腦彌漫性軸索損傷的影像診斷進(jìn)展

曹 陽(yáng) 綜述 鄒文遠(yuǎn) 審校

彌漫性軸索損傷(diffuse axonal injury，DAI)，俗稱腦白質(zhì)剪切傷，是以彌漫性神經(jīng)軸索和毛細(xì)血管損傷為特征的原發(fā)性腦損傷。隨著交通和建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，DAI在顱腦損傷中所占的比例直線上升，為重型腦損傷的一種，病情急，死亡率高，早期正確診斷對(duì)于急癥處理非常重要。近年來(lái)，一些影像技術(shù)的發(fā)展，特別是CT、MRI不斷運(yùn)用于臨床，對(duì)DAI的早期診斷起到了積極地推動(dòng)作用。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就如何及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷DAI做了大量的實(shí)驗(yàn)及臨床研究。我們現(xiàn)就其影像學(xué)診斷及其進(jìn)展綜述如下。

1.疾病概述

1.1 產(chǎn)生機(jī)制 由于大腦灰質(zhì)和白質(zhì)的質(zhì)量有差別，其運(yùn)動(dòng)的加速度及慣性也不同，又由于腦組織的不易屈性，以致外傷情況下突然的加、減速度運(yùn)動(dòng)可使各種組織間產(chǎn)生相對(duì)位移形成一種剪切力，造成神經(jīng)軸索、毛細(xì)血管的損傷。

1.2 發(fā)生部位 這種損傷好發(fā)于不同質(zhì)量的組織結(jié)構(gòu)之間，如大腦灰、白質(zhì)結(jié)合處的腦白質(zhì)及胼胝體、基底核、內(nèi)囊、上部腦干(中腦和腦橋)背側(cè)面等中軸結(jié)構(gòu)［1］，損傷呈局灶性、非對(duì)稱性彌漫分布，其中額、顳葉最常受累。

1.3 病理表現(xiàn) 可以出血性損傷為主，也可以非出血性損傷為主。常有彌漫性腦水腫和蛛網(wǎng)膜下腔出血。鏡下，神經(jīng)軸索損傷表現(xiàn)為軸索腫脹、斷裂、軸漿外溢及間質(zhì)水腫，隨時(shí)間延遲出現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞簇［2］;毛細(xì)血管損傷表現(xiàn)為針尖樣微小出血灶，可相互融合形成小片出血。

1.4 臨床表現(xiàn) DAI是一種嚴(yán)重的顱腦損傷，臨床上多數(shù)病情危重，意識(shí)障礙是最重要的臨床表現(xiàn)，其主要原因是廣泛的軸索損傷使皮層和皮層下中樞失去聯(lián)系［3］，昏迷程度與軸索損傷數(shù)量和程度有關(guān)，輕者可為一過(guò)性意識(shí)喪失，重者深昏迷以致死亡或呈植物狀態(tài)。此外，可有不同程度的精神、智力及運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)障礙。

2.影像學(xué)表現(xiàn)

2.1 CT檢查 DAI的CT表現(xiàn)有:彌漫性腦腫脹，表現(xiàn)為雙側(cè)或中線區(qū)境界不清的廣泛低密度區(qū)。多腦葉可同時(shí)受累，灰白質(zhì)界限不清，中線多無(wú)移位或僅有輕度移位。腦腫脹造成含液性腔隙均等性受壓。腦實(shí)質(zhì)、胼胝體、腦干等處可見(jiàn)散在的斑點(diǎn)狀出血［4］，直徑小于2cm，無(wú)占位效應(yīng)。合并其他顱腦損傷，如硬膜下/外血腫、蛛網(wǎng)膜下腔出血、顱骨骨折等。

