磁共振擴散張量成像在嬰幼兒腦癱診斷中的應用價值

張朋，劉鵬，劉杰，王穎，高修成，張見

南京醫(yī)科大學附屬南京兒童醫(yī)院放射科，江蘇 南京 210008

磁共振擴散張量成像在嬰幼兒腦癱診斷中的應用價值

張朋，劉鵬，劉杰，王穎，高修成，張見

南京醫(yī)科大學附屬南京兒童醫(yī)院放射科，江蘇 南京 210008

腦性癱瘓（Cerebral Palsy），簡稱腦癱，通常是指在出生前到出生后一個月內(nèi)由各種原因引起的非進行性腦損傷或腦發(fā)育異常所導致的中樞性運動障礙，是兒童最常見的腦損傷綜合征[1]。腦癱的病因有很多，且不同患兒其患病程度不一，及早確診并制定合理的康復治療計劃是提高療效的關鍵。處于嬰幼兒期（0～3歲）的腦癱患者，其語言、動作、視覺和聽覺等身體機能尚處于發(fā)育的起始階段，身體各項發(fā)育指標及發(fā)育進程亦都不盡相同，因此其腦癱缺乏特異性體征，與一般的運動發(fā)育遲緩難于區(qū)別，給臨床確診及康復治療帶來了難度[2]。磁共振擴散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）能夠直觀地顯示神經(jīng)纖維束的走形和受損狀況，可以為嬰幼兒期腦癱的確診提供依據(jù)，對臨床制定合理有效的診療康復計劃具有重要意義。本文通過回顧性比較分析33例腦癱患兒與33例正常嬰幼兒的影像學資料，旨在探討DTI在嬰幼兒腦癱診斷中的應用價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選擇 2012年1月～2014年5月于我院經(jīng)臨床確診的33例腦癱嬰幼兒作為腦癱組，所有患者均無特異性臨床癥狀，集中表現(xiàn)為體格、語言、智力或運動發(fā)育較同齡兒低下，單側(cè)或雙側(cè)肢體肌張力高，協(xié)調(diào)性差及異常姿勢等。其中男性21例，女性12例；早產(chǎn)兒12例，足月21例。年齡0.5～3歲，平均1.5歲。

選擇33例正常嬰幼兒作為對照組，均為足月產(chǎn)且排除罹患各種常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病的可能，其中男性19例，女性14例，年齡0.5～3歲，平均1.6歲。

1.2 檢查方法

按照劑量1mL/kg，使受檢者口服5%水合氯醛鎮(zhèn)靜。待其熟睡后采用SIEMENS Avanto 1.5T磁共振掃描儀，12通道頭顱矩陣線圈。先行常規(guī)頭顱磁共振掃描，包括T1WI、T2WI、FLAIR 和DWI序列。然后用平面回波序列（Echo Planar Imaging，EPI）進行DTI掃描，具體參數(shù)為：TR 6700 ms，TE 106 ms，b值1000 s/mm2，層厚4 mm，無間隔，F(xiàn)OV 23 cm×23 cm。

1.3 圖像處理及分析

使用圖像處理工作站對DTI原始數(shù)據(jù)進行處理，生成三維彩色編碼張量圖及各向異性（Fractional Anisotropy，F(xiàn)A）圖。然后由兩位高年資醫(yī)師綜合分析：① 在三維彩色編碼張量圖上觀察神經(jīng)纖維束的走形、數(shù)量、密度等；② 采用雙盲法在FA圖上分別以腦干皮質(zhì)脊髓束、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、內(nèi)囊膝、胼胝體膝部和胼胝體壓部為興趣區(qū)進行測量，興趣區(qū)面積為10～15 mm2，每個興趣區(qū)測量3次，取平均值。

1.4 統(tǒng)計學處理及分析

采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析，腦癱組和對照組的FA值比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 對照組和腦癱組的DTI表現(xiàn)

對照組和腦癱組的DTI圖像，見圖1。

33例腦癱患兒中，23例伴有不同部位和不同程度的神經(jīng)纖維束稀疏、中斷及走行異常；10例患兒神經(jīng)纖維束改變不明顯。

圖1 對照組與腦癱組的DTI圖像

2.2 對照組和腦癱組興趣區(qū)的FA值比較

與對照組相比，腦癱組腦干皮質(zhì)脊髓束、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、內(nèi)囊膝、胼胝體膝部和胼胝體壓部等興趣區(qū)的FA值較低，且差異均有統(tǒng)計學意義，見表1。

