沿纤维束统计映射揭示SeLECTS儿童白质平均扩散率异常及其与智力商数的关联

《Brain Research Bulletin》：Along-tract statistical mapping of white matter abnormalities in children with SeLECTS

　　

采用沿纤维束纤维束测量学（tractometry）比较伴中央颞区棘波的儿童自限性癫痫（SeLECTS）患儿与典型发育对照儿童的白质（WM）微结构。经错误发现率（FDR）校正后，平均扩散率（MD）是唯一显示显著组间差异的扩散指标，SeLECTS患儿有六个纤维束的MD升高。受累纤维束包括连合纤维束、联络纤维束和投射纤维束，异常以浅表节段为主，与由深至浅的成熟模式一致。上述纤维束中较高的MD与SeLECTS患儿较低的操作智商（PIQ）和全量表智商（FSIQ）相关。

研究背景：伴中央颞区棘波的儿童自限性癫痫（SeLECTS）是常见儿童特发性局灶性癫痫，约占全部儿童癫痫的6%～7%，以感觉运动皮质起源的局灶性发作和睡眠期加重的中央颞区棘波为特征，典型起病年龄3～14岁，多数患者至青春期缓解。其自发缓解机制尚不清楚，但年龄相关性提示SeLECTS与脑发育有关。癫痫被视为网络障碍，反映神经元兴奋与抑制失衡及大量神经元同步放电；白质（WM）作为癫痫网络的结构骨干，参与介导和维持超同步电活动。既往神经影像研究显示SeLECTS存在灰质和WM结构异常，WM邻近癫痫灶可见各向异性分数（FA）降低和扩散率增加，异常程度与病程及认知表现相关；较新研究进一步发现浅表和深部WM异常，尤其位于感觉运动和语言相关网络。系统综述提示，广泛皮质和WM改变更符合非典型神经发育而非发作性损伤，且WM异常随年龄和病程增加而减轻，提示脑成熟延迟而非进行性结构损伤。髓鞘化是WM成熟的关键标志，不完整髓鞘化可破坏中间神经元动作电位传播，增加神经元超同步化，并与高兴奋性共同促进致癫痫。因此，研究人员假设SeLECTS与脑成熟延迟及WM髓鞘化不完整有关。弥散张量成像（DTI）对纤维结构内水分子扩散敏感，可提供FA、平均扩散率（MD）和径向扩散率（RD）等WM完整性指标；正常儿童发育过程中FA一般升高、MD降低，RD与髓鞘相关微结构改变有关并随发育降低。传统体素分析或基于纤维束骨架的空间统计存在配准不完美、交叉纤维分辨有限及骨架化解剖不准确等局限，故研究人员采用基于纤维束成像的沿纤维束统计映射，分析特定纤维束扩散属性，以减少交叉纤维混杂，评估SeLECTS患儿WM完整性并探索脑成熟延迟证据。

关键技术方法：研究纳入遵义医科大学附属医院儿科神经内科门诊招募的SeLECTS患儿及健康对照（HC；原文未注明HC招募来源），最终38例SeLECTS和31例HC进入分析。采用3 T MRI采集DTI（64个非共线扩散梯度，b=1000 s/mm²）和T1加权图像；经DIPY和FSL完成去噪、涡流与运动校正、脑提取及扩散张量估计。以约束球面反卷积（CSD）估计纤维方向分布，EuDX进行全脑确定性纤维束成像；以RecoBundles和DIPY 30束图谱提取30个WM束，BUAN纤维束测量学将每束分为100节段并生成DTI指标剖面。统计分析采用线性混合效应模型比较组间各节段FA、MD、RD，按束内100次比较行FDR校正；对PIQ、言语智商（VIQ）、FSIQ与MD行偏相关分析并以年龄和病程为协变量。

