腦梗死后早期錐體束華勒氏變性的彌散張量成像

方珉 謝瑞滿 周林江

腦梗死后早期錐體束華勒氏變性的彌散張量成像

方珉*謝瑞滿△周林江※

目的 探討應(yīng)用彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)檢測(cè)腦梗死后早期錐體束華勒氏變性的可行性。方法 選取起病14 d內(nèi)的大腦中動(dòng)脈區(qū)腦梗死患者23例，在入院時(shí)行MRI與DTI檢查。采用工作站之Functool軟件，重建出平均彌散系數(shù)(mean diffusivity，MD)、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)的參數(shù)圖。通過(guò)放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的方式獲得FA和MD值。ROI放置的部位包括:腦梗死區(qū)、腦梗死同側(cè)內(nèi)囊后支前部和大腦腳，以及上述部位對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域。結(jié)果 最早在起病后第3天即可見(jiàn)腦梗死同側(cè)錐體束FA值下降，自起病7 d后所有患者均出現(xiàn)腦梗死同側(cè)錐體束FA下降，與對(duì)側(cè)錐體束FA比率為(0.89±0.09)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)錐體束MD無(wú)明顯變化，與對(duì)側(cè)錐體束MD比率平均為(0.96±0.10)，其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。結(jié)論 DTI可以在腦梗死后早期檢測(cè)到錐體束的華勒氏變性，最早為發(fā)病后第3 d。

腦梗死 錐體束 華勒氏變性 彌散張量成像

腦梗死后錐體束的華勒氏變性最早在損傷后1周內(nèi)即可發(fā)生［1］。常規(guī)MRI在腦梗死發(fā)生后4周內(nèi)無(wú)法顯示錐體束的華勒氏變性。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技術(shù)可以顯示神經(jīng)纖維細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)變化;運(yùn)用DTI技術(shù)不僅能早期檢測(cè)到華勒氏變性，而且可對(duì)此進(jìn)行定量分析。為此我們對(duì)23例大腦中動(dòng)脈區(qū)域腦梗死且發(fā)病時(shí)間在2周內(nèi)的患者進(jìn)行DTI檢查，以期確定DTI用于檢查錐體束早期華勒氏變性的敏感性及最早出現(xiàn)參數(shù)變化的時(shí)間。

1 資料與方法

1.1 病例選擇標(biāo)準(zhǔn) ①單側(cè)大腦中動(dòng)脈區(qū)腦梗死的右利手患者，存在運(yùn)動(dòng)通路受損者，起病2周內(nèi);② 發(fā)病前無(wú)引起感覺(jué)運(yùn)動(dòng)缺損的卒中、脊髓病變、精神病及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病史;③病灶經(jīng)由MRI證實(shí);④ 所有患者均知情同意。

1.2 一般資料 按照病例選擇標(biāo)準(zhǔn)，篩選出2008年11月至2009年8月間在我院住院治療的患者23例，男14例，女9例;年齡33～81歲，平均(58±15)歲;在入院時(shí)即行MRI與DTI檢查。發(fā)病至MRI檢查的間隔時(shí)間為5 h～14 d，平均(7.2±3.4)d。同時(shí)選10名年齡、性別相匹配的健康人做對(duì)照組。

1.3 MRI檢查方法

1.3.1 儀器 MRI檢查采用GE 3.0TMRI成像儀，標(biāo)準(zhǔn)頭線圈。

1.3.2 檢查方法 ①常規(guī)MRI檢查序列包括矢狀位及橫軸位SE序列T1WI，橫軸位FSE序列T2WI、FLAIR及DWI;②DTI數(shù)據(jù)采集:掃描采用單次激發(fā)SE EPI序列，取b值=0及1200 s/mm2，在25個(gè)方向上施加擴(kuò)散梯度。DTI原始圖像輸入工作站(advantage workstation，GE)，經(jīng) Functool軟件處理獲得各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖及平均彌散量(mean diffusivity，MD)圖。

