彌散張量成像技術(shù)對(duì)急性腦梗死患者的皮質(zhì)脊髓束行三維重建的臨床價(jià)值

盛杰鑫 黃光建 王 波 楊 超 王 萌*

腦梗死是臨床較為常見的腦血管疾病，其病死率和殘疾率較高。腦梗死后約有75%左右的患者會(huì)出現(xiàn)不同程度的運(yùn)動(dòng)功能障礙，較為嚴(yán)重的可導(dǎo)致患者殘疾[1]。腦梗死發(fā)生后，由于梗死病灶神經(jīng)細(xì)胞的死亡或神經(jīng)纖維的中斷，會(huì)引起與之相聯(lián)系的神經(jīng)纖維功能缺失，進(jìn)而引起肢體功能的障礙[2]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種無創(chuàng)的、能夠?qū)铙w水分子彌散的測(cè)量和成像的方法。通過對(duì)纖維束的三維重建，清晰、準(zhǔn)確的顯示纖維束的受損程度，直觀的展現(xiàn)腦梗死對(duì)神經(jīng)纖維的結(jié)構(gòu)改變，能夠用于臨床腦梗死的評(píng)估及預(yù)后情況的預(yù)測(cè)[3]。

皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract，CST)與患者肢體運(yùn)動(dòng)功能密切相關(guān)，其損傷后會(huì)引起運(yùn)動(dòng)功能障礙。CST是在運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和脊髓核團(tuán)間發(fā)揮聯(lián)系作用的主要纖維，能夠支配肢體肌肉的隨意運(yùn)動(dòng)[4]。本研究旨在分析DTI對(duì)急性腦梗死患者的CST進(jìn)行三維重建的應(yīng)用價(jià)值，研究其對(duì)腦梗死患者運(yùn)動(dòng)功能障礙的影響。

表1 急性腦梗死患者患側(cè)與健側(cè)白質(zhì)DTI各參數(shù)比較(±s)

表1 急性腦梗死患者患側(cè)與健側(cè)白質(zhì)DTI各參數(shù)比較(±s)

注：表中DCavg為白質(zhì)平均擴(kuò)散系數(shù)；FA為部分各向異性系數(shù)；RA為相對(duì)各向異性系數(shù)；I-VR為容積比。

部位 例數(shù) DCavg(×10-3 mm2/s) FA RA I-VR患側(cè) 54 0.350±0.112 0.412±0.124 0.230±0.064 0.125±0.024健側(cè) 54 0.761±0.104 0.524±0.130 0.501±0.070 0.322±0.020 t值 -18.265 -4.270 -19.630 -42.518 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月至2017年10月在漢中市中心醫(yī)院治療的54例急性腦梗死患者，其中男性35例，女性19例；年齡31～72歲，平均年齡(54.16±9.41)歲。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①均經(jīng)頭顱X射線計(jì)算機(jī)斷層成像(computed tomography，CT)、MRI證實(shí)；②均為初次單側(cè)發(fā)病，且發(fā)病3 d內(nèi)；③為頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)腦梗死，梗死僅累及白質(zhì)；④患者及家屬知情同意。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并有心臟、肺等臟器疾?。虎谘合到y(tǒng)疾病、顱內(nèi)其他病變；③惡性腫瘤等；④有MRI檢測(cè)禁忌證。

1.3 儀器設(shè)備

采用Philips Ingenia 3.0T型磁共振掃描儀(荷蘭飛利浦公司)。

1.4 檢查方法

采用常規(guī)MRI平掃無異常后，使用Philips Ingenia 3.0T型磁共振掃描儀進(jìn)行DTI檢查。DTI采用單次激發(fā)平面回波成像序列，掃描參數(shù)：彌散敏感因子(b)值為1000 s/mm2，48層，層間距為0 mm，層厚為2.5 mm，視野24 cm×24 cm，掃描時(shí)間為350 s，擴(kuò)散敏感梯度方向?yàn)?5個(gè)。

1.5 觀察指標(biāo)

由副主任醫(yī)師和主治醫(yī)師各1名對(duì)圖像進(jìn)行分析，利用Philips intelispace portal軟件，重建患者的CST，根據(jù)梗死灶與病變處CST的空間位置關(guān)系及纖維束的完整程度對(duì)CST受累情況進(jìn)行分級(jí)。