DAI昏迷時(shí)間與軸索損傷數(shù)量和程度有關(guān)，且CT只能依靠損傷軸索周?chē)哪[脹或出血等間接征象來(lái)推斷DAI，而多數(shù)DAI為非出血性病變，因此病情與CT表現(xiàn)不一定一致［5］，對(duì)DAI的診斷存在很大的局限性，尤其在顱腦損傷后首次CT檢查常常難以診斷［6］。但CT掃描速度快.一般不出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，適合急癥檢查，作為常規(guī)檢查方法很有必要。

2.2 常規(guī)MRI檢查 目前，常規(guī)MRI較多應(yīng)用于DAI檢查，對(duì)于CT檢查無(wú)明顯異常，而臨床癥狀嚴(yán)重的顱腦損傷患者，用MRI檢查常常能發(fā)現(xiàn)一些損傷［7］。主要表現(xiàn)如下:①?gòu)浡阅X腫脹:主要表現(xiàn)為雙側(cè)大腦半球皮髓質(zhì)交界處呈模糊不清的長(zhǎng)T1長(zhǎng)T2信號(hào)，在FLAIR上呈斑點(diǎn)狀不均勻中高信號(hào)。腦組織飽滿，腦溝、裂、池受壓變窄或閉塞，且呈多腦葉受累。②腦實(shí)質(zhì)出血灶:直徑多＜2cm，無(wú)明顯占位效應(yīng)，主要分布于皮髓質(zhì)交界及胼胝體等中軸結(jié)構(gòu)。急性期呈長(zhǎng)T1短T2信號(hào)，在亞急性期呈短T1長(zhǎng)T2信號(hào)，在FLAIR上呈斑點(diǎn)狀高信號(hào)。③蛛網(wǎng)膜下腔和/或腦室出血:前者多見(jiàn)于腦干周?chē)?，尤其是四疊體池、環(huán)池以及幕切跡。在超急性期或急性期，平掃T1WI、T2WI顯示欠佳，但在亞急性期，呈短T1長(zhǎng)T2信號(hào)，在FLAIR上呈高信號(hào)。④合并其他顱腦損傷:同CT表現(xiàn)所述。常規(guī)MRI中的FLAIR序列能夠消除腦脊液高信號(hào)對(duì)病變顯示的影響，顯著提高M(jìn)R檢出腦內(nèi)小灶性出血的敏感程度，顯示常規(guī)序列所不能顯示的小出血灶，但是FLAIR序列也可能存在遺漏部分非出血性DAI病灶的缺點(diǎn)。

2.3 功能核磁共振成像技術(shù)功能磁共振成像技術(shù)結(jié)合了功能、影像和解剖三方面因素，是一種能反映腦功能狀態(tài)并對(duì)活體人腦各功能區(qū)進(jìn)行定位的MRI技術(shù)。主要包括磁共振彌散成像、灌注加權(quán)成像(PWI)和磁共振波譜分析(MRS)等。最常用的MRI彌散成像技術(shù)主要包括彌散加權(quán)成像(DWI)和彌散張量成像(DTI)。

2.3.1 DWI:是根據(jù)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)水分子擴(kuò)散進(jìn)行測(cè)量和成像的方法，在非出血性DAI的診斷應(yīng)用具有很高敏感性。據(jù)國(guó)外Huismart等［8］研究結(jié)果表明DWI比常規(guī)MRI能更早更準(zhǔn)確地顯示DAI病灶的信號(hào)改變。水分子運(yùn)動(dòng)的限制程度用表觀彌散系數(shù)(ADC)來(lái)定量描述。許多研究指出腦部創(chuàng)傷等各種原因引起的腦血流量下降均可致細(xì)胞缺氧，繼而出現(xiàn)細(xì)胞毒性水腫，這是急性缺氧后ADC值下降的主要原因。人腦急性期和亞急性期DAI病灶區(qū)域ADC值下降非常明顯，ADC值降低程度可以用來(lái)判斷DAI患者的昏迷持續(xù)時(shí)間。由DWI檢查出的損傷灶大小及損傷灶多少能很好地描述DAI，能更準(zhǔn)確地反映DAI非出血性病灶的病理變化，并且與臨床預(yù)后有很強(qiáng)的相關(guān)性［9］。DWI成像序列應(yīng)用的強(qiáng)梯度磁場(chǎng)，使之具有強(qiáng)磁敏感性，有助于更好顯示出血灶。盡管DWI能提供更多的信息，但在有些情況下也會(huì)遺漏一些損傷，因此評(píng)價(jià)DAI有必要聯(lián)合運(yùn)用多種MRI序列，以提高病灶檢出率。

