痙攣型腦癱患兒相關(guān)大腦皮層形態(tài)學(xué)變化的磁共振研究＊

鐘玉輝 沈龍山,2,3, 程 雯 陳劉成 王震寰

1.蚌埠醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院放射科 (安徽 蚌埠 233040)

2.數(shù)字醫(yī)學(xué)與智慧健康安徽普通高校重點實驗室 (蚌埠醫(yī)學(xué)院)蚌埠醫(yī)學(xué)院臨床應(yīng)用解剖研究所 (安徽 蚌埠 233004)

3.蚌埠醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院 (安徽 蚌埠 233030)

4.蚌埠學(xué)院文學(xué)與教育學(xué)院 (安徽 蚌埠 233000)

5.蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放射科 (安徽 蚌埠 233004)

6.蚌埠醫(yī)學(xué)院人體解剖教研室 (安徽 蚌埠 233030)

痙攣型腦性癱瘓(Spastic Cerebral Palsy，SCP)是腦癱中最常見和最典型的一類，它是指胎兒或嬰幼兒時期腦部持續(xù)存在的非進行性損傷，致使患兒活動姿勢受限和運動功能低下的一類癥候群[1]。臨床上新生兒的腦損傷以腦室周圍白質(zhì)損傷(periventricular white matter injury，PWMI)較為常見，也是SCP患兒的主要病因[2]。痙攣型腦癱除了損傷與執(zhí)行功能相關(guān)的腦室旁白質(zhì)區(qū)[3]，還較常累及大腦皮層、基底節(jié)、丘腦等結(jié)構(gòu)，并提示大腦皮層的損傷與SCP患兒運動功能障礙密切相關(guān)[4-6]。目前關(guān)于SCP患兒大腦皮層形態(tài)學(xué)變化的MRI研究相對較少，其損傷機制與運動功能障礙的關(guān)系有待進一步探索[7-8]。本研究重點分析磁共振成像(MRI)檢測SCP患兒大腦皮層的形態(tài)學(xué)變化，并探究部分腦部功能區(qū)與患兒執(zhí)行功能障礙及運動功能損傷是否存在相關(guān)性，為臨床精準診療及預(yù)后提供一定價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料選取2020年09月至2021年09月于蚌埠市第一人民醫(yī)院確診為痙攣型腦癱兒童的45例為SCP組，另選取我院45例正常兒童作為對照組。SCP組中，男26例，女19例;年齡0～9歲，平均(3.5±2.5)歲，MRI檢查時平均體重(14.49±6.01)kg；對照組中，男29例，女16例;年齡 0～8 歲，平均(3.6±2.0)歲，MRI檢查時平均體重(15.92±4.59)kg。

納入標準: SCP組：符合痙攣型腦癱兒童診斷標準，以《中國腦性癱瘓康復(fù)指南(2015)》中標準[9]為準；年齡＜18 歲;無其他疾病史；MRI圖像質(zhì)量能夠滿足后處理要求；無MRI檢查禁忌證；獲取家長知情同意，并按要求配合研究。對照組: 在我院健康體檢的正常兒童；無其他疾病史；年齡、性別與觀察組匹配；MRI圖像質(zhì)量能夠滿足后處理要求；父母或監(jiān)護人知情同意。

1.2 檢查方法使用GE 750W 3.0T核磁共振，標準頭線圈掃描受試者，獲取原始圖像數(shù)據(jù)。掃描準備: 安撫受試者情緒，部分患兒無法配合檢查，臨床可適量注射苯巴比妥(20mg/kg)或地西泮，待入睡后進行磁共振檢查。采用軸位T1WI序列獲取圖像并以Dicom格式存儲。掃描參數(shù): 重復(fù)時間(TR)1750 ms、回波時間(TE) 24 ms、層厚5 mm、矩陣大小288×192。原始圖像評估: 兩名及以上高年資主任醫(yī)師，對檢查者圖像進行綜合分析、嚴格判斷，診斷意見不統(tǒng)一者予以排除。

1.3 圖像處理采用Free Surfer V.5.3.0軟件對獲取的圖像進行后處理。(1)三維建模:通過頭皮去除、Talairach坐標轉(zhuǎn)換、灰白質(zhì)精細分割和拓撲修正等一系列流程，重構(gòu)出大腦表層的原始輪廓圖，并基于該輪廓圖完成三維建模。(2)容積分割:對模型進行二次加工和處理，使其表面曲張呈球狀，并將各腦區(qū)數(shù)據(jù)與之匹配，以網(wǎng)格的形式呈現(xiàn)，其中灰、白質(zhì)交界處至灰質(zhì)/腦脊液邊緣的距離為皮層厚度。一例8歲正常男性兒童3D T1WI圖像經(jīng)Free Surfer軟件處理后清晰、全面、完整地顯示，如圖1所示。

