正中矢狀位胼胝體及腦干MRI 彌散張量成像定量分析小兒智力運(yùn)動發(fā)育遲緩

侯艷霞，石俊英，張俊萍，于文婧，張 影（通信作者）

（1 珠海市婦幼保健院放射科 廣東 珠海 519000）

（2 鄭州人民醫(yī)院放射科 河南 鄭州 450000）

（3 珠海市婦幼保健院兒科神經(jīng)康復(fù)?？?廣東 珠海 519000）

兒童腦發(fā)育遲緩多為其智力、運(yùn)動、語言、認(rèn)知等領(lǐng)域的發(fā)育低于同齡正常兒童水平[1]。發(fā)育遲緩的發(fā)生主要與圍產(chǎn)期前后的顱腦損傷有關(guān)，由于發(fā)育遲緩無明顯癥狀，早期易被忽視，錯失最佳的治療時機(jī)，部分患兒可留下終身運(yùn)動或智力等障礙[2-3]，最終給患兒家庭帶來嚴(yán)重的后果。相關(guān)研究提示，新生兒腦尚在發(fā)育中，有易損性與可塑性強(qiáng)的特點[4]，故幼兒在早期出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損后，其功能上仍可形成軸突繞道投射等通路，以達(dá)到代償?shù)哪康?。既往主要利用常?guī)的磁共振（MRI）用于檢查腦白質(zhì)發(fā)育遲緩，但該種方式的敏感性存在一定不足，常規(guī)顱腦MRI 對55%～70%發(fā)育遲緩患兒檢查效果欠佳，這部分患兒常規(guī)顱腦MRI 檢查結(jié)果為陰性[5-6]。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)實現(xiàn)了對興趣纖維束的宏觀顯示，同時進(jìn)行更加精確的微觀特性的定量分析，為評價白質(zhì)纖維束間的聯(lián)系及其病變開辟了新的前景。本文將通過MR DTI 定量分析，正中矢狀位胼胝體及腦干纖維束屬性，旨在為臨床早期評價和改善腦發(fā)育提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究遵守《赫爾辛基宣言》，并經(jīng)珠海市婦幼保健院倫理審查委員會批準(zhǔn)，免除受試者知情同意，批準(zhǔn)文號：202011272。收集珠海市婦幼保健院2019 年7 月—2022 年11 月期間于兒童康復(fù)科、兒童保健科門診及住院確診的發(fā)育遲緩兒童136 例作為觀察組，本次研究把發(fā)育商＜80 的作為觀察對象，所有受試者均由我院兒童康復(fù)?？漆t(yī)生進(jìn)行評分，136 例患兒中男60 例，女76 例，年齡0～3 歲，按年齡分為0～＜3 M 組、3～ ＜6 M 組、6～＜9 M 組、9～＜12 M 組、12～＜18 M 組、18 M～＜2 Y 組及2～＜3 Y 組七組，每組19～21 人；按照年齡、性別與研究組匹配原則選取在本院體檢及神經(jīng)內(nèi)、外科（排除神經(jīng)系統(tǒng)疾?。┑拈T診或住院發(fā)育正常兒童147 名作為對照組。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①研究組診斷符合發(fā)育遲緩定義，診斷標(biāo)準(zhǔn)和分型標(biāo)準(zhǔn)，參照參考文獻(xiàn)，用發(fā)育商作為評價兒童神經(jīng)心理發(fā)育水平的指標(biāo)，采用首都兒科研究所編制的《0～6 歲小兒神經(jīng)心理發(fā)育檢查表》，該量表從粗大運(yùn)動、精細(xì)運(yùn)動、適應(yīng)能力、語言及社會行為等五個能區(qū)評估兒童的發(fā)育商（DQ）。測試均由專業(yè)培訓(xùn)并取得測驗資格的培訓(xùn)人員嚴(yán)格按指導(dǎo)語完成。應(yīng)用北京駿峰旭誠科技有限公司開發(fā)的0～6 歲小兒五項神經(jīng)心理發(fā)育計算機(jī)診斷系統(tǒng)，輸入兒童相關(guān)信息后，計算機(jī)自動打印出結(jié)果。兒童神經(jīng)生理發(fā)育測定的評分標(biāo)準(zhǔn)如下：＞130 為優(yōu)秀；110～130 為良好；80～＜130 為中等；70～＜80 為臨界偏低；＜70 為智力發(fā)育障礙。把發(fā)育商＜80 的作為本次研究的觀察對象。②所有入選病例（研究組和對照組）均在珠海市婦幼保健院影像中心完成顱腦MRI 平掃及DTI 檢查，無中斷、退出等異常情況。對照組排除標(biāo)準(zhǔn)：神經(jīng)系統(tǒng)疾患或其他系統(tǒng)疾病。觀察組排除標(biāo)準(zhǔn)：①腦腫瘤、進(jìn)行性外周性神經(jīng)病、遺傳代謝性疾病；②不能完成相關(guān)輔助檢查，病史資料不完整者；③圖像偽影重影響閱片。

