腦彌漫性軸索損傷影像學研究進展

王敏紅(綜述)，翟　建(審校)

(皖南醫(yī)學院弋磯山醫(yī)院醫(yī)學影像中心，安徽 蕪湖 241001)

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腦彌漫性軸索損傷影像學研究進展

王敏紅△(綜述)，翟建※(審校)

(皖南醫(yī)學院弋磯山醫(yī)院醫(yī)學影像中心，安徽 蕪湖 241001)

摘要：腦彌漫性軸索損傷(DAI)是一種原發(fā)性閉合性腦損傷，常引起腦功能障礙、嚴重者致殘甚至死亡。其臨床表現(xiàn)往往較重且缺乏特異性，尤其是在早期，因此及時、準確地診斷DAI越來越為臨床所重視。但目前常規(guī)的影像學檢查未能及時發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)了卻低估了DAI，相信隨著醫(yī)學的進步，醫(yī)學影像檢查新技術、新方法的飛速發(fā)展，對DAI的影像學認識有了很大進步。

關鍵詞：彌漫性軸索損傷；計算機斷層掃描；磁共振成像

腦彌漫性軸索損傷(diffuse axonal injury，DAI)是以神經(jīng)軸索和毛細血管損傷為特征的原發(fā)性腦損傷，是顱腦損傷一重要類型，嚴重威脅患者的生命及生存質(zhì)量，病情急、致殘率、病死率高是其特點，因此早期正確診斷對臨床治療處理非常重要。近幾年隨著影像技術的飛速發(fā)展，尤其是CT、常規(guī)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)應用于臨床，使診斷DAI成為可能，但DAI臨床表現(xiàn)缺乏特異性，尤其是在早期，常規(guī)影像學檢查對DAI的診斷價值有限[1]?，F(xiàn)就DAI的影像學診斷及進展予以綜述。

1DAI產(chǎn)生機制及其臨床表現(xiàn)

目前學術界對DAI的發(fā)生機制沒有異議，即由于大腦灰、白質(zhì)之間質(zhì)量的差異，腦組織的不易屈性，突然加減速運動使各種組織間產(chǎn)生相對位移，形成剪切力致使神經(jīng)軸索、毛細血管的損傷[2]。病理上主要表現(xiàn)為神經(jīng)軸索改變、軸索腫脹、回縮球和毛細血管斷裂[2-3]。“軸索球”最初認為是斷裂軸索的末端收縮、卷曲所致，現(xiàn)在的觀點則是“軸索球”或者進行性軸索腫脹導致軸索斷裂；所謂的軸索曲張是沿著完整軸索分布的多個串珠樣軸索腫脹[4-5]。DAI損傷部位常呈局灶性、非對稱性分布，好發(fā)于大腦灰白質(zhì)交界處的白質(zhì)(額、顳葉常見)區(qū)，其次則為胼胝體、內(nèi)囊、腦干等[6]。一項利用小型豬動物模型進行的研究表明，軸索損傷的病理進程對于中、重型顱腦損傷的昏迷及輕型顱腦損傷的短暫意識喪失至關重要[7]。臨床上患者傷后?？焖龠M展至昏迷，一側(cè)或雙側(cè)瞳孔散大，顱內(nèi)壓增高等，主要原因是軸索損傷致皮質(zhì)和皮質(zhì)下中樞失去聯(lián)系。DAI在臨床很常見，但如何及時、準確地診斷仍然是臨床工作中的一大難題。值得注意的是，DAI在腦外傷中普遍存在，并非只是重度外傷中才有[8]，亦出現(xiàn)在輕型顱腦損傷、腦震蕩中[9]。病理學檢查是診斷軸索損傷的金標準，但并不適用于臨床，此時影像學檢查就具有非常重要的作用。

2CT檢查

CT不能直接診斷，主要是依靠損傷軸索周圍的腫脹或出血等間接征象來推斷DAI的存在。嚴重的DAI常伴有腦實質(zhì)出血，CT上清晰可見。CT平掃具有快速、方便、對出血敏感的優(yōu)點，因此是顱腦外傷患者首選的影像學檢查方法[10]。但是，由于其密度分辨率較低，對腦內(nèi)微小出血灶和非出血性病灶則顯示不佳[11]，且CT圖像中后顱窩存在偽影，影響對后顱窩病變的顯示，因此CT檢查在DAI患者的臨床評估中有局限性[12]。

