外部性腦積水兒童腦部1H-MRS及DWI研究

鐘晶晶 印洪剛 吳獻(xiàn)華 張 勤

外部性腦積水（external hydrocephalus，EH）是腦積水的一種特殊亞型，通常認(rèn)為是頭圍增長過快、蛛網(wǎng)膜下腔增寬造成。在影像學(xué)檢查中其主要表現(xiàn)為額顳部、頂部腦外間隙的增寬，腦室系統(tǒng)正常或輕度擴(kuò)張。這種表現(xiàn)多見于嬰幼兒期，隨著兒童的生長發(fā)育，擴(kuò)大的蛛網(wǎng)膜下腔會逐漸縮小。因此，EH也被稱為“良性外部性腦積水”，通常不需要臨床干預(yù)[1]。而多篇關(guān)于EH兒童的隨訪報道提出了不同的觀點：多數(shù)患兒在EH初期或長期可能表現(xiàn)正常，但也有患兒會表現(xiàn)出暫時或永久的精神運動發(fā)育延遲。目前對EH病理生理的研究相對少見[2]。磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）及彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）可以對EH兒童腦內(nèi)代謝產(chǎn)物變化及水分子微觀運動情況進(jìn)行觀察，探討腦組織微環(huán)境的改變。因此，本研究使用氫質(zhì)子波譜（1H-MRS）及DWI序列對EH兒童腦內(nèi)微觀變化進(jìn)行觀察，并與正常兒童進(jìn)行比較，旨在發(fā)現(xiàn)EH兒童大腦微環(huán)境的改變，為EH現(xiàn)存的爭議提供證據(jù)。

方 法

1.一般資料

收集南通市婦幼保健院2016年6月-2017年9月EH兒童及正常發(fā)育兒童腦部2D1H-MRS及DWI資料，病例組與對照組各17例。由于嬰幼兒期腦內(nèi)代謝產(chǎn)物隨月齡發(fā)生明顯變化[3]，所以兩組資料按月齡匹配，月齡跨度1～24個月。由于嬰幼兒期腦內(nèi)代謝產(chǎn)物及表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）不存在明顯的性別差異[3-4]，本研究未對資料進(jìn)行性別分組。病例組入組條件，臨床診斷頭圍過快增長，無明顯顱內(nèi)壓增高表現(xiàn)，無明確異常出生史，常規(guī)MRI顯示腦實質(zhì)無明顯異常；額顳部腦外間隙＞5mm或前縱裂寬度＞7mm（圖1）。對照組入組條件：月齡與病例組相匹配的正常發(fā)育兒童，因其他疾病就診（如發(fā)熱、驚厥、輕度外傷等），臨床無明顯發(fā)育延遲表現(xiàn)，常規(guī)MRI無明顯異常。

2.檢查方法

采用2D-1HMRS及DWI序列對病例組及對照組多個腦區(qū)代謝產(chǎn)物信息及ADC值進(jìn)行測量。設(shè)備采用西門子Avanto 1.5T MRI掃描儀，8通道頭顱線圈。檢查前20min患兒行10%水合氯醛口服或者灌腸鎮(zhèn)靜，用量0.5～1.0ml/kg，總量不超過10ml。待患兒熟睡之后再行掃描。所有入組者行2D1H-MRS及DWI檢查。MRS參數(shù)：選用2D CSI序列（TR1500ms/TE135ms），層厚15mm，層數(shù)1，F(xiàn)OV16cm×16cm，矩陣8×8，激勵次數(shù)4，成像時間432s；參考軸位T2WI圖像將掃描中心位置約定于丘腦頂部層面，范圍根據(jù)患兒頭圍大小進(jìn)行微調(diào)并避開顱骨，包括兩側(cè)額葉、枕葉白質(zhì)及基底節(jié)區(qū)；掃描前行自動預(yù)掃描，保證勻場效果達(dá)到全寬半高（full width at half maxi-mum，F(xiàn)WHM）＜10%，水抑制（water suppression）≥98%。采用工作站內(nèi)置軟件對MRS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，步驟如下：①選取T2WI軸位序列作為波譜信息的定位圖像；②使用軟件中的Spatial Fourier Transformation功能移動波譜光柵，使CSI體素位于預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)感興趣區(qū)域，測量區(qū)域包括兩側(cè)額葉白質(zhì)、兩側(cè)枕葉白質(zhì)（測量區(qū)域盡量包括額葉枕葉均勻的白質(zhì)區(qū)域）及兩側(cè)基底節(jié)區(qū)（測量中心位于內(nèi)囊體部）；③記錄并比較代謝產(chǎn)物參數(shù)，包括NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr（圖2）。DWI參數(shù)：使用ep2d-diff-3scan-trace-p2序列，在x、y、z軸方向施加擴(kuò)散敏感梯度，b值取0和1000s/mm2，由系統(tǒng)生成ADC圖。使用工作站內(nèi)置軟件進(jìn)行ADC值測量，測量區(qū)域與MRS測量區(qū)域基本一致，采用圓形感興趣區(qū)，面積0.82～1.2cm2，如圖3所示。

