谷氨酸化学交换饱和度转移（GluCEST）是一种高分辨率的 MRI 技术，研究人员发现该技术可以通过探测谷氨酸在海马区的聚集情况来发现难以定位的癫痫病灶。这项研究发表于 10 月 14 号 Science Translational Medicine 上。
研究背景
准确的发现癫痫灶可以极大的改善患者的治疗和生活质量。全世界约有 6.5 亿人承受着癫痫的困扰。约三分之一的患者药物治疗无法控制癫痫的发作。目前大部分药物的抗癫痫机制是增加谷氨酸的抑制或减少谷氨酸的兴奋性，所有的治疗都是在恢复癫痫患者中被紊乱的抑制-兴奋平衡。
局灶性癫痫，也称为部分发作性癫痫，是最常见的癫痫类型，约 80% 的患者有药物抵抗。在成人中，颞叶癫痫占局灶性癫痫的 65%。颞叶癫痫的患者中，约有三分之二的患者可在 MRI 上发现颞叶内侧硬化改变，这种情况的患者的癫痫灶切除术后的效果最好。传统的癫痫治疗方法是，耐药性癫痫患者会接受多模式结构和功能成像来制定手术计划。
除了 MRI，还可以进行 PET-CT 和脑电图的检查。但是，这些方法在大部分患者身上无法充分的定位癫痫灶的位置。约三分之一的颞叶癫痫患者在传统 MRI 上无法发现病灶。但是，颞叶切除术后病理证实约 87% 的患者有病理改变，这说明病灶是存在的，只是当前的影像学方法无法探查出其位置。
谷氨酸是神经系统最常见的兴奋性神经递质。「研究发现，在发作期、发作间期及尸检时在癫痫灶内有谷氨酸聚集。癫痫发病原理的核心假设是，对谷氨酸的抑制与兴奋之间的不匹配导致了癫痫的发生。」美国费城宾州大学神经科医学助理教授、也是本研究的领导人 Kathryn Adamiak Davis 解释到。「该技术比现有的技术在发现海马癫痫灶上更敏感。」
研究内容
这项研究包括 1 位男性和 3 位女性（平均年龄 40 岁），临床怀疑其患有颞叶癫痫，但影像学未发现异常。对照组为 11 为健康成人（3 位男性，8 位女性，平均年龄 35 岁）。一半患者的癫痫起源于左侧海马，另一半起源于右侧海马。均对抗多种抗癫痫药物无反应。所有患者均接受 GluCEST 检查，研究人员可以测量水中氢的浓度的差异来间接测量谷氨酸的含量。
CEST 成像所用的 MRI 为 7T。在测量谷氨酸时，GluCEST 扫描比传统的 MRI 扫描敏感性高至少两个数量级。相对于波谱成像和光谱成像，它还可以在活体内以较高的空间分辨率显示谷氨酸。在这项研究中，研究人员只选取了海马层面，而他们现在正准备的研究中包括 60 个层面。这样就可以观察大脑多部分层面内谷氨酸的聚集情况。
结果显示，4 位患者中，癫痫起源侧的海马比对侧海马的谷氨酸聚集量要高，因此研究人员可以得到一个具体的数值来创建感兴趣区域。在这项研究中，病灶海马头的 GluCEST 信号与对侧海马头内的信号差异有统计学意义。而海马尾，整个大脑半球（不包括枕叶）的信号差异无统计学意义。其中一名患者后来接受了颅内脑电图检查和右侧颞叶切除术。术后病理示切除的颞叶中有内侧带硬化改变。
优势
与可以非侵入性测量大脑谷氨酸含量的 MRS 比较，GluCEST 有几点优势。除了有高分辨率外，其耗费时间少，对运动伪影耐受性好。与 PET 相比，GluCEST 还有较高的空间分辨率。
同时，这项新技术可以避免侵入性颅内检测带来的致死、致残和昂贵的费用。「现在，对于那些想要采用手术治疗而且我们认为癫痫发作起源于海马但并不知道是哪侧海马的患者，在 MRI 上并没有病灶显示，我们通常会在颅骨下内置一个颅内电极，这是一个非常有侵入性的检查。」Davis 说。
而且，这项检查还包含预后信息，这可以帮助患者制定最好的治疗方案。「我们目前的 MRI 无法探测到微小的病灶，这项技术可以让我们了解到大脑兴奋网络的机制，进而帮助我们制定正确的治疗方法，避免不必要的侵入性治疗方法。」
相关评价
国家生物医学成像和生物工程研究（NIBIB）所应用科学与技术部主任 Richard Conroy 博士评价该研究说，尽管样本量很小，但其也有两个亮点。一是这项研究首次验证了我们一直所怀疑的癫痫发作起源的部位含有很高的谷氨酸；二是相比于 MRS 仅能测量大脑某一区域，GluCEST 更加全面。
Conroy 博士也承认，仅有一个患者验证了 GluCEST 扫描的结果。需要更多的病理结果来验证 GluCEST 的准确性。另一个缺点是，该研究采用了只有研究中心才有的 7T 的 MRI，整个美国仅有 20 到 25 台。Conroy 博士还说，这项研究把癫痫按照局限性和耐药性进行分组，但是当考虑到大人群时，肯定需要其他的分类方法，因为癫痫的种类非常多。而且，已广泛使用的低磁场的 1.5T 或 3T 的 MRI 是否同样可以探测出谷氨酸的不同呢。这也是下一步需要研究的内容。