3MRI檢查

3.1常規(guī)MRIMRI具有較高的軟組織密度分辨率，可以多方位、多序列成像，能確定后顱窩和深部白質(zhì)出血和非出血性腦組織受損的程度，清晰顯示病灶的形態(tài)、大小和分布；同時T2加權(quán)像、T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復序列非常直觀地顯示腦水腫、腦腫脹[10]。然而，MRI同樣存在一些不足：對腦內(nèi)微小出血灶的顯示率仍然不高；掃描時間較長，對患者制動要求高；各種急救設施不能帶入掃描室；MRI對顱骨骨折敏感度低等[13]。DAI的MRI表現(xiàn)因其有無出血及出血時間長短、掃描序列而定，在T1加權(quán)像上可呈高、低信號，T2加權(quán)像及T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復上可呈高、低信號，周圍常見水腫[14]。評估輕度至中度DAI時，檢測點狀出血和非出血性病變，常規(guī)MRI較CT有明顯優(yōu)勢，但常規(guī)MRI序列不能顯示大多數(shù)軸索損傷的微出血灶；顯然，常規(guī)MRI的使用提高了DAI診斷率[1]。然而，許多嚴重腦外傷患者MRI檢查只顯示輕度改變，可能低估軸索損害的程度。因此，最近的研究試圖運用先進的成像技術對DAI進行診斷。

3.2彌散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)DWI是基于細胞分子水平的技術，根據(jù)水分子擴散特性，對其擴散程度進行測量和成像，通常用表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)來代表彌散程度；如腦脊液彌散不受限，ADC值較高，在ADC圖上呈高信號；急性腦缺血因彌散受限則ADC值較低，在ADC圖上表現(xiàn)為低信號[14]。頭部外傷、急性腦卒中導致局部擴散的改變，與腦組織的受損位置和嚴重程度相關，DWI能檢測到細胞毒性水腫，比常規(guī)MRI檢測DAI更為敏感[6]。在Ezaki等[12]的一項研究中，檢查了25例DAI患者(均在創(chuàng)傷后48 h內(nèi)檢查)，在所有427個DAI病灶中，DWI確定310個，T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復發(fā)現(xiàn)248個；值得一提的是，DWI發(fā)現(xiàn)了在常規(guī)MRI中未檢出的70個病灶，大多數(shù)DWI陽性病灶呈擴散受限(約65%)，表明這些水腫可能為細胞毒性水腫。但最近Kinoshita等[15]研究表明，在評估DAI穹窿病變時，DWI優(yōu)于液體衰減反轉(zhuǎn)恢復，而在胼胝體、灰白質(zhì)交界處，DWI已不占優(yōu)勢。這些相互矛盾的結(jié)果部分由于時間上的差異，在Ezaki等[12]的研究中，DWI通常在傷后20 h內(nèi)進行，而在Kinoshita等[15]的研究中，患者進行成像的時間點是可變的(20 h至14 d的范圍內(nèi)，平均3.7 d)。因此，DAI的ADC值具體取決于損害的部位、程度和掃描時間，對非出血性DAI的診斷具有很高的靈敏度，較常規(guī)MRI更早地顯示信號改變[6]。其主要原理是：DAI病灶內(nèi)血管斷裂引起血管源性水腫，在DWI和ADC上均表現(xiàn)為高信號；或病灶區(qū)微小出血和軸索斷裂導致腦細胞本身缺血缺氧而出現(xiàn)細胞毒性水腫，從而導致病灶區(qū)DWI上為高信號，ADC呈低信號；或者DWI和ADC上均呈低信號伴周圍高信號水腫環(huán)，則預后較差[16]。Babikian等[17]發(fā)現(xiàn)，受損的與神經(jīng)認知相關的皮質(zhì)區(qū)域具有較低的ADC值，而深部灰質(zhì)和白質(zhì)區(qū)ADC值較高。與此相反，Oni等[18]在額葉區(qū)域發(fā)現(xiàn)，ADC值是增高的。DWI靈敏度高、成像速度快，但對磁場不均勻性比較敏感，偽影重，假陽性率較高，因此在評價DAI時需聯(lián)合運用多種序列，提高診斷正確率[6]。

