穆穎，張喆，劉光耀, 劉宏，張靜，凡振玉

原發(fā)性全面強(qiáng)直陣攣癲癇大腦-小腦功能連通性的靜息態(tài)功能磁共振成像研究

穆穎1，張喆1，劉光耀2*, 劉宏2，張靜2，凡振玉3

作者單位：
1.蘭州工業(yè)學(xué)院電子信息工程學(xué)院，蘭州 730050
2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院核磁共振科，蘭州 730030
3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院癲癇中心，蘭州730030

目的探討原發(fā)性全面強(qiáng)直陣攣癲癇(generalized tonic-clonic seizure，GTCS)發(fā)作間期靜息態(tài)下大腦和小腦之間功能連通性的改變特點(diǎn)。材料與方法對19例原發(fā)性GTCS患者(GTCS組)及22名年齡、性別、受教育程度、利手等相匹配的健康對照組志愿者(HC組)采集靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)，計(jì)算并比較兩組被試全腦低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuations，ALFF)值，分別以大腦(小腦)ALFF差異區(qū)為種子區(qū)計(jì)算其與小腦(大腦)所有體素之間靜息態(tài)功能連接(resting state functional connectivity，rsFC)并進(jìn)行組間比較，提取組間顯著差異腦區(qū)ALFF/rsFC值與患者國立醫(yī)院癲癇嚴(yán)重程度量表(national hospital seizure severity scale，NHS3)評(píng)分做相關(guān)分析。結(jié)果相對于正常對照組，GTCS組右側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回ALFF值顯著升高，而右側(cè)海馬、右側(cè)小腦腳2區(qū)、左側(cè)小腦4/5區(qū)ALFF值顯著降低；以各大腦(小腦)ALFF差異區(qū)為種子區(qū)域，GTCS患者組左側(cè)小腦8區(qū)、右側(cè)小腦4/5區(qū)rsFC值顯著升高(左側(cè)額下回、右側(cè)顳中回rsFC值顯著降低)；GTCS患者組NHS3評(píng)分與左側(cè)小腦8區(qū)rsFC值之間呈顯著正相關(guān)(r=0.48，P=0.036)，與右側(cè)顳中回rsFC值之間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.34，P=0.042)。結(jié)論GTCS發(fā)作間期存在大腦和小腦之間靜息態(tài)功能連通性異常，這些功能連通性的異常可能與GTCS患者的發(fā)病機(jī)理和臨床表現(xiàn)有關(guān)。

癲癇，強(qiáng)直陣攣性；低頻振幅；小腦；功能連通性；磁共振成像，功能性

原發(fā)性全面強(qiáng)直陣攣癲癇(generalized tonicclonic seizure，GTCS)作為特發(fā)性全身性癲癇(idiopathic generalized epilepsy，IGE)中最常見的一種亞型，其臨床表現(xiàn)為無明顯誘因的全身強(qiáng)直陣攣發(fā)作，腦電圖表現(xiàn)為廣泛性棘慢復(fù)合波發(fā)放，而在常規(guī)MR檢查中無腦結(jié)構(gòu)異常。長期的癲癇發(fā)作可嚴(yán)重?fù)p害患者的意識(shí)狀態(tài)和認(rèn)知功能。目前對癲癇發(fā)病的確切成因尚不明確，但通過觀察靜息態(tài)下全腦自發(fā)腦神經(jīng)活動(dòng)的特點(diǎn)有助于加深對其發(fā)病機(jī)理的認(rèn)識(shí)[1]。小腦通常被認(rèn)為是負(fù)責(zé)軀體運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)的重要腦區(qū)，但近些年的研究提示小腦也參與認(rèn)知、情感等調(diào)節(jié)功能[2]，基于靜息態(tài)功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技術(shù)的研究表明GTCS患者的小腦自發(fā)腦活動(dòng)存在異常[3-4]。然而之前的研究主要從全腦層面考察腦功能活動(dòng)，對大腦和小腦之間功能連接關(guān)系研究較少，GTCS患者靜息態(tài)下大腦和小腦之間的功能連通性改變特點(diǎn)需深入研究。本研究采用靜息態(tài)下全腦低頻振幅(amplitude of low-frequency fluctuations，ALFF)指標(biāo)，結(jié)合基于種子點(diǎn)的靜息態(tài)功能連接(resting state functional connectivity，rsFC)，探討GTCS患者靜息態(tài)下大腦和小腦之間功能連通性的改變特點(diǎn)及其相關(guān)的病理、生理機(jī)制與臨床意義。

