腦癱兒童深部灰質(zhì)損傷MRI分級(jí)系統(tǒng)的臨床價(jià)值比較

劉 衡，王苗苗，王小玗，趙慧芳，吳 亮，蔣昊翔，劉聰聰， 李賢軍，金 超，孫親利，馬敬偉，王 輝，楊 健

(1. 西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，陜西西安 710061；2. 西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，生物醫(yī)學(xué)工程系，陜西西安 710049；3. 西安中醫(yī)腦病醫(yī)院 腦病科，陜西西安 710032；4. 陜西省康復(fù)醫(yī)院影像科，陜西西安 710049)

腦癱(cerebral palsy, CP)兒童中約70%～90%的顱腦磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)表現(xiàn)異常[1]。其中，深部灰質(zhì)損傷(deep gray matter injury, DGMI)約占12.8%～36.3%[2]，根據(jù)病因又可分為新生兒缺血缺氧性腦病(hypoxic ischemic encephalopathy, HIE)型和核黃疸型[3]，前者主要累及基底節(jié)、丘腦及內(nèi)囊后肢[4]，后者主要損傷蒼白球中后部[5]。其中，基底節(jié)、丘腦在兒童運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)控制中占有重要作用，圍產(chǎn)期急性缺氧缺血導(dǎo)致其損傷是新生兒死亡和腦癱的重要原因[6]。因此，HIE型DGMI患兒臨床結(jié)局不容樂(lè)觀。然而，部分研究亦發(fā)現(xiàn)DGMI患兒運(yùn)動(dòng)損傷輕重不一[4,6-8]。

MRI被認(rèn)為是最佳的在體研究HIE型DGMI的影像學(xué)方法[1]。歐洲小兒腦癱監(jiān)測(cè)組織培訓(xùn)指南[9]和KRAGELOH等[8]，基于MRI橫斷位、斜冠狀位T2WI圖像，根據(jù)基底節(jié)、丘腦、中央?yún)^(qū)皮層/皮層下以及海馬的改變將DGMI分為3級(jí)，CHOI等[7]將其分為4級(jí)。目前，國(guó)內(nèi)外尚缺乏針對(duì)以上2種DGMI分級(jí)方法的一致性檢驗(yàn)。本文擬通過(guò)Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)2種MRI分級(jí)系統(tǒng)的一致性，以探尋一種較好的方法用于HIE型DGMI臨床工作和系列研究。

此外，目前臨床上主要采用粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)(gross motor function classification system, GMFCS)和手功能分級(jí)系統(tǒng)(manual ability classification system, MACS)評(píng)價(jià)CP兒童運(yùn)動(dòng)功能、手功能障礙[10-11]。但對(duì)于DGMI的CP兒童，MRI所顯示的DGMI程度與CP兒童運(yùn)動(dòng)功能、手功能障礙的關(guān)系尚不明確，國(guó)內(nèi)尚缺乏針對(duì)以上2種MRI分級(jí)系統(tǒng)與GMFCS、MACS的關(guān)系研究。因此，本文擬通過(guò)相關(guān)分析探討CP兒童深部灰質(zhì)損傷與運(yùn)動(dòng)、手功能障礙的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2016年3月1日-2017年6月24日，經(jīng)西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科顱腦MRI檢查，表現(xiàn)為HIE型深部灰質(zhì)(基底節(jié)、丘腦)損傷的CP患兒。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合腦癱診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]；②顱腦MRI表現(xiàn)為深部灰質(zhì)損傷(主要累及基底節(jié)、丘腦及內(nèi)囊后肢[4])；③新生兒缺血缺氧性腦病史。同時(shí)滿(mǎn)足以上3條者納入分析。本研究為回顧性研究，已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，并免除簽署知情同意書(shū)。

