輕度創(chuàng)傷性腦損傷的擴(kuò)散張量成像研究

朱慧玲，丁建平，王付言，宋春瑤

杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，杭州310015

輕度創(chuàng)傷性腦損傷(mild traumatic brain injury，mTBI)是臨床常見腦外傷，約30%患者輕度腦外傷后會出現(xiàn)持續(xù)的腦震蕩癥候群[1]，臨床表現(xiàn)主要為持久的軀體、認(rèn)知和行為癥狀，損傷機(jī)制可能為旋轉(zhuǎn)加速度或角加速度導(dǎo)致的腦深部結(jié)構(gòu)非出血性損傷，以軸索腫脹為主，病損程度相對較輕[2]。由于mTBI的受損部位主要分布在灰白質(zhì)交界處和大腦深部中線結(jié)構(gòu)區(qū)域，且輕度腦損傷一般呈彌漫性，常規(guī)的CT、MRI檢查一般無陽性發(fā)現(xiàn)。擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一種描述水分子擴(kuò)散方向的MRI技術(shù)，能量化地反映組織微觀水分子的運(yùn)動。本研究擬通過DTI技術(shù)測定mTBI患者的ADC值及FA值，初步探討DTI在mTBI中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取35例輕度mTBI患者作為病例組，男26例，女9例，年齡15～50歲，平均年齡35歲。受傷原因：車禍傷15例，墜落傷8例，打擊傷12例。另選取l5名健康志愿者為對照組，其中男8例，女7例，年齡22～47歲，平均年齡32歲。所有被檢者均嚴(yán)格依據(jù)以下納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)選取。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)

(1)明確的頭部外傷史或可查到頭部的著力點(diǎn)處有輕微腫脹、頭皮擦損、裂傷。(2)格拉斯哥昏迷評分(Glasgow Coma Scale，GCS)13～15分，有短暫的意識障礙。(3)神經(jīng)系統(tǒng)檢查未發(fā)現(xiàn)陽性體征，腦脊液檢查肉眼或鏡下未見紅細(xì)胞。既往無神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病。(4)頭顱X線平片、常規(guī)CT、MRI檢查未見腦實(shí)質(zhì)性損害或顱內(nèi)出血。(5)傷后數(shù)日腦電圖或腦地形圖檢查未見異常。(6)文化程度：小學(xué)及以上文化，能理解認(rèn)知功能測驗(yàn)的內(nèi)容；(4)自愿參加本研究。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)以往有腦損傷史、腦部疾患史、精神疾病史者；(2)精神發(fā)育遲滯者；(3)嚴(yán)重的軀體疾患者；(4)有藥物、酒精或其他影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的物質(zhì)濫用史者；(6)對影像檢查不合作或不能有效完成者。

所有上述研究對象均被詳細(xì)告知試驗(yàn)?zāi)康?、方法和注意事?xiàng)，并簽署知情同意書正式同意參加試驗(yàn)。病例組和健康對照組在年齡、性別、文化程度上的差異均無顯著性(P＞0.05)。本研究通過杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。所有患者在傷后1 d至2個月之間進(jìn)行MRI檢查，并記錄傷后的一般情況。

1.2 檢查方法

1.2.1 設(shè)備及掃描方法

使用GE Discovery750超導(dǎo)MR儀，所有研究對象均首先進(jìn)行常規(guī)MRI檢查，除均行常規(guī)T1WI、T2WI、T2-FLAIR和DWI掃描外，均加行DTI掃描，采用單次激發(fā)SE EPI序列，掃描參數(shù)：FOV 192 mm×192 mm，TR 80 000 ms，TE 80.8 ms，b值=1000 s/mm2，擴(kuò)散敏感梯度方向數(shù)30個，slice 67，層厚1.5 mm、層間距0 mm。NEX為2。

1.2.2 分析方法

DTI原始圖像傳至后處理工作站，對擴(kuò)散張量成像中所有圖像進(jìn)行校正，采用Funct 2軟件包中的Tensor軟件，構(gòu)建表觀擴(kuò)散系數(shù)圖(apparent diffusion coeficient，ADC圖)、部分各向異性圖(fractional anisotropy，F(xiàn)A圖)。所有研究對象均在雙側(cè)額葉白質(zhì)、雙側(cè)內(nèi)囊區(qū)、胼胝體膝部及壓部中線位置各一個點(diǎn)(共6個)為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，分別計算ROI所測定的ADC值、FA值的平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

用SPSS 11.0軟件對資料進(jìn)行分析，用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較病例組與對照組各部位的FA、ADC值有無統(tǒng)計學(xué)差異。

圖1～3 分別為輕度創(chuàng)傷性腦損傷患者的常規(guī)MRI及DTI成像。圖1為FLAIR成像，圖2為FA偽彩圖，圖3為ADC偽彩圖；均未見明顯異常信號Fig.1—3 The conventional MRI and DTI imaging in patients with mild traumatic brain injury.Fig.1:FLAIR imaging.Fig.2:FA Pseudo color.Fig.3:ADC pseudo color.There was no obvious abnormal signal in these imagings.