1 材料與方法

1.1 研究對象

2014年2月至2015年1月，收集蘭州大學(xué)第二醫(yī)院癲癇中心確診的GTCS患者共計(jì)19例納入本研究。所有患者的入組標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)2001年國際癲癇分類標(biāo)準(zhǔn)，滿足臨床發(fā)作符合全身強(qiáng)直痙攣，常規(guī)腦電圖檢查可見癇樣波，常規(guī)頭顱MRI檢查正常。采用國立醫(yī)院癲癇嚴(yán)重程度量表(national hospital seizure severity scale，NHS3)對每位患者進(jìn)行病情評(píng)估。同期，招募在性別、利手、年齡和受教育程度均與GTCS組匹配的22名正常健康志愿者作為正常對照組，所有正常對照均無精神和神經(jīng)病史，常規(guī)MRI檢查無顱內(nèi)病灶。兩組被試在性別、利手、年齡和受教育程度上差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，具體臨床資料如表1所示。所有被試被告知本試驗(yàn)的目的與內(nèi)容，并自愿簽署了知情同意書。本研究獲得蘭州大學(xué)第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 數(shù)據(jù)采集

所有被試的數(shù)據(jù)均在同一臺(tái)Siemens Verio 3.0 T磁共振掃描系統(tǒng)完成采集，并且要求所有GTCS患者進(jìn)行掃描之前近3 d內(nèi)無癲癇發(fā)作，以便減輕可能因發(fā)作殘余腦電信號(hào)對靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。掃描任務(wù)由專人負(fù)責(zé)完成。在數(shù)據(jù)采集過程中，要求被試佩戴專用靜音耳機(jī)及耳塞，仰臥在掃描儀中，使用專用海綿墊將頭部固定在矩陣線圈內(nèi)，閉眼、放松、平靜呼吸并盡量避免特定意向性思維活動(dòng)，且不能睡著。采用梯度回波-平面回波成像(gradient echo-echo planar imaging，GRE-EPI)序列進(jìn)行靜息態(tài) fMRI 掃描，掃描參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間(TR)=2000 ms，回波時(shí)間(TE)=30 ms，視野(FOV)=240 mm×240 mm，層厚=3.8 mm，層間距=0.38 mm，矩陣(Matrix)=64×64，層數(shù)34層，采集掃描200個(gè)時(shí)間點(diǎn)，掃描時(shí)間共400 s。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)的預(yù)處理采用DPARSF (http://www.restfmri.net)軟件完成，主要過程包括：(1)剔除每個(gè)被試時(shí)間序列的前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)信號(hào)，降低起始時(shí)被試非平穩(wěn)狀態(tài)引入和機(jī)器磁飽和效應(yīng)引入的噪聲。(2)時(shí)間層間校正，校正所有不同掃描時(shí)間點(diǎn)到同一個(gè)參考點(diǎn)。(3)頭動(dòng)校正，剔除被試頭動(dòng)平動(dòng)大于2 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)大于2°的被試，減少信號(hào)中因被試頭動(dòng)引入的噪聲，本試驗(yàn)中所有被試均符合標(biāo)準(zhǔn)。(4)空間標(biāo)準(zhǔn)化，為了方便后續(xù)功能激活區(qū)的定位，將所有被試的功能像配準(zhǔn)到蒙特利爾(Montreal Neurological Institute，MNI)標(biāo)準(zhǔn)空間模版，并將其重采樣為3 mm×3 mm×3 mm。(5)平滑，采用高斯核的全寬半高(full width at half maximum，F(xiàn)WHM)為6 mm對圖像進(jìn)行平滑，減少干擾信號(hào)的影響。(6)濾波，低頻濾波帶寬為 0.01～0.08 Hz，排除該頻段以外的生理噪聲信號(hào)的影響。(7)去線性漂移和回歸去除協(xié)變量(包括6個(gè)頭動(dòng)參數(shù)、全腦信號(hào)、白質(zhì)信號(hào)、腦脊液信號(hào))，去除機(jī)器長時(shí)間采集積累的線性趨勢和頭動(dòng)的影響。