1.2 MR檢查方法 MR掃描采用美國(guó)GE公司Signa HDxt 3.0 T MR掃描儀和8通道頭顱相控陣線圈。年齡較小不能配合的患兒，均給予100 g/L水合氯醛(0.5 mL/kg，最大劑量10 mL)口服或灌腸，待入睡后進(jìn)行MR檢查?；純涸跈z查床包裹嚴(yán)實(shí)避免受涼，置于掃描床后，外耳道用耳塞堵塞，并在頭部?jī)蓚?cè)用海綿固定，減少掃描過(guò)程中噪音對(duì)患兒的影響，同時(shí)減少運(yùn)動(dòng)偽影。

掃描序列及參數(shù)：軸位3D-FSPGR T1WI TR 10 ms，TE 4.6 ms，層厚1 mm，無(wú)間隔掃描，F(xiàn)OV 180 mm×180 mm，矩陣256×256；軸位FSE T2WI TR 4 200 ms，TE 120 ms，層厚4.0 mm，層間隔1.0 mm；軸位T2-FLAIR TR 4 200 ms，TE 120 ms，層厚4.0 mm，層間隔1.0 mm；斜冠狀位FSE T2WI(即海馬短軸面)層厚5.0 mm，間隔1.5 mm；軸位掃描平行于前-后聯(lián)合線(AC-PC線)。

1.3 CP兒童DGMI不同分級(jí)系統(tǒng)評(píng)價(jià) 不同工作經(jīng)歷的2名影像科醫(yī)師(A：副主任醫(yī)師，10年影像診斷工作經(jīng)歷，現(xiàn)從事3年兒童神經(jīng)影像專(zhuān)業(yè)研究與工作；B：住院醫(yī)師，3年影像診斷工作經(jīng)歷)，基于不同分級(jí)系統(tǒng)(三分級(jí)[8-9]，四分級(jí)[7])分別評(píng)價(jià)14例DGMI的CP兒童顱腦MRI圖像。評(píng)價(jià)中，不提供受試者年齡、性別、癥狀等相關(guān)臨床信息。此外，當(dāng)DGMI的改變符合2種不同級(jí)別的判斷標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，以高級(jí)別為準(zhǔn)。每名影像科醫(yī)師將14例顱腦MRI圖像根據(jù)2種 不同的MRI分級(jí)方法(表1、表2，圖1、圖2)評(píng)價(jià)。

表1 腦癱兒童深部灰質(zhì)損傷MRI三分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8-9]

Tab.1 Three classification criteria for deep gray matter injury in children with cerebral palsy[8-9]

分級(jí)MRI-T2WI描述Ⅰ級(jí)單側(cè)或雙側(cè)基底節(jié)或丘腦病變Ⅱ級(jí)Ⅰ+中央?yún)^(qū)皮層及皮層下病變Ⅲ級(jí)Ⅱ+海馬病變

表2 腦癱兒童深部灰質(zhì)損傷MRI四分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[7]

Tab.2 Four classification criteria for deep gray matter injury in children with cerebral palsy[7]

分級(jí)MRI-T2WI描述Ⅰ級(jí)單側(cè)豆?fàn)詈撕笸鈧?cè),伴或不伴內(nèi)囊病變Ⅱ級(jí)雙側(cè)豆?fàn)詈撕笸鈧?cè)、丘腦腹外側(cè)核高信號(hào)Ⅲ級(jí)Ⅱ+中央?yún)^(qū)皮層及皮層下病變Ⅳ級(jí)Ⅲ+海馬病變

1.4 臨床分級(jí) 本研究采用中文版GMFCS和MACS，在MRI檢查前后1周內(nèi)，由2名兒童康復(fù)科評(píng)估師對(duì)患兒粗大運(yùn)動(dòng)功能、手功能進(jìn)行評(píng)估。其中，GMFCS是臨床常用的評(píng)估CP患兒粗大運(yùn)動(dòng)功能的可靠、有效方法，Ⅰ、Ⅱ級(jí)為輕度運(yùn)動(dòng)功能障礙，Ⅲ、Ⅳ級(jí)為中、重度運(yùn)動(dòng)功能障礙[8]；MACS被推薦用于4～18歲 CP患兒上肢功能的評(píng)價(jià)，研究表明MACS亦可應(yīng)用于2～5歲的CP兒童[11-12]。

