高場(chǎng)強(qiáng)磁共振彌散張量成像對(duì)重型創(chuàng)傷性腦損傷的預(yù)后評(píng)價(jià)研究

李 雨 杜彥李

內(nèi)蒙古民族大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院神經(jīng)外科，內(nèi)蒙古牙克石022150

高場(chǎng)強(qiáng)磁共振彌散張量成像對(duì)重型創(chuàng)傷性腦損傷的預(yù)后評(píng)價(jià)研究

李 雨 杜彥李

內(nèi)蒙古民族大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院神經(jīng)外科，內(nèi)蒙古牙克石022150

目的研究重型創(chuàng)傷性腦損傷（severe traumatic brain injury，STBI）的高場(chǎng)強(qiáng)磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查結(jié)果，以及DTI的檢查結(jié)果與STBI患者預(yù)后的關(guān)系，評(píng)價(jià)其在預(yù)后方面的預(yù)測(cè)價(jià)值。方法選擇2010年3月～2012年9月內(nèi)蒙古林業(yè)總醫(yī)院（內(nèi)蒙古民族大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院）神經(jīng)外科治療的STBI患者42例（STBI組），選取同期正常成年人20例作為正常對(duì)照組。入院后對(duì)STBI組患者行格拉斯哥昏迷評(píng)分（GCS），評(píng)估患者病情嚴(yán)重性，傷情穩(wěn)定后對(duì)兩組進(jìn)行高場(chǎng)強(qiáng)DTI檢查，分析并比較兩組各向異性分?jǐn)?shù)（FA）值。治療后統(tǒng)計(jì)STBI組患者格拉斯哥預(yù)后評(píng)分（GOS），并分析DTI檢查結(jié)果與GOS評(píng)分預(yù)后的相關(guān)性。結(jié)果①STBI組腦干區(qū)和胼胝體壓部各FA值[（0.693±0.060）、（0.608±0.046）]均低于正常對(duì)照組[（0.898±0.078）、（0.841± 0.062）]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。②STBI組患者中，GOS評(píng)分4～5分者3例，GOS評(píng)分3分者21例，GOS評(píng)分為2分者11例，GOS評(píng)分1分者7例。經(jīng)Spearman直線相關(guān)分析，STBI組患者FA值與GOS評(píng)分之間成正相關(guān)關(guān)系（r=0.372，P=0.006）。結(jié)論高場(chǎng)強(qiáng)磁共振DTI檢查可以作為評(píng)估STBI患者腦損傷程度以及判斷預(yù)后的依據(jù)。

高場(chǎng)強(qiáng)磁共振彌散張量成像檢查；重型顱腦損傷；預(yù)后

臨床上重型創(chuàng)傷性腦損傷（severe traumatic brain injury，STBI）的發(fā)生率呈逐年增加趨勢(shì)，STBI對(duì)社會(huì)危害大，死亡率及致殘率高[1-2]，臨床處理復(fù)雜，對(duì)于STBI患者的傷情判斷及昏迷患者的預(yù)后預(yù)測(cè)是神經(jīng)外科醫(yī)師共同關(guān)注的問(wèn)題。如果能應(yīng)用臨床檢查手段準(zhǔn)確地對(duì)STBI患者的預(yù)后進(jìn)行早期判斷，則對(duì)于STBI的病情評(píng)估以及制訂治療方案有重要的指導(dǎo)意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。