1.4 低頻振幅與靜息態(tài)功能連接分析

使用靜息態(tài)fMRI工具包REST軟件(http://www.restfmri.net)計(jì)算全腦灰質(zhì)體素的ALFF值。為考察GTCS患者大腦和小腦之間靜息態(tài)功能連通性改變，將兩組被試ALFF顯著差異區(qū)域按空間分布位置分為大腦ALFF差異區(qū)和小腦ALFF差異區(qū)，分別以各大腦ALFF差異區(qū)(小腦ALFF差異區(qū))為種子區(qū)計(jì)算其與小腦(大腦)各體素之間的rsFC，即計(jì)算每位被試大腦ALFF差異區(qū)(小腦ALFF差異區(qū))時(shí)間序列均值與小腦(大腦)所有體素時(shí)間序列之間的一致性，得到基于大腦(小腦)種子區(qū)域小腦(大腦)rsFC分布圖。

表1 GTCS組與正常對照組臨床資料比較Tab. 1 Characteristics of the GTCS patients and HCs

表2 GTCS患者組與正常對照組ALFF值差異腦區(qū)Tab. 2 Differences in ALFF between patients with GTCS and HCs

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

在REST軟件中，采用雙樣本t檢驗(yàn)評(píng)估GTCS組和正常對照組之間在全腦灰質(zhì)模板內(nèi)ALFF值和FC值的差異，顯著水平閾值為P＜0.05，經(jīng)AlphaSim校正。此外，采用皮爾森相關(guān)分析(數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布)兩組被試間顯著差異腦區(qū)GTCS患者ALFF值和FC值與NHS3評(píng)分之間的關(guān)系，顯著水平閾值為P＜0.05，經(jīng)FDR校正，并且將性別、年齡和頭動(dòng)作為協(xié)變量回歸去除。

2 結(jié)果

在REST軟件中對GTCS患者組和正常對照組ALFF值進(jìn)行雙尾雙樣本t檢驗(yàn)，并且將性別、年齡、受教育程度和頭動(dòng)作為協(xié)變量回歸，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，相對于正常對照組，GTCS患者組右側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回ALFF值顯著升高，而右側(cè)海馬、右側(cè)小腦腳2區(qū)、左側(cè)小腦4/5區(qū)ALFF值顯著降低(圖1，表2)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果經(jīng)AlpaSim校正，顯著閾值P＜0.05。

采用雙樣本t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)GTCS患者組和正常對照組rsFC值差異，并且將性別、年齡、受教育程度和頭動(dòng)作為協(xié)變量回歸，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，相對于正常對照組，分別以各大腦ALFF差異區(qū)(右側(cè)海馬、右側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回)為種子區(qū)域，GTCS患者組依次對應(yīng)在左側(cè)小腦8區(qū)、右側(cè)小腦4/5區(qū)、右側(cè)小腦4/5區(qū)rsFC值顯著升高，以各小腦ALFF差異區(qū)(右側(cè)小腦腳2區(qū)、左側(cè)小腦4/5區(qū))為種子區(qū)域，依次對應(yīng)在左側(cè)額下回、右側(cè)顳中回rsFC值顯著降低(圖2，表3)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果經(jīng)AlpaSim校正，顯著閾值P＜0.05。結(jié)果表明，GTCS患者大腦和小腦之間靜息態(tài)功能連通性發(fā)生改變。