圖1 腦癱兒童深部灰質(zhì)損傷Ⅰ級(jí)(T2加權(quán)圖像)

Fig.1 Grade I pattern on axial T2-weighted images

A：左側(cè)豆?fàn)詈撕笸鈧?cè)斑片狀長(zhǎng)T2信號(hào)(白箭)，1/3級(jí)或1/4級(jí)；B：左側(cè)豆?fàn)詈撕笸鈧?cè)片狀長(zhǎng)T2信號(hào)，伴內(nèi)囊小片狀長(zhǎng)T2信號(hào)(白箭)，1/3級(jí)或1/4級(jí)。

圖2 腦癱兒童深部灰質(zhì)損傷(Ⅱ～Ⅳ級(jí))

Fig.2 Grade Ⅱ-Ⅳ pattern on axial MRI images

A：雙側(cè)丘腦腹外側(cè)核、雙側(cè)豆?fàn)詈撕笸鈧?cè)斑片狀長(zhǎng)T2信號(hào)(白箭)，1/3級(jí)或2/4級(jí)；B：雙側(cè)半卵圓中心、中央?yún)^(qū)皮層條片狀長(zhǎng)T2信號(hào)(白箭)，2/3級(jí)或3/4級(jí)；C：雙側(cè)海馬體積縮小(白箭)，3/3級(jí)或4/4級(jí)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，正態(tài)分布連續(xù)變量采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，病例數(shù)采用人數(shù)/(百分比)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2名閱片者基于不同的分級(jí)系統(tǒng)，根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)CP兒童DGMI，采用Kappa檢驗(yàn)，分別計(jì)算不同分級(jí)系統(tǒng)的組內(nèi)及組間一致性。評(píng)價(jià)水準(zhǔn)[13]：Kappa<0，一致性極差；0.00～0.20，微弱；0.21～0.40，弱；0.41～0.60，中度；0.61～0.80，顯著一致；>0.81，一致性極佳。兩種MRI分級(jí)系統(tǒng)與GMFCS/MACS相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析，進(jìn)一步對(duì)MRI四分級(jí)法與GMFCS/MACS的相關(guān)性分析采用偏相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1 腦癱患兒納入分析流程圖 見(jiàn)圖3、表3，14例DGMI的CP兒童，根據(jù)MRI三分級(jí)法，Ⅰ～Ⅲ級(jí)分別有8例、4例、2例；根據(jù)MRI四分級(jí)法，Ⅰ～Ⅳ級(jí)分別有4例、4例、4例、2例。本組患兒GMFCS和MACS分級(jí)情況見(jiàn)表4；兩種MRI分級(jí)方法的組內(nèi)和組間一致性見(jiàn)表5。

圖3 缺血缺氧型深部灰質(zhì)損傷腦癱患兒流程圖

Fig.3 Flow chart of DGMI children with cerebral palsy

表3 腦癱兒童的臨床信息

Tab.3 Clinical information of children with cerebral palsy

一般資料統(tǒng)計(jì)量性別(%) 男9(64.3) 女5(35.7)MRI檢查時(shí)年齡(月)55.2±16.8(36.3～99.4)胎齡(周)38.9±1.8(35～41)早產(chǎn)(<37周)2(14.3)足月(≥37周)12(85.7)腦癱類(lèi)型 痙攣型四肢癱2(14.3) 痙攣型雙癱1(7.1) 痙攣型偏癱4(28.6) 不隨意運(yùn)動(dòng)型3(21.4) 混合型4(28.6)

數(shù)字表示方式為例數(shù)(百分比)或均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(最小值-最大值)。