圖1 經(jīng)Free Surfer軟件處理后各腦區(qū)示意圖

1.4 運動功能評估運用GESELL評分表對患兒粗大、精細動作進行評定，并按照發(fā)育商(development quotient，DQ；DQ=實際發(fā)育水平的年齡/實際年齡)進行分級。GMFM-88評分表主要對患兒的粗大運動功能進行動態(tài)或預(yù)后評估，是目前應(yīng)用較為廣泛的方法。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析運用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)分析處理，定量資料先進行正態(tài)性檢驗，然后利用卡方檢驗分析兩組數(shù)據(jù)性別有無統(tǒng)計學(xué)差異，t檢驗分析年齡及MRI檢查時平均體重有無統(tǒng)計學(xué)差異，多因素方差分析比較2組數(shù)據(jù)，結(jié)果用()表示，P＜0.05具有統(tǒng)計意義。使用Spearman秩相關(guān)分析法對差異腦區(qū)皮層形態(tài)學(xué)特征與粗大、精細運動分級和GMFM-88評分進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 SCP組和對照組基本資料2組兒童性別、年齡及MRI檢查時平均體重均無統(tǒng)計學(xué)差異 (P＞0.05)，結(jié)果見表1。

表1 2組基本資料

2.2 全腦皮層形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)比較SCP組和對照組按年齡各分為(0-3 y)、(4-6 y)、(＞6 y)3組。SCP組的兩側(cè)額上回、左側(cè)扣帶回、右側(cè)楔前葉、右側(cè)顳中回及左側(cè)中央前回的皮層體積均顯著低于對照組(均P＜0.05) 。見表2。SCP組的兩側(cè)額上回、右側(cè)額中回、左側(cè)扣帶回、右側(cè)顳中回及左側(cè)中央前回的皮層表面積 均顯著低于對照組(均P＜0.05) 。見表3。SCP組的兩側(cè)額上回、左側(cè)扣帶回、右側(cè)顳中回及左側(cè)中央前回的皮層厚度均顯著低于對照組(均P＜0.05) 。見表4。

表2 2組大腦皮層體積差異腦區(qū)比較(單位mm3)

表3 2組大腦皮層表面積差異腦區(qū)比較(單位mm2)

表4 2組大腦皮層厚度差異腦區(qū)比較(單位mm)

2.3 SCP組有統(tǒng)計學(xué)意義腦區(qū)與粗大、精細運動功能分級及GMFM-88評分的相關(guān)性分析SCP組中有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)與粗大運動功能分級、精細運動功能分級均無相關(guān)性。但兩側(cè)額上回、左側(cè)扣帶回及左側(cè)中央前回與GMFM-88評分具有相關(guān)性。詳見表5。

表5 SCP組中有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)與運動功能分級及GMFM-88評分相關(guān)性

3 討論

目前國際平均腦癱發(fā)病率約22.11‰[10]，伴隨圍生醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，腦癱發(fā)病率卻逐年遞增。痙攣型腦癱是由于幼兒時期腦發(fā)育過程中的損傷導(dǎo)致運動功能障礙和姿勢異常，患兒的生活質(zhì)量受到嚴重影響[11]。有研究發(fā)現(xiàn)[12]，痙攣型腦癱不僅損傷腦室周圍白質(zhì)，還累及大腦皮層、基底節(jié)和小腦等結(jié)構(gòu)，并提示大腦皮層的損傷與SCP患兒運動功能障礙密切相關(guān)[13-15]。因此，全面了解患兒腦部病變特征，并探索其與患兒執(zhí)行功能及運動功能之間的關(guān)系是目前重要的課題。

