内侧颞叶癫痫镜像活动传播网络机制的多模态MRI研究

Inter-hemispheric propagation of epileptic activity from epileptogenic focus to mirror focus causes bilateral brain impairments in mesial temporal lobe epilepsy (mTLE), and makes epilepsy lateralization challenging in clinic. Proposal of epileptic network theory provides new insights into the understanding of mirror focus epileptic activity propagation. This study aims to investigate the pathway and network patterns of epileptic activity in mTLE by using multi-modality MRI techniques. An approach of granger causality homology analysis is to be developed for epilepsy lateralization. Based on the constructions of large-scale directional functional network and white matter tractography anatomic network, a few of network indices are anticipated to be used in monitoring of the progress of mirror focus in mTLE. The relationships between the impairments of gray matter and white matter are investigated by combining studies of voxel-based morphometry and diffusion tensor tractography in mTLE. This study can shed light on the patho-physiological mechanism of mirror focus in mTLE, and provides potential tools for epilepsy lateralization of mTLE.

癫痫镜像活动传播是内侧颞叶癫痫双侧脑损害的病理生理基础，也是影响癫痫定侧诊断的主要原因。癫痫脑网络理论为癫痫镜像传播提供了新的研究思路，多模态MRI新技术则提供了适宜的研究手段。继于前课题对癫痫无向功能网络的研究，本项目拟采用Granger因果分析的有向功能连接fMRI技术、弥散张量白质束解剖连接及体素依赖的形态学分析等多模态MRI方法，对癫痫活动镜像传播的途径和网络模式进行研究。开发Granger因果镜像图，以期用于对镜像活动传播检测和癫痫定侧；建立可反映癫痫镜像传播的有向网络模型，分析其与白质传导束网络的关系；寻找特异的网络指标，用来反映镜像灶不同发生发展阶段的病生机制；定量观察癫痫活动镜像传播造成双侧海马间功能与结构损害的关系、脑白质神经传导束与相应灰质结构损害的关系。该研究有助于对内侧颞叶癫痫活动镜像传播病生机制的理解，并开发有望用于颞叶癫痫定侧及镜像灶分期的临床诊断新工具。

内侧颞叶癫痫（mTLE）是常见的难治性癫痫，也是目前临床治疗和研究最为关注的癫痫类型。对于mTLE，癫痫定侧是其主要的临床诊断问题；而癫痫镜像活动传播则可能是影响mTLE定侧诊断的主要因素，同时也是mTLE脑损害的主要病理生理基础。癫痫脑网络理论为癫痫镜像传播提供了新的研究思路，多模态MRI 新技术则提供了适宜的研究手段。基于此理论基础，在本课题的支持下，本研究组首先创立了半球间时相延迟的镜像功能连接技术及脑连接-振幅耦合技术，实现对mTLE的更精确定侧，把单指标癫痫活动检出效能从70%~80%提高到90%以上。第二，研发多模态MRI技术，以前颞叶切除前后mTLE为研究对象，发现mTLE术后脑功能及结构网络重组模式及影响手术疗效的网络特征，提出新的影像学指标用于预测颞叶癫痫手术疗效。第三，研发基于Granger的结构协变网络及功能网络，发现在mTLE中，海马硬化随着疾病进展造成mTLE其他脑结构损伤及功能损伤的模式，并指出丘脑是mTLE传播重要的中继节点；阐明了mTLE癫痫传播通路途径。第四，开发了动态功能连接技术、基于体素计算的定量铁沉积技术以及全频振幅技术，并用于对mTLE及其他癫痫类型的研究，发展补充了脑成像技术方法学，阐明不同癫痫病理生理机制，并为癫痫的诊断及研究提供新工具。第五，部分基于该项目的支持，采集癫痫多模态影像数据约4000例，建立了癫痫影像数据库平台。研究结果共发表SCI收录论文22篇，申请软件著作权3项。