胎腦的磁共振成像研究應(yīng)用進(jìn)展

王婭迪 綜述，呂富榮 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一學(xué)院放射科，重慶 400016)

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胎腦的磁共振成像研究應(yīng)用進(jìn)展

王婭迪 綜述，呂富榮△審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一學(xué)院放射科，重慶 400016)

胎兒；磁共振成像；胎腦；胚胎發(fā)育；異常

自1983年有學(xué)者首次將磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技術(shù)應(yīng)用在胎兒上，由于其大視野、良好的軟組織及空間分辨率、精確的數(shù)據(jù)分析，MRI技術(shù)在產(chǎn)前胎兒檢查中得到廣泛應(yīng)用。近年來隨著新序列及先進(jìn)的圖像后處理技術(shù)應(yīng)用使得胎兒MRI(foetal MRI，F(xiàn)MRI)廣泛應(yīng)用于臨床，成為部分宮內(nèi)疾病診斷金標(biāo)準(zhǔn)，如：胎兒靜脈竇血栓[1]等。尤其在胎兒孕中晚期，對(duì)胎腦發(fā)育、早期發(fā)現(xiàn)病變及預(yù)后評(píng)估極有優(yōu)勢(shì)。胎兒在發(fā)育是一個(gè)精細(xì)、復(fù)雜的過程，其中任意一環(huán)的偏移和阻滯均可導(dǎo)致胎腦發(fā)育的異常。此外，妊娠期的母體的狀況、外界的環(huán)境(如：電離輻射、化學(xué)物質(zhì)、病毒等)也影響著胎腦的發(fā)育。根據(jù)胎腦發(fā)育異常的病因分為先天性、獲得性胎腦發(fā)育異常。借助FMRI的對(duì)宮內(nèi)發(fā)育的情況的探測，能清晰觀察胎腦異常具體組織結(jié)構(gòu)及相關(guān)病變。本文將應(yīng)用于FMRI的磁共振技術(shù)、胎腦發(fā)育的正常及異常的MRI的重點(diǎn)觀察征象及應(yīng)用等方面研究進(jìn)展綜述如下。

1 MRI技術(shù)的安全性

自MRI應(yīng)用于胎兒檢查30年來，目前鮮有關(guān)于胎兒在靜磁場暴露導(dǎo)致異常發(fā)育的報(bào)道。由于靜磁場、梯度磁場及射頻磁場的生物效應(yīng)，英國國家輻射防護(hù)委員會(huì)(NRPB)建議妊娠3個(gè)月內(nèi)的孕婦謹(jǐn)慎應(yīng)用MRI檢查，孕中晚期并采用低中場機(jī)掃描，同時(shí)對(duì)梯度線圈的閾值進(jìn)行控制。美國食品及藥品管理局(FDA)對(duì)醫(yī)用MRI電磁場安全標(biāo)準(zhǔn)為：全身平均特殊吸收率(SAR)小于4 W/kg，對(duì)于孕婦及胎兒安全性未明確肯定。但目前應(yīng)用于孕婦及胎兒的SAR均控制在3 W/kg以下。同時(shí)，MRI軟組織分辨率高，避免了對(duì)比劑的應(yīng)用；MRI門控技術(shù)及快速成像技術(shù)，避免屏氣的不適和鎮(zhèn)靜劑應(yīng)用。MRI技術(shù)的不斷研究發(fā)展，新的磁共振序列和精密的圖像后處理技術(shù)在FMRI中得到廣泛應(yīng)用，如門控技術(shù)凍結(jié)了母體呼吸、心跳的干擾，3D重建獲取動(dòng)態(tài)發(fā)育軌跡等?？傊?，F(xiàn)MRI是一種無創(chuàng)、安全的產(chǎn)前檢查。

2 FMRI技術(shù)簡介

2.1 單次激發(fā)快速自旋回波序列 該序列是單次激發(fā)，無縱向弛豫對(duì)比圖像，故采集圖像為T2WI像。掃描中可通過選擇較長回波時(shí)間(TE)，采集更多回波鏈之前的回波信號(hào)，從而提高信噪比(SNR)。富含水的組織及病灶的T2WI信號(hào)增強(qiáng)，適合胎兒組織的檢查，但T2對(duì)比較差的組織顯示問題仍存在。

