輕微型肝性腦病磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像和擴(kuò)散張量成像的定量研究

劉梅紅 劉 輝 張 嵐 黃婷婷

1)駐馬店市中心醫(yī)院消化內(nèi)科，河南 駐馬店 463000 2)駐馬店市中心醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，河南 駐馬店 463000 3)河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，河南 鄭州 450000

肝性腦病(hepatic encephalopathy，HE)是指急慢性肝功能不全、衰竭或門(mén)體靜脈分流引起的腦功能受損綜合征[1-3]。肝性腦病根據(jù)臨床癥狀的輕重程度分為兩類(lèi)，即輕微型肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy，MHE)和顯性肝性腦病[4]。MHE臨床癥狀較輕，如短期和長(zhǎng)期記憶降低、注意力難以集中、精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力下降和情緒不穩(wěn)定等[5]。甚至有研究發(fā)現(xiàn)MHE患者駕駛能力下降，操控方向盤(pán)不穩(wěn)，易發(fā)生機(jī)動(dòng)車(chē)事故[6]。MHE尚屬可逆階段，如不進(jìn)行干預(yù)治療，50%以上患者在2 a左右會(huì)進(jìn)展為顯性肝性腦病，導(dǎo)致HE病死率的增加[7-8]。因此，早期診斷和治療MHE，可以延緩病情進(jìn)展，提高患者生活質(zhì)量，減輕家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)[9]。但臨床上僅能通過(guò)特定的神經(jīng)心理測(cè)試檢測(cè)出MHE，目前并無(wú)診斷MHE的金標(biāo)準(zhǔn)。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)和擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能夠反映腦白質(zhì)纖維微觀結(jié)構(gòu)的改變并進(jìn)行定量評(píng)估[10]。DTI是在DWI基礎(chǔ)上施加多個(gè)擴(kuò)散方向的磁共振功能成像技術(shù)。DWI和DTI的定量指標(biāo)可以用來(lái)評(píng)估帕金森病、阿爾茨海默病、腦卒中、多發(fā)性硬化、腦外傷等多種疾病的腦組織變化[11-12]。本研究通過(guò)對(duì)MHE患者DWI和DTI的定量分析，探討二者對(duì)MHE早期診斷的價(jià)值，并尋求MRI功能成像的影像學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1．1一般資料選擇2017-03—2019-10駐馬店市中心醫(yī)院消化科經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢查、影像學(xué)檢查及部分肝臟穿刺活檢等臨床確診的肝炎肝硬化患者30例，乙肝肝硬化21例，丙肝肝硬化9例。其中男24例，女6例，年齡35～65歲，平均47歲。肝功能Child-Pugh分級(jí)A級(jí)9例，B級(jí)11例，C級(jí)10例。所有肝硬化患者均無(wú)明顯中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常的臨床表現(xiàn)。同時(shí)選取性別、年齡匹配的健康志愿者15例為正常對(duì)照組，男10例，女5例，年齡28～62歲，平均41歲。所有受試者均無(wú)神經(jīng)精神疾病、酗酒史、糖尿病、高血壓和藥物濫用史、幽閉恐懼癥，均能配合完成磁共振檢查。本研究獲取本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者簽署知情同意書(shū)。

1．2神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試國(guó)際上診斷MHE的金標(biāo)準(zhǔn)為肝性腦病神經(jīng)心理測(cè)試評(píng)分量表，包括5個(gè)測(cè)試項(xiàng)目[13]：數(shù)字連接測(cè)試-A(NCT-A)、數(shù)字連接測(cè)試-B(NCT-B)、數(shù)字符號(hào)測(cè)試(DST)、軌跡描繪測(cè)試(LTT)、系列打點(diǎn)測(cè)試(SDT)。本次研究采用NCT-A和DST兩項(xiàng)神經(jīng)心理檢測(cè)，兩項(xiàng)神經(jīng)心理測(cè)試均為陽(yáng)性者為MHE組，一項(xiàng)測(cè)試為陰性或二項(xiàng)測(cè)試均為陰性者為單純肝硬化組。30例肝硬化患者納入MHE組16例，余14例納入無(wú)MHE的單純肝硬化組。

