fNIRS-VFT作为18F-FDG PET的互补工具在药物难治性癫痫术前评估中的探索性研究——致痫区定位与术后言语记忆下降初探

《Acta Epileptologica》：fNIRS-VFT is a complementary tool to 18F-FDG PET in presurgical evaluation of drug-resistant epilepsy: an exploratory study

　　

背景：在药物难治性癫痫（drug-resistant epilepsy, DRE）手术中，准确术前定位致痫区（epileptogenic zone, EZ）与保留术后认知功能是两个关键但常相互竞争的目标。本研究旨在：（1）评估言语流畅性任务期间的功能近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy during a verbal fluency task, fNIRS-VFT）与发作间期¹⁸F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（¹⁸F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography, ¹⁸F-FDG PET）联合用于术前EZ定位的互补价值；（2）探讨任务态fNIRS功能连接（functional connectivity, FC）是否与术后言语记忆下降相关。方法：研究人员回顾性纳入2022年12月至2023年12月接受癫痫手术并完成发作间期PET与fNIRS-VFT评估的DRE患者。本研究所有分析均为描述性，未进行稳健的推断性统计检验。定位结局方面，在术后2年达到无发作的患者中分析PET低代谢与fNIRS-VFT低激活之间的一致性。记忆结局方面，比较有与无临床显著术后言语记忆下降（听觉词语学习测验（Auditory Verbal Learning Test, AVLT）延迟回忆≥4分下降）患者术后较术前任务态fNIRS FC的变化。结果：共纳入28例患者。20例达到无发作的患者中，PET显示与EZ一致偏侧化14例（70%），其中11例定位准确；fNIRS-VFT显示一致偏侧化9例（45%），其中4例定位准确，包括1例PET未能对EZ进行偏侧化的病例，提示fNIRS-VFT具有互补价值。19例具有完整记忆数据的患者中，4例出现显著术后下降。这些患者任务相关FC改变更明显，尤其涉及额极（frontopolar）、背外侧前额叶（dorsolateral prefrontal）、前运动（premotor）和颞叶（temporal）区域。结论：在这一探索性描述性分析中，发作间期¹⁸F-FDG PET与DRE患者手术区域偏侧化的一致性高于fNIRS-VFT。尽管如此，fNIRS可为PET结论不确定的病例提供补充信息。此外，任务态fNIRS连接变化可能与术后言语记忆改变相关。这些初步发现提示fNIRS-VFT可能在选择性病例中提供补充信息，需在更大规模前瞻性队列中验证。

研究背景：药物难治性癫痫（drug-resistant epilepsy, DRE）指至少两种耐受且适当选择的抗癫痫药物在有效剂量下仍不能控制发作的癫痫形式。除反复发作外，患者常存在认知、情绪和社会功能损害。手术切除致痫区（epileptogenic zone, EZ）可显著减少发作并改善生活质量，但手术成功关键取决于术前EZ准确定位。发作间期¹⁸F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（¹⁸F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography, ¹⁸F-FDG PET）通过检测发作间期低代谢辅助识别EZ并预测手术结局，但不能常规用于发作期成像，且受辐射暴露、高成本以及孕妇、哺乳期女性和幼儿等使用限制。功能近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）基于神经血管耦合，无创、便携、无辐射并可实时测量皮层血流动力学反应；其空间分辨率低于PET，但易用、时间分辨率高并可兼容电生理监测。言语流畅性任务（verbal fluency task, VFT）涉及额-颞-顶网络，用于评估语言和执行控制等认知功能，并对癫痫认知损害和代偿机制敏感。以任务态fNIRS低激活作为EZ潜在指标的依据在于癫痫发作间期功能受损：慢性反复发作可导致神经元密度降低、突触功能障碍及代谢基线改变，这些功能缺陷不仅见于静息状态，也表现为癫痫网络或与其功能相连皮层区域任务诱发血流动力学反应降低；但任务相关低激活并非EZ网络特异，也可归因于任务表现差异、抗癫痫药物影响、术前认知缺陷和广泛网络功能障碍，因此本研究将fNIRS-VFT作为探索性工具并结合多模态数据解释。PET和fNIRS检测不同但生理耦合的神经信号：PET测量静息状态脑葡萄糖代谢，反映基线神经元活动；fNIRS捕捉任务触发血流动力学变化，代表实时皮层功能激活，二者提供互补的代谢与功能信息。目前fNIRS用于EZ定位的效用仍不明确，术后言语记忆下降亦日益受到关注；定位准确性与认知保护虽为不同临床终点，但机制相关：癫痫网络病理既降低任务诱发激活（用于偏侧化/定位），也降低功能连接（反映网络储备和代偿潜力）。在同一队列中同时回答两个问题，可初步评估fNIRS作为PET辅助EZ定位工具及记忆结局探索性预测指标的价值。因此本研究有两个主要目的：（1）比较¹⁸F-FDG PET与fNIRS-VFT在术前EZ定位中的效果，并评估PET不确定时fNIRS-VFT是否提供补充信息；（2）探讨言语流畅性任务期间任务态fNIRS功能连接（functional connectivity, FC）是否与术后言语记忆下降相关。