2.2 MRI三分級(jí)法與GMFCS、MACS的相關(guān)性分析 MRI三分級(jí)法與GMFCS分級(jí)無(wú)相關(guān)(r=0.053，P>0.05)，與MACS分級(jí)亦無(wú)相關(guān)(r=0.128，P>0.05)。

2.3 MRI四分級(jí)法與GMFCS的相關(guān)性分析 MRI四分級(jí)法與GMFCS呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.605，P=0.02(表6)。使用偏相關(guān)分析(調(diào)整年齡、體質(zhì)量、性別)，MRI與GMFCS的相關(guān)系數(shù)r=0.743，P=0.009。

2.4 MRI四分級(jí)法與MACS的相關(guān)性分析 MRI四分級(jí)法與MACS呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.779，P=0.001(表7)。使用偏相關(guān)分析(調(diào)整年齡、體質(zhì)量、性別)，MRI與MACS的相關(guān)系數(shù)r=0.810，P=0.003。

表4 腦癱兒童GMFCS、MACS分級(jí)

Tab.4 GMFCS and MACS of children with cerebral palsy [(n, %)]

表5 2種MRI分級(jí)方法的組內(nèi)和組間一致性評(píng)價(jià)

Tab.5 The reliability of two grading systems of intra-observer and inter-observer

分級(jí)系統(tǒng)Kappa值組內(nèi)一致性組間一致性三分級(jí)法0.873*0.873*四分級(jí)法0.901*0.611*

*P<0.001。

表6 MRI四分級(jí)法與GMFCS的相關(guān)性

Tab.6 Correlation between four-grading system of MRI and GMFCS

GMFCSMRI分級(jí)[n(%)]Ⅰ(n=13)Ⅱ(n=1)Ⅲ(n=6)Ⅳ(n=4)r值P值Ⅰ3(75.0)-1(25.0) -Ⅱ--3(100.0) -Ⅲ--2(66.7)1(33.3)0.605*0.02Ⅳ-1(33.3) -2(66.7)Ⅴ-- -1(100.0)

注：“-”代表無(wú)，*P<0.05。

表7 MRI四分級(jí)法與MACS的相關(guān)性

Tab.7 Correlation between four-grading system of MRI and MACS

MACSMRI分級(jí)[n(%)]Ⅰ(n=13)Ⅱ(n=1)Ⅲ(n=7)Ⅳ(n=3)r值P值Ⅰ3(100.0)- - -Ⅱ--5(100.0) -Ⅲ-1(33.3)1(33.3)1(33.3)0.779*0.001Ⅳ--1(50.0)1(50.0)Ⅴ-- -1(100.0)

注：“-”代表無(wú)，*P<0.05。

3 討 論

MRI是早期評(píng)估腦損傷位置及程度的最佳方式。因此，建議盡早對(duì)CP患兒行MRI檢查，以確定腦部病變并獲得對(duì)臨床結(jié)局的預(yù)測(cè)。研究表明，新生兒顱腦MRI對(duì)于白質(zhì)損傷CP兒童臨床結(jié)局預(yù)測(cè)價(jià)值較高，但對(duì)灰質(zhì)損傷CP兒童預(yù)測(cè)價(jià)值較低[14]。因此，對(duì)于DGMI的CP兒童，應(yīng)再次進(jìn)行MRI檢查以評(píng)估其預(yù)后。目前，對(duì)于CP兒童DGMI的MRI評(píng)價(jià)主要采用三分級(jí)法和四分級(jí)法，但對(duì)以上2種分級(jí)方法的一致性檢驗(yàn)尚缺乏[3-7]。此外，對(duì)于DGMI的CP兒童，目前主要采用GMFCS、MACS評(píng)價(jià)其運(yùn)動(dòng)和手功能[10-11]，但國(guó)內(nèi)尚缺乏針對(duì)以上2種MRI分級(jí)方法與GMFCS、MACS的關(guān)系研究。本研究納入3歲以上DGMI的HIE型CP兒童顱腦MRI圖像，根據(jù)文獻(xiàn)[6-8]對(duì)其分級(jí)，并比較不同分級(jí)對(duì)臨床結(jié)局的預(yù)測(cè)價(jià)值。

