腦震蕩后綜合征MRI研究進(jìn)展

魯興啟，李 潔，丁建平

(杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310015)

創(chuàng)傷性腦損傷(traumatic brain injury, TBI)發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，全球每年約有1 000萬(wàn)TBI患者住院或死亡。其中輕度腦外傷(mild TBI, mTBI)最為常見(jiàn)，約占全部腦損傷的70%～90%[1]。多數(shù)mTBI患者在傷后數(shù)天及數(shù)周內(nèi)臨床癥狀即可恢復(fù)，但15%～30%的患者仍可存在持久的腦震蕩后綜合征(postconcussion syndrome, PCS)，主要表現(xiàn)為軀體性癥狀(頭痛、易疲乏)及認(rèn)知功能障礙(記憶力、注意力、學(xué)習(xí)能力減退，焦慮、情緒不穩(wěn)定)[2]，嚴(yán)重影響患者社會(huì)功能和生活質(zhì)量。因此，準(zhǔn)確診斷PCS具有重要意義。MRI可檢測(cè)腦微觀結(jié)構(gòu)和功能變化，為診斷PCS提供影像學(xué)依據(jù)。本文對(duì) MR診斷PCS的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 DTI和彌散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)

DTI可觀察、評(píng)價(jià)腦白質(zhì)纖維的完整性[3]，主要參數(shù)包括白質(zhì)的各向異性(fractional anisotropy, FA)和平均擴(kuò)散率(mean diffusivity, MD)，還可間接反映髓鞘化程度或纖維束的完整性[4]。Dean等[5]發(fā)現(xiàn)mTBI患者前額葉灰質(zhì)減少，前輻射冠及內(nèi)囊FA值降低，頂葉灰質(zhì)減少及胼胝體區(qū)FA值降低與PCS嚴(yán)重程度具有相關(guān)性。D'souza等[6]發(fā)現(xiàn)mTBI患者胼胝體、穹隆、雙側(cè)鉤束和雙側(cè)丘腦上輻射區(qū)FA值顯著降低，而左側(cè)鉤束、下縱束和左側(cè)丘腦后輻射區(qū)MD值顯著增高，且上述白質(zhì)異常區(qū)域指標(biāo)與PCS癥狀量表具有明顯相關(guān)性。

DKI是在DTI技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)更加廣泛的微觀結(jié)構(gòu)變化，甚至包括大腦灰質(zhì)區(qū)域，已逐漸成為mTBI研究中的熱點(diǎn)。樊秋菊等[7]將DKI與DTI技術(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)平均峰度(mean kurtosis，MK)值異常區(qū)域較FA值和MD值異常區(qū)域明顯廣泛，甚至包括灰質(zhì)區(qū)域。DKI技術(shù)還可預(yù)測(cè)mTBI患者預(yù)后。Grossman等[8]發(fā)現(xiàn)mTBI患者丘腦、內(nèi)囊及胼胝體區(qū)域MK值減低，且丘腦和內(nèi)囊區(qū)域MK值變化與認(rèn)知障礙相關(guān)。Stokum等[9]發(fā)現(xiàn)DKI指標(biāo)改變與患者PCS癥狀改善和疾病痊愈有關(guān)。上述研究均有助于診斷及預(yù)測(cè)PCS，但DTI/DKI參數(shù)及參數(shù)值異常的腦區(qū)均不相同，今后需更大樣本量及更長(zhǎng)隨訪周期，以期建立標(biāo)準(zhǔn)的DTI/DKI生物標(biāo)志物。

2 動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling, ASL)

