药物难治性局灶性癫痫中丘脑及丘脑核团容积与功能连接改变：一项7T MRI研究

《Neuroradiology》：Volumetric and functional connectivity alterations of the thalamus and thalamic nuclei groups in drug-resistant focal epilepsy: A 7T MRI study

　　

目的：丘脑凭借其与多种脑结构的广泛连接，在癫痫发作传播中发挥重要作用。本研究利用7T MRI探讨MRI阴性药物难治性局灶性癫痫（DRE）患者丘脑及更细分的丘脑核团亚组的容积与功能连接改变。方法：29例MRI阴性DRE患者与49名健康对照接受7T MRI检查，包括T1加权与静息态功能MRI序列。采用自动化分割工具获得丘脑核团分割并划分为前核（ANT）、内侧核、腹侧核与后核组。以度中心性（DC）评估与全脑的功能连接。线性回归模型在控制年龄与性别后检验组间差异及与癫痫特征的关系。不对称指数评估患者组内同侧与对侧差异。结果：相较对照，患者双侧内侧核相对容积降低，双侧腹侧核相对容积升高，伴右侧ANT容积升高。左侧后核与腹侧核DC升高。内侧、腹侧及全丘脑ROI的容积和DC均与癫痫病程相关，而腹侧与全丘脑DC不对称性可区分不同发作类型与发作时长。结论：DRE患者丘脑核团存在结构与功能双重改变。腹侧、内侧与后核指标有望作为疾病负担与发作严重度的影像学生物标志物，鼓励进一步研究局灶性癫痫中丘脑核团的结构与功能特性。

研究背景与立项依据

癫痫影响全球约1%人口，其中约30%患者发展为药物难治性癫痫（DRE），而DRE中又有约30%在3T MRI下未见结构性致痫病灶（即MRI阴性）。丘脑作为皮质下与大脑皮质间感觉运动信息的中继站，借助广泛的丘脑皮质环路参与发作传播；立体脑电图（SEEG）证据也提示丘脑在局灶性癫痫中并非均匀受累，而是呈核团特异性改变。既往3T MRI难以稳定可视化体积仅约0.3 cm³的丘脑核团，而7T MRI在空间分辨率与BOLD（blood-oxygen-level-dependent）对比度上的优势，使核团级容积与静息态功能连接（FC）评估成为可能。该研究即在此背景下，针对MRI阴性局灶性DRE队列，利用7T MRI探究丘脑及ANT、内侧、腹侧、后核组的容积与DC改变，并关联假想致痫区（EZ）偏侧与发作严重度指标。论文发表于《Neuroradiology》。

主要关键技术方法

研究纳入29例MRI阴性局灶性DRE患者（≥12岁、假定单侧局灶起病、3T无结构异常、拟行切除手术）与49名健康对照，均行7T Siemens MAGNETOM扫描：MP2RAGE T1w（0.7 mm各向同性）与BOLD rs-fMRI（1.4 mm各向同性，TR=2 s）。结构像经B1⁺校正、FreeSurfer v7.1.0分割，丘脑核团用THOMAS工具箱按Morel图谱分为12核并归为ANT、内侧（中央中核、背内侧核、缰核）、腹侧（腹前、腹外侧前后、腹后外侧核）、后组（枕核、内/外侧膝状体）及全丘脑，相对容积以全丘脑容积归一。功能像经topup畸变校正、ICA-AROMA去运动伪影、0.01–0.1 Hz带通滤波；解剖掩膜配准至原生fMRI空间，提取各ROI平均时序，建68皮质+22皮质下节点网络，在70–90%稀疏度下计算节点DC（显著正连接数）。统计以多变量线性回归控制年龄性别，组间与癫痫特征关联用Benjamini-Hochberg FDR校正，偏侧性用不对称指数（(同侧?对侧)/(同侧+对侧)×100%）并经Wilcoxon与回归检验。

研究结果

Volumetry（容积）：患者双侧内侧核相对容积降低（左p<0.01、右p<0.01，FDR校正显著），双侧腹侧核相对容积升高（p<0.01，FDR显著），右侧ANT容积升高存活FDR（p=0.014，p_FDR=0.028）；全丘脑绝对容积组间无差。较长癫痫病程伴左内侧容积降低与左腹侧容积升高（未全过FDR）。ANT容积不对称指数增大与较长发作时长相关（p=0.021）。

Degree centrality（度中心性）：左侧后核组DC在74–90%稀疏度高于对照（82–84%最显著p<0.01，p_FDR<0.01），左侧腹侧DC在90%稀疏度升高（p_FDR=0.027）。较长病程伴右腹侧、左内侧、右全丘脑DC降低（均未全过FDR）。同侧后核DC在72–80%升高（78% FDR显著）；伴继发性全面性强直阵挛发作（SGTCS）者同侧腹侧DC在72–90%降低（76% p_FDR=0.011）、同侧全丘脑DC在74–84%降低（76% p_FDR=0.024）；较长发作时长者同侧全丘脑DC在73–86%降低（80% p_FDR<0.01）、同侧后核DC在82–88%降低；较长病程同侧内侧DC降低。

讨论与结论翻译

讨论指出，全丘脑容积无组间差异但核团特异性改变明显，支持丘脑受累非均匀的观点：内侧核（尤其背内侧）萎缩与既往颞叶癫痫（TLE）证据一致；ANT容积增大需谨慎解释，可能反映Papez环路整体重组而非单纯ANT病变；腹侧核容积增大伴SGTCS同侧DC降低，与腹前核功能紊乱区分发作泛化的报道吻合。DC结果显示左侧后核（含枕核）高连接性支持其作为发作传播枢纽与DBS靶点的合理性；病程越长同侧/右侧DC越低，符合丘脑“中继枢纽”随反复发作逐步耗损的假设。结构改变与功能改变不在同一核团完全重叠（如左后核仅DC升、左内侧仅容积降），提示容积与FC捕捉的是累积结构损伤与进行性脑网络重组两个半独立维度。

结论原文浓缩：DRE患者丘脑核团存在结构与功能双重改变；腹侧、内侧、后核指标有望作为疾病负担与发作严重度的影像学生物标志物，鼓励进一步在局灶性癫痫中研究丘脑核团结构与功能属性。