MRI海马定量测量在海马硬化评价中应用技术现状

MRI海马定量测量在海马硬化评价中的应用现状
海马硬化（HS）是对抗癫痫药物不敏感的部分性发作的最常见原因，但外科手术却常常收效。

通过前额叶切除术，约三分之二的HS可免于发作。

HS的病理基础主要是海马内神经元丧失和胶质细胞增生，其中以CAI、CA3、CA4区为明显，而CA2、齿状回相对较轻，但严重时也可受累，甚至累及海马周边的飙叶结构。

正由于HS常累及海马外结构，所以有时也称为近中颛叶硬化（MTS）。

MRI研究也有类似的发现，且海马外结构的萎缩程度与海马萎缩程度成正比，表明两者很可能是同一病理基础的共同结果卩铁
在MRI时代以前，HS几乎不可能在术前得到诊断，MRI技术的发展，尤英是进入20 世纪90年代，HS能较可靠地在术前得到诊断。

HS在MRI上的征象主要是基于两点发现，即海马萎缩和T2WI上海马信号增髙，英发生率分别为62%-97%'3-6'和84%-100%®5嗣。

但两种征象就其本身而言都是非特异性的。

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）.海马外•癫痫,有时甚至吸毒、酣酒等都可引起一泄程度的海马萎缩。

而T?WI上信号增髙也可岀现于其它情况，如感染性病变、肿瘤等，（3）有些甚至病理检查无明显异常。

这可能与癫痫发作所致的临时海马水肿或药物影响等原因有关。

此外还有颛角扩大、侧白质萎缩、额叶灰白质分界不淸等征象，但这些征彖并非HS的特异征象，仅能作为辅助征象，可在一定程度上提髙对HS的诊断特异性和准确性卩需要强调的是，为了能可靠、准确地在MRI上诊断HS,必须应用一系列特定的序列进行扫描已获得符合诊断要求的图像。

这些序列包括：轴位（最好与海马长轴相平行）SE序列T.WL T2WI,与海马长轴垂直的斜冠状位薄层3D- 梯度回波序列「WI及SE序列T2WI, FLAIR序列有时也有帮助。

国际神经影像学委员会专门就此作了一个推荐方案⑼。

对常规序列扫描与特定序列扫描在HS诊断上的比较显示了两者有极大的区别皿⑴。

HS在MRI上的两个主要征象都能进行泄量测量，即海马体枳（HCV）测量和海马T2 弛豫时间（HCT?）测MRI海马定量测量必须按照预先确定的标准程序一致地进行。

研究证实，按照标准程序，由熟悉这些结构的测疑者进行测疑，其结果的准确性和可重复性是很髙的'14-2,I O MRI海马泄量测量时，测量者必须熟悉近中额叶区域的结构，这是保证进行准确、可靠测疑的基础。

海马结构是一个复杂的结构，全长约40亳M。

前部膨大，称为海马头，英特征是有34 个趾状突起。

海马头转向内侧构成钩的后部，当苴转向内侧时，海马及齿状回位于钩裂的上方（钩裂有时也称为钩切迹或钩状沟，有时也被错误地称为海马沟），此裂分开上方的钩和下面海马旁回。

当海马和齿状回到达钩的内侧而时，它们转向上并构成钩内侧的后三分之一和钩的内上面，此时齿状回成为一条难以辨认的窄带，嵌在缘内回（构成钩的后极，相当于海马CA3区）和钩回（相当于部分海马CA1区及下托）之间。

钩回与环回之间没有明确的界限。

钩裂的底由前下托构成。

海马体环绕中脑上部弯曲，凹而向内，其解剖结构相对要简单的多。

海马体向后延伸为海马尾，海马尾转向内侧，位于脐毗体压部的前下方。

海马尾向上转为束状回，束状回最后移行为位于脐脆体上表面的灰被。

海马头、体、尾之间并没有明确的界限，缘内回后缘、后连合常作为三者分界的标志。

一、两种海马定量测量，即HCV测量和HCT2测量之间的关系：
两者中HCV测量相对来说应用较为广泛，但两者是相互补充的。

两者的病理基础也不完全相同卩叭HCV和HCT2异常在HS中的发生率各家报道不大相同，在诊断HS中两者结合可增加对HS的检出敏感性1523-25）。

因为有些HS病人可能HCV正常而有HCT?增髙，有些则可能有HCV降低而无明显HCT』增髙。

对一组14例HCV测量有海马萎缩和11例无海马萎缩的单侧颁叶癫痫（TLE）病例，所作的HCT2测量显示，所有有海马娄缩和9例无海马萎缩有癫痫灶同侧的HCT?增高a】。