1．3 MRI檢查采用西門(mén)子Skyra 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，32通道頭頸線圈。所有受試者先行常規(guī)MRI掃描，包括軸位T1WI，軸位和矢狀位T2WI，軸位FLAIR序列。然后行DWI和DTI掃描，均采用EPI序列，掃描參數(shù)TR 5 000 ms，TE 80 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣128×128，DWI層厚5 mm，層間距1 mm，DTI層厚3 mm，層間距0 mm，b值為0和1 000 s/mm2，DTI擴(kuò)散梯度方向?yàn)?2個(gè)。DWI掃描完自動(dòng)生成表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖。

1．4圖像后處理原始數(shù)據(jù)經(jīng)DTI后處理軟件處理生成各向異性分?jǐn)?shù)圖(fractional anisotropy，F(xiàn)A)(圖1)。分別在ADC圖和FA圖上勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)得到ADC值和FA值。選取的ROI包括額葉、枕葉白質(zhì)、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、尾狀核頭部、背側(cè)丘腦。由兩名高年資MRI醫(yī)師對(duì)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行辨認(rèn)后分別勾畫(huà)ROI，ROI面積60～100 m2，根據(jù)不同的解剖部位ROI面積大小略有不同。兩位醫(yī)師測(cè)量3個(gè)連續(xù)層面ROI的ADC值和FA值，計(jì)算出的平均值為每位醫(yī)師測(cè)量的結(jié)果，最終每個(gè)解剖部位的ADC值和FA值為兩名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的平均值。

圖1 MHE患者DTI的FA值圖，綠色、紅色、藍(lán)色代表不同走行方向的白質(zhì)纖維束Figure 1 FA map of DTI in MHE patients．The color of green，red and blue represent white matter fibers in different directions

1．5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。對(duì)正常對(duì)照組、單純肝硬化組和MHE組各個(gè)解剖部位的ADC值和FA值先行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)。符合正態(tài)分布3組間ADC值和FA值比較采用單因素方差分析(ANOVA)，兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布則采用秩和檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2．1常規(guī)MRI表現(xiàn)30例肝硬化患者中，18例于T1WI圖像上可見(jiàn)到雙側(cè)內(nèi)囊、蒼白球?qū)ΨQ(chēng)性高信號(hào)(圖2A)，T2WI、DWI及FLAIR序列無(wú)明顯異常改變(圖2B、C)。

圖2 男，56歲，MHE患者，T1WI (A)示雙側(cè)蒼白球?qū)ΨQ(chēng)性高信號(hào)；T2WI(B)和 DWI(C)腦實(shí)質(zhì)內(nèi)未見(jiàn)異常

Figure 2 A 56-year old male patient with MHE.T1WI (A) shows symmetric high signal intensity of bilateral globus pallidum；No abnormalities were found in T2WI(B) and DWI(C)

2．2正常對(duì)照組、單純肝硬化組和MHE組ADC值比較對(duì)正常對(duì)照組、肝硬化組、MHE組各個(gè)解剖部位的ADC值進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示，除背側(cè)丘腦以外，額葉、枕葉白質(zhì)、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、尾狀核頭部由正常組、肝硬化組至MHE組ADC值逐漸增加，且MHE組的ADC值較肝硬化組和正常組增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

2．3正常對(duì)照組、單純肝硬化組和MHE組FA值比較對(duì)正常組、肝硬化組、MHE組各個(gè)解剖部位的FA值進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果顯示，胼胝體膝部和壓部的 FA 值由正常組、肝硬化組至MHE組逐漸降低具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，且胼胝體膝部的FA值在3組之間依次降低(P<0.05)(圖3)；余各解剖部位的FA值均無(wú)明顯差異(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表1 正常組、單純肝硬化組、MHE組ADC值比較Table 1 Comparison of ADC values between normal group， simple liver cirrhosis group and MHE

注：與正常組比較，*P<0.05；與單純肝硬化組比較，#P<0.05

表2 正常組、單純肝硬化組、MHE組FA值比較Table 2 Comparison of FA values between normal group， simple liver cirrhosis group and MHE

注：與正常組比較，*P<0.05；與單純肝硬化組比較，#P<0.05

圖3 沿胼胝體走行方向白質(zhì)纖維束的FA圖，分別為矢狀位(A)和冠狀位(B)成像Figure 3 FA map of white matter fibers along the corpus callosum，sagittal (A) and coronal (B) images