3.統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 23.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，各腦區(qū)代謝產(chǎn)物計量資料采用（±s）表示，差異性比較采用配對樣本t檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

病例組右額葉白質(zhì)Cho/Cr較對照組明顯升高（P=0.031），右額葉白質(zhì)NAA/Cr、NAA/Cho在兩組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。左側(cè)額葉、兩側(cè)基底節(jié)區(qū)、兩側(cè)枕葉各代謝產(chǎn)物在兩組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（表1）。各腦區(qū)ADC值在兩組間無明顯差異（表2）。

討 論

EH主要由影像科醫(yī)生給出診斷，但該診斷是否存在臨床意義一直是影像工作者面臨的問題。對EH病例的隨訪結(jié)果顯示，EH兒童可以出現(xiàn)運動、語言和精神發(fā)育的落后，這種異?？梢允嵌虝旱?，也可以長期存在[2]。雖然多篇文獻(xiàn)提示了EH的不良結(jié)局，但目前對EH的臨床處理仍然以保守觀察為主，這是由于目前對EH的病因及其病理過程還不明確。隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，越來越多的功能序列已經(jīng)應(yīng)用到神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷中。對EH的影像觀察也不應(yīng)該僅僅局限于對腦積水量的觀察，更應(yīng)該采用功能磁共振對其病理過程進(jìn)行探究。

表1 對照組與病例組各部位代謝產(chǎn)物結(jié)果比較

表2 對照組與病例組各部位ADC值比較

圖1 EH兒童T2WI軸位圖像，表現(xiàn)為額顳部腦外間隙增寬。

1.EH引起的代謝產(chǎn)物異常

本次研究結(jié)果顯示EH兒童右側(cè)額葉Cho/Cr明顯升高。由于Cr的總量在同一個體中是相對穩(wěn)定的，所以Cho/Cr的升高反映了Cho升高。MRS中Cho峰是由數(shù)個含膽堿的代謝產(chǎn)物組成，主要是磷脂酰膽堿和甘油磷酸膽堿，這些化合物是神經(jīng)髓鞘化的底物。在正常腦發(fā)育過程中，特別是在生命的早期，可以觀察到Cho的明顯減低，因此Cho的變化可以反映神經(jīng)髓鞘發(fā)育的過程。在正常腦發(fā)育過程中，Cho濃度應(yīng)該逐漸減低，較高的Cho水平可以提示局部神經(jīng)髓鞘化的落后[5]。

圖2 MRS右側(cè)額葉、基底節(jié)區(qū)、枕葉感興趣區(qū)及代謝產(chǎn)物信息，左側(cè)感興趣區(qū)與右側(cè)基本對稱。

圖3 兩側(cè)額葉白質(zhì)、基底節(jié)區(qū)、枕葉白質(zhì)ADC值測量感興趣區(qū)。

2.EH的ADC值

Sun等采用磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)對EH兒童腦白質(zhì)進(jìn)行的研究結(jié)果顯示EH兒童胼胝體及內(nèi)囊出現(xiàn)部分各向異性指數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）的異常升高及平均擴(kuò)散率（mean diffusivity，MD）的異常減低，并認(rèn)為這是由于積水壓迫腦白質(zhì)造成白質(zhì)內(nèi)細(xì)胞密度增加、水分子活動空間減小所致[6]。本次研究結(jié)果顯示EH兒童腦部ADC值較正常兒童無明顯差異。這可能是由于本研究采用的DWI技術(shù)對水分子運動的敏感性不及DTI技術(shù)所致，希望今后對EH可以進(jìn)行進(jìn)一步DTI研究。