1.4 資料分析 使用工作站之Functool軟件，通過(guò)在上述FA及MD圖像上放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的方法獲得FA與MD值。ROI放置的區(qū)域包括:腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后支和大腦腳，以及上述部位對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域(圖1、2)。取內(nèi)囊后支和大腦腳FA及MD值的平均值代表錐體束的FA及MD值。如果腦梗死累及內(nèi)囊后支，僅取大腦腳FA及MD值代表錐體束的FA及MD值。分別計(jì)算腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后支、大腦腳以及錐體束與對(duì)側(cè)相應(yīng)區(qū)域的FA及MD值比率，計(jì)算方法為:腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后支、大腦腳以及錐體束FA及MD值/對(duì)側(cè)相應(yīng)部位FA及MD值。以同樣的方法測(cè)量正常對(duì)照組內(nèi)囊后支和大腦腳FA及MD值。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，配對(duì)t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

23 例患者中，右側(cè)大腦中動(dòng)脈供血區(qū)腦梗死14例，左側(cè)9例。3例為大腦中動(dòng)脈主干供血區(qū)大面積腦梗死(3例梗死均累及內(nèi)囊后肢)(圖1)，其余20例為大腦中動(dòng)脈分支供血區(qū)腦梗死(其中4例梗死累及內(nèi)囊后肢)(圖2)。

腦梗死病灶均表現(xiàn)為T1WI低信號(hào)，T2WI、FLAIR及DWI高信號(hào)，ADC圖呈低信號(hào)(圖1、2)。常規(guī)MRI錐體束走行區(qū)均未見(jiàn)異常信號(hào)。

腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后肢、大腦腳、錐體束及其對(duì)側(cè)相應(yīng)部位的FA及MD值見(jiàn)表1。腦梗死區(qū)FA明顯下降(圖2b)，與對(duì)側(cè)相應(yīng)部位的比率平均為(0.65±0.31)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01);腦梗死區(qū)MD下降(圖2c)，與對(duì)側(cè)相應(yīng)部位的比率平均為(0.73±0.21)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。腦梗死同側(cè)內(nèi)囊后支FA下降(圖2d)，與對(duì)側(cè)內(nèi)囊后支FA比率平均為(0.90±0.08)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)內(nèi)囊后支MD無(wú)明顯變化(圖2e)，與對(duì)側(cè)內(nèi)囊后支MD比率平均為(0.99±0.11)，其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。腦梗死同側(cè)大腦腳FA下降(圖1b，2f)，與對(duì)側(cè)大腦腳 FA比率平均為(0.89±0.12)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)大腦腳MD變化不明顯，與對(duì)側(cè)大腦腳MD比率平均為(0.96±0.14)，其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。腦梗死同側(cè)錐體束FA下降，與對(duì)側(cè)錐體束FA比率平均為(0.89±0.09)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)錐體束MD無(wú)明顯變化，與對(duì)側(cè)錐體束MD比率平均為(0.96±0.10)，其差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

正常對(duì)照組左、右側(cè)內(nèi)囊后支、大腦腳及錐體束FA及MD值均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。

23 例患者中有3例為大腦中動(dòng)脈主干腦梗死患者，病灶累及額、顳、頂葉和內(nèi)囊，起病距行DTI的時(shí)間分別為5 h、3 d、11 d，最早出現(xiàn)錐體束FA值下降為起病后第3天，與對(duì)側(cè) FA值相比下降16%(圖1a，b)。除起病5 h的患者外另兩例患側(cè)大腦腳處FA值較健側(cè)顯著降低(16%，19%)。發(fā)病7 d以后的患者全部出現(xiàn)患側(cè)錐體束的FA值下降(圖3)。

