磁共振彌散張量成像技術(shù)在輕中度腦損傷中的應(yīng)用

潘孝根 李捷 潘海鵬 趙凱宇 勞群*

隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，創(chuàng)傷成為危害人類健康的一大危險因素，其中腦外傷發(fā)生率約占全身各部位外傷的20%左右，致死致殘率高居全身創(chuàng)傷首位。有文獻(xiàn)報道，在美國每年有>1.1萬人因車禍和暴力導(dǎo)致腦外傷，約30%的人不能正常學(xué)習(xí)和生活［1］。我國創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）患者也在逐年增多，其中以中、青年人占大多數(shù)。輕中度腦外傷患者可以得到不同程度的恢復(fù)，但仍有部分患者會有頭痛、記憶力衰退、健忘等，重癥患者會留下嚴(yán)重后遺癥［2］。對于輕中度腦外傷導(dǎo)致的后遺癥，缺乏客觀的判斷標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著磁共振彌散張量成像（DTI）技術(shù)的發(fā)展，為腦外傷后導(dǎo)致神經(jīng)束損傷的檢出提供更為優(yōu)越的方法［3］。本文旨在探討腦外傷患者顱腦DTI的表現(xiàn)及對預(yù)后評判中的價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2016年10月至2018年10月本院25例輕中度腦外傷患者的臨床資料，其中男21例，女4例；包括車禍傷16例，墜落傷3例，其它外傷6例。顱腦損傷病灶局限于額顳葉皮層，首診格拉斯哥評分（GCS）9~15分，臨床表現(xiàn)均有頭痛，記憶力下降，健忘及不同程度認(rèn)知功能障礙，4例表現(xiàn)有偏側(cè)肢體運(yùn)動功能障礙。傷后對患者>6個月時間的隨訪并評定其認(rèn)知功能預(yù)后（mRS），由精神科醫(yī)師出具蒙特利爾認(rèn)知評估量表（MoCA）對25例患者進(jìn)行認(rèn)知功能評估。

1.2 方法 （1）磁共振掃描：采用GE公司的Signa 1.5T HDX型超導(dǎo)型磁共振掃描儀，梯度場23 mT/m，切換率120 T/m/s.8通道頭顱線圈，常規(guī)掃描方向是橫斷及冠狀位，掃描序列T1加權(quán)（TR1415 ms/TE27 ms/TI740 ms），T2加權(quán)（TR3800 ms /TE105 ms），F(xiàn)LAIR（TR8402 ms/TE127 ms /TI2100 ms），DWI（TR6000 ms TE98 ms，B值0 s/mm2和1000/mm2），掃描層厚5 mm，間距0.5 mm，矩陣256×192，NEX 2次。層厚5 mm，間距0.5 mm。DTI掃描運(yùn)用自旋-平面回波技術(shù)（SE-EPI）（TR10000 ms/TE115 ms），層厚5 mm，間距0，彌散系數(shù)b=0和b=1000，彌散敏感梯度方向15個。掃描方向?yàn)闄M斷及冠狀。（2）DTI測量方法及圖像后處理技術(shù)：應(yīng)用美國GE公司提供的AW工作站，采用funtool4.4分析軟件。采用KUSANO等［4］方法，以T1和T2或FLAIR為參考圖像，橫軸位上，測量外傷病灶側(cè)及非病灶側(cè)部分各向異性FA值和平均擴(kuò)散率MD值，觀察病灶遠(yuǎn)端額前回神經(jīng)束的FA值變化。對顳葉損傷累及內(nèi)囊的患者，在大腦腳水平測量病灶側(cè)及同平面非病灶側(cè)FA值和MD值。同時對患者進(jìn)行>6個月的DTI追蹤成像。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件。計量資料以（±s）表示，采用t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 損傷部位 額葉損傷19例，單側(cè)額顳葉復(fù)合損傷6例，其中4例顳葉損傷累及內(nèi)囊。

2.2 MRI表現(xiàn) 首次MRI檢查均在外傷后3 d內(nèi)，后期動態(tài)檢查從傷后15 d開始。首次MRI檢查信號表現(xiàn)為腦實(shí)質(zhì)內(nèi)長T1混雜T2信號改變，出血表現(xiàn)為斑片狀或灶樣短T2信號，傷后15 d~6個月隨訪，表現(xiàn)為單側(cè)額葉及顳葉損傷后均遺留有小的囊變軟化灶，單側(cè)額葉皮層有囊變灶19例，單側(cè)顳葉皮層囊變灶3例，其中4例內(nèi)囊后支有小的囊變灶，MRI信號表現(xiàn)為長T1長T2信號改變，邊界清楚，信號均一，17例囊變灶周圍腦溝有增寬改變。其中4例內(nèi)囊后支小囊變灶患者，合并有同側(cè)大腦腳萎縮改變，但MRI信號改變不明顯。額前束病灶側(cè)FA值明顯低于非病灶側(cè)。大腦腳病灶側(cè)的FA值明顯低于非病灶側(cè)。額前葉神經(jīng)束病側(cè)FA值較健側(cè)明顯下降（0.45±0.06 vs 0.50±0.05），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。大腦腳病灶側(cè)FA平均值為0.38 非病灶側(cè)平均值為0.48，平均值相差0.1。DTI圖像表現(xiàn)，19例額葉損傷和6例額顳葉復(fù)合損傷患者表現(xiàn)為部分額前回神經(jīng)束的中斷，較非病灶側(cè)數(shù)目減少。顳葉損傷累及內(nèi)囊的病灶側(cè)則表現(xiàn)為錐體束的損傷且部分中斷。在錐體束受累及的4例中，有偏側(cè)肢體運(yùn)動功能障礙。