相關(guān)分析結(jié)果顯示，GTCS患者組NHS3評(píng)分與各差異腦區(qū)ALFF值之間均無顯著相關(guān)性。但是患者組NHS3評(píng)分與左側(cè)小腦8區(qū)rsFC均值之間呈顯著正相關(guān)(r=0.48，P=0.036)，與右側(cè)顳中回rsFC均值之間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.34，P=0.042)，見圖3。

圖1 GTCS患者發(fā)作間期ALFF值異常腦區(qū)(P＜0.05，AlphaSim校正)，ALFF值顯著降低的腦區(qū)主要包括右側(cè)海馬、右側(cè)小腦腳2區(qū)、左側(cè)小腦4/5區(qū)；ALFF值顯著升高的腦區(qū)主要包括右側(cè)楔前葉、左側(cè)額中回Fig. 1 The abnormal brain regions in ALFF of patients with GTCS during the interictal time. ALFF was significantly increased in the right hippocampus,right cerebellar_crus2 and left cerebellar_4_5, but significantly decreased in the right precuneus and left middle frontal gyrus. The statistical significance of group differences was corrected by AlphaSim (P＜0.05).

3 討論

大腦在靜息狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生有規(guī)律的自發(fā)性神經(jīng)活動(dòng)，其通常被認(rèn)為與腦高級(jí)功能高度相關(guān)，觀察自發(fā)腦神經(jīng)活動(dòng)可以間接探究腦功能特點(diǎn)[5]。靜息態(tài)fMRI技術(shù)為觀察自發(fā)腦神經(jīng)活動(dòng)提供了有效途徑，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種疾病的研究。全腦ALFF作為靜息態(tài)fMRI研究中的常用指標(biāo)，其主要反映的是自發(fā)腦神經(jīng)活動(dòng)的震蕩特點(diǎn)，而癲癇是由神經(jīng)元集群自發(fā)異常放電所引起的一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，因此ALFF指標(biāo)可以表征癲癇神經(jīng)活動(dòng)的改變。

表3 GTCS患者基于ALFF值差異種子區(qū)域rsFC異常腦區(qū)Tab.3 Significant differences in rsFC of seed regions of ALFF between patients with GTCS and HCs

本研究采用全腦ALFF分析發(fā)現(xiàn)，GTCS患者組右側(cè)楔前葉、右側(cè)海馬、左側(cè)額中回、右側(cè)小腦腳2區(qū)、左側(cè)小腦4/5區(qū)ALFF值出現(xiàn)異常，提示這些腦區(qū)靜息態(tài)下的自發(fā)腦活動(dòng)發(fā)生改變。楔前葉通常被認(rèn)為是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network，DMN)的重要腦區(qū)[6]，該腦區(qū)與情景記憶、環(huán)境監(jiān)測、意識(shí)等多個(gè)高級(jí)認(rèn)知功能相關(guān)，既往研究發(fā)現(xiàn)GTCS患者的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)存在異常[7-8]，本研究患者楔前葉自發(fā)腦活動(dòng)異?？赡軐?dǎo)致整個(gè)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)模式紊亂，引起患者認(rèn)知能力的衰退。海馬主要負(fù)責(zé)記憶和學(xué)習(xí)等高級(jí)認(rèn)知功能，GTCS患者一般表現(xiàn)為不同程度的記憶和學(xué)習(xí)障礙，本研究表明靜息態(tài)下長期性的海馬異常激活可能是癲癇患者記憶和學(xué)習(xí)障礙形成的潛在因素。額中回參與視覺運(yùn)動(dòng)、行為控制等，GTCS患者經(jīng)常性的自發(fā)不可控強(qiáng)直陣攣發(fā)作可能與該腦區(qū)自發(fā)腦活動(dòng)異常有關(guān)。GTCS患者靜息態(tài)下的相關(guān)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)小腦激活異常[9-10]，本研究發(fā)現(xiàn)GTCS患者多個(gè)小腦區(qū)域ALFF值降低，表明GTCS患者經(jīng)常性的癲癇活動(dòng)可能會(huì)引起小腦自發(fā)腦活動(dòng)受損。此外，本研究并未發(fā)現(xiàn)GTCS患者丘腦ALFF異常，先前研究發(fā)現(xiàn)癲癇患者靜息態(tài)下丘腦激活存在異常[11-12]，這可能和研究病例和數(shù)據(jù)處理方法選擇有關(guān)。

