传送至海马，如果海马旁回功能失常，将导致海马及海马环路无法发挥正常功能，引起情感、行为的失调。本研究中，海马旁回功能连接增强，说明海马旁回参与了痫样放电的传播。

3.3　FC降低

       NLE患者与右侧海马功能连接降低的脑区：左内囊膝、左顶下小叶、右扣带回、左额上回、左额叶；左侧海马功能连接降低的脑区：右小脑后叶、左小脑前叶、右颞上回、右丘脑。这些脑区FC降低，说明：(1)这些脑区参与了痫样放电，痫样放电造成广泛的脑功能网络的异常；(2)反映了这些脑区功能受到了损害，与NLE患者意识、情感等高级认知功能损害有密切关系；(3)以上这些脑区功能连接的降低，可能受到了人类大脑"自我保护机制"的影响，这些脑区通过相互间功能连接的降低，抑制痫样放电的传播，对大脑的脑功能区起到一定的保护作用。

3.4　FC与病程的相关性

       右侧海马FC与病程呈正相关连接的脑区位于：左额下回、左颞下回、左颞上回、右额叶、右楔前叶、右顶叶、右顶下小叶、右额中回；与左侧海马呈正相关连接的脑区位于：左舌回、右额中回、左顶下小叶、双额中回、右中央后回。随着发病时间的增加而脑区间的FC增强，说明病程越长，痫样放电的发放越多，患者的认知功能及执行功能障碍就越明显。

       与右侧海马呈负相关连接的脑区位于：左小脑前叶、左内囊膝；与左侧海马呈负相关连接的脑区位于：左小脑扁桃体、左额上回、右颞上回、左楔前叶。发病时间延长，这些脑区FC降低，反映了正常脑功能网络随着病程的延长而受到了抑制或破坏。

       本研究也存在着一定的缺陷，如没有联合EEG-fMRI，不能确定在MR扫描过程中没有癫痫放电；某些患者可能使用镇痫剂药物，对结果有影响；病例数较少，可能存在统计学上的偏移。

       目前，应用FC研究NLE的报道较少，本研究通过rs-fMRI的FC方法对NLE的研究，发现NLE存在异常的功能连接，揭示了NLE患者大脑网络功能连接障碍。功能连接与病程相关性分析发现，一些脑区功能连接与病程相关，表明随发病时间延长，癫痫患者脑功能改变越明显，其临床症状如认知功能或执行功能障碍越明显，正常脑功能受到的抑制或破坏越明显，为癫痫病理生理机制研究提供了新的视察窗，为癫痫疗效评估、预后判断提供了理论。