2 結(jié)果

病例組和對照組的常規(guī)MRI及DTI掃描圖像均未見明顯異常信號(圖1～3)。病例組各部位的FA值及ADC值分別與對照組進(jìn)行分析比較。表1為病例組與對照組各部位ADC值。經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，各部位ADC值病例組與對照組間均無顯著性差異。表2為病例組與對照組各部位FA值，經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，病例組雙側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)、雙側(cè)內(nèi)囊區(qū)及胼胝體壓部與對照組間具有統(tǒng)計學(xué)差異， FA值較對照組下降。

表1 病例組與對照組各部位ADC值(10-3 mm2/s)Tab.1 The ADC value at each part of the case group and the control group(10-3 mm2/s)

表2 病例組與對照組各部位FA值Tab.2 The FA value at each part of the case group and the control group

3 討論

隨著社會的發(fā)展，mTBI已經(jīng)成為危害人類生命健康和影響人們生活質(zhì)量的重要問題。DTI可以無創(chuàng)地提供常規(guī)MR檢查不能顯示的人體組織的微觀結(jié)構(gòu)、神經(jīng)纖維束的走向及受損情況、膜滲透性和溫度方面的信息[3]。輕度創(chuàng)傷性腦外傷后受累白質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)和功能會發(fā)生一定程度改變，相應(yīng)地可以在DTI上表現(xiàn)為髓鞘的不完整或扭曲，以及各向異性值的降低，進(jìn)而能夠反映出腦組織受傷的范圍和程度。

本研究結(jié)果表明，mTBI患者腦內(nèi)出現(xiàn)擴(kuò)散各向異性的改變，表現(xiàn)為腦內(nèi)雙側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)、雙側(cè)內(nèi)囊區(qū)及胼胝體壓部區(qū)域的FA值均有所降低。FA值降低的區(qū)域反映局部存在輕度腦組織損傷。筆者認(rèn)為引起這些區(qū)域FA值降低可能的原因是：mTBI易導(dǎo)致腦白質(zhì)血管周圍間隙的擴(kuò)大、動脈壁的纖維透明變性、膠質(zhì)增生，以及由于輕微血管周圍損傷所導(dǎo)致的脫髓鞘改變。在輕度腦外傷初期腦組織細(xì)胞支架軸索的胞膜排列出現(xiàn)紊亂、腫脹，在平行于軸索方向上的擴(kuò)散受到的阻力增大，擴(kuò)散減弱，導(dǎo)致擴(kuò)散的各向異性特征降低，在DTI上相應(yīng)的表現(xiàn)為FA值的降低。本研究結(jié)果顯示，mTBI患者ADC值較健康對照組沒有明顯變化，這可能是由于ADC值僅提供了一個方向的水分子運(yùn)動情況，由于各向異性的影響，單一方向的擴(kuò)散不能完全代表擴(kuò)散的特性。本研究結(jié)果表明，F(xiàn)A值較ADC值更能反應(yīng)出mTBI患者的腦組織損傷情況[4]。

DTI在mTBI方面的應(yīng)用目前在國內(nèi)外亦有報道，Arfanakis等[5]研究表明，對于輕度腦外傷患者，24 h內(nèi)即可見大腦白質(zhì)FA值顯著性下降，常包括皮質(zhì)下白質(zhì)、胼胝體和腦干上端背外側(cè)部。Rutgers等[6]研究結(jié)果表明，mTBI患者顱腦內(nèi)多個區(qū)域有FA值減低，主要分布在腦白質(zhì)、扣帶回和胼胝體。Mayer等[7]研究表明，mTBI患者的胼胝體及左側(cè)大腦半球的多個區(qū)域的FA值均顯著減低。Chu等[8]對10例輕度腦外傷后1～6天的患者進(jìn)行顱腦DTI研究，結(jié)果表明，這些患者的顱腦白質(zhì)多個區(qū)域FA值均減低，這可能與軸突的細(xì)胞毒性水腫有關(guān)，反映顱腦急性損傷。這些研究結(jié)果與本研究發(fā)現(xiàn)大致相似，說明mTBI患者可能存在細(xì)胞性水腫或者腦組織缺血。王博成等[9]研究結(jié)果表明，TBI組各ROI的FA值均下降，因而他們認(rèn)為DTI技術(shù)對白質(zhì)纖維損傷較為敏感，能準(zhǔn)確定量分析損傷程度。楊天和等[10]對14例彌漫性軸索損傷病例進(jìn)行MR平掃及DTI檢查，測量全部受檢者胼胝體及腦干的ADC值和FA值，研究結(jié)果顯示患者除胼胝體膝部外的其他測量區(qū)域FA值均明顯減低。 本研究所測得的患處FA值較正常感興趣區(qū)降低，這與以往的國內(nèi)外研究結(jié)果一致，說明FA值對mTBI導(dǎo)致的軸索平行方向的擴(kuò)散受限以及腦白質(zhì)纖維束的受損、中斷等均較敏感。總之，本研究結(jié)果表明在mTBI患者腦內(nèi)一些區(qū)域出現(xiàn)FA值不同程度的降低，提示局部腦組織損傷的存在。DTI對判斷腦外傷后腦損傷的程度和范圍提供了一種無創(chuàng)的新方法。

當(dāng)然，DTI成像技術(shù)仍存在一定的局限性和不足。DTI掃描時間較長，DTI圖像容易變形，尤其在靠近顱骨、氣體或腦脊液處，不利于病灶的準(zhǔn)確定位和測量，另外，大腦皮質(zhì)下的白質(zhì)用人工方法測量各向異性值易受主觀因素影響[11]。但隨著硬件和工作站軟件的不斷升級，隨著MRI成像技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，DTI測量的范圍及準(zhǔn)確性會進(jìn)一步提高，在mTBI及臨床其他病變中的應(yīng)用會更加廣泛和準(zhǔn)確。

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