DGMI的CP患兒多為足月兒，其與缺氧缺血性腦病兒童顱腦MRI表現(xiàn)類(lèi)似，主要累及基底節(jié)、丘腦腹外側(cè)核[8]。早產(chǎn)兒大部分的丘腦信號(hào)異常是繼發(fā)性損傷，而不是直接損傷[15]。較重的腦室周?chē)踪|(zhì)軟化可累計(jì)丘腦，但主要損傷丘腦枕部[16]。本組病例足月兒12例，早產(chǎn)兒2例。本研究顯示，2種分級(jí)方法組內(nèi)、組間一致性均較好，四分級(jí)法與GMFCS、MACS呈正相關(guān)，三分級(jí)法與后兩者均無(wú)相關(guān)。四分級(jí)法將豆?fàn)詈?、丘腦分開(kāi)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明豆?fàn)詈伺c丘腦損傷對(duì)CP兒童粗大運(yùn)動(dòng)功能、手功能均有影響，且影響程度不同，其中基底節(jié)病變多位于豆?fàn)詈?殼核、蒼白球)后外側(cè)，丘腦損傷多位于腹外側(cè)核。以往研究亦表明，HIE病史的CP兒童深部灰質(zhì)損傷程度與粗大運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)，其中蒼白球損傷與粗大運(yùn)動(dòng)功能密切相關(guān)，且獨(dú)立于其它損傷腦區(qū)[17-18]。因此，兒童時(shí)期MRI檢查能有效評(píng)估DGMI的CP兒童的粗大運(yùn)動(dòng)功能。

在DGMI的CP患兒中，雙側(cè)DGMI不伴錐體束損傷，通常引起錐體外束異常，臨床表現(xiàn)為不隨意運(yùn)動(dòng)型CP[19]。REID等[17]研究顯示，殼核、蒼白球損傷多見(jiàn)于混合型或不隨意運(yùn)動(dòng)型CP，尤其是皮層-皮層下病變不廣泛者。本組病例，痙攣型CP 7例，混合型4例，不隨意運(yùn)動(dòng)型3例。廣泛皮層-皮層下病變和白質(zhì)丟失的CP患兒，臨床常伴有癲癇，尤其是海馬、顳葉萎縮患兒。這與缺血缺氧性腦病患兒海馬病變與癲癇有關(guān)一致，且癲癇發(fā)生的可能性與皮層損傷嚴(yán)重程度有關(guān)[20-21]。

本研究為回顧性試驗(yàn)，病例數(shù)較少，且部分患兒失訪導(dǎo)致其臨床信息不全，患兒年齡跨度亦較大，較小兒童的功能分類(lèi)可能隨著年齡變化而變化，特別是GMFCS、MACS在Ⅱ～Ⅳ級(jí)的患兒。因此，在以后的研究中應(yīng)擴(kuò)大樣本量、比較同一年齡段的患兒。同時(shí)，CP兒童DGMI的MRI表現(xiàn)多樣，不同研究制定的MRI評(píng)估方法存在差異。比如：部分研究?jī)H納入雙側(cè)深部灰質(zhì)損傷患兒[6,20]，部分研究還納入矢狀旁分水嶺區(qū)或白質(zhì)部位損傷患兒[17,22]。為了更好地理解深部灰質(zhì)損傷腦癱兒童的腦結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，應(yīng)采用統(tǒng)一的評(píng)估DGMI的MRI方法。

綜上所述，本研究表明MRI四分級(jí)法是一個(gè)可重復(fù)的、一致性較高的評(píng)價(jià)CP兒童HIE型DGMI的方法；同時(shí)顯示MRI四分級(jí)法與GMFCS、MACS密切相關(guān)，可用于初步判斷粗大運(yùn)動(dòng)功能、手功能損傷程度。

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