3.3彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)DTI是在DWI的基礎上發(fā)展而來的，是一種描述水分子擴散方向特征的MRI技術。在DWI基礎上施加6～55個非線性方向的梯度場獲取DTI，主要用來評價腦組織結(jié)構(gòu)的完整性，特別是對腦白質(zhì)纖維束進行定量分析[19-20]。目前唯一無創(chuàng)描繪活體腦白質(zhì)纖維的有效方法即白質(zhì)束成像，可觀察白質(zhì)纖維束的走行、推擠、交叉及破壞、中斷等表現(xiàn)，其三維彩色編碼對顯示腦白質(zhì)纖維束的總體走行較直觀[21]。一項研究中，對20例DAI患者和15例健康對照者測量顱內(nèi)多個位置各向異性值(FA值)，然后與臨床評分進行統(tǒng)計分析，并計算DAI患者胼胝體壓部、內(nèi)囊的FA值，與損傷急性期格拉斯哥結(jié)局量表(Glasgow outcome scale，GOS)和出院時Rankin評分是有關聯(lián)的，但對丘腦和豆狀核殼目前尚沒有類似的相關性研究[22]。相反，另一項調(diào)查中征集了20例DAI患者和14例年齡相匹配的健康人作為對照組，以調(diào)查腦白質(zhì)完整性；與對照組相比，在所有情況下(包括輕度顱腦損傷患者)，F(xiàn)A值與損傷的GOS及創(chuàng)傷后失憶有關聯(lián)[23]。由此認為，對于檢測受損腦白質(zhì)，在全腦白質(zhì)內(nèi)檢測比局部檢測可能沒有明顯的優(yōu)勢，但量化腦白質(zhì)損傷可能為臨床預后提供信息。Bennett等[24]利用輕度閉合性腦外傷的小鼠模型進行研究，表明FA值在外傷后即出現(xiàn)變化，提示輕度腦外傷患者存在腦損傷。腦白質(zhì)的平均FA值均減少，反映組織結(jié)構(gòu)的破壞[25]。Mac Donald等[26]研究特殊類型DAI的DTI表現(xiàn)，用DTI分析DAI小鼠模型，能直接觀察DTI軸索損傷的組織評估結(jié)果；研究指出，常規(guī)MRI表現(xiàn)正常，但胼胝體和外囊軸向擴散及相對FA值均降低，相對FA的變化與β淀粉前體蛋白的密度呈負相關；前連合顯示的軸向擴散系數(shù)和相對FA沒有減少，與缺乏軸索損傷的組織學證據(jù)是一致的，表明DTI對軸索損傷高度敏感，但此外可能也有很高的陰性預測值；他們也從3 h內(nèi)的損傷軸索的組織學中得到證據(jù)，表明軸向擴散系數(shù)下降明顯，說明DTI檢測超急性期DAI是一敏感的檢查方法，比常規(guī)MRI對DAI的診斷可能更敏感。

3.4磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)SWI是一種三維采集、高分辨率、全部流動補償、薄層重構(gòu)的梯度回波序列，可充分顯示組織之間磁靈敏度的差別(如靜脈血、出血、鐵離子的沉積等)[27]。在神經(jīng)系統(tǒng)MRI檢查中，SWI常作為常規(guī)MRI序列的補充，為臨床提供更多有價值的信息；在DAI中，SWI可顯著提高出血性病灶的檢出率，特別是對微、小出血灶[28]。先前的研究檢查了7例DAI患者(均在傷后第2~8日)，SWI發(fā)現(xiàn)出血性病變比常規(guī)MRI更加明顯；SWI共發(fā)現(xiàn)DAI病灶1038個，總出血體積約57 946 mm3，而常規(guī)MRI發(fā)現(xiàn)DAI病灶162個，總出血體積約28 893 mm3；SWI上顯示大多數(shù)(59%)單個出血性DAI病灶比較小(<10 mm2)，而大多數(shù)(43%)病變在常規(guī)MRI圖像上看到較大(10～20 mm2)[29]。后來的研究中，對40例DAI患兒腦實質(zhì)出血程度、初期臨床癥狀及傷后6～12個月進行分析、比較，顯示較低的初始GOS評分(<8)，長期昏迷的患兒，有更多的出血灶及更大的出血量且預后較差；而那些結(jié)果正常、輕度損傷或有較少出血灶的患兒預后較好[30]。若患者出血灶多且大并累及近腦中線部位者其GOS評分較低，臨床癥狀重，預后則較差[31-33]?；谶@些研究結(jié)果表明，對于小出血灶及微小出血灶的檢測，SWI優(yōu)于常規(guī)MRI，并能更準確地估計DAI致大腦損傷的程度。