ASL是一種以自由擴(kuò)散的內(nèi)在示蹤劑測(cè)量組織灌注的MRI技術(shù)，主要參數(shù)為腦血流量(cerebral blood flow, CBF)，CBF值的變化可直觀反映mTBI患者不同時(shí)期腦微循環(huán)改變情況，但在不同研究中結(jié)果差異較大[10-13]。mTBI后CBF改變可能與血流動(dòng)力學(xué)改變相關(guān)，如急性期(1～3天)腦充血、血管自動(dòng)調(diào)節(jié)紊亂、微血管受損閉塞及血管后期重構(gòu)等。及早判斷病程時(shí)期，對(duì)臨床早期治療具有重要意義。Wang等[10]發(fā)現(xiàn)慢性mTBI患兒雙側(cè)額顳區(qū)域CBF值低于對(duì)照組，提示ASL有助于評(píng)估m(xù)TBI腦功能異常。Ge等[11]發(fā)現(xiàn)mTBI患者可能發(fā)生血液動(dòng)力學(xué)障礙，且持續(xù)存在，以丘腦區(qū)域?yàn)橹?，并與延長(zhǎng)疾病過(guò)程中的神經(jīng)認(rèn)知功能障礙有關(guān)。與之相反，Doshi等[12]采用ASL技術(shù)觀察超早期(24 h以內(nèi))mTBI患者，發(fā)現(xiàn)左紋狀體、左額葉及枕葉CBF值升高，但丘腦未明顯變化。以上結(jié)果提示，mTBI后不同時(shí)期腦血流量變化存在差異。Lin等[13]發(fā)現(xiàn)mTBI患者雙側(cè)額葉和左枕葉皮層CBF大幅度減少，且腦震蕩癥狀(眩暈、焦慮等)與低灌注區(qū)域CBF變化存在相關(guān)性，其中暈動(dòng)癥與雙側(cè)額葉和左枕葉中CBF相關(guān)性較高。有關(guān)mTBI患者不同部位、不同時(shí)期CBF變化規(guī)律與腦外傷后PCS的相關(guān)性有待進(jìn)一步研究。

3 SWI

SWI能夠增強(qiáng)不同組織間的對(duì)比度，較常規(guī)MRI更清晰地描繪病灶邊界，且顯示的病灶更多、范圍更廣[14]，可為診斷mTBI提供更加直觀的影像學(xué)信息。腦內(nèi)微出血灶變化對(duì)腦外傷后認(rèn)知功能的影響是近年研究熱點(diǎn)。Huang等[15]發(fā)現(xiàn)，存在相關(guān)微出血灶的mTBI患者表現(xiàn)為短期記憶功能的神經(jīng)心理學(xué)缺陷，提示微出血可能預(yù)示mTBI癥狀較重。Nisenbaum等[16]發(fā)現(xiàn)TBI后鐵沉積可通過(guò)氧化應(yīng)激反應(yīng)等導(dǎo)致神經(jīng)元及軸突損傷，提出微出血后造成的鐵沉積可能通過(guò)神經(jīng)元、白質(zhì)纖維破壞導(dǎo)致認(rèn)知障礙。Lu等[17]發(fā)現(xiàn)mTBI慢性期尾狀核、海馬、紅核及黑質(zhì)鐵沉積與患者持續(xù)性認(rèn)知障礙有關(guān)。此外，Toth等[18]發(fā)現(xiàn)SWI顯示創(chuàng)傷性微出血灶的數(shù)量和范圍與損傷嚴(yán)重程度及臨床結(jié)果的相關(guān)性較高，且隨著病程延長(zhǎng)，胼胝體、放射冠及皮質(zhì)下白質(zhì)纖維束內(nèi)創(chuàng)傷性微出血范圍明顯擴(kuò)大，可能與臨床癥狀惡化有關(guān)。