表1 腦癱組和對照組興趣區(qū)的FA值比較（±s，n=33）

表1 腦癱組和對照組興趣區(qū)的FA值比較（±s，n=33）

部位 FA值 t值 P值對照組 腦癱組皮質(zhì)脊髓束 0．422±0．059 0．387±0．038 3．119 P＜0．05內(nèi)囊前肢 0．402±0．060 0．367±0．055 2．741 P＜0．05內(nèi)囊后肢 0．403±0．047 0．378±0．049 2．294 P＜0．05內(nèi)囊膝 0．430±0．044 0．378±0．056 3．791 P＜0．05胼胝體膝部 0．477±0．052 0．430±0．052 3．809 P＜0．05胼胝體壓部 0．422±0．042 0．400±0．050 2．123 P＜0．05

3 討論

腦癱是兒童最常見的顱腦損傷疾病之一，病因多樣，程度不一。由于嬰幼兒患者年齡較小，身體尚處于發(fā)育期，個體之間身體指標差異性較大，這就為腦癱的確診帶來了困難，導致一些患兒得不到及時的康復治療，影響其最終的恢復效果[3]。近年來，隨著設備和技術的不斷進步，國內(nèi)外醫(yī)療工作者應用磁共振技術對腦癱患者進行了深入的影像學研究，特別是利用DTI功能成像，可以直觀地顯示腦神經(jīng)纖維束的受損狀況，可作為一項重要的參考指標為患兒康復治療計劃的制定和實施提供依據(jù)。

DTI是在擴散加權成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）的基礎上發(fā)展起來的一項新技術，是在分子水平上研究組織中水分子隨機運動的一種無創(chuàng)性磁共振功能成像。常規(guī)的磁共振成像如T2WI、FLAIR、MTI（Magnetization Transfer Imaging，磁化傳遞成像），雖然可以顯示大腦白質(zhì)和灰質(zhì)的差別，但這些成像方法不能顯示大腦白質(zhì)纖維的走行方向，因此也就不能提供完全的白質(zhì)纖維的解剖信息。DTI反映了大腦白質(zhì)纖維束（White Matter Fiber，WMF）中水分子彌散的方向依賴特性，其FA圖像可以顯示大腦白質(zhì)纖維的結構和各向異性特征，如顯示內(nèi)囊、胼胝體、外囊等結構。DTI能夠測量水分子在三維空間擴散的方向和程度，描述組織的各向異性特點，精確地研究腦白質(zhì)纖維的走形方向。部分各向異性是彌散各向異性和整個彌散的比值，取值范圍是0～1，其中0表示最大各向同性。腦組織的神經(jīng)沖動傳導通過腦白質(zhì)纖維束來實現(xiàn)，而腦白質(zhì)纖維束具有顯著的各向異性特征，即水分子沿著纖維束方向擴散時，阻力較小，但穿越纖維時阻力較大，F(xiàn)A值減低，這與神經(jīng)細胞突觸直徑、神經(jīng)細胞膜成分及結構、神經(jīng)細胞軸突髓鞘化程度與完整性、神經(jīng)膠質(zhì)細胞的數(shù)量和排列以及細胞外間隙容積等因素密切相關。兒童腦白質(zhì)纖維髓鞘化發(fā)育是腦組織成熟的重要標志，F(xiàn)A值隨髓鞘化的進展而升高，所以FA值是判斷腦白質(zhì)成熟的重要指標。三維立體彩色編碼張量圖則可以精確地顯示神經(jīng)纖維束的走向以及腦白質(zhì)結構的細微變化。一旦異常情況破壞了腦白質(zhì)纖維的正常發(fā)育，則會出現(xiàn)神經(jīng)纖維束數(shù)量稀疏、走向繞行、交叉和中斷等現(xiàn)象。腦白質(zhì)損傷越嚴重，F(xiàn)A值越小，神經(jīng)纖維束走形和分布就越差[4-6]。本研究發(fā)現(xiàn)，患兒胼胝體膝部、胼胝體壓部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、內(nèi)囊膝、皮質(zhì)脊髓束等興趣區(qū)均伴有不同程度的FA值降低，且神經(jīng)纖維束顯示正常區(qū)域亦伴有不同程度的FA值降低，提示該部位有腦白質(zhì)神經(jīng)纖維受損，可以為腦癱患兒的確診提供依據(jù)，使其得到盡早治療。

