目的：癫痫是神经系统的第二大常见病,意识障碍则是癫痫发作的重要临床标志。癫痫发作可导致严重的后果,如车祸、烧伤、跌伤、溺水等意外发生,而这些后果都与意识障碍紧密相关,因此癫痫发作导致意识障碍的机制已成为研究者重点关注的领域。复杂部分性发作(CPS)、继发全身强直-阵挛性发作(SGTCS)和原发全身强直-阵挛性发作(PGTCS)是伴意识障碍癫痫的主要类型,这些类型的癫痫发作为什么会导致意识障碍,其原因尚不明。随着影像学及脑电图技术的迅猛发展,人们对癫痫发生意识障碍的神经解剖及机制有了新的认识。最近有研究使用SPECT、脑电图等方法对癫痫患者进行研究,结果表明癫痫发作伴有意识障碍的患者存在多个相关脑区的结构和功能改变。研究显示复杂部分性发作、继发全身强直-阵挛性发作和原发全身强直-阵挛性发作癫痫导致意识障碍时,默认网络结构处于不正常状态,且伴有脑干上部、丘脑等脑区的异常改变。默认网络结构一般认为主要包括楔前叶、内侧额叶和顶叶的皮质。Llinas等的研究认为意识是由大脑皮质、丘脑和网状结构组成的闭合环路系统产生的；Blumenfeld把大脑的这一特定区域称之为意识系统[89],认为其是人体尚未认识的新系统,起着管理意识水平的作用,包含：双侧丘脑、脑干、内侧额叶、双外侧额叶顶叶联合皮质脑区、楔前叶、扣带回等脑区[10]。扩散张量成像(DTI)是迅速发展的一种MRI新技术,能无创的检测活体组织内水分的扩散特性,能显示脑组织的完整性和微观结构,但使用DTI研究癫痫发作导致意识障碍的机制的报道很少。本研究使用DTI对伴意识障碍癫痫的三个主要类型：复杂部分性发作(CPS)、继发全身强直-阵挛性发作(SGTCS)和原发全身强直-阵挛性发作(PGTCS)癫痫患者与意识相关脑区进行定量分析,进一步探讨癫痫发生意识障碍的机制。材料与方法：1.研究对象1.1病例组共51例癫痫患者,分为三组,均来自中南大学湘雅医院神经内科确诊的患者。其中复杂部分性发作癫痫患者17例,男8例,女8例；年龄18～48岁,平均年龄29.58岁。继发全身强直-阵挛性发作癫痫患者17例,男10例,女7例；年龄16～48岁,平均年龄27.29岁。原发全身强直-阵挛性发作癫痫患者17例,男9例,女8例；年龄17～48岁,平均年龄29.23岁。病例组纳入标准如下：(1)所有癫痫患者均经详细询问病史、体格检查、脑电图及颅脑MRI检查,临床确诊的CPS、PTGCS、SGTCS的癫痫患者,均依据国际抗癫痫联盟(International League Against Epilepsy,ILEA)1981年癫痫发作分类标准进行分类；(2)临床资料完整(病史、脑电图及颅脑MRI等)。患者癫痫发作次数≥2次/年；(3)颅脑MRI检查未见明显异常；(4)中国人利手评定标准评定为为右利手；(5)患者及家属同意进行DTI检查。排除标准(1)有晕厥、偏头痛、癔病发作及短暂性脑缺血发作等一过性脑功能障碍者；(2)有严重的内科疾病史；(3)全身代谢性疾病所致的症状性癫痫；(4)不能配合检查的患者；(5)癫痫发作次数<2次/年。1.2健康对照组健康对照组为性别、年龄、利手与三组癫痫患者相匹配的健康志愿者,无任何系统性疾病和神经系统症状体征,无明显头部外伤史,无神经系统疾病家族史,脑电图检测正常,头部MRI检查正常,中国人利手评定标准评定为为右利手。2.成像设备、扫描序列成像设备为GE公司Signa HDX3.0T超导磁共振扫描仪及配套8通道头部线圈。所有志愿者均先行颅脑T1WI、T2WI、FLAIR序列排除颅内病变。采用平面回波(echo planar imaging, EPI)序列进行DTI检查,扫描参数为：TR/TE为8500/97ms, FOV为240mm×240mm,矩阵128×128,NEX=2,层厚5mm,层距为0,b值分别为0、1000s/mm2,弥散敏感梯度方向25个。