擴(kuò)散張量成像在新生兒腦髓鞘發(fā)育中的初步研究

郭莉莉，王德杭，張輝，陶維靜，柏根基*

近年來，早產(chǎn)兒的生存率顯著增加，在早產(chǎn)兒存活者中常?？梢杂^察到智力、注意力及行為損害[1-4]。圍產(chǎn)期的高危因素與這些損害或大腦發(fā)育異常的相關(guān)性還沒有被徹底研究出，很多方面不為人所知[5-7]。此外，由于這些損傷在常規(guī)MRI序列診斷時(shí)不可見或者不能可靠檢測(cè)出，所以MRI在診斷這些發(fā)育異常時(shí)受到質(zhì)疑[8-9]。

研究髓鞘在新生兒期的發(fā)展具有重要臨床價(jià)值[10-13]。本研究通過對(duì)入組足月兒和早產(chǎn)兒擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)的對(duì)照研究，比較腦內(nèi)不同部位腦髓鞘化程度以及足月兒和早產(chǎn)兒的髓鞘化差異。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

新生兒接受MRI檢查并成功完成常規(guī)MR和DTI檢查，包括37～42周的足月胎齡39例，早產(chǎn)兒糾正胎齡到40周，61例。納入研究的個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)：(1)新生兒需要進(jìn)行MRI檢查以排除可能由其他疾病引起的腦損傷，并且在腦的常規(guī)MRI檢查中沒有異常；(2)無明顯神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和體征。該研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試嬰兒家長(zhǎng)均口頭告知并簽署知情同意書。

61例早產(chǎn)兒出生時(shí)平均胎齡為(30.6±2.6)周(26～36+5周)，早產(chǎn)兒出生體重平均為(1920±580.4) g (910～3500 g)；39例足月兒平均胎齡為(38.5±1.5)周(37～42周)，出生體重平均(3100±450) g (2100～4500 g)。MRI檢查日齡：早產(chǎn)兒組平均為出生后(38.2±28.1) d(3～106 d)，足月兒組平均在出生后(9.4±5.8) d (0.5～28 d)。比較各組出生Apgar評(píng)分和體重，結(jié)果顯示差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

1.2 掃描方法

嬰兒接受10%水合氯醛溶液(劑量0.5 mL/kg)灌腸后檢查。采用Siemens MAGNETOM Avanto 1.5 T磁共振機(jī)和頭部矩陣線圈。常規(guī)軸位T1WI、T2WI、矢狀位T1WI和擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列掃描，DTI掃描采用單激發(fā)SE-EPI序列(TR 2700 ms，TE 88 ms，矩陣128×128，b=1000 s/mm2，擴(kuò)散敏感梯度方向數(shù)12個(gè)，層厚/層間距為4 mm/1 mm，激勵(lì)次數(shù)4。所有序列的掃描基線和掃描層數(shù)均一致。FOV 180 mm×180 mm。

1.3 圖像處理

原始數(shù)據(jù)傳遞到Syngo MR工作站，利用Neuro 3D軟件自動(dòng)生成b=0、1000 s/mm2和各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖。在FA圖上手動(dòng)選擇20個(gè)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，由軟件自動(dòng)生成FA值。ROI簡(jiǎn)稱如下：內(nèi)囊前肢(anterior limb of internal capsule，ALIC)；內(nèi)囊后肢(posterior limb of internal capsule，PLIC)；側(cè)腦室前角旁白質(zhì)(frontal periventricular zone，F(xiàn)PVZ)；側(cè)腦室后角旁白質(zhì)(occipital periventricular zone，OPVZ)；胼胝體膝部和壓部(corpus callosum，CC)；半卵圓中心中央部(centrum semiovale，CS)；室管膜下區(qū)(subventricular zone，SZ)；外囊(external capsule，EC)；小腦中腳區(qū)(middle cerebellar peduncles，MCP)。根據(jù)不同解剖部位調(diào)整的每個(gè)ROI尺寸(5+4) mm2，試圖將ROI放置在測(cè)量的解剖位置的中心以避免相鄰結(jié)構(gòu)部分的體積效應(yīng)的影響。為了減小測(cè)量誤差，測(cè)量每個(gè)部件的FA值3次，并取平均值。其中胼胝體膝部和壓部是單側(cè)測(cè)量，其余均是雙側(cè)測(cè)量，半卵圓中心在新生兒圖像中分為兩個(gè)層面，選擇a平面為接近中央?yún)^(qū)，b平面為接近腦皮層區(qū)，測(cè)量人員是經(jīng)過培訓(xùn)的兩名影像科醫(yī)生。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 15.0軟件分析，配對(duì)t檢驗(yàn)分析左右半球相同部位的FA值、胼胝體膝部和壓部FA值差異有無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，單因素方差分析用于確定足月和早產(chǎn)兒之間FA值差異是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.01表示差異有非常顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