在臨床中應(yīng)用格拉斯哥預(yù)后評(píng)分（Glasow outcome score，GOS）來(lái)對(duì)神經(jīng)外科患者預(yù)后進(jìn)行評(píng)價(jià)，GOS評(píng)分在臨床上應(yīng)用方便、快捷[3]。本研究應(yīng)用非侵入性的磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查做為預(yù)測(cè)STBI患者預(yù)后的指標(biāo)，選取各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotraphy，F(xiàn)A）值作為研究指標(biāo)探討與STBI患者預(yù)后的相關(guān)性，以期可以找到能夠評(píng)估預(yù)后的指標(biāo)，以提高STBI的臨床診治水平。研究采用STBI患者的DTI檢查結(jié)果，回顧性分析DTI的檢查結(jié)果中FA值與STBI患者預(yù)后的關(guān)系，評(píng)價(jià)其在STBI預(yù)后方面的預(yù)測(cè)價(jià)值。旨在證實(shí)DTI檢查作為準(zhǔn)確而簡(jiǎn)便的檢測(cè)手段，對(duì)腦損傷程度評(píng)價(jià)及預(yù)后判斷的重要意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2010年3月～2012年9月內(nèi)蒙古林業(yè)總醫(yī)院（內(nèi)蒙古民族大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院）神經(jīng)外科治療的STBI患者42例（STBI組），其中男27例，女15例，年齡17～65歲，平均（41.1±2.4）歲。受傷原因：車(chē)禍傷29例，墜落傷7例，打擊傷6例；外傷后均呈持續(xù)昏迷狀態(tài)。全部患者入院GCS評(píng)分均在8分以下，其中GCS評(píng)分3～4分者11例，5～6分者15例，7～8分者16例。全部42例病例均住院行MRI掃描并行高場(chǎng)強(qiáng)DTI檢查，根據(jù)美國(guó)神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會(huì)和腦外傷基金會(huì)1995年5月制訂的《重型顱腦損傷診治指南》和2006年發(fā)布的《腦外傷外科治療指南》進(jìn)行規(guī)范性治療。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員討論通過(guò)，并與研究對(duì)象簽署了知情同意書(shū)。

同時(shí)選取同期正常成年人20例作為正常對(duì)照組，排除顱內(nèi)病變病史，所有的被選擇對(duì)象均沒(méi)有心理和神經(jīng)病史，所有檢查方案均詳細(xì)告訴志愿者，并獲得同意和配合。經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)論證，同意進(jìn)行試驗(yàn)。正常對(duì)照組同樣行高場(chǎng)強(qiáng)DTI檢查。

1.2 方法

1.2.1 治療方案全部患者根據(jù)美國(guó)神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會(huì)和腦外傷基金會(huì)1995年5月制訂的《重型顱腦損傷診治指南》和2006年發(fā)布的《腦外傷外科治療指南》進(jìn)行規(guī)范性治療。3個(gè)月后對(duì)患者進(jìn)行GOS評(píng)分，標(biāo)準(zhǔn)如下：5分為恢復(fù)良好、恢復(fù)正常生活；4分為輕度殘疾；3分為重度殘疾；2分為植物生存；1分為死亡。

1.2.2 掃描方法采用美國(guó)GE公司生產(chǎn)的Signa HDx 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描機(jī)，8通道頭線圈。DTI彌散張量成像的彌散方向?yàn)?5，掃描參數(shù)：T1 FLAIR：TR 3160 ms，TE 6.6 ms，TI 960 ms；FSE T2WI：TR 5100 ms，TE 121.9 ms；EPI DTI：TR 2000 ms，TE 77.2 ms，b值1000 s/mm。矩陣288×224，F(xiàn)OV 16 cm×16 cm，層厚3 mm，間隔0。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理采用GE ADW-4.4專用磁共振工作站的Functool-2圖像處理軟件對(duì)DTI數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，使用DTI分析軟件DtiStudio2.4進(jìn)行處理、分析、測(cè)量DTI的有關(guān)數(shù)據(jù)，選取腦干區(qū)及胼胝體壓部作為感興趣區(qū)（region ofinterest，ROI），測(cè)量各患者的各向異性分?jǐn)?shù)（fractionalanisotraphy，F(xiàn)A）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 11.5對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，正態(tài)分布計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩獨(dú)立樣本的計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)；相關(guān)性檢驗(yàn)采用Spearman相關(guān)分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組ROI區(qū)FA值比較

所有42例患者均在病情穩(wěn)定后行DTI檢查，測(cè)量全部患者ROI區(qū)的FA值，ROI區(qū)部位如圖1、2所示。STBI組腦干區(qū)（0.693±0.060）和胼胝體壓部（0.608±0.046）FA值均低于正常對(duì)照組[（0.898± 0.078）、（0.841±0.062）]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表1。本研究利用正常成人的FA值范圍推測(cè)一個(gè)接近總體范圍的可信區(qū)間，以此來(lái)判斷是否存在腦損傷，以達(dá)到量化的目的。可以看出，STBI組患者的FA值均明顯低于正常對(duì)照組。