3.图像后处理图像后处理采用GE自带Functool软件,重建出相应层面的平均弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)图、部分各向异性(fractional anisotropy, FA)图。采用手工放置感兴趣区(region of interest,ROI)的方法。参考Nathan(2)和Cavanna (4)的研究结果ROI位置定为中脑后份、双侧背侧丘脑、双侧额上回、双侧楔上回及双侧缘上回。其中中脑后份因体积较小且形态规则采用手绘ROI的方法；背侧丘脑、额上回、楔上回及缘上回则用后处理软件选取三个大小一致圆形的ROI,再计算其平均值。4.统计分析采用SPSS17.0统计软件包进行分析。对病例组与正常对照组之间的ADC值、FA值采用配对样本t检验,病例组三组之间采用方差分析(ANOVA)。P<0.05认为差异有统计学意义,P<0.01认为差异有显著统计学意义,P>0.05认为差异不具有统计学意义。结果：1.三组癫痫患者中脑后份及双侧背侧丘脑ADC值均高于对照组(P<0.01),三组患者的双侧额上回,双侧楔上回及双侧缘上回ADC值与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。三组患者相应脑区ADC值组间比较差异均无统计学意义。2.三组癫痫患者双侧背侧丘脑FA值均低于对照组(P<0.05),PGTCS组中脑后份的FA值低于对照组(P<0.05)。三组患者的双侧额上回、双侧楔上回及双侧缘上回FA值与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。三组患者相应脑区FA值组间比较差异均无统计学意义。讨论尽管很多学者进行了大量的研究试图理解意识,但是意识仍没有一个统一的定义,意识的定义仍是一个有争议的问题。有学者试图从准确定义意识的水平和内容的方式来解释意识。意识的水平是指清醒的程度,内容则包括感觉、情感、思想、观念、记忆等。意识障碍则是指人对周围环境及自身状态的识别和觉察能力出现障碍。一种以兴奋性降低为特点,表现为嗜睡、意识模糊、昏睡甚至昏迷,另一种以兴奋性增高为特点,表现为意识模糊、定向力丧失、感觉错乱、躁动等。癫痫患者伴意识障碍时可表现为不同形式,包括兴奋性增高和兴奋性降低。癫痫患者为什么会导致意识障碍,一直是学者们研究的热点。Blumenfeld等及Cavana等总结总结及他人的研究结构认为：尽管癫痫在行为表现、病因和电生理方面存在差异,但各种导致意识障碍的癫痫发作均涉及大脑同一特定的皮质及皮质下脑区的网络结构。这与Llinas[7]的观点相类似,其认为意识是由大脑皮质、丘脑和网状结构组成的闭合环路系统产生的。Blumenfeld把大脑的这一特定的区域称之为意识系统,包含：双侧丘脑、脑干、内侧额叶、双外侧额叶顶叶联合皮质脑区、楔前叶、扣带回等脑区。而各种伴发意识障碍的癫痫类型患者正是因为其意识系统存在功能异常。也有研究表明默认结构网络(DMN)在意识障碍起重要作用。默认网络结构是一个研究发现的特定区域,当大脑处于静息状态时,默认网络结构仍处于激活状态；但当大脑工作时,默认网络结构会处于静息状态。研究[2-5]显示复杂部分性发作、继发全身强直-阵挛性发作和原发全身强直-阵挛性发作的癫痫患者伴意识障碍时,DMN均处于不正常状态,且都伴有脑干上部、丘脑等区域的异常改变。默认网络结构一般认为主要包括楔前叶、内侧额叶和顶叶的皮质。复杂部分性癫痫多起源于大脑局部,大部分起源于内侧颞叶,并常伴有意识障碍。