磁共振彌散張量成像在顱腦損傷中的臨床應(yīng)用

包朝魯門，包金鎖

（內(nèi)蒙古民族大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

1 TBI的概述

TBI是一個(gè)常見的神經(jīng)外科疾病，具有許多潛在的急性或慢性的神經(jīng)系統(tǒng)后果。全世界每年有超過(guò)5000萬(wàn)人患有TBI，在美國(guó)，每年造成28萬(wàn)人住院和5萬(wàn)人死亡，據(jù)估計(jì)，有超過(guò)300萬(wàn)人因TBI而長(zhǎng)期殘疾，在我國(guó)TBI發(fā)病率已超過(guò) 100/10萬(wàn)人口，TBI的死亡率為13/10萬(wàn)，僅次于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，在過(guò)去十年中，TBI的病死率和致殘率居高不下，總病死率高達(dá)30%～50%左右[1]。TBI最常見的原因是交通事故、跌倒、運(yùn)動(dòng)損傷、攻擊和軍事人員爆炸傷害，交通事故是TBI相關(guān)死亡的最常見原因[2]。TBI中，格拉斯哥昏迷評(píng)分（Glasgow coma scale，GCS）是最常用的分組方法之一，使用GCS評(píng)分，TBI分為輕度（評(píng)分≥13）、中度（評(píng)分9～12）和重度（評(píng)分3～8）[3]。神經(jīng)影像學(xué)在TBI的診斷、預(yù)后和治療中起著至關(guān)重要的作用。然而，常用的神經(jīng)放射成像方式缺乏準(zhǔn)確診斷和預(yù)測(cè)TBI預(yù)后的能力。DTI對(duì)白質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)變化十分敏感，可提供多種對(duì)比信息，各向異性參數(shù)對(duì)比和顏色對(duì)比圖，顯示TBI損傷區(qū)域大小及白質(zhì)纖維束方向。在有關(guān)TBI的文獻(xiàn)中有許多DTI研究，研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，TBI人群中各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）降低，平均彌散率（mean diffusivity，MD）增加，F(xiàn)A值降低的機(jī)制被認(rèn)為是白質(zhì)纖維束損傷的結(jié)果。

2 DTI的原理及方法

DTI的生理基礎(chǔ)是水分子彌散的各向異性，即彌散張量。DTI可對(duì)生物組織中分子（主要是水）的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行無(wú)創(chuàng)的活體成像。在水分子進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散時(shí)，垂直作用于纖維束方向的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平方向，因此，水分子的擴(kuò)散模式可以揭示正?；蚧疾顟B(tài)下的組織結(jié)構(gòu)的微觀改變[4]。通常，DTI產(chǎn)生多個(gè)參數(shù)，如MD、FA等，F(xiàn)A和MD是文獻(xiàn)中常用的擴(kuò)散率測(cè)量方法，F(xiàn)A值反映的是擴(kuò)散張量中分子各向異性成分占總擴(kuò)散張量的比值，范圍為0～1，F(xiàn)A的數(shù)值大小與神經(jīng)纖維束的完整性、致密性及平行性有關(guān)，在神經(jīng)纖維走形非常規(guī)則時(shí)，F(xiàn)A值較大，當(dāng)神經(jīng)纖維束的完整性受到破損時(shí)，F(xiàn)A 值降低；MD值表示分子擴(kuò)散的情況，對(duì)神經(jīng)纖維束水腫、壞死比較敏感，當(dāng)神經(jīng)纖維束損傷時(shí)，MD值增高，可用于研究病理以及正常區(qū)域的大腦[5]。由于DTI可以顯示白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的異常，并且可以提供大腦白質(zhì)連通性的模型，現(xiàn)在正迅速成為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的放射學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。隨著DTI技術(shù)的不斷發(fā)展，使用Neuro3D 軟件（西門子公司）與DTI結(jié)合后，將 DTI 數(shù)據(jù)整合成三維圖像，將白質(zhì)束的走行方向、空間位置、數(shù)量以及纖維間的連接關(guān)系充分可視化。DTI可清晰的顯示TBI患者顱內(nèi)纖維束損傷程度，在TBI的診斷、治療及預(yù)后方面都具有重要意義。