2.2 FA值與GOS間的相關(guān)分析

本組42例患者中手術(shù)行去大骨瓣減壓者6例，其余36例均行非手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化治療。STBI組患者中，GOS評(píng)分4～5分者3例；GOS評(píng)分3分者21例；GOS評(píng)分為2分者11例；GOS評(píng)分1分者7例。經(jīng)Spearman直線相關(guān)分析，STBI組患者FA值與GOS評(píng)分之間成正相關(guān)關(guān)系（r=0.372，P=0.006）。腦損傷程度較重的患者，F(xiàn)A值較低；而腦損傷較輕者，F(xiàn)A值也較高。見(jiàn)表2。

3 討論

3.1 FA值與STBI

圖1 感興趣區(qū)-胼胝體壓部

圖2 感興趣區(qū)-腦干區(qū)

表1 腦干區(qū)和胼胝體壓部各向異性分?jǐn)?shù)測(cè)定值比較（x±s）

表2 各向異性分?jǐn)?shù)值與格拉斯哥預(yù)后評(píng)分間的相關(guān)分析（x±s）

STBI的診斷經(jīng)歷了CT從MRI的發(fā)展，雖然常規(guī)MRI雖然在出血點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)上較CT敏感，但對(duì)神經(jīng)軸索損傷、非出血性損傷以及腦微小病灶敏感度低，DTI技術(shù)的發(fā)展則彌補(bǔ)了這一缺陷。既往已有不少關(guān)于DTI研究的基礎(chǔ)和臨床應(yīng)用報(bào)道[4]，DTI是在彌散加權(quán)成像（diffuse weighted imaging，DWI）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型無(wú)創(chuàng)檢查技術(shù)，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)，通過(guò)FA值的變化而獲得局部擴(kuò)散改變的證據(jù)[5]，由于DTI對(duì)腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的敏感，對(duì)于發(fā)現(xiàn)微小病灶的腦損傷可能有重要的意義，可以通過(guò)FA值可以定量評(píng)估腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變。在病理情況下，腦損傷的細(xì)微結(jié)構(gòu)的改變會(huì)影響腦組織水分子的彌散速度，表現(xiàn)為FA值的變化，F(xiàn)A值越高代表腦白質(zhì)髓鞘化程度及軸索排列越致密規(guī)則。由于DTI能夠精確的測(cè)量三維空間水分子擴(kuò)散的方向和程度，準(zhǔn)確描述組織的各向異性，因此被用來(lái)研究纖維走行方向，應(yīng)用FA值可以直觀的評(píng)價(jià)腦組織結(jié)構(gòu)的完整性。當(dāng)神經(jīng)纖維被破壞時(shí)，與軸索平行方向的水分子彌散受限，腦組織的各向異性降低，F(xiàn)A值表現(xiàn)為降低[6]。本研究利用固定區(qū)域選擇ROI，使得所測(cè)量的FA值相對(duì)準(zhǔn)確，研究中測(cè)量了本組STBI患者的腦干區(qū)和胼胝體壓部的FA值，發(fā)現(xiàn)它們都是減低的，說(shuō)明STBI患者在腦干區(qū)和胼胝體壓部存在著神經(jīng)纖維的破壞，進(jìn)而可以知道其腦組織結(jié)構(gòu)的完整性遭到破壞。STBI組的FA值較正常成人的測(cè)量值顯著降低，可以解釋為腦組織的損傷導(dǎo)致腦白質(zhì)在形態(tài)及功能上表現(xiàn)出異常，使得水分子彌散方向的規(guī)律性被破壞[7]。目前，沒(méi)有作為參考值的FA值范圍，本研究利用正常成人組的FA值范圍推測(cè)一個(gè)接近總體范圍的可信區(qū)間，以此來(lái)判斷是否存在腦損傷，以達(dá)到量化的目的。從研究中可以看出，損傷程度較重者，白質(zhì)纖維束完整性破壞嚴(yán)重，F(xiàn)A值的減低更明顯；而損傷較輕者，白質(zhì)纖維束完整性較好，F(xiàn)A值也較高，這與文獻(xiàn)報(bào)道是一致的[8-9]。可見(jiàn)DTI應(yīng)用于重度顱腦損傷臨床診斷具有準(zhǔn)確、敏感的特征，再加上其操作簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)的優(yōu)點(diǎn)，可作為重度顱腦損傷早期診斷的主要手段。

3.2 FA值與GOS評(píng)分

已有文獻(xiàn)報(bào)道了DTI檢查對(duì)STBI患者病灶的檢出率和可操作性[10]，在此基礎(chǔ)上，本研究分析了STBI患者DTI檢查FA值與預(yù)后的相關(guān)性，試圖尋找到能夠相對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)患者預(yù)后的指標(biāo)，以提高腦損傷的臨床診治水平。