2.2 二維快速穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)序列 該序列采用很短的重復(fù)時(shí)間(TR)、很短的TE(一般為TR的一半或更短)和較大的偏轉(zhuǎn)角脈沖激發(fā)，采集的是類T2WI像(T2*WI)。張玉珍等[2]研究顯示二維快速穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)序列的SNR優(yōu)于單次激發(fā)快速自旋回波序列。由于快速采集技術(shù)不需要孕婦屏氣并凍結(jié)胎動(dòng)偽影，對(duì)液體成分(血液、腦脊液等)的顯示同重T2WI像一樣，呈明顯高信號(hào)。由于軟組織的T1/T2比值差別不大，故軟組織對(duì)比也較差。由于對(duì)磁場敏感較高，故容易在視野(FOV)周邊、氣體與組織界面產(chǎn)生條紋偽影。

2.3 FIRM 其準(zhǔn)備脈沖為180°反轉(zhuǎn)脈沖，后隨超快速梯度回波技術(shù)來采集信號(hào)，為T1WI，圖像的對(duì)比和權(quán)重主要取決于磁化準(zhǔn)備脈沖，其組織對(duì)比取決于有效反轉(zhuǎn)時(shí)間。FIRM序列作為上述兩種序列的重要補(bǔ)充序列，在胎兒顱內(nèi)出血、脂肪組織相關(guān)病變等評(píng)估有重要地位[3]。

2.4 彌散加權(quán)成像(DWI) 通過測量水分子擴(kuò)散速度和范圍獲得表觀彌散系數(shù)(ADC)，采集一系列不同擴(kuò)散敏感因子(b值)的DWI獲得不同像素的ADC值形成ADC圖，水分子在組織中擴(kuò)散幅度越大，組織信號(hào)越高。故對(duì)胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的評(píng)估DWI早于T1WI、T2WI序列探及，Ozcan等[4]研究表明，胎兒正常腦溝通過DWI序列可早于T2WI序列2周探及。對(duì)胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常如：缺血缺氧疾病、占位性病變的探及更為靈敏，有助于臨床決策和預(yù)后評(píng)估。

2.5 彌散張量成像(DTI) 通過DTI序列采集分?jǐn)?shù)各向異性(FA)、相對(duì)各向異性(RA)、容積比(VR)等數(shù)據(jù)，明確組織走形、病變與組織關(guān)系等。利用DTI示蹤技術(shù)建立擴(kuò)散示蹤圖能更直觀了解胎兒腦白質(zhì)[5]、心臟纖維的成熟過程，尤其是對(duì)腦白質(zhì)微小病變的診斷。同時(shí)結(jié)合三維重建技術(shù)[6]，可以對(duì)活體胎兒腦部重建，得到胎兒腦的解剖切片圖像數(shù)據(jù)[7]。

2.6 磁共振波譜分析(MRS)及功能磁共振成像(fMRI) MRS利用化學(xué)位移區(qū)別不同的化合物，從而達(dá)到無創(chuàng)動(dòng)態(tài)的觀察胎兒組織代謝及生化情況[8]。通過體質(zhì)子波譜技術(shù)對(duì)胎兒腦代謝產(chǎn)物譜線改變?cè)u(píng)估胎兒宮內(nèi)生長受限的情況[9-10]。而fMRI利用測量腦循環(huán)中血紅蛋白的氧合程度對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的功能發(fā)育進(jìn)行評(píng)估，達(dá)到類正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)圖像。多為應(yīng)用在動(dòng)物模型上動(dòng)態(tài)研究胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能與宏觀形態(tài)改變之間的關(guān)系[11]。

3 FMRI應(yīng)用于胎腦正常發(fā)育

3.1 FMRI應(yīng)用于胎腦檢查 在觀察胎腦的MRI表現(xiàn)前，必須認(rèn)識(shí)到妊娠期的胎腦發(fā)育尚不完全。通過FMRI能觀察胎兒腦結(jié)構(gòu)生發(fā)及神經(jīng)元移行情況，結(jié)合胎兒發(fā)育規(guī)律，能對(duì)腦正中結(jié)構(gòu)、實(shí)質(zhì)及后顱窩發(fā)育情況做出恰當(dāng)評(píng)估。Gholipour等[12]研究發(fā)現(xiàn)顱腔與腦實(shí)質(zhì)各結(jié)構(gòu)容積大小與孕周之間符合線性、二次模型，通過MRI-3D重建及分割技術(shù)對(duì)孕中晚期顱腔、大腦、小腦、腦干及側(cè)腦室容積的測量[6,13]，可獲得正常顱腔及腦實(shí)質(zhì)容積的預(yù)估值，達(dá)到評(píng)估胎腦發(fā)育的目的。但要注意實(shí)際MRI所探及的時(shí)間較解剖上預(yù)測時(shí)間存在延遲。