3 DTI在TBI中的應(yīng)用價(jià)值

輕度顱腦損傷（mild traumatic brain injury mTBI）mTBI是一個(gè)主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，臨床中，mTBI患者在神經(jīng)外科占很大比例。對(duì)這類患者的診斷一般基于CT診斷，包括腦挫裂傷、硬膜下出血、硬膜外出血等；對(duì)于出血量很少的患者，常規(guī)影像學(xué)檢查不易判斷且其檢出率低；而對(duì)于最輕的腦震蕩患者由于常規(guī)CT、MRI無(wú)異常表現(xiàn)，只能通過(guò)對(duì)患者癥狀進(jìn)行評(píng)估，使這些患者極易被忽視，給臨床診斷及治療帶來(lái)很大困擾[6]。Hellstr?m[7]等學(xué)者利用 DTI 研究mTBI后的腦結(jié)構(gòu)變化發(fā)現(xiàn)，在134個(gè)mTBI病人受傷后12個(gè)月，白質(zhì)變化與認(rèn)知、自我評(píng)價(jià)、軀體癥狀、情緒之間存在顯著相關(guān)性。Oehr[8]等學(xué)者對(duì)mTBI的DTI研究表明，神經(jīng)纖維束損傷可能導(dǎo)致mTBI后的神經(jīng)認(rèn)知和行為缺陷。Miles[9]等學(xué)者對(duì)17例mTBI患者和29例年齡匹配的對(duì)照組進(jìn)行了成像，發(fā)現(xiàn)半卵圓中心、胼胝體和內(nèi)囊后肢FA降低。DTI能形象直觀的顯示白質(zhì)纖維束，白質(zhì)纖維束可作為評(píng)價(jià)mTBI患者認(rèn)知功能障礙的更客觀的形態(tài)學(xué)指標(biāo)，因此DTI對(duì)于mTBI的診斷和治療具有重要意義。

中、重度顱腦損傷（moderate-severe traumatic brain injury）中度、重度顱腦損傷是GCS評(píng)分＜13分的TBI患者，臨床上這類患者可能需要搶救或急診手術(shù)，MRI檢查時(shí)間長(zhǎng)，危重患者不適宜進(jìn)行這項(xiàng)檢查。最合適的神經(jīng)影像學(xué)檢查是符合美國(guó)放射學(xué)學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的非對(duì)比計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT），頭顱 CT檢查基本可以診斷明確；但是，頭顱CT有自己的局限性，如早期CT掃描可能低估實(shí)質(zhì)挫傷的大小，對(duì)彌漫性軸索損傷的檢測(cè)有限，CT掃描不能可靠地顯示腦水腫和顱內(nèi)高壓相關(guān)的繼發(fā)性缺血性改變等。Wilde[10]等人的研究對(duì)43名中、重度TBI兒童進(jìn)行了成像，并將其與遭受骨科損傷的對(duì)照組進(jìn)行了比較，TBI組的束帶FA明顯降低。Newcombe[11]等學(xué)者對(duì)33例中重度TBI患者進(jìn)行了成像，并與28例年齡匹配的對(duì)照組進(jìn)行了比較，本研究通過(guò)評(píng)估低于臨界FA閾值的體素比例來(lái)分析全腦白質(zhì)損傷，在TBI組中發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的FA減少。Rutgers[12]等學(xué)者還發(fā)現(xiàn)重度TBI患者在胼胝體中的FA明顯低于輕度TBI患者和對(duì)照組。DTI能預(yù)測(cè)重度顱腦損傷患者昏迷時(shí)間，為臨床治療提供一定的指導(dǎo)。綜上所述，當(dāng)病情允許時(shí)，行DTI檢查對(duì)評(píng)估中、重度顱腦損傷患者病情嚴(yán)重性及預(yù)后具有臨床意義。

4 小結(jié)與展望

DTI是一種新型的可在活體觀測(cè)腦白質(zhì)神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)的有力工具。越來(lái)越多的基于DTI的研究、臨床應(yīng)用及試驗(yàn)，顯示了該方法的巨大潛力。但在臨床上 DTI仍沒(méi)有作為常規(guī)檢查用疾病診斷，此與使用DTI存在一定的局限性和爭(zhēng)議有關(guān)。目前，DTI存在的局限性與爭(zhēng)議主要有以下幾點(diǎn)：腦白質(zhì)纖維束的復(fù)雜性和交叉區(qū)域可以阻止DTI對(duì)底層纖維結(jié)構(gòu)的充分反映；感興趣區(qū)選取易受人為因素影響；DTI成像容易受到運(yùn)動(dòng)、噪聲、磁敏感效應(yīng)等的影響；DTI檢查耗時(shí)長(zhǎng)，受檢者不能積極配合等。而 DTI對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)展及預(yù)后的評(píng)估對(duì)TBI的臨床診斷和治療方面都有著重要的參考價(jià)值。隨著社會(huì)的高速發(fā)展，DTI技術(shù)創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)來(lái)檢測(cè)可能會(huì)被常規(guī)成像忽略的TBI。通過(guò)這種技術(shù)，可以做出更具體的診斷結(jié)合更具體的治療，為TBI的診治提供更客觀的依據(jù)，提高診斷和預(yù)后的準(zhǔn)確性，并改善TBI的管理，進(jìn)一步指導(dǎo)臨床治療，提高病人生活質(zhì)量。