表1 病灶側(cè)及對(duì)側(cè)不同部位FA及MD值【±s(最小值 －最大值)】

表1 病灶側(cè)及對(duì)側(cè)不同部位FA及MD值【±s(最小值 －最大值)】

FA 值MD 值(n×10－3mm2s－1)部位病變側(cè) 對(duì)側(cè) 病變側(cè) 對(duì)側(cè)病灶0.278 ±0.112(0.108～0.564)0.458 ±0.168(0.160～0.864)5.81 ±1.78(3.35～10.05)7.97 ±1.07(4.82～10.01)內(nèi)囊0.592 ±0.09(0.37～0.73)0.655 ±0.093(0.445～0.865)7.22 ±1.35(5.89～11.7)7.33 ±0.87(6.66～9.45)大腦腳0.624 ±0.10(0.380～0.772)0.702 ±0.050(0.590～0.800)8.46 ±1.28(6.71～11.9)8.86 ±1.04(6.56～10.1)錐體束0.619 ±0.082(0.432～0.754)0.690 ±0.055(0.573～0.832)7.93 ±1.29(6.31～11.90)8.29 ±0.74(6.55～10.1)

圖1 右側(cè)大腦中動(dòng)脈主干供血區(qū)腦梗死(發(fā)病第3 d)。1a:DWI顯示右側(cè)額顳頂葉腦梗死(高信號(hào))。1b:大腦腳水平FA圖顯示右側(cè)錐體束FA較對(duì)側(cè)下降(右側(cè)FA值為0.626，左側(cè)FA值為0.742，所畫(huà)圈為測(cè)量的感興趣區(qū))

圖2 左側(cè)大腦中動(dòng)脈供血區(qū)腦梗死(發(fā)病后13 d)。2a:DWI顯示左側(cè)額顳葉腦梗死(高信號(hào);2b:FA圖顯示病灶區(qū)FA值較對(duì)側(cè)明顯下降(所畫(huà)圈為測(cè)量的感興趣區(qū));2c:MD圖顯示病灶區(qū)MD值較對(duì)側(cè)明顯下降(所畫(huà)圈為測(cè)量的感興趣區(qū));2d:內(nèi)囊水平FA圖顯示左側(cè)內(nèi)囊后肢FA值較右側(cè)下降;2e:內(nèi)囊水平MD圖(與1d同一平面)顯示兩側(cè)內(nèi)囊后肢MD值無(wú)明顯差異;2 f:大腦腳水平FA圖顯示左側(cè)錐體束FA值明顯下降

圖3 不同時(shí)間點(diǎn)患者的錐體束FA比率

3 討論

現(xiàn)代神經(jīng)病理學(xué)研究表明腦梗死后錐體束的華勒氏變性最早在損傷后1周內(nèi)即可發(fā)生［1］。DTI是利用組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)存在的各向異性來(lái)探測(cè)組織微觀結(jié)構(gòu)的成像方法。DTI可以在活體檢測(cè)人類大腦白質(zhì)纖維束的完整性。我們的結(jié)果表明，腦梗死后2周內(nèi)(最早第3天)DTI即能顯示錐體束的華勒氏變性，早于CT及常規(guī)MRI檢查。

局灶性腦梗死后，遠(yuǎn)離梗死灶的錐體束遠(yuǎn)端神經(jīng)纖維發(fā)生華勒氏變性已被動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及尸體解剖的病理檢查所證實(shí)［2－5］。在本項(xiàng)研究中所有患者梗死區(qū) FA值及MD值均顯著降低，而病變側(cè)錐體束的FA值下降，MD值變化不明顯，無(wú)論是否存在內(nèi)囊受累。這表明梗死灶遠(yuǎn)端的錐體束與梗死區(qū)發(fā)生著不同的擴(kuò)散變化，錐體束的擴(kuò)散變化類似于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物視神經(jīng)的華勒氏變性［6］，這提示錐體束發(fā)生繼發(fā)性逐漸分解破壞的過(guò)程，即華勒氏變性的過(guò)程。在一項(xiàng)大腦中動(dòng)脈區(qū)腦梗死的小樣本研究中，起病2周內(nèi)即可見(jiàn)病灶側(cè)大腦腳 FA 值的降低［7］。Thomalla等［8］運(yùn)用DTI技術(shù)觀察2例腦梗死后錐體束的華勒氏變性，最早在起病第5天發(fā)現(xiàn)FA值的降低。