3 討論

MHE為肝性腦病的早期階段，雖然沒(méi)有明顯的臨床表現(xiàn)，但會(huì)影響患者的日常生活能力，降低患者的生活質(zhì)量，如果不進(jìn)行干預(yù)將在短期內(nèi)發(fā)展為顯性肝性腦病[14]。盡管通過(guò)神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試對(duì)MHE篩查較為簡(jiǎn)單實(shí)用，但無(wú)法真正反映腦功能的變化。肝硬化繼發(fā)肝性腦病在常規(guī)MRI只表現(xiàn)為蒼白球、內(nèi)囊等基底節(jié)區(qū)的T1WI對(duì)稱(chēng)性高信號(hào)，這種T1WI異常高信號(hào)可能是錳沉積造成的[15]，但只有部分肝性腦病能出現(xiàn)此征象。因此，常規(guī)MRI檢查不能發(fā)現(xiàn)肝硬化早期的腦功能異常。

DTI能夠顯示腦白質(zhì)纖維束走向和排列，其主要的定量參數(shù)值為FA值。ADC值反映的是水分子自由擴(kuò)散的程度，而FA值能夠間接體現(xiàn)白質(zhì)完整性和髓鞘成熟化過(guò)程[16-17]。FA值升高，說(shuō)明纖維束走形一致且排列緊密，水分子擴(kuò)散受限，ADC值減小。FA值降低，纖維束結(jié)構(gòu)不完整，或排列稀疏，水分子擴(kuò)散屏障減少，ADC值增大。FA值和ADC值相結(jié)合能夠?qū)δX組織各個(gè)方向的擴(kuò)散各向異性進(jìn)行定量測(cè)量，反映纖維束走形和排列的程度以及纖維束結(jié)構(gòu)的完整性[18]。

本研究發(fā)現(xiàn)，額葉白質(zhì)、枕葉白質(zhì)、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、尾狀核頭部的ADC值在正常組、肝硬化組、MHE 組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，呈遞增趨勢(shì)，且MHE組的ADC值較正常組和肝硬化組增加差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與國(guó)外部分研究結(jié)果相吻合[19-20]。MHE患者腦內(nèi)多個(gè)部位的ADC值增加可能因血腦屏障通透性增加，腦組織廣泛的血管源性水腫，但這種血管源性水腫程度較輕，可能引起大分子物質(zhì)向細(xì)胞外聚集導(dǎo)致細(xì)胞外液增多[21-22]。但同樣的部位測(cè)量FA值后，發(fā)現(xiàn)僅有胼胝體膝部和壓部的FA值在正常組、肝硬化組和MHE組間逐漸降低且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明胼胝體的白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的完整性可能受損或排列走行稀疏，或伴炎性脫髓鞘改變。研究[23-24]發(fā)現(xiàn)，MHE患者在內(nèi)囊、丘腦、放射冠、枕葉等多個(gè)部位的白質(zhì)纖維束FA值降低，比本研究?jī)H發(fā)現(xiàn)胼胝體FA值減低的范圍要廣泛，并且認(rèn)為FA值的廣泛降低與白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)完整性受損和滲出性脫髓鞘有關(guān)。但彭君等[25]對(duì)7個(gè)解剖部位的FA值進(jìn)行測(cè)量后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)FA值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，認(rèn)為MHE病人的腦白質(zhì)微細(xì)結(jié)構(gòu)完整性未受到破壞。GROVER等[26]對(duì)MHE患者DTI的研究也未觀察到FA值有顯著性差異，認(rèn)為MHE患者腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)完整，無(wú)脫髓鞘或神經(jīng)元丟失等現(xiàn)象。因此，MHE患者腦組織內(nèi)是否存在白質(zhì)纖維微結(jié)構(gòu)的破壞和白質(zhì)纖維束走行的紊亂尚無(wú)定論。

本研究尚存在一定的局限性，如樣本量較小，后期需擴(kuò)大樣本量；各個(gè)解剖部位的ADC值和FA值均為手工勾畫(huà)ROI，ROI勾畫(huà)的大小范圍會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

本研究顯示，MHE患者腦組織內(nèi)多部位ADC值升高以及胼胝體FA值降低，提示腦組織可能存在廣泛的輕度腦水腫及胼胝體白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)完整性受損。DWI與DTI聯(lián)合應(yīng)用能夠預(yù)測(cè)肝硬化患者M(jìn)HE的進(jìn)展程度，具有潛在的臨床價(jià)值。