圖2 GTCS患者基于各種子腦區(qū)rsFC異常腦區(qū)(P＜0.05，AlphaSim校正)。A：表示基于GTCS患者各大腦ALFF值異常區(qū)域[右側(cè)海馬(HIP.R)、右側(cè)楔前葉(PreC.R)、左側(cè)額中回(MFG.L))為種子區(qū)域rsFC異常腦區(qū)，分別為左側(cè)小腦8區(qū)(C_8.L)、右側(cè)小腦4/5區(qū)(C_4_5.R)、右側(cè)小腦4/5區(qū)(C_4_5.R)]；B：表示基于GTCS患者各小腦ALFF值異常區(qū)域[右側(cè)小腦腳2區(qū)(C_C2.R)、左側(cè)小腦4/5區(qū)(C_4_5.R))為種子區(qū)域rsFC異常腦區(qū)，分別為左側(cè)額下回(IFG.L)、右側(cè)顳中回(MTG.R)Fig. 2 Statistical significance of rsFC patterns for each seed region with significant group differences in ALFF between GTCS and HCs. Seed-based rsFC analysis showed that rsFC in patients with GTCS was significantly increased in the left cerebellar_8, right cerebellar_4_5 and right cerebellar_4_5 (A), but significant decreased in the left inferior frontal gyrus and right middle temporal gyrus (B). Warm and cool colors indicate that rsFC increases and decreases,respectively, in patients with GTCS.

靜息態(tài)下大腦-小腦功能連通性的異常已經(jīng)在不同疾病中被發(fā)現(xiàn)[13-15]，但這些研究大多采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)X區(qū)為種子點(diǎn)rsFC分析，忽略了不同采集數(shù)據(jù)集特點(diǎn)。本研究采用基于ALFF差異區(qū)為種子區(qū)的rsFC分析探究GTCS患者大腦和小腦之間功能連通性改變特點(diǎn)，并且將種子區(qū)按解剖位置分為大腦種子區(qū)和小腦種子區(qū)?；诖竽X種子區(qū)rsFC分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GTCS患者右側(cè)海馬-左側(cè)小腦8區(qū)、右側(cè)楔前葉-右側(cè)小腦4/5區(qū)和左側(cè)額中回-右側(cè)小腦4/5區(qū)功能連通性升高。小腦8區(qū)和小腦4/5區(qū)分別與靜息態(tài)下背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)[16]，這些腦區(qū)在運(yùn)動(dòng)控制中扮演著重要角色，通常小腦與大腦運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層之間存在神經(jīng)通路，癲癇患者在發(fā)作期間持續(xù)性陣攣發(fā)作，頻繁的癇電發(fā)放擾亂了靜息態(tài)下自發(fā)腦活動(dòng)的固有模式，使注意和運(yùn)動(dòng)功能連接通路長期處于興奮狀態(tài)，以便患者隨時(shí)參與運(yùn)動(dòng)控制。同時(shí)，基于小腦種子區(qū)rsFC分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GTCS患者右側(cè)小腦腳2區(qū)-左側(cè)額下回和左側(cè)小腦4/5區(qū)-右側(cè)顳中回功能連通性降低。小腦腳2區(qū)在默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)自發(fā)腦活動(dòng)中起重要作用[16]，而額下回和顳中回均與注意網(wǎng)絡(luò)緊密關(guān)聯(lián)[17]，最近一項(xiàng)基于小腦種子點(diǎn)的靜息態(tài)功能連接研究表明，癲癇患者小腦多個(gè)腦區(qū)與大腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和注意網(wǎng)絡(luò)功能連接下降[18]，本研究顯示右側(cè)小腦腳2區(qū)-左側(cè)額下回功能連通性降低，即默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和注意網(wǎng)絡(luò)之間的功能連接減弱，預(yù)示癲癇患者全腦功能整合能力下降。此外，本研究中GTCS患者的NHS3評(píng)分與左側(cè)小腦8區(qū)rsFC值呈正相關(guān)，與右側(cè)顳中回rsFC值呈負(fù)相關(guān)，說明右側(cè)海馬-左側(cè)小腦8區(qū)和左側(cè)小腦4/5區(qū)-右側(cè)顳中回功能連通性改變特點(diǎn)與GTCS患者的疾病嚴(yán)重程度存在一定關(guān)系，預(yù)示這些腦區(qū)大腦-小腦功能連接通路可能依據(jù)癲癇嚴(yán)重程度最終做出不同的響應(yīng)。