这表明HCT2测量能在HCV测量显示无明显海马萎缩时提供海马异常的证据，且能正确定侧癫痫灶。

研究显示AD也常常有单侧或双侧HCV 萎缩，但HCT?的研究显示英T?弛豫时间仅轻微降低，且与海马萎缩程度并不相关，这显然与HS不同㈣。

一些研究Z9.2百发现
使用HCT2测量发现双侧海马异常者较多，为20%-44.6%,与PET和MRS发现的双侧海马异常的发生率类似，但英临床意义仍需进一步研究。

列外，当使用HCV测量并进行两侧海马层间面积曲线匹配时，由于正常海马头部形态变化较大，致使海马头部的轻微局灶性萎缩难以判断，这时T?弛豫时间测量可能也很有帮助⑷。

T2WI上信号增髙的病理基础一般认为在神经元丧失区域的神经胶质细胞反应性增生，然而在AD的研究中却发现在病理显示海马胶质增生的区域，其门弛豫时间并无明显变化〔2儿故HCT2测量在癫痫的评价中可能有其独特的作用。

二、MRI海马定量测量的方法：
1、HCV测量的方法：
MRI±对HCV准确的、可重复性的测量依赖于图像的采集和图像的后处理。

图像的采集应满足以下的要求"叫①最大的空间分辨力，实际应用中意味着采用尽可能薄的层厚以避免层内的容积平均效应。

②、能最好显示海马的边界，信噪比应足够髙，灰质、白质、脑脊液间的对比应足够强以允许海马边界可靠的识别。

③、图像采集时间不应过长，如此才能在实际应用时为大多数患者所接受。

上述要求使得HCV测量所使用的采集序列最常用的是3D梯度回波序列(⑹，其扰相梯度可消除大部分脑脊液搏动伪影。

扫描获得TiWI,因为在「WI上灰白质分界清楚，易于识別海马边界。

另外，必要时为肖省时间可使用矩形FOV。

重建层厚最好在2mm以下，这样产生的图像不仅可用于HCV测量，也可提供满足常规诊断目的的全脑薄层高质量图像。

列一种较常用的序列是2D-薄层FSE序列其次，3D-薄层FSE序列也是潜在可能使用的序列，但其需要有高质量的梯度线圈支持。

在扫描方位上，大多使用垂直于海马长轴的斜冠状位，这样海马的边界在大部分区域较易识别，且HCV测量时的部分容积效应最小。

也有人使用矢状位的图像采集方式卩5,并直接在矢状位图像上测量HCVo在矢状位上海马大部分边界可较易识別，但部分边界，尤其是下托与海马旁回的界限、海马头部内侧与杏仁体 -环回之间的界限较难分淸(⑺。