我們用DTI技術(shù)檢測(cè)到錐體束的華勒氏變性最早發(fā)生于起病后第3天，表現(xiàn)為FA值的降低，而起病7 d后所有患者均出現(xiàn)患側(cè)錐體束FA值的降低，這早于以往的一些臨床研究［7－9］。我們的研究發(fā)現(xiàn)與兩項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致:Song等［10］給視網(wǎng)膜缺血的大老鼠視神經(jīng)行DTI和病理序貫檢查，發(fā)現(xiàn)在缺血后2～7 d即可見(jiàn)FA值降低，同時(shí)病理可見(jiàn)視神經(jīng)軸索的崩解，2周左右出現(xiàn)髓鞘的崩解和星形膠質(zhì)細(xì)胞浸潤(rùn)，這些結(jié)果造成MD值變化不大;刁金美等［6］發(fā)現(xiàn)大老鼠視神經(jīng)夾傷后3 d，遠(yuǎn)側(cè)段軸索出現(xiàn)微管的解聚和降解，5 d左右出現(xiàn)軸膜受損，神經(jīng)絲蛋白降解，符合早期華勒氏變性的特點(diǎn)。

我們的結(jié)果顯示DTI可早期檢測(cè)腦梗死后錐體束的華勒氏變性，F(xiàn)A值下降出現(xiàn)早且下降顯著者見(jiàn)于大腦中動(dòng)脈主干梗死的患者，說(shuō)明錐體束的華勒氏變性嚴(yán)重。這3例大腦中動(dòng)脈主干梗死的患者錐體束通路上的額葉中央前回的錐體細(xì)胞、皮質(zhì)下白質(zhì)纖維(半卵圓中心、放射冠)及內(nèi)囊后肢均受累;而其余患者的病損部位多位于基底節(jié)、放射冠、半卵圓中心等處，錐體束的上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和近端軸索未同時(shí)受累的患者，其FA值的下降出現(xiàn)于1周后。我們的結(jié)果亦顯示所有7例內(nèi)囊后肢受累者，同側(cè)錐體束的FA值下降明顯，因?yàn)榇颂庡F體束比較集中，腦梗死累及的錐體束纖維多甚至完全受累，故易造成遠(yuǎn)端錐體束變性，華勒氏變性程度嚴(yán)重。這表明錐體束的華勒氏變性的出現(xiàn)早晚和嚴(yán)重程度可能與梗死的部位和范圍密切相關(guān)。本研究也顯示隨著梗死時(shí)間的延長(zhǎng)，F(xiàn)A值呈下降趨勢(shì)。表明隨著時(shí)間的發(fā)展，發(fā)生華勒氏變性的結(jié)構(gòu)逐漸降解，與病理研究相符［11－12］，對(duì)此我們將另文報(bào)道。

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Diffusion tensor imaging in detection of early Wallerian degeneration of the pyram idal tract after cerebral in-farction.

FANGMin，XIE Ruiman，ZHOU Linjiang.The department of radiology，Huashan Hospital，F(xiàn)udan University，Shanghai200240，China.Tel:021－64308151.

ObjectiveTo investigate the feasibility of using diffusion tensor imaging(DTI)for detection of early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after cerebral infarction.M ethods Total23 patientswithmiddle cerebral artery infarction were recruited.All caseswere assessed using DTIwithin 14 days following stroke attack.Quantitative FA and MD were obtained in region of interest(ROI)in infarction regions，the posterior limb of the internal capsule(PLIC)and cerebral peduncle(CP)along the ipsilateral pyramidal tract(CST).The indices of FA and MD of the ipsilateral regions were compared with those ofmatched contralateral regions.Results FA of the ipsilateral CST began to decrease at the third day and FA showed decrease in all cases after7 days following attack.FA values of the affected side were lower in the affected side than in the unaffected side(P＜0.05)and MD valueswere notdifferentbetween two sides(P＞0.05).Conclusions DTI can detectWallerian degeneration of CST as early as the 3 days after stroke attack.

Cerebral infarction Pyramidal tract Wallerian degeneration Diffusion tensor imaging

R743.3

A

* 復(fù)旦大學(xué)附屬第五人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科(上海 200240)

E-mail:zhoulinjiang@hotmail.com)

△復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

※復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院放射科

2010－09－07)

(責(zé)任編輯:李 立)

·綜 述·