總而言之，在教育不斷改革和推進(jìn)的時(shí)代，我們應(yīng)該在讓學(xué)生把握短暫課堂的同時(shí)，提高自己的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。同時(shí)，通過課外活動(dòng)和學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生拓展自己的知識(shí)面，豐富教學(xué)的方式，通過教學(xué)實(shí)踐的不斷創(chuàng)新，讓學(xué)生能夠喜歡上語文，從而提高語文課堂的教學(xué)效率。

本研究也存在一些局限。首先，兩組間ALFF值和rsFC值統(tǒng)計(jì)結(jié)果采用多重比較校正方法AlphaSim校正，該方法通常被認(rèn)為是一種較弱的校正方法。其次，被試樣本數(shù)量偏少，可能會(huì)因個(gè)體誤差引入統(tǒng)計(jì)差異，后期開展大樣本的研究對印證本研究結(jié)論尤為必要。再次，本研究并未考慮GTCS患者發(fā)作期及間期長短、距離MRI采集時(shí)間等因素，這可能會(huì)對本研究的結(jié)果產(chǎn)生一定影響，后期研究將進(jìn)一步驗(yàn)證以上因素是否會(huì)導(dǎo)致功能連接分析結(jié)果差異。最后，本研究未對患者被試的服藥與未服藥情況進(jìn)行分組，因此不能準(zhǔn)確地判定腦功能活動(dòng)的異常是否全部歸因于長期癇電發(fā)放，后期對服藥與未服藥被試進(jìn)行細(xì)分進(jìn)一步確定不同因素對腦功能改變的影響。

綜上所述，本研究采用全腦ALFF指標(biāo)和基于種子點(diǎn)的rsFC對GTCS患者發(fā)作間期靜息態(tài)下的大腦和小腦之間功能連通性進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)GTCS患者發(fā)作間期大腦和小腦之間多個(gè)腦區(qū)功能連通性發(fā)生改變，并且右側(cè)海馬-左側(cè)小腦8區(qū)、左側(cè)小腦4/5區(qū)-右側(cè)顳中回的rsFC值均與患者疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，這些結(jié)果可有助于認(rèn)識(shí)GTCS患者內(nèi)在神經(jīng)機(jī)制，解釋患者臨床表現(xiàn)，對于患者治療方案制定提供一些新的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn) [References]

[1] Wang MX, Zhang ZQ, Wang ZG, et al. Study of amplitude of low frequency fluctuation in interictal epilepsy with generalized tonic clonic seizures based on fMRI. Chin J Med Imaging Technol, 2011,27(10): 1985-1989.王茂雪, 張志強(qiáng), 王正閣, 等. 全面強(qiáng)直陣攣癲癇發(fā)作間期的靜息態(tài)fMRI低頻振幅研究. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2011, 27(10): 1985-1989.