1.2 方法

掃描前準(zhǔn)備：平掃前不能配合兒童均給予鎮(zhèn)靜處理，10%水合氯醛溶液灌腸，平掃前半小時給予，每次按照0.2 mL/kg 劑量給予，等待患兒熟睡后進(jìn)行平掃；部分能配合的患兒直接進(jìn)行平掃。掃描參數(shù)：采用Siemens Avanto Dot 1.5T MR 掃描儀，完成顱腦MRI 平掃后，再進(jìn)行DTI 掃描，①DWI 掃描參數(shù)：TR 3 900 ms，TE 100 ms，F(xiàn)OV 208×220，矩陣320×224，層間隔1.5 mm，層厚3～5 mm；相位編碼方向A-P；彌散模式：掃描追蹤，b 值=1 000 s/mm2；②DTI 掃描：分兩步完成，第一步：序列t1 mprage sag p2 iso，TR 2 000 ms，TE 3.26 ms，F(xiàn)OV 256×220，矩陣320×224，層間隔1.5 mm，層厚3～5 mm；相位編碼方向A-P；單次激發(fā)，翻轉(zhuǎn)角為8°；第二部：序列ep2d diffmddw 20，TR 3 600 ms，TE 94 ms，F(xiàn)OV 208×230，矩陣320×224，層間隔1.5 mm，層厚3～5 mm；相位編碼方向A-P。

1.3 圖像分析

DTI 量化技術(shù)路線：通過西門子神經(jīng)三維MR 工作流技術(shù)，首先進(jìn)入MR Neuro 3D Reading，第一步為首先進(jìn)入MR Neuro 3D Reading，第一步為Alignment 剛性配準(zhǔn)，將功能像(Tensor)與結(jié)構(gòu)像（解剖）進(jìn)行剛性配準(zhǔn)。ep2d_diff mddw_20_p2 Tensor 與t1_mprage_sag_p2 進(jìn)行配準(zhǔn)；第二步在正中矢狀位繪制胼胝體及腦干為種子區(qū)域（要求所有可視胼胝體及腦干區(qū)域全部繪制為種子區(qū)域），因繪制手法及方式會有不同程度的誤差存在，要進(jìn)行多次繪制，并由兩位高年資影像醫(yī)師進(jìn)行勾畫，每位醫(yī)師分別勾畫兩次，且兩次在不同時間。對所有勾畫圖像的測量結(jié)果，組間及組內(nèi)進(jìn)行重復(fù)性檢驗，兩次有效測量值的平均值為最后結(jié)果。第三步進(jìn)行纖維束追蹤，隱藏所繪制的種子區(qū)域，去除VRT圖像后可顯示全腦纖維束。Layout 布局默認(rèn)為四分割（如圖1 所示），依次為結(jié)構(gòu)像和功能像融合的MPR矢冠軸，最后一個象限為結(jié)果顯示象限，默認(rèn)顯示包括全腦纖維束，結(jié)構(gòu)像VRT，結(jié)構(gòu)像正交MPR。第四步，在全腦纖維束All Diffusion Tracts 上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Properties，可顯示纖維束屬性信息。最后通過西門子后處理的工具軟件Statistic 可統(tǒng)計結(jié)果，通過統(tǒng)計學(xué)軟件，定量分析七組胼胝體及腦干纖維束屬性。

圖1 正中矢狀位胼胝體及腦干為本研究感興趣區(qū)（DTI 后處理界面）

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 23.0 統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，采用t檢驗；計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，采用χ2檢驗，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

七個不同年齡組DTI 胼胝體及腦干纖維束總數(shù)量、體素數(shù)、容積、平均長度和FA 均值比較見表1。

表1 七組DTI 胼胝體及腦干纖維束總數(shù)量、體素數(shù)、容積、平均長度和FA 均值比較

0～＜3 M 組組間對比：所有五組數(shù)值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；3～＜6 M 組組間對比：體素數(shù)、容積組間對比差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），其他三組數(shù)值纖維束總數(shù)量、長度，F(xiàn)A 組間對比差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；6～＜9 M 組組間對比：體素數(shù)、容積、長度，組間對比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；FA組間對比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；9 M～ ＜12 M 組、18 M～＜2 Y 組、2～3 Y 組所有組間數(shù)值對比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。附圖2～3 Y 組與對照組DTI 后處理圖對比（圖2、圖3）。