3.髓鞘化異常對腦發(fā)育的影響

神經(jīng)髓鞘化在腦發(fā)育過程中起著重要的作用，其對神經(jīng)系統(tǒng)的形成和功能發(fā)育至關(guān)重要。完整的髓鞘可以對神經(jīng)元軸突的傳導(dǎo)速度和指向性產(chǎn)生重大影響，同樣神經(jīng)元的活性也依賴于神經(jīng)髓鞘的形成。正常的髓鞘形成有助于控制和協(xié)調(diào)運動能力[7]。這似乎可以解釋在發(fā)育遲緩的EH患者中，為什么運動發(fā)育遲緩占據(jù)了大多數(shù)。這一結(jié)論在早產(chǎn)兒髓鞘化延遲造成運動發(fā)育不良的研究中也得到了證實。部分研究結(jié)果還顯示EH會造成心理測試的異常或神經(jīng)認(rèn)知的異常[2]。這似乎也可以用髓鞘化落后的原因來解釋。因為，精神和心理異常同樣與髓鞘化異常相關(guān)[7]。

4.EH影響腦發(fā)育的機(jī)制

本研究結(jié)果并不能直接反映EH如何影響腦發(fā)育，前人的研究提供了一些推斷依據(jù)。有學(xué)者認(rèn)為EH是兒童腦積水發(fā)展過程中的一個階段，在腦積水初期蛛網(wǎng)膜絨毛不能吸收腦脊液，造成腦脊液堆積于蛛網(wǎng)膜下腔[8]。因此EH造成顱內(nèi)壓升高是必然的，雖然大部分EH兒童并沒有顱內(nèi)壓增高的表現(xiàn)。EH兒童頭圍增大的癥狀會在2歲左右停止，但這可能都只是顱縫閉合的結(jié)果，其內(nèi)在的腦脊液生產(chǎn)和吸收的不平衡可能持續(xù)存在，這會造成顱內(nèi)壓力在2歲后仍持續(xù)增加，這種表現(xiàn)可能是隱匿和長期的。兩項隨訪至學(xué)齡階段的研究[2]，支持EH對大腦發(fā)育的長期影響。Hanlo等的研究顯示顱內(nèi)壓可以影響髓鞘化的進(jìn)程從而影響發(fā)育的結(jié)局[9]。大多數(shù)發(fā)育延遲的兒童在腦脊液分流手術(shù)后得到了恢復(fù)，也證實了顱內(nèi)壓的增高可能是EH影響發(fā)育的主要原因。動物實驗證實腦積水會使得腦白質(zhì)中的血流量減低，從而造成髓鞘化形成的障礙[10]。通過上述分析可以得出這樣的結(jié)論。EH造成顱內(nèi)壓增高，雖然只是輕微、隱匿性的增高，但仍然阻礙髓鞘的正常形成，最終導(dǎo)致精神運動的發(fā)育遲緩。

本研究僅在額葉觀察到Cho/Cr的升高，而其他部位各代謝產(chǎn)物及全腦ADC值都沒有出現(xiàn)異常。這也反映了EH造成的顱內(nèi)壓增高是輕微的，因此僅僅累及與腦積水部位最為鄰近的額葉白質(zhì)，而沒有對全腦造成影響。另外，由于大腦髓鞘化的過程存在一定的規(guī)律性，遵循著由后向前、由中央向外周的順序，額葉是腦內(nèi)髓鞘化形成相對較晚的部位，因此受到的影響也相對明顯。

結(jié) 論

EH兒童存在著腦內(nèi)代謝產(chǎn)物的異常，表現(xiàn)為右側(cè)額葉膽堿的升高，反映了局部腦白質(zhì)髓鞘化的落后。EH并不完全是一種自限性疾病，應(yīng)該引起臨床更多的關(guān)注和更多積極的處理。1H-MRS可以作為EH兒童的輔助檢查，為臨床提供更多的診斷信息。