斜冠状位上海马边界的确左：①、海马头：在海马边界的确圧时，海马头部是最困难的。

海马头前上方为杏仁体。

最可靠的区分海马头与杏仁体的标志是侧脑室下角，尤英是当其向内伸形成钩隐窝是，区分更明显。

然而钩隐窝部分经常是显示不淸的，尤其在靠内侧，这样海马趾状突起就通过潜在的侧脑室腔紧贴杏仁体。

如果这样的话，则需要使用其它的标志。

其中海马槽就是一个标志，其位于海马趾状突起的侧脑室面，呈一薄层，可用以界泄海马与杏仁体的界限。

因为其是白质，比邻近的灰质在「'VI上信号高，一般容易分辨。

苴次是识別半月回，如果海马槽显示不淸而可见明显的半月回，则可使用侧脑室下角与半月回下界的连线作为分界线。

假如钩隐窝、海马槽、半月回均不明显时，则使用侧脑室下角与钩表面之间画一条水平线作为分界线。

下界即以下托与海马旁回白质之间的分界为界限,较容易界泄。

下托与海马旁回皮质之间的分界则以两者在内侧形成的角度处区分l,6J7L外界邻侧脑室额角，易界左。

内侧与环回的界限多数可依据海马槽及海马旁回白质予以确左，少数难以确泄者需凭经验定界。

②、海马体：海马体部定界相对容易。

内侧邻脑干周国脑池，外侧邻侧脑室皺角。

上界为海马槽。

下界为下托与海马旁回白质之间的分界。

下托与海马旁回皮质之间的分界同海马头部，也以两者形成的角度处区分。

③、海马尾：海马尾的外侧邻侧脑室额角，上界为耕丿氐体压部和背侧丘脑，内下界为扣带回峡部和海马旁回白质。

下托与海马旁回皮质之间的分界也同海马头部，也以两者形成的角度处区分。

以穹窿脚与海马明显分离的层面作为HCV测量的最尾端层而，这样尚有小部分海马尾未纳入体积测量范围。

如此确左边界的海马结构包括海马本部(Ammon's horn)、齿状回、下托、海马槽、海马伞，但不包括与海马结构分离的穹窿脚。

仅遗留海马尾部小部分的区域未包括，其体积测量范围应占海马全部体积的90%-95%o
MRI上HCV测量通过在工作站上用手工描绘出海马结构各层的边界，计算总而积乘以层厚即得HCV。

但由于HCV测量非常耗时，从而限制了它在日常临床工作中应用。

近年来有些人尝
试用软件自动测量HCV,也取得了一些较满意的效果'3,-34L其基本原理多是应用正常海马模板，通过适当的校型在三维方位与被测量者海马相匹配，校形后与被测量海马匹配的海马模型体积即所测量的HCV.有时在海马边界的确定上也通过设左信号域值由计算机自动描绘，但在大多数情况下，仍需手工帮助确定边界。

其优势除了可节省一些时间外，作者认为可在一定程度上减少主观误差，提高体积测量的可重复性，通过校型匹配还能发现海马局灶性的体积萎缩和具体的变形情况⑶•⑹。

也有作者提倡仅仅测量海马体部的体积来代替海马全长体积测屋，并认为能得到海马全长测量相同的左侧能力。

其优点是因为海马体部边界容易确泄，所以测量者间的差异较小，且所化时间少厲】。

但是，尽管绝大多数HS均累及海马体部335.36）,但仍有少数HS 病例仅累及海马头、尾部W23）,故仅测量体部的潜在缺陷是对于少数仅累及海马头部、尾部的HS病例可能漏诊。

2、HCT2测量的方法：Jackson GD et汕⑶最早于93年将T2弛豫时间测量应用于海马，当时使用的是一种16回波的SE序列，称为Carr-Purcell-Meiboom-Gill序列，回波时间为22ms-262ms,对16个不同回波时间的图像，通过单指数衰减曲线由计算机讣算岀T2图。

此方法可得到准确的HCT2数据。

但其局限性为扫描很耗时，故仅能测量海马一个层而（常在HS最常累及的海马体部）的T2弛豫时间，且还需要其它序列扫描以获得常规诊断图像。

近几年来有人双回波SE或FSE序列对HCT2进行测星〔21.37.3叫通过在健康对照组和手术海马标本的神经病理学检查，认为双回波SE或FSE序列对HCT2也能可靠、准确地发现海马异常，并准确左侧。

在对SE、FSE及传统的16回波序列的对比研究中，显示三者所测量的HCT2绝对值有明显差异0）。

比较三者对标准测量材料的测量数据，显示16回波序列的准确性明显更高，SE序列和FSE 序列测量的数据偏低，但相互之间有很好的相关性，而英中SE序列较FSE序列得到的结果更稳眾、可重复性更好⑵）。