圖2 三歲正常女童DTI 偽彩圖

圖3 同年齡同性別發(fā)育落后患兒DTI 偽彩圖

3 討論

DTI 是目前唯一能在活體中顯示神經(jīng)纖維束走行、方向、排列、髓鞘等信息的成像技術(shù)，能夠無創(chuàng)研究腦白質(zhì)纖維束的形態(tài)結(jié)構(gòu)[7]，它利用水分子的運(yùn)動及擴(kuò)散特性來進(jìn)行成像，追蹤纖維走行[8]，白質(zhì)纖維束的纖細(xì)結(jié)構(gòu)在垂直于白質(zhì)通道的方向比平行方向擴(kuò)散受限更顯著，如果白質(zhì)微結(jié)構(gòu)性能發(fā)生改變，如髓鞘化、軸索密度和軸索的直徑的變化都會影響擴(kuò)散各向異性，這些變化能夠通過DTI 檢測到并能夠直觀宏觀顯示，可人為地用不同顏色標(biāo)記不同走行方向的纖維束[9]。同時還能夠?qū)ι窠?jīng)微結(jié)構(gòu)的改變進(jìn)行定量的測量[10]。腦白質(zhì)的發(fā)育成熟是髓鞘形成的過程，髓鞘的形成使其周圍水分子橫向的擴(kuò)散運(yùn)動受限而表現(xiàn)出較強(qiáng)的擴(kuò)散各向異性。隨著軸突髓鞘的形成、破壞或脫失，而表現(xiàn)出各向異性的升高或減低。隨著嬰幼兒腦白質(zhì)髓鞘化進(jìn)展，F(xiàn)A 值逐漸升高至成年基本結(jié)束，成人腦白質(zhì)FA 值高于新生兒及嬰幼兒，F(xiàn)A 值可以定量反映腦白質(zhì)髓鞘化程度，即腦白質(zhì)的發(fā)育成熟程度。DTI 這種微觀變直觀、定量描述纖維束發(fā)育或損傷情況的新技術(shù)值得臨床推廣。年齡越小，腦可塑性越強(qiáng)，出院后完善的隨訪管理，有針對性地早期綜合指導(dǎo)和干預(yù)，可明顯改善神經(jīng)發(fā)育預(yù)后[11-12]。

本文探討胼胝體及腦干纖維束的DTI 參數(shù)，對運(yùn)動智力發(fā)育遲緩的診斷價值。

1 Y 以內(nèi)兒童白質(zhì)纖維束髓鞘化發(fā)展變化較快，在本研究1 Y 以內(nèi)細(xì)化年齡分組，分0～＜3 M、3～＜6 M、6～＜9 M、9～＜12 M 四個年齡組。因為腦白質(zhì)纖維髓鞘化的過程也代表著腦發(fā)育成熟的程度，髓鞘發(fā)育是孕5～6 月開始，快速發(fā)育至2 歲左右，2 歲之后髓鞘化速度明顯減慢病例分組較細(xì)，一周歲后延長觀察時間，每6 個月觀察一次（12～＜18 M，18 M～＜2 Y）。兩歲之后，以年為單位，直至3 Y 水平。

本文結(jié)果顯示，6 M 后發(fā)育遲緩兒童胼胝體及腦干纖維束總數(shù)量、體素數(shù)、容積、平均長度均低于正常兒童，而0～＜3 M 兩組未見差異，其原因可能為纖維束此階段總數(shù)量較少，各項參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。3～＜6 M 纖維束總數(shù)量及長度，組間未見差異，其原因可能為纖維束早期總數(shù)量及長度變化不明顯所致，有待進(jìn)一步研究。FA 值是DTI 最常用的參數(shù)，它是擴(kuò)散張量特征向量的一個標(biāo)準(zhǔn)差，反映了表觀擴(kuò)散的方向性的變化，F(xiàn)A值越高表明在平行于纖維束通路方向的擴(kuò)散較其他方向的差異就越大；相反，F(xiàn)A 值越小說明各個方向的擴(kuò)散越平均。FA 值可以定量對腦白質(zhì)髓鞘化進(jìn)程進(jìn)行評價，髓鞘化程度又可整體反映腦白質(zhì)發(fā)育成熟情況，白質(zhì)發(fā)育又直接和患兒的運(yùn)動和認(rèn)知功能發(fā)育直接相關(guān)[13]。本文胼胝體及腦干FA 均值在兒童9 M 之后，各組間對比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，且隨著月齡的增長，其數(shù)值越接近1，表明髓鞘化趨于成熟，與之前的研究結(jié)論相符；但9 M之前，F(xiàn)A 均值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能與0～＜9 M 兒童髓鞘發(fā)育較慢有關(guān)。

綜上所述，國內(nèi)外文獻(xiàn)，對兒童智力運(yùn)動發(fā)育遲緩的胼胝體及腦干DTI 定量參數(shù)分析研究相對較少，至今尚未查到相關(guān)報道。本研究也存在一定的局限性，只針對其大腦胼胝體及腦干的纖維束進(jìn)行評估，因此存在局限性，由于不同研究選取的纖維束的具體范圍不盡相同，DTI 相關(guān)參數(shù)未發(fā)現(xiàn)顯著相關(guān)性，研究人員將繼續(xù)收集病例，對纖維束進(jìn)行功能區(qū)域分類研究。