3.5磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)MRS是鑒于不同化合物之間存在頻率差別，進而將它們分辨開來，測定某一物質(zhì)在特定部位的含量，以波譜的形式來顯示；該技術是目前唯一無創(chuàng)活體檢測組織器官能量代謝、生化改變的分析技術，能在細胞代謝水平反映腦外傷后代謝的異常變化[27]。由于MRS可顯示腦損傷后的神經(jīng)化學改變，已被用來對顱腦損傷患者進行早期評估和預后判斷；一些研究已經(jīng)證明了其在檢測DAI上的潛力[34-35]。Smith等[36]使用標記過的質(zhì)子MRS(1H-MRS)檢查旋轉(zhuǎn)加速損傷后的豬腦，發(fā)現(xiàn)N-乙酰天冬氨酸(NAA)和肌酸(Cr)的比值(NAA/Cr)減少了20%，然后在其減少的區(qū)域做尸檢被證實為DAI病灶，據(jù)此可以支持這一假設，即NAA的損失，至少部分損失表明存在DAI。有研究發(fā)現(xiàn)，NAA/Cr、NAA/CHO(膽堿)和CHO/Cr與其預后存在相關性，昏迷時間越長，NAA/Cr、NAA/CHO值越低，CHO/Cr值越高；但在常規(guī)MRI中往往表現(xiàn)正常[37]。在不斷變化的彌漫性腦損傷的非出血性DAI病灶中，1H-MRS具有極高的靈敏度[38]。李雪元等[39]對21例DAI患者胼胝體壓部早期進行1H-MRS檢測，測定NAA/Cr、NAA/CHO和CHO/Cr值，預測預后的準確率為89%，與GOS結(jié)合則為94%，此表明早期1H-MRS檢測對評估損傷程度和預后有重要價值。周和平等[40]亦發(fā)現(xiàn)，腦橋腹側(cè)的NAA/Cr和CHO/Cr值與GOS存在顯著相關性。對DAI患者早期進行1H-MRS檢測能反映患者的病情，為病情的評估、治療措施的制訂和臨床預后提供了參考。但由于MRS要求較高磁場均勻性，且檢查時間較長，致其臨床應用受到一定的限制。

3.6灌注加權(quán)成像(perfusion-weighted imaging，PWI)PWI是一種通過追蹤血管系統(tǒng)內(nèi)對比劑的信號改變，測量一些血流動力學參數(shù)(如腦血流量、腦血容量、平均通過時間等)，再分析這些參數(shù)[6]。由于PWI對缺血性改變及微循環(huán)變化極其敏感，在形態(tài)學特征的基礎上檢測局部血流，能對組織器官的灌注狀態(tài)、微循環(huán)信息進行特異性的評價[6,13]。對于DAI來說，可直接反映損傷軸索區(qū)域局部腦組織血流灌注的異常，并可從腦血流圖、腦血容量圖中對軸索損傷的范圍及其嚴重程度進行顯示、評估[13]。

4小結(jié)

在顱腦損傷中，CT依然為首選的檢查技術，常規(guī)MRI結(jié)合功能MRI(如DWI、DTI、SWI、MRS、PWI)不僅可顯示DAI患者宏觀的形態(tài)信息，而且可提供更多微觀信息，為DAI的早期診斷、病情評估和預后判斷提供參考。但目前的成像方法仍不能明確識別DAI，相信隨著醫(yī)學影像學從以往的單一形態(tài)學成像到現(xiàn)在功能成像的過渡，DAI的影像學研究將達到一個更高水平，必將為DAI的臨床早期診斷及預后評估提供可靠的影像學依據(jù)。

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Research Progress in Diffuse Axonal Injury Imaging

WANGMin-hong，ZHAIJian.

(ImagingDiagnosticCenter，YijishanHospitalofWannanMedicalCollege，Wuhu241001，China)

Abstract：Diffuse axonal injury(DAI) is a primary brain injury,which often causes brain dysfunction,severe disability or even death.Clinical manifestations are usually serious and lack of specificity,especially in the early stage,so timely and accurate diagnosis of the DAI is increasingly attracting clinical concerns,while routine imaging examinations often fail to detect or underestimate the DAI.With the advances of new technologies and methods in medical imaging recently,the DAI imaging knowledge has made significant progress.

Key words：Diffuse axonal injury； CT； Magnetic resonance imaging

收稿日期：2014-03-21修回日期：2014-08-26編輯：鄭雪

基金項目：皖南醫(yī)學院中青年科研基金(WK2012F25)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.08.038

中圖分類號：R651.15

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)08-1443-04