研究人员开展了一项单中心回顾性研究，纳入2022年12月至2023年12月于福建医科大学附属第一医院接受术前评估的颞叶或额叶癫痫患者，所有患者接受视频脑电图监测、高分辨率MRI和¹⁸F-FDG PET进行偏侧化和定位；无创评估不确定时行立体定向脑电图。对于无发作患者，以与手术区域的一致性作为术后定位的实用性参考。排除标准包括非局灶性癫痫、不能完成言语记忆评估和严重神经精神共病。研究共纳入28例DRE患者，所有分析为描述性，未进行稳健推断统计。定位结局在术后2年Engel I/ILAE 1–2的无发作患者中分析PET低代谢与fNIRS-VFT低激活同手术区域的一致性；记忆结局在有完整记忆数据的患者中比较有与无临床显著术后言语记忆下降者术后较术前任务态fNIRS FC变化。研究得出：PET与手术区域偏侧化一致性高于fNIRS-VFT，但fNIRS-VFT可在PET不确定病例中提供补充偏侧化信息；任务态fNIRS连接变化可能与术后言语记忆改变相关。其意义在于为fNIRS-VFT作为选择性病例的术前辅助工具及术后认知监测的无辐射探索性指标提供初步依据，但需更大前瞻性队列验证。

关键技术方法（≤250字）：单中心回顾性队列，样本来源于福建医科大学附属第一医院2022年12月至2023年12月收治的DRE手术患者。术前完成发作间期¹⁸F-FDG PET/MRI视觉评估低代谢；fNIRS采用52通道ETG-4100于术前及术后≥1月记录，VFT为30 s基线、60 s任务、70 s后基线；分析氧合血红蛋白（oxygenated hemoglobin, HbO）的一般线性模型激活及感兴趣区（region of interest, ROI）间Pearson相关FC；AVLT延迟回忆评估言语记忆；术后MRI与PET/fNIRS配准判断与手术区一致性；术后2年Engel/ILAE评估。