MRI具有無輻射、軟組織分辨高、安全無創(chuàng)等諸多優(yōu)勢，已普遍用于腦癱患兒腦損傷的評估[16]。80%以上存在顱腦異常的腦癱患兒能通過結(jié)構(gòu)磁共振成像(structural magnetic resonance,sMRI)清晰顯示[17]，并用于評估腦損傷及預(yù)測功能結(jié)局[16,18,19]。2017 年 Novak 等[19]研究表明sMRI對于灰白質(zhì)損傷及深部白質(zhì)病變具有較好的預(yù)測評估，但微觀結(jié)構(gòu)的變異尚不能全面分析。彌散張量成像(DTI)能夠清晰并完整地顯示腦神經(jīng)纖維走形，發(fā)現(xiàn)更細微的神經(jīng)纖維改變情況[20]，各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)是通過可靠性分析得出的常用DTI指標[21]，有研究表明CP兒童的FA值存在廣泛減低[22-24]與粗大運動功能緊密相關(guān)[25]，可作為潛在標志物用于 CP 的預(yù)測[26,27]。然而，檢查時間長且后處理較為繁瑣使其不能廣泛應(yīng)用于臨床。因此，基于常規(guī)MRI圖像客觀評估更契合臨床實際情況。

以往研究多為痙攣型腦癱的診斷價值及各種診療方案的效能比較，較少關(guān)注SCP患兒腦表面皮層的形態(tài)學(xué)變化。本研究分析磁共振成像(MRI)檢測SCP患兒大腦皮層的形態(tài)學(xué)變化，并聯(lián)合粗大、精細運動功能分級及GMFM-88評分量表進行分析。高分辨率磁共振以3D T1WI結(jié)構(gòu)圖像清晰、全面、完整地顯示SCP患兒各腦區(qū)的形態(tài)學(xué)特征［28-29］。本研究結(jié)果顯示: SCP組的部分腦功能區(qū)的體積、表面積及皮層厚度均較對照組顯著減低，說明SCP患兒腦皮層形態(tài)學(xué)變化差異對于患兒的早期診斷具有重要提示意義。額上回、中央前回是大腦皮層發(fā)育中較高級的區(qū)域，即額葉，主要負責(zé)軀體運動功能控制，額葉損傷可引起溝通交流障礙、精神異常和自主運動障礙等癥狀。SCP患兒常出現(xiàn)肢體的不自主運動，與額葉受損引起的癥狀有一定相似性。相關(guān)研究表明[30]，扣帶回主要對來自頂葉空間位置及運動過程的信息進行加工處理和學(xué)習(xí)，然后向前運動皮層傳遞，對于整個運動功能執(zhí)行過程中非常重要。本研究結(jié)果顯示:兩側(cè)額上回、左側(cè)扣帶回及左側(cè)中央前回與GMFM-88評分具有顯著相關(guān)性，提示額葉及扣帶回受損與患兒的執(zhí)行及運動功能有關(guān)。執(zhí)行功能是額葉調(diào)節(jié)機體設(shè)立目標、制定方案并有序?qū)嵤┧枰嗷f(xié)作的高級認知功能，在日常行為、社交生活中扮演著重要作用[31]，因此，通過檢測SCP患兒的腦皮層形態(tài)學(xué)變化，聯(lián)合臨床量表評估，做到SCP患兒的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療，盡可能改善兒童日常生活和學(xué)習(xí)的狀況。

本研究存在如下不足：(1)樣本量較少。本研究共收集71例腦癱患兒，其中60例痙攣型腦癱患兒，10例圖像質(zhì)量差去除，5例未做量表評估，剩余入組45例SCP患兒，未來將繼續(xù)收集病例擴充樣本量。(2)為排除患兒的年齡因素，將所采集到的數(shù)據(jù)分為(0-3 y)、(4-6 y)、(＞6 y)三組進行分析和評估，對于年齡偏大的痙攣型腦癱患兒的評估是否存在一定偏倚。(3)歐洲腦癱監(jiān)測中心(Surveillance of Cerebral Palsy Europe，SCPE)將痙攣型腦癱分為三大類：痙攣型偏癱、雙癱和四肢癱，本研究中痙攣型雙癱40例，痙攣型偏癱和四肢癱僅為5例，未來在擴大樣本量的基礎(chǔ)上，對痙攣型腦癱兒童各亞型腦皮層形態(tài)學(xué)變化作進一步探究。

4 結(jié)論

綜上所述，MRI掃描SCP患兒并對其大腦皮層形態(tài)學(xué)變化進行科學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)SCP患兒部分腦區(qū)體積、表面積及皮層厚度較正常兒童減小，兩側(cè)額上回、左側(cè)扣帶回及左側(cè)中央前回與患兒執(zhí)行功能障礙及運動功能損傷具有相關(guān)性，旨在幫助臨床早期干預(yù)及精準診療，改善患兒生存狀況，減輕家庭的負擔(dān)。