國(guó)外學(xué)者也提出了一些顱腦損傷預(yù)后預(yù)測(cè)方法和模型[11]，也發(fā)現(xiàn)FA值的變化與GOS評(píng)分具有初步相關(guān)性[12]，但沒(méi)有針對(duì)STBI患者的預(yù)后預(yù)測(cè)方法及指標(biāo)。意識(shí)障礙持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短反映了受損軸索分布的范圍，跟預(yù)后也有一定相關(guān)性。腦干及胼胝體區(qū)FA值降低，于此平行的是GOS評(píng)分相應(yīng)降低，表明當(dāng)病灶累及腦中線部位時(shí)，臨床預(yù)后差，患者出現(xiàn)死亡以及不可逆性昏迷概率較高。

本研究驗(yàn)證了DTI檢查中FA值的變化與STBI患者的預(yù)后具有緊密關(guān)聯(lián)，期待著在以后的實(shí)驗(yàn)中可以利用FA值構(gòu)建logit回歸模型，以期可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)患者的預(yù)后。包括DTI在內(nèi)的MRI技術(shù)自誕生以來(lái)在生命科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，為提TBI以及STBI診斷的準(zhǔn)確性和應(yīng)用各項(xiàng)檢查來(lái)探討腦損傷后功能的變化提供了有力的工具。利用DTI技術(shù)觀察STBI變化，可以為評(píng)估腦損傷程度以及病理改變的依據(jù)，可以對(duì)患者的預(yù)后提供參考信息，在臨床中可以協(xié)助診斷、指導(dǎo)治療。STBI是一個(gè)復(fù)雜的病理過(guò)程，單一的影像學(xué)技術(shù)很難全面而又準(zhǔn)確的解釋其表現(xiàn)。不同的功能MRI技術(shù)，如DWI、DTI、氫質(zhì)子磁共振波譜（1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）、彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT及磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）等，各自具有成像優(yōu)勢(shì)，如果使用這些功能MRI技術(shù)2種或2種以上復(fù)合應(yīng)用于STBI的檢查機(jī)治療中，必然會(huì)取得更好的指導(dǎo)臨床治療、預(yù)測(cè)患者的預(yù)后的良好效果[13-17]。

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Prognostic application of the high-field magnetic resonance diffusion tensor imaging in severe traumatic brain injury

LI Yu DU Yanli
Department of Neurosurgery,the Second Clinical Medical School of Inner Mongolia Nationalities University,Inner Monggol Autonomous Region,Yakeshi 022150,China

ObjectiveTo evaluate the predictive role of high-field magnetic resonance diffusion tensor imaging(DTI) on the prognosis of severe traumatic brain injury(STBI)patients.MethodsClinical data of 42 patients from March 2010 to September 2012 in Inner Mongolia Forestry General Hospital(the Second Clinical Medical School of Inner Mongolia Nationalities University)were selected as STBI group;20 cases of normal adult in the same term were chosen as normal control group.Glasgow coma scale(GCS)score was done to assess the severity of the patient's condition in STBI group.High-field magnetic resonance DTI scans were also performed after the patients'condition were stable,FA value was analyzed and compared between the two groups.GOS score was analyzed in STBI group after the treatment; the correlation between the GOS score prognosis and DTI results was analyzed.Results①FA value of brainstem and splenium of corpus callosum in STBI group[(0.693±0.060),(0.608±0.046)]were all lower than those in normal control group[(0.898±0.078),(0.841±0.062)],the differences were statistically significant(P<0.05).②3 cases of GOS score 4-5 points,21 cases of GOS score 3 points,11 cases of GOS score 2 points,7 cases of GOS score 1 points were found in STBI group.The positive correlation relationship between the FA value and GOS score in STBI group according to the Spearman correlation analysis(r=0.372,P=0.006).ConclusionThe high-field magnetic resonance DTI scans is a valuable tool for the assessment of the brain damage extent and prognosis for STBI patients.

High-field magnetic resonance diffusion tensor imaging;Severe traumatic brain injury;Prognosis assess

R651.15

B

1673-7210（2014）03（b）-00094-04

2013-11-06本文編輯：李繼翔）

內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（編號(hào)2010MS11 37）。

李雨（1977.3-），男，碩士，副主任醫(yī)師；研究方向：腦損傷基礎(chǔ)與臨床。