4 靜息態(tài)功能MRI(resting state function MRI, rs-fMRI)

rs-fMRI是研究腦功能改變的常用工具，其中低頻波動(dòng)幅度(amplitude of low frequency fluctuation, ALFF)通過(guò)計(jì)算低頻功率頻譜的平方根，反映神經(jīng)元的活動(dòng)[19]。ALFF值增高提示腦區(qū)神經(jīng)元興奮性增強(qiáng)，反之則提示神經(jīng)元受到抑制、活動(dòng)減弱[20]。Xiong等[21]發(fā)現(xiàn)額葉和扣帶回區(qū)ALFF值降低與患者認(rèn)知和記憶功能密切相關(guān)，而左側(cè)枕中回、左側(cè)楔前葉及舌回ALFF值升高則提示腦外傷后可能存在功能性代償。靜息態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)包括中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)(central-executive network, CEN)、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network, DMN)和突顯網(wǎng)絡(luò)(salience network, SN)等，其中DMN包括前額葉內(nèi)側(cè)、后扣帶回、楔前葉及雙側(cè)頂下葉區(qū)域，與腦靜息活動(dòng)及能量代謝密切相關(guān)，是調(diào)控認(rèn)知功能及注意力，調(diào)節(jié)情感等至關(guān)重要的中線結(jié)構(gòu)[22-23]。

Horn等[24]對(duì)mTBI后焦慮和抑郁有關(guān)的功能性大腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)DMN和CEN的功能不平衡在情緒調(diào)節(jié)與創(chuàng)傷后遺癥中起重要作用。Palacios等[25]發(fā)現(xiàn)多數(shù)亞急性期(5～18天)mTBI靜息態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)(resting-state networks, RSNs)連接性改變與患者腦外傷后6個(gè)月的認(rèn)知表現(xiàn)相關(guān)，提示RSNs連接減少可預(yù)測(cè)PCS。上述研究提示，采用rs-fMRI可早期診斷和預(yù)測(cè)mTBI患者認(rèn)知和行為表現(xiàn)。

5 多模態(tài)成像

為彌補(bǔ)單一技術(shù)的不足，更加全面探究mTBI患者腦結(jié)構(gòu)和功能改變，國(guó)內(nèi)外學(xué)者聯(lián)合多種技術(shù)觀察大腦改變與PCS癥狀相關(guān)性。多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用發(fā)現(xiàn)mTBI患者大腦結(jié)構(gòu)和功能異常區(qū)域，上述區(qū)域變化值與PSC相關(guān)癥狀的相關(guān)性較高[26-28]。譚輝等[26]采用rs-fMRI ALFF聯(lián)合DTI評(píng)價(jià)mTBI患者腦功能活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)兩種技術(shù)均可顯示mTBI患者雙側(cè)額葉，右側(cè)海馬、小腦后葉、腦干、左枕葉及放射冠等異常區(qū)域。Grossman等[27]采用DTI聯(lián)合DKI和ASL發(fā)現(xiàn)患者丘腦和白質(zhì)不同區(qū)域DTI和DKI測(cè)值與神經(jīng)心理學(xué)不同領(lǐng)域表現(xiàn)顯著相關(guān)，而認(rèn)知障礙與丘腦MK和視輻射FA顯著相關(guān)。DTI聯(lián)合DKI和ASL可提高mTBI患者局部腦損傷的鑒別和表征。Zhou等[28]采用DKI聯(lián)合rs-fMRI發(fā)現(xiàn)患者下丘腦MK值和徑向峰度(radial kurtosis, RK)值明顯降低，下丘腦RSNs受損，且下丘腦RK值與患者疲勞程度呈負(fù)相關(guān)。

6 小結(jié)

綜上所述，單獨(dú)或聯(lián)合采用DTI/DKI、SWI、rs-fMRI及ASL等技術(shù)，均可為診斷mTBI患者腦結(jié)構(gòu)與腦功能損傷提供有價(jià)值的影像學(xué)信息，且各種技術(shù)的參數(shù)值變化與PCS相關(guān)癥狀發(fā)生及演變的相關(guān)性較高。未來(lái)現(xiàn)代影像學(xué)期待發(fā)現(xiàn)客觀、定量的生物學(xué)指標(biāo)，不僅可早期識(shí)別PCS高風(fēng)險(xiǎn)患者，且能對(duì)評(píng)估m(xù)TBI傷情及監(jiān)測(cè)預(yù)后起關(guān)鍵作用。

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