白質(zhì)平均擴(kuò)散系數(shù)(average diffusion coefficient，DCavg)；部分各向異性系數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)，指彌散的各向異性部分與彌散張量總值的比值，反應(yīng)了各向異性成分占整個(gè)彌散張量的比例，取值在0～1之間。相對(duì)各向異性系數(shù)(relative anisotropy，RA)為各向異性和各向同性成分的比例，取值在0～1之間。容積比(volume ratio，I-VR)等于橢球體的體積與半徑為平均擴(kuò)散率的球體體積之比，取值在0～1之間。

1.6 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

(1)CST受累情況分為3個(gè)等級(jí)：①1級(jí)為CST不穿過梗死病灶，形態(tài)完整；②2級(jí)為CST臨近梗死病灶，纖維束受壓變形移位；③3級(jí)為CST穿過梗死病灶，纖維束有破壞或中斷。

(2)日常生活活動(dòng)能力(activity of daily living，ADL)量表評(píng)分：采用改良Barthel指數(shù)(modified Barthel index，MBI)進(jìn)行評(píng)定，總分為100分，分?jǐn)?shù)越高，患者肢體功能越好。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用(±s)表示，兩組間比較使用t檢驗(yàn)，多組間比較采用方差分析，計(jì)數(shù)資料比較使用x2檢驗(yàn)；相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患側(cè)與健側(cè)白質(zhì)DTI各參數(shù)比較

患側(cè)白質(zhì)DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于健側(cè)白質(zhì)，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-18.265，t=-4.270，t=-19.630，t=-42.518；P＜0.05)，見表1。

2.2 不同CST受累分級(jí)患者患側(cè)白質(zhì)DTI各參數(shù)比較

CST受累分級(jí)3級(jí)患者患側(cè)白質(zhì)DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級(jí)1級(jí)和2級(jí)患者；CST受累分級(jí)2級(jí)患者患側(cè)白質(zhì)DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級(jí)1級(jí)患者，3個(gè)不同CST受累分級(jí)比較，其差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=12.034，F(xiàn)=11.816，F(xiàn)=9.146，F(xiàn)=7.224；P＜0.05)，見表2。

2.3 不同CST受累分級(jí)患者ADL評(píng)分比較

CST受累分級(jí)3級(jí)患者治療后4周，ADL評(píng)分為(40.03±12.05)分，明顯低于CST受累分級(jí)1級(jí)的(93.24±12.43)分和2級(jí)患者的(78.81±13.30)分；CST受累分級(jí)2級(jí)患者治療后4周ADL評(píng)分明顯低于CST受累分級(jí)1級(jí)患者，3個(gè)不同CST受累分級(jí)ADL評(píng)分比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=243.164，P＜0.05)，見表3。

2.4 相關(guān)性

將患者CST受累分級(jí)與治療后4周ADL評(píng)分進(jìn)行Spearman秩相關(guān)分析，結(jié)果顯示CST受累分級(jí)與ADL評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(r=-0.304，P＜0.05)。

3 討論

腦梗死發(fā)生后，由于梗死病灶的局部血流受阻，血供不足，導(dǎo)致梗死區(qū)域下游的纖維束表現(xiàn)出繼發(fā)性的髓鞘變性或逆行的軸突變性，嚴(yán)重情況下可致神經(jīng)元壞死[5]。由于神經(jīng)纖維髓鞘、軸突發(fā)生病變和損壞，導(dǎo)致發(fā)揮功能的神經(jīng)纖維的完整性被破壞，整個(gè)纖維束的神經(jīng)沖動(dòng)傳輸功能被破壞，引起運(yùn)動(dòng)功能障礙，嚴(yán)重情況下會(huì)使患者致殘[6-7]。

表2 不同CST受累分級(jí)患者患側(cè)白質(zhì)DTI各參數(shù)比較

表3 不同CST受累分級(jí)患者治療后4周ADL評(píng)分比較(分)