[2] Stoodley CJ. The cerebellum and cognition: evidence from functional imaging studies. Cerebellum, 2012, 11(2): 352-365.

[3] Liu GY, Yang XP, Zhang Z, et al. Fractional amplitude analysis of low frequency fluctuation in geralized tonic-clonic seizure：a resting state functional MRI study. J Chin Clin Med Imaging, 2013, 24(9):609-612.劉光耀, 楊曉萍, 張喆, 等. 原發(fā)性全面強(qiáng)直陣攣癲癇全腦比率低頻振幅的靜息態(tài)fMRI研究. 中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志, 2013, 24(9):609-612.

[4] Zhu L, Li Y, Wang Y, et al. Aberrant long-range functional connectivity density in generalized tonic-clonic seizures. Medicine,2016, 95(24): 3893.

[6] Song M, Du H, Wu N, et al. Impaired resting-state functional integrations within default mode network of generalized tonic-clonic seizures epilepsy. PloS one, 2011, 6(2): 17294.

[7] Zhang Z, Ke M, Liu GY, et al. A resting-state functional magnetic resonance imaging analysis of default mode network in epileptics.Chin J Clin Psychol, 2013, 21(3): 363-367.張喆, 柯銘, 劉光耀, 等. 癲癇患者默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的靜息態(tài)功能磁共振成像研究. 中國臨床心理學(xué)雜志, 2013, 21(3): 363-367.

[8] Wei HL, An J, Zeng LL, et al. Altered functional connectivity among default, attention, and control networks in idiopathic generalized epilepsy. Epilepsy Behav, 2015, 46: 118-125.

[9] Moeller F, Maneshi M, Pittau F, et al. Functional connectivity in patients with idiopathic generalized epilepsy. Epilepsia, 2011, 52(3):515-522.

[10] Ji GJ, Liao W, Zhang ZQ, et al. Resting-state functional connectivity in patients with generalized tonic-clonic seizures. Chin J Magn Reson Imaging, 2013, 4(1): 8-12.季公俊, 廖偉, 張志強(qiáng), 等. 全面強(qiáng)直陣攣癲癇靜息態(tài)功能連接腦網(wǎng)絡(luò)研究. 磁共振成像, 2013, 4(1): 8-12.

[11] Wang Z, Zhang Z, Liao W, et al. Frequency-dependent amplitude alterations of resting-state spontaneous fluctuations in idiopathic generalized epilepsy. Epilepsy Res, 2014, 108(5): 853-860.

[12] Kim JB, Suh SI, Seo WK, et al. Altered thalamocortical functional connectivity in idiopathic generalized epilepsy. Epilepsia, 2014,55(4): 592-600.

[13] Khan AJ, Nair A, Keown CL, et al. Cerebro-cerebellar resting-state functional connectivity in children and adolescents with autism spectrum disorder. Biol Psychiatry, 2015, 78(9): 625-634.

[14] Guo W, Liu F, Chen J, et al. Resting-state cerebellar-cerebral networks are differently affected in first-episode, drug-naive schizophrenia patients and unaffected siblings. Sci Rep, 2015(5):17275.

[15] Kucyi A, Hove MJ, Biederman J, et al. Disrupted functional connectivity of cerebellar default network areas in attention-deficit/hyperactivity disorder. Hum Brain Mapp, 2015, 36(9): 3373-3386.

[16] Buckner RL, Krienen FM, Castellanos A, et al. The organization of the human cerebellum estimated by intrinsic functional connectivity.J Neurophysiol, 2011, 106(3): 1125-1165.