腦癱患兒的預后康復進展是醫(yī)生和家屬關注的重點。DTI可提供明確的白質(zhì)纖維束受損狀況及程度，可為醫(yī)生制定診療康復計劃提供依據(jù)，也能使家屬有一個合理的心理預期。人的大腦的不同區(qū)域有不同的生理作用，而語言、運動、聽覺、視覺等中樞在大腦中也有不同的區(qū)域定位。當大腦不同中樞區(qū)域受損時，腦癱患兒將表現(xiàn)出相應的功能障礙，且與受損程度呈正相關。例如胼胝體是連接兩側(cè)大腦半球的運動中樞、語言中樞和參與共濟運動的重要組織區(qū)域，當胼胝體受損時可出現(xiàn)兩側(cè)大腦半球的連接失效；皮質(zhì)脊髓束主管肢體運動功能，當其受損時，患兒可出現(xiàn)肢體運動功能障礙[7]。因此，在進行DTI掃描時應根據(jù)患兒的臨床表現(xiàn)，重點對其對應區(qū)域進行圖像分析與數(shù)據(jù)處理，為臨床制定康復計劃提供依據(jù)。

綜上所述，DTI是研究腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束受損狀況的重要技術，可作為磁共振診斷腦癱患兒顱腦受損情況的重要補充手段。雖然其在成像過程中易受磁敏效應、部分容積效應和噪聲等因素的影響而導致圖像變形，使一些小的纖維束無法顯示，且在圖像分析處理過程中易受人為因素影響[8-9]，但仍然是現(xiàn)在檢查腦白質(zhì)纖維束的主要方法。相信隨著磁共振設備軟硬件技術水平的提高，DTI在顱腦損傷特別是腦癱患者的診療過程中將發(fā)揮更重要的作用。

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Significance of Applying DTI in the Diagnosis of Cerebral Palsy in Infants with Developmental Delays

ZHANG Peng, LIU Peng, LIU Jie, WANG Ying, GAO Xiu-cheng, ZHANG Jian
Department of Radiology, Nanjing Children's Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210008, China

目的 探討磁共振張量成像（DTI）在嬰幼兒腦癱診斷中的應用價值。方法 選取33例腦癱嬰幼兒作為腦癱組，33例正常嬰幼兒作為對照組，分別對其行DTI檢查。觀察神經(jīng)纖維束的改變，研究DTI成像特點及其與腦癱的相關性，并采用統(tǒng)計學方法比較腦癱組和對照組感興趣區(qū)的各向異性（FA）值。結果 33例腦癱患兒中，23例伴有不同部位和不同程度的神經(jīng)纖維束稀疏、中斷及走行異常，10例患兒神經(jīng)纖維束改變不明顯；腦癱組患兒感興趣區(qū)的FA值較低，與對照組相比有顯著差異（P＜0.05）。結論 DTI異常表現(xiàn)與腦性癱瘓具有相關性，DTI檢查有助于對嬰幼兒腦癱做出早期診斷，為制定合理的診療方案提供依據(jù)。

發(fā)育遲緩；嬰幼兒；腦癱；磁共振張量成像；各向異性

Objective To explore the significance of applying DTI (Diffusion Tensor Imaging) in the diagnosis of cerebral palsy in infants with developmental delays. Methods Thirty-three cases of cerebral palsy infants were selected as the cerebral palsy group, while 33 cases of healthy children as the control group. Then, DTI was performed on both the groups so as to observe the changes of the fiber tracts and research DTI features and its relevance with cerebral palsy. Additionally, the statistical method was applied to compare each FA (Fractional Anisotropy) value in the ROIs (Region-of-Interest) between the cerebral palsy group and the control group. Results Of 33 cerebral palsy infants, sparse and interrupted fiber tracts with abnormal orientation were revealed in different extent in 23 cases on different regions; no obvious changes of fiber tracts were revealed in 10 cases. The FA value in the ROIs of the cerebral palsy group was lower than that of the control group. There were significant differences (P＜0.05) between the two groups. Conclusion Abnormalities revealed by DTI were correlated with cerebral palsy. As an useful method for diagnosis of cerebral palsy in infants and young children with developmental delays, DTI can provide the basis for clinicians to make reasonable treatment plan.

developmental delays; infant; cerebral palsy; diffusion tensor imaging; fractional anisotropy

R445.2；R742.3

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.013

1674-1633(2015)02-0053-03

2014-06-19

2014-08-15

高修成，副主任醫(yī)師。

作者郵箱：jiushizhu2003@163．com