由于HCT?测量应用的目的主要在于英是否能可靠、准确地区分异常和正常的海马，所以是否得到准确的HCT?就显得不那么重要了。

应用SE双回波序列的优点是在测MHCT2的同时，英扫描得到的图像还可满足常规的临床诊断要求，而无需列外增加序列扫描。

另外使用SE双回波序列可用更薄的扫描层厚，从而减少部分容积效应，并可测疑海马全长，以允许与HCV测量进行层间比较，可能提高HS检出率，尤苴是局灶性HS'2,'O因为HS的海马异常往往不是沿着海马全长均一的，而是最常累及海马体部，其次是尾部和头部，苴中约半数累及全长12儿扫描方位应选择与海马长轴垂直的斜冠状位，这样可最大程度地减少部分容积效应的影响。

除了扫描序列的应用外，设左T2弛豫时间测量的兴趣区也是非常重要的。

一般都将兴趣区设泄为排除海马边界的尽可能大的圆形或椭圆形区域⑵】。

兴趣区也应排除海马槽和海马伞，在海马头部，还应注意排除钩状沟内的脑脊液。

有人将海马轮廉通过手工描绘出，仔细排除海马边界和脑沟内脑脊液，认为可最大限度测量包括整个海马的T?弛豫时间。

但此法很耗时，临床应用并不多。

最近还有人应用基于体素的HCT2卩9）,苴方法是通过计算海马轮廓内所有体素的T2弛豫时间。

其优点是消除了手工设左测量区的主观偏差，同时其测量区也较手工设泄的区域范围更大。

这很可能在以后得到广泛应用。

三、对MRI海马定呈:测量值的分析：
MRI海马左量测量非常依赖于测量者对此技术的应用情况。

从各文献上报道的数据看，各医疗机构的正常人群HCV数据差异较大，其原因主要在于：①、使用的扫描序列不同，应用的层厚不同，扫描方位不同。

②、对HCV测量所使用的边界仍未统一。

如有的不包括海马槽、海马伞等结构I讪，有的使用后连合作为HCV测量的后界，即仅测量海马头、体部的体积⑷m。

③、在泄界的解剖标志不明显时，各机构测量者根据各自的经验左界，可出现一定的主观差异。

④、齐人种之间的差异，或正常健康人群筛选标准的不同也可能会造成测量值的差异。

HCT?也一样，由于各机构所使用的扫描序列和参数不尽相同，而正如前所述，HCT』绝对值受不同扫描参数的影响很大，所以对于各机构得到的正常人群数据，可比性很小。

正由于上述因素的影响，文献报道的测量值仅能作为参考。

若要将MRI海马左量测虽实际应用于临床时，必须按照标准程序、相同的扫描序列和参数、一致的定界标准，建立自己机构的正常参考值叫8心5）。

在HS的判断中，HCV的判断标准有相对值判断和绝对值判断两种方法。

相对值判断方法的应用较广泛，它是通过比较病人两侧海马比率（一般为右/左）或两侧海马之间的体积差异来判断HS存在与否。

其优点是两侧海马比较无需进行标准化校正处理，只需要根据两侧比率或差异是否超过正常范朗，从而判断是否有HS,并泄侧，较易进行。

英理论基础是HS是单侧病变或双侧不对称病变（严重侧为癫痫起源侧）。

但在实际中，HS并非全为单侧或双侧不对称病变。

对于一些海马双侧对称性萎缩的HS病例，相对值判断方法就难以发挥作用。

正因为相对值判断方法的这种缺陷，绝对值判断方法被引入用于HS的判断。

绝对值判断方法要复杂的多，因为除了疾病因素（包括HS的存在与否及其严重性）夕卜，还有大量其它因素也影响HCV的大小。

在正常人，彫响HCV的因素有头颅大小、年龄、性别、何侧半球等保弘4儿对于是否有海马萎缩的判断，无法通过直接的数值作岀，而需要通过与经适当匹配的对照组的数据比较才能作岀判断。

因此，最理想的情况是，判断任何个体右或左侧海马（或两侧）的萎缩，应该通过与其年龄、性别相匹配的对照组比较，在校正了头颅大小以后的同侧HCV数值的正常值范羽后作岀判断。