DTI利用腦組織內(nèi)水分子的彌散性成像，由于水分子在不同組織所處的內(nèi)環(huán)境不同，引起擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向不同，反映組織結(jié)構(gòu)的完整性[8]。DTI由DWI發(fā)展而來，DTI能夠顯示腦白質(zhì)內(nèi)神經(jīng)纖維束的情況，并對(duì)其進(jìn)行定量分析[9]。DTI可以無創(chuàng)顯示活體神經(jīng)纖維束，通過連續(xù)多次的不同方位的彌散成像，測(cè)定神經(jīng)纖維的完整性和走行方向，通過計(jì)算機(jī)處理獲得神經(jīng)纖維的單一方向顯像和整體成像，從而建立清晰和完整的三維CST的立體形態(tài)，顯示出纖維束與病灶區(qū)的相互關(guān)系，在無創(chuàng)及活體狀態(tài)下分析纖維束的形態(tài)，能夠準(zhǔn)確顯示神經(jīng)纖維束的損害程度[10-11]。

DTI能夠通過計(jì)算腦梗死亞急性期梗死區(qū)遠(yuǎn)端CST的病變程度，預(yù)測(cè)患者運(yùn)動(dòng)功能轉(zhuǎn)歸狀況[12]。FA的水平與運(yùn)動(dòng)功能成正相關(guān)，F(xiàn)A能夠反映白質(zhì)纖維的完整性，其大小與纖維的致密性、平行性及髓鞘的完整程度相關(guān)，白質(zhì)纖維越密集，髓鞘越厚，局部水分子的彌散性越強(qiáng)，F(xiàn)A的值越大[13-14]。CST結(jié)構(gòu)的完整性與腦梗死后患者運(yùn)動(dòng)功能的損傷程度具有一定的相關(guān)性，通過DTI測(cè)定CST的完整性可預(yù)知腦梗死后患者運(yùn)動(dòng)功能的變化[15]。

本研究結(jié)果顯示，通過DTI進(jìn)行腦梗死患者CST的三維重建后CST受累分級(jí)3級(jí)患者患側(cè)白質(zhì)DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級(jí)1級(jí)和2級(jí)患者；CST受累分級(jí)2級(jí)患者患側(cè)白質(zhì)DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級(jí)1級(jí)患者，表明CTS受累為1級(jí)的患者，可能由于梗死位置未穿過CST，不影響其完整性和結(jié)構(gòu)，對(duì)其功能損害較低，經(jīng)治療后，患者的神經(jīng)功能也會(huì)隨之恢復(fù)；CTS受累為2級(jí)的患者，可能由于梗死病灶周圍的局部充血、周圍水腫，使CST表現(xiàn)為受壓迫，但不致神經(jīng)纖維束壞死，未破壞纖維束的完整性及結(jié)構(gòu)，通過治療使病灶軟化，病灶周圍水腫消退，神經(jīng)功能恢復(fù)；CTS受累為3級(jí)的患者，可能由于梗死病灶完全穿過CTS，導(dǎo)致其纖維束由于缺血、缺氧而壞死，使神經(jīng)纖維束發(fā)生中斷、數(shù)目減少，破壞CTS的完整性和結(jié)構(gòu)，引起患者運(yùn)動(dòng)障礙，治療后，由于神經(jīng)纖維受損嚴(yán)重而難以恢復(fù)。

通過結(jié)合ADL評(píng)分對(duì)患者的肢體功能進(jìn)行評(píng)定，聯(lián)合對(duì)CST的形態(tài)分級(jí)，分析與患者的運(yùn)動(dòng)功能。本研究結(jié)果顯示，治療4周后，ADL評(píng)分隨CTS受累分級(jí)的增加而降低，通過Spearman秩相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，CST受累分級(jí)與ADL評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，表明CTS受累越高，ADL評(píng)分在治療后越低，患者肢體功能恢復(fù)程度越差，可能由于CST的結(jié)構(gòu)完整性對(duì)肢體的功能有明顯的影響，受累較輕，則治療后肢體功能能夠快速恢復(fù)；而受累嚴(yán)重者，治療后ADL評(píng)分較低，患者的肢體功能難以通過治療恢復(fù)。

DTI技術(shù)對(duì)CST進(jìn)行三維重建，能夠預(yù)測(cè)急性腦梗死患者肢體的轉(zhuǎn)歸情況，表明利用腦內(nèi)各組織水分子各向擴(kuò)散的差異性，利用DTI建立患者CST的三維結(jié)構(gòu)，通過分析其受累情況和完整度，可在臨床推廣使用。