左右半球之間FA值的平均值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。分別比較早產(chǎn)兒和足月兒組內(nèi)胼胝體膝部和壓部FA值，兩者差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，將其分開作為兩個(gè)ROI討論分析。各ROI的FA值見表1。

早產(chǎn)兒和足月兒組間相同部位FA值比較，早產(chǎn)兒低于足月兒。單因素方差分析結(jié)果(見表2、圖1)表明，ALIC、PLIC、CCS、CSb、EC和MCP兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。CCG、FPVZ、OPVZ、CSb、SZ兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

表1 足月兒和早產(chǎn)兒各ROI腦白質(zhì)FA值Tab. 1 FA values of ROIs in white matter in term infants and premature infants

表2 足月兒和早產(chǎn)兒各ROI腦白質(zhì)FA值比較Tab. 2 Comparison of FA values between term and preterm infants in white matter of all ROIs

早產(chǎn)兒和足月兒組內(nèi)各白質(zhì)區(qū)FA值不同(見圖2、3)，兩組內(nèi)均發(fā)現(xiàn)PLIC高于ALIC，OPVZ高于FPVZ，CCS高于CCG，各差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。CSa和CSb比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。其中FPVZ的FA值最低，CCS和PLIC的FA值最高。

3 討論

3.1 早產(chǎn)兒和足月兒髓鞘發(fā)育比較

圖1 足月兒和早產(chǎn)兒各ROI腦白質(zhì)FA值比較Fig. 1 Comparison of FA values between term infants and preterm infants in white matter of all ROIs.

圖2 早產(chǎn)兒組內(nèi)各ROI兩兩比較Fig. 2 Pairwise comparison of ROIs in premature infant group.

圖3 足月兒組內(nèi)各ROI兩兩比較Fig. 3 Pairwise comparison of ROIs in term infant group.

有學(xué)者[16]發(fā)現(xiàn)新生兒和嬰兒腦髓鞘形成的白質(zhì)各向異性逐漸增加，F(xiàn)A則增加。因而本研究通過DTI檢查準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)髓鞘化進(jìn)程，客觀評(píng)價(jià)腦成熟度。實(shí)驗(yàn)中所選興趣區(qū)的FA值早產(chǎn)兒低于足月兒，其中內(nèi)囊前后肢、胼胝體壓部、半卵圓中心b區(qū)及外囊和小腦中腳區(qū)兩組FA值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示這些區(qū)域早產(chǎn)兒髓鞘成熟晚于足月兒；胼胝體膝部、側(cè)腦室前、后角旁白質(zhì)、半卵圓中心a區(qū)、室管膜下區(qū)的FA值兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，是否是由于樣本含量的問題，需要進(jìn)一步去證實(shí)。國(guó)際上學(xué)者[17-18]的嬰兒髓鞘發(fā)育實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)結(jié)論和本研究類似，但是數(shù)據(jù)量分別局限于足月兒和早產(chǎn)兒。本研究將足月兒和早產(chǎn)兒FA值對(duì)照研究，為臨床上早產(chǎn)兒的髓鞘研究提供了基礎(chǔ)。

3.2 不同部位髓鞘發(fā)育比較

腦內(nèi)不同部位的FA值不同。在實(shí)驗(yàn)中，足月兒和早產(chǎn)兒組腦內(nèi)內(nèi)囊后肢FA值均高于前肢，胼胝體壓部高于膝部，側(cè)腦室后角旁白質(zhì)高于前角，內(nèi)囊和胼胝體高于側(cè)腦室前角白質(zhì)，這符合髓鞘化的基本規(guī)律，大腦白質(zhì)的深部區(qū)域高于外周，后部高于前部。體現(xiàn)出腦內(nèi)不同部位髓鞘形成時(shí)間的差異[19]，也反映了外周白質(zhì)髓鞘成熟晚于深部白質(zhì)[20]。此外，Rasmussen等[21]發(fā)現(xiàn)白質(zhì)纖維松散或緊密排列，白質(zhì)纖維的方向也是不同區(qū)域不同F(xiàn)A值的原因[19]。

綜上所述，DTI的FA值定量評(píng)價(jià)腦髓鞘發(fā)育成熟度，早產(chǎn)兒和足月兒相同區(qū)域FA值的不同，這表明早產(chǎn)兒髓鞘成熟晚，并且不同區(qū)域FA值不同反映髓鞘形成時(shí)間的差異。由于新生兒期的大腦處于連續(xù)髓鞘形成過程中，因此動(dòng)態(tài)追蹤是必要的。在這個(gè)年齡段正常數(shù)據(jù)的測(cè)量對(duì)髓鞘發(fā)育、延遲及病變提供研究基礎(chǔ)，以判斷早產(chǎn)兒是否存在智力和運(yùn)動(dòng)障礙等后遺癥。

利益沖突：無。