复杂部分性癫痫发作一般持续15秒至三分钟。有学者使用SPECT研究发现,复杂部分性癫痫病人内侧颞叶的活动增加,并伴有丘脑、脑干上部以及DMN的改变。[2-4,19-23]。继发全身强直-阵挛性发作发作一般没有明显的起源部位,而原发全身强直-阵挛性发作癫痫一般起源于某个部位然后扩散到全脑。脑功能磁共振(fMRI)和SPECT研究证实,PGTCS和SGTCS的病人丘脑、脑干上部、基底节及DMN均有不同程度的改变。DTI原理是根据分子的布朗运动来描述每一个方向上水分子的移动及在这些方向上水分子移动的相关性。DTI能通过观察人体脑组织内水分子的活动来了解神经微结构的改变情况。本研究采用DTI最主要参数FA来研究癫痫意识相关脑区的变化。ADC测量了所有方向上水分子弥散的平均值,反映水分子弥散能力的大小,其值的增加可以准确反映脑组织含水量的增加。FA反映水分子弥散的各向异性成分占整个弥散的比例,数值在0-1之间,其值越大反映各向异性越大。在脑白质中FA与髓鞘的完整性、纤维的致密性及平行性成正相关。FA值大的区域,说明纤维束走向较为一致,髓磷鞘发育完好；FA值较正常减低表明纤维的细微结构存在某种形式的损害。既往关于癫痫意识相关的脑区的研究多使用的是SPECT、脑电图和fMRI的办法,本研究首次使用DTI方法研究癫痫意识相关的脑区,从组织结构上观察各个脑区的变化。结果显示复杂部分性发作癫痫、继发全身强直-阵挛发作性癫痫和全身强直-阵挛性发作三组癫痫中脑后份及双侧背侧丘脑ADC值均高于对照组(P<0.01),ADC的增高代表着细胞外间隙扩大,从而引起水分子弥散运动增强,由此可以推测癫痫伴意识障碍的患者丘脑和脑干上部可能存在神经元的损伤和胶质增生。双侧背侧丘脑FA值均低于对照组(P<0.05),全身强直-阵挛性发作组中脑后份的FA值低于对照组(P<0.05),而FA值降低反应了白质的完整性受损,由此可以推测三组癫痫患者丘脑结构有不同程度受损,全身强直-阵挛性发作组的脑干结构亦有损伤。而双侧额上回、双侧楔上回及双侧缘上回ADC值与正常对照组无差异无统计学意义(P>0.05),三组患者的双侧额上回、双侧楔上回及双侧缘上回FA值与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),提示双侧额上回、双侧楔上回及双侧缘上回可能只在癫痫发作时出现一过性神经功能损伤或功能障碍。结果表明,复杂部分性发作癫痫、继发全身强直-阵挛发作性癫痫和全身强直-阵挛性发作三组癫痫的丘脑和脑干上部DTI均有改变,反映双侧丘脑和脑干上部可能是复杂部分性发作癫痫、继发全身强直-阵挛发作性癫痫和全身强直-阵挛性发作癫痫意识相关脑区中起核心的、重要的作用的部位,是意识障碍产生的基础。本研究的结果也进一步支持Blumenfeld等人([8,9,11]提出的癫痫意识系统假说,辅证了癫痫意识系统客观存在。既往研究表明丘脑是癫痫发生、发展的关键节点,丘脑是大脑皮质最重要的传入神经中继站,所有冲动必须经过丘脑才能产生意识,所以丘脑又被称为“意识闸门",当丘脑损伤时,可导致意识障碍的发生。本研究丘脑的DTI改变最为明显,也进一步支持了丘脑功能一场是癫痫关键节点的观点。复杂部分性发作癫痫、继发全身强直-阵挛发作性癫痫和全身强直-阵挛性发作癫痫意识障碍相应脑区间的ADC值、FA值组间比较差异均无统计学意义,提示癫痫系统是客观的存在,与癫痫发作类型无关,各种发作类型的癫痫导致意识障碍的脑区是一致的。结论：1.CPS,PGTCS和SGTCS癫痫患者意识相关脑区中,双侧丘脑和脑干上部可能存在持久的神经功能障碍。2.双侧丘脑和脑干上部可能是CPS,PGTCS和SGTCS癫痫意识相关脑区中起核心作用的部位,是意识障碍产生的基础。