2.3.2 DTI:彌散張量成像是一種檢測(cè)水分子微觀隨機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的新技術(shù)，它以各向異性彌散技術(shù)為基礎(chǔ)，可以在活體內(nèi)評(píng)估大腦白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)［10］。DTI用于觀察白質(zhì)纖維束的走向、繞行、交叉及稀疏、推擠、中斷、破壞等表現(xiàn)，稱為白質(zhì)束成像，其三維彩色編碼顯示對(duì)腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束的總體走行及交叉十分直觀，是目前唯一可以無(wú)創(chuàng)地描繪人活體腦白質(zhì)纖維的有效方法［11］。表觀彌散系數(shù)(ADC)和各向異性分?jǐn)?shù)(FA)是其兩個(gè)最重要的參數(shù)，后者是指在人體生理?xiàng)l件下，水分子向各個(gè)方向的彌散運(yùn)動(dòng)受細(xì)胞本身特征和結(jié)構(gòu)的影響，在腦白質(zhì)中垂直纖維方向的彌散受到的限制遠(yuǎn)大于沿著纖維方向，這種方向依賴性就是彌散的各向異性。王雙坤［12］等研究發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)傷患者的FA圖上雙側(cè)內(nèi)囊后肢、胼胝體膝部、壓部白質(zhì)各向異性有明顯的差異，而正常對(duì)照組則未發(fā)現(xiàn)差異，支持了DAI導(dǎo)致各向異性下降的假設(shè)，提示DTI優(yōu)于傳統(tǒng)的DWI。但是，DTI技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用上還有諸多限制，如部分容積效應(yīng)所致的空間分辨力的減低以及決定纖維示蹤方向時(shí)交叉纖維的存在可能導(dǎo)致過(guò)診等等，這些都有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

2.3.3 MRS:磁共振波譜成像是無(wú)創(chuàng)性研究活體器官的組織代謝、生化改變及化學(xué)物定量分析的方法，被譽(yù)為“無(wú)創(chuàng)活檢”，為DAI的研究另辟了一條新路［13］。目前質(zhì)子MR波譜(1H-MRS)應(yīng)用最為廣泛。Smith等［14］大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)區(qū)在彌漫性軸索病變后即發(fā)生了嚴(yán)重的代謝紊亂，提示MRS可作為評(píng)價(jià)軸索損傷的高度敏感性早期診斷手段。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):如果檢測(cè)點(diǎn)同時(shí)顯示4個(gè)指標(biāo)異常，可以確定該檢測(cè)部位存在軸索損傷灶;同時(shí)發(fā)現(xiàn)在胼胝體各指標(biāo)的變化最明顯，這與DAI最常累及胼胝體的病理發(fā)現(xiàn)相符合。但由于MRS對(duì)磁場(chǎng)均勻性要求較高、檢查時(shí)間較長(zhǎng)及患者不合作等因素使其臨床應(yīng)用受到限制。