3.2 不同級(jí)別的腦溝形成都有特定的時(shí)間 妊娠16～17周可于MRI上觀察到淺而寬的外側(cè)裂；妊娠21～25周，距狀裂、頂枕溝、扣帶回也相繼出現(xiàn)；妊娠26～29周，中央溝、中央前后溝及顳上溝依次出現(xiàn)，而顳中、下溝形成于妊娠31～32周[14]。Ozcan等[4]研究表明妊娠28周于雙側(cè)半球均可探及中央前回。故妊娠28周可作為評(píng)判中央前回的標(biāo)志性時(shí)間點(diǎn)，可得到更為全面的數(shù)據(jù)。而側(cè)腦室個(gè)體差異在妊娠25～32周表現(xiàn)最顯著[15]，故孕中晚期發(fā)現(xiàn)的輕度巨腦室應(yīng)慎重對(duì)待；腦實(shí)質(zhì)和顱腦的個(gè)體差異則主要體現(xiàn)在孕晚期(尤其是妊娠27～31周)，同時(shí)也是幕上腦葉體積和重量的加速發(fā)育期[16]。故對(duì)孕中期發(fā)現(xiàn)的胎腦特定區(qū)域容積的縮小改變應(yīng)尤其重視。

3.3 孕中晚期FMRI 孕中晚期FMRI對(duì)胎腦其他解剖標(biāo)志的觀察也起著至關(guān)重要的作用，如：透明隔、嗅束(冠狀面)、視束、視交叉、垂體、胼胝體等，注意FMRI上其結(jié)構(gòu)、位置、信號(hào)強(qiáng)度及隨孕周增加發(fā)生的信號(hào)改變。在相應(yīng)孕周未探及上述解剖標(biāo)志，則需要高度懷疑病理性改變[17]。孕晚期MRI上可探及內(nèi)囊、腦橋及深部核團(tuán)的髓鞘化，Schneider等[18]指出ADC值隨孕齡增長下降最快的是小腦與丘腦，然后依次是枕葉及顳葉、頂葉、額葉，可能與髓鞘化、磷脂沉積順序相對(duì)應(yīng)，進(jìn)一步探究將有助于胎腦髓鞘化發(fā)育規(guī)律的理解。

4 FMRI應(yīng)用于胎腦異常發(fā)育

4.1 FMRI在先天性胎腦異常發(fā)育的應(yīng)用 從起源上分有神經(jīng)管(neural tube，NT)背側(cè)誘導(dǎo)異常和NT缺失、NT腹側(cè)誘導(dǎo)異常以及皮質(zhì)發(fā)育紊亂，其中皮質(zhì)發(fā)育紊亂包括神經(jīng)元增殖異常、神經(jīng)元移行異常以及神經(jīng)元的組織構(gòu)成異常。從發(fā)生部位而言包括腦膨出、后顱窩區(qū)和小腦發(fā)育異常、胼胝體發(fā)育不良、神經(jīng)元遷移障礙、蛛網(wǎng)膜囊腫等。(1)腦膨出。腦膨出目前普遍認(rèn)為是NT閉合不全所致，可發(fā)生在顱任意部位，包括腦膜膨出、腦膜腦膨出及閉鎖性腦膨出。FMRI則可清晰顯示這種囊性突起，并確定囊內(nèi)軟組織腫塊成分、來源，是否并發(fā)出血、涉及靜脈竇。對(duì)其神經(jīng)發(fā)育預(yù)后應(yīng)從有無腦積水的發(fā)生來評(píng)估，智能預(yù)后應(yīng)從囊內(nèi)容物有無導(dǎo)致腦組織缺損來評(píng)估。(2)胼胝體發(fā)育不全(ACC)。ACC多伴隨脂肪瘤、半球間蛛網(wǎng)膜囊腫、腦穿通畸形、腦積水等出現(xiàn)。胼胝體缺如可以全部缺失也可以部分缺失，由于胼胝體發(fā)育的順序性，部分缺如多為壓部(或嘴部)缺如。MRI上除了胼胝體缺如、變薄的直接征象外，還可以觀察到腦室淚滴樣增寬，透明隔腔消失，第三腦室擴(kuò)大上移等間接征象，嚴(yán)重者還可出現(xiàn)繼發(fā)性腦溝、腦回異常，如扣帶回的缺如。(3)后顱窩區(qū)發(fā)生胚胎生發(fā)上的異常。后顱窩區(qū)最易發(fā)生胚胎生發(fā)上的異常，尤其是菱唇的生發(fā)異常。從罕見的菱腦融合(小腦蚓部發(fā)育不全、小腦半球背側(cè)融合、小腦橫徑明顯縮短及孔鎖樣四腦室典型MRI表現(xiàn))[19]、復(fù)雜的四腦室孔閉塞綜合征(DWS)到輕度小腦下蚓部發(fā)育不良、單純枕大池的擴(kuò)大都可在后顱窩區(qū)觀察到。典型的DWS可于MRI上可見蚓部大部缺失、四腦室囊狀擴(kuò)大，顱后窩區(qū)也可見囊袋狀擴(kuò)大，而非交通性腦積水常常出現(xiàn)在出生后[20]。小腦發(fā)育不全多伴隨先天畸形的綜合征或染色體異常出現(xiàn)[21]，主要表現(xiàn)為下蚓部小葉發(fā)育不全和小腦延髓池的擴(kuò)大，還可以在FMRI上觀察伴有其他腦發(fā)育畸形，如：ACC、基底壓跡綜合征(Chiari畸形)、腦室增寬等。妊娠18周前正常的小腦發(fā)育尚不完全，要注意生理性與病理性的鑒別。(4)腦裂畸形。腦裂畸形的MRI特點(diǎn)為大腦半球內(nèi)出現(xiàn)橫行裂隙，多與外側(cè)裂相連，部分可形成軟腦膜-室管膜縫，即其內(nèi)含有腦脊液，與腦室相通，多有合并灰質(zhì)異位、多微小腦回畸形等其他皮質(zhì)移行紊亂及其他腦畸形。Glenn等[22]研究表示當(dāng)MRI上有兩個(gè)層面顯示畸形時(shí)，對(duì)腦裂畸形診斷特異度均達(dá)100%。