但在实际应用中，通常不将年龄、性别作为考虑因素，因为年龄因素对HCV的影响主要发生在年幼期（由于生长发育）, 以及老年期（由于年龄相关的萎缩）〔42.#49］。

性别因素对HCV的影响远较头颅大小为小，对经颅内体积校正的HCV基本无影响H2•叭而何侧半球因素对HCV的影响各家报道不一。

一些研究认为正常人群右侧海马较左侧为大，而期一些研究则认为两侧没有明显差异不同的结论可能与正常人群的筛选标准不同有关。

正常人群两侧HCV之间的差异可能与利手及优势半球有关。

对于利手是否影响两侧HCV 比率，意见也不一致，有作者认为利手情况对英没有明显影响|42-431,但有人通过问卷来判断利手情况，并与体积测量结果进行分析I刚，显示两侧HCV比率在左、右利手者有统计学差异，苴中右利手者其右侧HCV 常大于左侧，而左利手者两侧无明显差异，建议在行HCV测量左侧癫痫灶时，应考虑利手的不同。

由于颅内体积与HCV之间有确左的相关关系，所以在应用绝对值判断方法时，必须使用颅内体积对HCV进行校正。

比较简单实用的一种校正公式是：▼校二^实“^均“总（V校为校正后的HCV, V实为实际测虽:的HCV, V均为正常人群平均颅内体积，V总为实际测疑的颅内体积）⑶）。

HCT2测量对HS的判断相对要方便的多。

只要各医疗机构制泄了自己的正常人群HCT? 的参考范国，就可决定每个病例实际测量的HCT?是否在正常范伟1，从而判断单侧或双侧海马是否异常。

年龄、性别及左右半球之间的HCV没有差异⑴丿刀）。

尽管各医疗机构所测量得到的正常人群HCT?差异很大，但英正常范围均相对较窄'^*1,这意味着HCH可能是潜在比较有用的衡量海马是否异常的绝对值指标。

有研究发现正常人群的HCT?在前部明显高于后部|,9381,可能是正常人海马头部神经元相对较少。

而在HS者，此梯度更明显（刈。

但也有研究发现在HS者，此梯度则消失卩叫一组部分性攧痫病例及对照组的HCT?测量显示，HS 者其硬化海马的HCT：明显增髙平均较对照组增髙20ms,而未硬化侧海马其HCT?也轻度增高，平均为3ms,同时还伴有前额叶的T2弛豫时间增高〔坷。

四、MRI海马立量测量与目测判断的比较：
大部分HS病例都有明显单侧萎缩的海马，且有T2WI上海马信号增髙，而对侧的海马显示正常。

研究已经表明HCV测量在确认这类HS是很敏感的，但目测判断也是敏感的方式，尤英是在特定序列扫描获得的质量良好的MR图像上作出的判断目测判断对HS的诊断敏感性可达80%-90%'5儿有人在FLAIR序列扫描得到的图像上，通过目测判断对HS的诊断准确性达到97%卩叽另外，目测判断还可方便地综合观察其它征象，如侧白质萎缩、蹶角扩大、顾叶灰白质界限不淸、海马趾状突起消失等。

有报道，海马趾状突起消失在HS诊断中有92%的敏感性和100%的特
异性创。

在这种情况下，从临床目的来看，MRI 海马左量测量并不是必需的。

很少一些研究在相同MRI上比较了目测判断和海马体积测量对HS的作用，得出的结果也不尽相同。

一般认为，海马体积测量可能会在一泄程度上提髙HS的检出率，但貝应用较目测判断要繁琐、耗时的多。

任HS的诊断敏感性方面，海马体积测量与目测判断分别为76%-100%和56%-93%〔3"2.415叽一项使用HCT?测量对97例隐原性TLE病例的分析，发现92%的病例有海马异常，而目测判断的发现率为72%'2«1。