2.3.4 PWI:灌注加權(quán)成像是在靜脈注射對(duì)比劑的同時(shí)，對(duì)所選定層面進(jìn)行連續(xù)多次掃描，獲取感興趣區(qū)的一系列參數(shù)，如腦血容量(CBV)、腦血流量(CBF)、平均通過(guò)時(shí)間(MTT)等通過(guò)分析灌注參數(shù)，可以較為特異地評(píng)價(jià)組織器官的灌注狀態(tài)及微循環(huán)血流信息。PWI對(duì)缺血及微血管血容量變化極其敏感，可直接反映軸索損傷區(qū)域腦組織中血流灌注的相對(duì)容量，并從腦血流圖、腦血容量圖中顯示軸索損傷的范圍及嚴(yán)重程度。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，MRI目前廣泛應(yīng)用于DAI的臨床診斷、傷情及預(yù)后判斷。常規(guī)MRI多方位掃描及各種功能磁共振成像技術(shù)運(yùn)用，對(duì)DAI病灶大小、形態(tài)、信號(hào)特點(diǎn)及分布區(qū)域等方面較其他影像學(xué)檢查有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤以FLAIR、DWI成像序列對(duì)早期DAI病灶具有很高的敏感性。隨著MRI掃描技術(shù)的提高，檢查時(shí)間的縮短，波譜成像(MRS)、擴(kuò)散張量成像(DTI)等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，必將為DAI的早期臨床診斷、治療及預(yù)后評(píng)估提供可靠的影像學(xué)依據(jù)。

1 Levine B，F(xiàn)ujiwara E，O’Connor C，etal.In vivo characterization of traumatic brain injury neuropathology with structural and functional neuroimaging［J］．J Neurotrauma，2006，23(10):1396 －1411.

2 Blumbergs PC，Jones NB North JB.Diffuse axonal injury in head trauma［J］．J Neurol Neurosurg Psychiatry，1989，52(10):838 －840.

3 Adams JH，Graham DI，Murry LS，etal.Diffuse axonal injury clue to nonmissile head injury in humans:Analysis of 45 cases［J］．Ann Neurol，1982，12(8):557 －558.

4 李小晶.彌漫性軸索損傷的CT影像分析［J］．中國(guó)臨床神經(jīng)外科雜志，2007，12(9):543 －544.

5 溫智勇，張淑清，吳恩惠，等.腦彌漫性軸索損傷的實(shí)驗(yàn)性研究［J］．中華放射學(xué)雜志，1996，30(8):553 －557.

6 張波，徐曉筑，劉窗溪，等.顱腦損傷首次CT檢查陰性的原因分析［J］．中國(guó)臨床神經(jīng)外科雜志，2008，13(1):52 －53.

7 張禮鵑，吳光任，涂昌灼，等.MR各成像序列對(duì)腦彌漫性軸索損傷的診斷價(jià)值［J］．中華放射學(xué)雜志，2005，39(9):952 －955.

8 Huismn TA Sorensen AG，Hergan K，etal.Diffusionweighted imging for the evaluation of diffuse axonal injury in closed head injury［J］．Journal of computer assisted tomography，2003，27(1):5 －11.

9 Hou DJ，Tong KA，Ashwal S，etal.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging improves outcome prediction in adult traumatic brain injury［J］．JNeurotrauma，2007，24(10):1558－1569.

10 Melhen ER，Mori S，Mukundan G，etal.Diffusion tensor MR imaging of the brain and white matter tractography［J］．J.AJR Am JRoentgenol，2002，178(1):3 －16.

11 Sorensen AG，Wu O，Copen WA，etal.Human acute cerebral ischemia:detection of changes in water diffusion anisotropy by using MR imaging［J］．Radiology，1999，212(3):785 －792.

12 王雙坤，戴建平，馬軍，等.磁共振彌散張量成像對(duì)彌漫性軸索損傷的研究［J］．中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2005，21(21):1799 －1801.13 杜湘珂，馮義廉.醫(yī)學(xué)磁共振波譜是人體功能代謝病理檢查的一種方法［J］．中華放射學(xué)雜志，2000，34:725 －726.

14 Smith DH，Cecil KM，Meanery DF，etal.Magnetic Resonance Spectroscopy of Diffuse Brain Trauma in the Pig［J］．Journal of Neurotrauma，1998，15:665 －674.