圖1A-2B為正常成人DTI纖維束；圖3A-3B為右側(cè)額顳葉外傷，DTI顯示右側(cè)錐體纖維束稀少，部分纖維束中斷；圖4A-5B分別為左側(cè)顳葉外傷和右側(cè)顳葉外傷并累及基底節(jié)，DTI分別顯示患側(cè)椎體束減少、部分中斷；圖6A-6B為雙側(cè)額顳葉輕度腦外傷病例，DTI顯示雙側(cè)錐體束纖維較稀少，前份部分纖維束中斷

3 討論

DTI是在磁共振彌散加權(quán)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，是利用組織中的水分子的各向異性特征進(jìn)行成像。用FA值表示，F(xiàn)A值是描述大腦錐體束各向異性特征的主要參數(shù)之一。其大小與神經(jīng)髓鞘的完整性、纖維的致密性有關(guān)，能夠反映白質(zhì)纖維是否完整，可以對神經(jīng)束微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行觀察，是目前唯一能夠用于檢測活體神經(jīng)束完整性的技術(shù)［5］。

外傷患者神經(jīng)軸突膜的損傷，導(dǎo)致神經(jīng)元軸索平行方向的彌散受限，而細(xì)胞骨架網(wǎng)的受損可能使垂直方向上彌散增加。另外，由于發(fā)射器所致橫向彌散增加，結(jié)果導(dǎo)致各向異性下降，F(xiàn)A值下降?；颊哂捎谳S質(zhì)運(yùn)輸受限及局部細(xì)胞器的堆積，導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)及軸索腫脹，并使細(xì)胞滲透增加，這些均使FA下降。神經(jīng)生理學(xué)已經(jīng)證實(shí)神經(jīng)的傳導(dǎo)、運(yùn)動功能主要依賴其纖維束的完整性［5］。近年來研究報道腦損傷與相關(guān)神經(jīng)束完整性的關(guān)系，認(rèn)為神經(jīng)束與FA 值的大小有相關(guān)，F(xiàn)A值下降越大，神經(jīng)束損傷程度越大［1，3］。已有較多文獻(xiàn)報道錐體束損傷與運(yùn)動功能恢復(fù)的關(guān)系，在大腦腳測量FA值，可以推斷錐體束損傷的程度［6］。并通過DTI的動態(tài)觀察可以預(yù)測錐體束損傷后中長期預(yù)后［7］的研究提示，額葉皮層及額前束的結(jié)構(gòu)改變與人類情緒和精神狀況改變有關(guān)，并可以通過功能磁共振檢測其變化［8］。MICHAEL等［1］通過磁共振DTI技術(shù)研究20例輕度腦損傷患者，在常規(guī)磁共振圖像上并未發(fā)現(xiàn)異常改變，但通過DTI技術(shù)測量發(fā)現(xiàn)在額前葉神經(jīng)束FA值有明顯下降，認(rèn)為患者額葉有神經(jīng)束的損傷存在，其臨床表現(xiàn)與其相符。NIOGI等［3］觀察34例腦震蕩患者后發(fā)現(xiàn)在胼胝體、基底節(jié)及額前葉神經(jīng)束均可發(fā)現(xiàn)FA值的改變，推斷這些改變與外傷有關(guān)。WADA等［9］觀察51例慢性期腦外傷后有認(rèn)知功能障礙的患者，測量上縱束、額前葉及島葉的FA值低于正常人，認(rèn)為這些部位FA值下降與認(rèn)知功能部分缺失有關(guān)。

有文獻(xiàn)報道，可以通過測量錐體束遠(yuǎn)端FA值判斷錐體束受損程度［6］。本資料結(jié)果顯示，病側(cè)和非病側(cè)額前葉神經(jīng)束的FA值存在差異，提示病側(cè)額前束受損，再根據(jù)臨床上可能出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀相互印證。在本組隨訪患者中，病灶>1個月MRI表現(xiàn)為囊變軟化灶，為損傷后慢性后遺期改變，DTI顯示，病變區(qū)神經(jīng)束不同程度中斷，在受傷中斷的神經(jīng)束遠(yuǎn)端4~8周后可以出現(xiàn)繼發(fā)性的變性（華勒氏變性），其發(fā)生機(jī)制是腦損傷后，該部位皮質(zhì)或皮質(zhì)下白質(zhì)因損傷、缺血等原因而發(fā)生壞死，損傷區(qū)遠(yuǎn)側(cè)軸索及髓鞘崩解，雪旺細(xì)胞增生并吞噬消化崩解的軸索和髓鞘碎屑，錐體細(xì)胞與其軸突的聯(lián)系被切斷，錐體束失去營養(yǎng)來源即發(fā)生華勒氏變性［10］。作者認(rèn)為通過病灶遠(yuǎn)端的神經(jīng)束測量FA值比較直觀，可以減少測量誤差。

DTI技術(shù)對診斷額前葉神經(jīng)束損傷導(dǎo)致的認(rèn)知功能部分損傷有一定的意義。但腦損傷常可以累及胼胝體等其他部位，本文僅探討額前葉神經(jīng)束的損傷，存在局限性，且病例數(shù)較少，觀察時間短，因此需要進(jìn)一步研究。