[17] Fox MD, Corbetta M, Snyder AZ, et al. Spontaneous neuronal activity distinguishes human dorsal and ventral attention systems.Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103(26): 10046-10051.

[18] Long L, Zeng L, Song Y, et al. Altered cerebellar-cerebral functional connectivity in benign adult familial myoclonic epilepsy. Epilepsia,2016, 57(6): 941-948.

Cerebro-cerebellar functional connectivity in patients with generalized tonic-clonic seizure: a resting state functional MRI study

MU Ying1, ZHANG Zhe1, LIU Guang-yao2*, LIU Hong2, ZHANG Jing2, FAN Zhenyu3

1Department of Electronics and Information Engineering, Lanzhou Institute of Technology, Lanzhou 730050, China
2Department of MR, Lanzhou University Second Hospital, Lanzhou 730030, China
3The Epilepsy Center of Lanzhou University Second Hospital, Lanzhou 730030, China*Correspondence to: Liu GY, Email: lgy362263779@163.com

Objective:To explore the altered features of cerebro-cerebellar functional connectivity in resting-state during the interictal time of generalized tonic-clonic seizure (GTCS).Materials and Methods:Nineteen patients with GTCS and 22 age-,sex-, education- and handedness-matched healthy controls (HCs) were recruited.All the individuals' resting-state fMRI data were acquired in a Siemens 3.0 T MR.Firstly, amplitude of low-frequency fluctuations (ALFF) was applied to investigate the changes of whole brain spontaneous functional activity caused by GTCS. Then restingstate functional connectivity (rsFC) was calculated between seeds regions based on ALFF group differences in cerebrum (cerebellum) and all voxels in cerebellum(cerebrum). Finally, the correlation analysis was performed between ALFF/rsFC and NHS3 scores in brain regions with significant group differences.Results:Compared with the HCs, the patients with GTCS exhibit significantly increased ALFF in the right hippocampus, right cerebellar_crus2 and left cerebellar_4_5, but significantlydecreased in the right precuneus and left middle frontal gyrus. Seed-based rsFC analysis showed that rsFC in patients with GTCS was significantly increased in the left cerebellar_8, right cerebellar_4_5, and right cerebellar_4_5, but significantly decreased in the left inferior frontal gyrus and right middle temporal gyrus. Furthermore, correlation analysis exhibit the positively correlated between NHS3 scores and rsFC of the left cerebellar_8 (r=0.48,P=0.036) in patients with GTCS, but negatively correlated between NHS3 scores and rsFC of the right middle temporal gyrus (r=-0.34,P=0.042) in patients with GTCS.Conclusion:Cerebro-cerebellar resting-state functional connectivity was abnormal during the interictal time of GTCS, which may be associated with the pathophysiological mechanism and clinical manifestations in patients with GTCS.

Epilepsy, tonic-clonic; Amplitude of low-frequency fluctuations; Cerebellum; Functional connectivity; Magnetic resonance imaging, functional

31 Dec 2016, Accepted 21 Feb 2017

甘肅省青年科技基金計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：1506RJYA218)；蘭州工業(yè)學(xué)院青年科技創(chuàng)新項(xiàng)目(編號(hào)：2014K-007)

劉光耀，E-mail：lgy362263779@163.com

2016-12-31

接受日期：2017-02-21

R445.2；R742.1

A

10.12015/issn.1674-8034.2017.04.010

穆穎, 張喆, 劉光耀, 等. 原發(fā)性全面強(qiáng)直陣攣癲癇大腦-小腦功能連通性的靜息態(tài)功能磁共振成像研究. 磁共振成像, 2017, 8(4): 289-295.

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of Gansu Province Natural Science Foundation (No.1506RJYA218); The Scientific Innovation Foundation of Lanzhou Institute of Technology (No.2014K-007).