但一项较系统比较目测判断与HCV测疑在一组手术病理证实的HS诊断中能力，发现HCV测量并不比目测判断更敏感，相反还稍差，两者的敏感性和特异性分别为81%和82%对86%和83%140|o另一工程测判断海马体部萎缩情况对HS的诊断敏感性是100% (40/40) 1601 o 尽管目测判断能较容易分辨岀单侧或两侧明显不对称的HS,但当出现单侧轻微局限性或双侧对称性的HS时，目测判断就显得困难⑹)。

为了准确评价双侧海马萎缩存在与否及英严重性，使用HCV测虽:的绝对值判断方法和HCT?测量是必要的。

HCT?测量也能在这种情况下提髙HS的检岀率。

一项研究显示，在30例难治性TLE中有5例目测判断为正常海马的病例，有3例有局灶性HCT2异常。

在对一组55例难治性TLE的分析中Bl,苴中1例单侧局灶性HCT2异常的病例在目测判断中未发现。

另外在HCT?测量显示双侧海马异常的15 例病例，目测判断仅发现6例，还有6例目测判断为单侧异常，另3例为可疑异常。

HCT2 测量还可在目测判断模棱两可时，提供客观的数据卩儿
另外，有关双侧HS存在与否及其严重性的泄量数据有助于术后发作控制和记忆功能改变情况的预测|6268|e目前，仍有必要对双侧HS的程度与手术预后之间的准确关系进行研究, MRI海马定量测量是这一重要临床研究的一项理想手段。

有研究在比较了目测判断与MRI海马泄量测量后，认为MRI海马左量测量的优势主要有HH：①、能提供客观的判断数据。

②、目测判断的左侧准确性在两侧有明显不同，而立量测量则不会。

③、如果病人体位不对称时，左量测疑肯泄比目测判断容易获得正确的诊断。

④、对双侧对称性HS的判断|40LMRI海马左量测量最大的用处可能是在临床研究领域“刖。

疋量测疑得到左量数据，允许各不同亚组TLE病人之间海马萎缩程度的更好比较。

这些数拯也能与其它的临床测量数据在统计学上做相关分析，从而对HS有更好的理解。

总之，在常规临床应用中，MRI海马泄量测量是否能提高对HS的诊断仍然不淸楚，尽管其在某些情况下有较肯左的作用。

这可能也就是其没有在临床得到广泛应用的原因之一。

实际应用中，在质量良好的MRI上的目测判断是HS诊断的基础。

HCV、HCT2测量所得到的结果都应在目测判断的基础上作出解释。

如此才可能从左量测量中获得对海马的准确评价。

五、MRI海马定量测戢在HS评价中的特异性：
已经有几项研究考察了起源于海马外TLE和颛叶外癫痫的HCV测屋情况，以了解是否源于海马外的癫痫发作会引起海马神经元的丧失，从而海马的萎缩和体积明显下降问0.69"。

一些研究显示，在颁叶外结构病变所致的慢性癫痫病人中没有任何海马萎缩有研究对比HS与海马外TLE、颛叶外攧痫的神经病理学结果，显示源于海马外的癫痫很少引起神经元丧失和胶质细胞增生，仅HS的严重程度与HCV萎缩密切相关⑺)。

故认为对于非海马起源的癫痫，HCV测量对癫痫灶的左位、左侧既不敏感也不特异。

但也有研究认为, 尽管海马萎缩在复杂部分性癫痫发作最常见，但也时常出现于其它类型的癫痫发作，甚至没有癫痫的病人在非癫痫病人中，如AD、酗酒等也常有海马萎缩17儿但随机抽取一组大样本非癫痫病人的MRI进行海马的回顾性分析,仅发现2例有HS征象,即海马萎缩和T2WI 上信号增高，而追问病史2例均有先前的癫痫发作史卩叽
HCT2在不同类型癫痫也明显不同。

对一组96例部分性癫痫（分为MTS所致TLE组、病损性TLE组及额叶外癫痫组）和23例对照组的HCT2分析结果显示，MTS-TLE组硬化海马的HCT?比对照组平均增高19ms,而MTS-TLE组非硬化海马、病损性TLE组海马及额叶外癫痫组海马的HCT?比对照组分別增高3.3ms、4.3ms、3.7ms,三者接近，这提示非攧痫发作灶的HCT?轻度增。