研究结果：
Clinical characteristics：通过回顾性队列描述性分析，28例DRE患者中男11例、女17例，起病年龄15.6±6.3岁，手术年龄23.5±7.3岁，病程7.9±5.5岁；术后2年20例达到Engel I/ILAE 1–2结局，作为定位参考。
Localization performance of PET and fNIRS-VFT：通过无发作患者中PET与fNIRS-VFT结果比较，20例中¹⁸F-FDG PET/MRI显示14例（70%）PET阳性，发作间期低代谢涉及手术干预区，其中5例与切除区完全一致、6例定位、3例仅偏侧化；6例（30%）PET阴性。
fNIRS-VFT activation：通过同一队列fNIRS-VFT激活分析，20例中9例（45%）fNIRS阳性，低激活涉及手术干预区，其中4例呈定位模式、5例仅偏侧化，无患者低激活与手术部位完全一致；其余11例（55%）fNIRS阴性。
Postoperative verbal memory and fNIRS functional connectivity：通过术前与术后AVLT及任务态fNIRS FC比较，19例完成前后AVLT，4例延迟回忆≥4分下降，15例稳定；无患者WAB-AQ下降≥5分，排除语言障碍导致VFT表现差异。
AVLT outcomes：通过AVLT延迟回忆评估，术后言语记忆下降定义为延迟回忆≥4分下降，4例出现临床显著下降，15例稳定。
fNIRS functional connectivity analysis：通过19例患者（4例记忆下降、15例无下降）任务态fNIRS FC描述性比较，记忆下降组连接变化更大且更极化，尤其涉及Frontopolar.R–DLPFC.L、PMS.R–Broca.L和PMS.R–Broca.R连接；记忆下降组部分连接呈相反方向变化（如PMS.R–Temporal.R、PMS.R–Temporal.L），并见Frontopolar.R–DLPFC.L明显去抑制；上述为未校正多重比较的探索性描述。

讨论部分总结：原文讨论认为，¹⁸F-FDG PET与无发作DRE患者手术区域的一致性高于fNIRS-VFT；PET阳性率70%，精确EZ定位55%，略低于高分辨率MRI；PET低代谢常超出切除EZ，64.3%的PET阳性患者低代谢范围大于手术区，反映癫痫网络广泛功能障碍。fNIRS-VFT阳性率45%，单独临床应用价值有限，但高于既往静息态fNIRS检测的6–24%，提示任务范式可能对癫痫偏侧化有轻度优势；1例PET未能偏侧化者由fNIRS-VFT正确偏侧化，提示其作为影像不确定患者补充工具的潜力，但单例观察不能推广。原文指出研究缺乏定量体积分析，fNIRS低激活与PET低代谢空间范围差异基于视觉观察且无统计验证；fNIRS无辐射、时间分辨率高、便携并可行自然任务测试，是PET的补充而非替代。任务态fNIRS FC与术后言语记忆的探索性分析未校正多重比较，4例记忆下降者显示额颞网络显著改变，包括背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC）、额极、Broca区和前运动通路连接降低；原文讨论提出DLPFC参与工作记忆和注意控制、额极参与策略性记忆提取，这些环路连接降低可能假设性影响言语记忆加工，前运动-颞叶连接增加可能反映低效代偿性网络重组；但机制解释仍属推测，样本小且未校正，不能确认因果或区分适应性重组与非特异术后网络变化。原文认为术后言语记忆下降似乎与广泛任务相关网络扰动相关，而非局灶皮质功能障碍；任务态fNIRS连接可能作为无辐射的术后认知监测标志，需大样本验证。局限性包括回顾性单中心选择偏倚、样本小和记忆下降亚组有限；fNIRS仅覆盖额叶和前颞叶，未覆盖海马等深部记忆结构，且无短通道校正；抗癫痫药物个体差异可能混杂；FC估计未去除任务诱发反应，相关性可能部分反映共享任务时序；缺乏健康对照和非手术癫痫对照，不能区分手术相关网络变化与固有癫痫异常；缺乏系统行为VFT分析和正式语言优势评估。原文认为fNIRS在多模态癫痫评估中具有互补作用，术前可用于PET不确定病例的EZ定位补充，术后任务态连接可重复、安全地表征记忆相关网络改变，但结果仅为初步和假设生成，未来需结合EEG或fMRI验证。

研究结论（Conclusions）翻译：这项探索性回顾性研究为fNIRS-VFT在药物难治性癫痫手术管理中的两个潜在应用提供了初步证据。第一，尽管在无发作患者中发作间期¹⁸F-FDG PET与手术治疗区域的一致性高于fNIRS-VFT，但fNIRS-VFT在1例PET未定位病例中提供了可能有用的偏侧化信息，提示fNIRS-VFT值得作为辅助工具进一步研究。第二，术后言语记忆下降可能伴随任务相关fNIRS连接变化，但这些发现来自非常小的亚组，需在前瞻性研究中验证。