4.2 FMRI在獲得性胎腦發(fā)育異常的應(yīng)用 側(cè)腦室增寬程度分為輕度和重度。側(cè)腦室輕度增寬多由病毒感染、胎兒右心功能不全、染色體異常等所致，其中右心功能不全者較多，為循環(huán)障礙所致側(cè)腦室輕度增寬，尤其軸位橫徑超過12 mm時(shí)要注意是否合并其他宮內(nèi)發(fā)育畸形[23]；軸位徑限超過15 mm則為重度腦積水，多為腦室系統(tǒng)梗阻所致。注意重度巨腦室畸形時(shí)，由于流動(dòng)偽影的存在，易誤診為腦室內(nèi)出血。對(duì)頭圍、雙頂徑的測量是否隨之增加也是腦室增寬預(yù)后評(píng)估的重要指標(biāo)。(1)典型腦出血。典型的腦出血在T2WI上很明顯，借助T1WI可以觀察同區(qū)域部位的高信號(hào)區(qū)可以確診。但僅在快速穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)序列(FIESTA)序列觀察時(shí)容易漏診出血，這是由于部分出血區(qū)域在T2WI上表現(xiàn)為等信號(hào)易被忽略，需結(jié)合T1WI觀察是否存在異常高信號(hào)區(qū)明確出血。(2)宮內(nèi)感染。宮內(nèi)感染可以導(dǎo)致繼發(fā)的腦實(shí)質(zhì)瘢痕樣改變、囊腫、腦積水、皮質(zhì)遷移障礙等。其中最常見的宮內(nèi)感染即為巨細(xì)胞病毒感染，孕早中期感染易導(dǎo)致無腦回、巨腦回畸形及多微小腦回等皮質(zhì)移行障礙，在孕晚期皮質(zhì)初步形成后的感染致腦實(shí)質(zhì)損傷及鈣化等。此外，靜脈竇血栓多為一些致命性并發(fā)癥導(dǎo)致流產(chǎn)兒的一個(gè)晚期表現(xiàn)，F(xiàn)MRI表現(xiàn)為竇匯處短T1長T2的腦后腫物，可累及上矢狀竇或橫竇。但由于其預(yù)后不明，還需要多結(jié)合臨床與患者家屬進(jìn)行溝通后作出決策[1]。

5 展 望

對(duì)FMRI技術(shù)的恰當(dāng)選用及胎兒腦發(fā)育的特定規(guī)律認(rèn)識(shí)，不僅是對(duì)產(chǎn)前超聲的重要深度補(bǔ)充，而且提高胎兒產(chǎn)前診斷率，從而達(dá)到早期明確病變及預(yù)后評(píng)估，尤其是胎腦輕度病變?cè)u(píng)估。胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的規(guī)律、病變機(jī)制在FMRI輔助下會(huì)得到進(jìn)一步探索、完善。FMRI隨宮內(nèi)介入等新技術(shù)的興起在臨床應(yīng)用越來越廣泛、深入。

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王婭迪(1989-)，碩士研究生，主要從事胎兒磁共振研究?！?/p>

,Tel:18523453017;E-mail：1005173072@qq.com。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2015.10.044

R445.2

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1671-8348(2015)10-1416-03

2014-10-15

2014-12-11)