研究结果：
3.1 人口学数据（Demographic data）：通过组间比较，最终纳入38例SeLECTS和31例HC；两组年龄、受教育年限和性别分布无显著差异。SeLECTS组起病年龄中位数8.4岁，病程中位数13.5个月；脑电图异常左侧12例、右侧7例、双侧19例；抗癫痫发作药物治疗无用药18例、单药13例、多药7例；VIQ、PIQ、FSIQ分别约为99.5、99.2、100.2。纳入者与排除者比较未见显著差异，残余头动无组间差异，提示样本具有一定代表性且组间匹配。
3.2 沿纤维束映射结果（Along-tract mapping results）：通过对30个WM束FA、MD、RD沿束剖面比较，FDR校正后仅MD显示显著组间差异。SeLECTS组六个纤维束MD升高，包括两个连合束：小钳（CC_ForcepsMinor）和胼胝体中部（CCMid）；三个联络束：右侧极外囊（EMC_R）和双侧钩束（UF_L、UF_R）；一个投射束：右侧皮质脊髓束（CST_R）。MD升高几乎覆盖整个纤维束长度，显著节段主要位于CC_ForcepsMinor双侧上部、CCMid中央及双侧上部、EMC_R上部、双侧UF额区离散节段及CST_R上部。FA和RD呈未校正的FA降低、RD升高趋势，但无节段经FDR校正存活。结论为SeLECTS存在以MD升高为主、以浅表节段为主的白质微结构异常。
3.3 相关结果（Correlation results）：对32例具有完整神经心理数据的SeLECTS患儿行偏相关分析，CCMid、CC_ForcepsMinor和右侧CST的MD与PIQ负相关，CCMid和右侧CST的MD还与FSIQ负相关；显著相关节段与组间差异节段大部分重合。结论为上述纤维束MD升高与较低PIQ和FSIQ相关。

讨论总结：原文讨论认为，MD在多重比较校正后显示最稳健的组间差异，沿纤维束定位比传统方法更精确。受累纤维束主要穿越额叶、颞叶和顶叶，这些区域也是SeLECTS癫痫放电常累及皮质。胼胝体参与半球间通讯，小钳连接双侧前额叶并支持执行功能，胼胝体中部连接顶叶、前运动区和中央前回，参与感觉运动整合和高级认知。UF连接前颞叶与外侧眶额皮质及额极，是腹侧语言通路组成部分，涉及社会情绪和语义加工；EMC位于额颞深部，是多种短程和长程联络纤维通过的结构瓶颈，尤其连接参与语言加工的颞叶和额叶皮质。CST浅表节段邻近Rolandic区皮质表面，而Rolandic皮质是SeLECTS主要致痫区；原文提出这些浅表CST节段包含支配面部和口咽肌肉的皮质延髓纤维，可能与SeLECTS口面部发作表现相关的推测性假设。相关分析中显著节段主要位于这些纤维束浅表部分，与组间差异空间模式一致，提示这些通路微结构改变可能参与非言语和一般认知困难。多数受累节段位于纤维束浅表部分，符合WM由深至浅的成熟序列，即靠近皮质表面的浅表区域显示更明显年龄相关MD变化，可能反映浅表WM髓鞘化较晚；但双侧UF异常主要位于中段，不符合该梯度。MD和RD升高伴FA降低提示组织排列和/或髓鞘完整性降低。局限包括：因儿童高质量MRI获取困难，约50.6%的SeLECTS队列被排除，样本量有限且可能存在选择偏倚；研究为横断面，不能确定发展轨迹；多重比较按束内而非全脑同时校正；相关分析限于六个MD显著束；仅考虑年龄、性别和教育水平，未纳入社会经济状态和儿童肥胖等因素；52.6%的SeLECTS患儿扫描时接受抗癫痫治疗，虽组内敏感性分析未发现六束显著药物效应，但不能排除药物影响。
研究结论（原文翻译）：总之，研究发现SeLECTS与连合纤维束、联络纤维束和投射纤维束的WM显著改变相关；多数受累节段位于额叶、颞叶和顶叶纤维束的浅表部分；相关分析显示显著节段也主要位于纤维束浅表区域，与组间差异的空间模式相呼应。先进的BUAN方法可有效、精确且敏感地定位特定纤维束沿线的WM变化，显示其在未来WM病理研究中的潜力。