彌散加權(quán)成像觀察胼胝體發(fā)育異常胎兒腦發(fā)育

趙芯一,劉惠珊,王益雙,王 利,李 謀,路 濤

(四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院放射科,四川 成都 610072)

胼胝體是連接左、右大腦半球的最大的聯(lián)合纖維,為腦神經(jīng)系統(tǒng)的主要連接通路,負責(zé)協(xié)調(diào)、傳遞和整合來自雙側(cè)大腦半球的信息[1]。胼胝體形態(tài)、結(jié)構(gòu)及解剖位置均具有特殊性,產(chǎn)前超聲篩查常難以獲得胼胝體異常的直接征象。作為重要產(chǎn)前輔助診斷手段,胎兒MRI可彌補產(chǎn)前超聲的不足;彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)可無創(chuàng)評估活體組織內(nèi)水分子的擴散運動,其表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)能反映組織器官解剖結(jié)構(gòu)和功能信息, 可用于評估正常胎兒腦組織發(fā)育程度[2-4]。本研究采用DWI觀察胼胝體發(fā)育異常胎兒腦組織發(fā)育情況。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2019年4月—2022年9月100名于四川省人民醫(yī)院接受產(chǎn)前MR檢查的單胎妊娠孕婦,年齡19～38歲、平均(28.5±3.8)歲,孕周22～35周、中位26(25,28)周(圖1);根據(jù)胎兒有無胼胝體發(fā)育異常將其分為異常組(n=25)及正常組(n=75):異常組孕婦年齡22～36歲、平均(29.1±3.5)歲,孕周22～35周、中位孕周26(24,28)周,其中9胎胝體發(fā)育不全、16胎胼胝體缺如;正常組孕婦年齡19～38歲、平均(28.3±3.9)歲,孕周22～35周、中位孕周26(25,28)周。排除標準:①MRI存在明顯偽影;②胎兒顱腦正中矢狀面顯示不清。本研究經(jīng)院倫理委員會批準(2021-282)。檢查前孕婦均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Aera 1.5T MR掃描儀,16通道體部相控陣表面線圈。囑孕婦仰臥、頭先進,平靜呼吸,行胎兒顱腦軸位、矢狀位及冠狀位掃描。參數(shù):T2半傅里葉單次激發(fā)快速自旋回波(half-Fourier acquisition single shot turbo spin echo, HASTE)序列,層厚4 mm,層間距0,矩陣320×320,FOV 400 mm×400 mm,TR 1 300 ms,TE 93 ms;真實穩(wěn)態(tài)進動快速成像(true fast imaging with steady-state precession, TrueFISP)序列,層厚4 mm,層間距0,矩陣384×384,FOV 400 mm×400 mm,TR 4.2 ms,TE 1.67 ms;三維容積內(nèi)插屏氣檢查(3D-volumetricinterpolated breath-hold examination, 3D-VIBE),層厚4 mm,層間距0,矩陣144×256,FOV 380 mm×380 mm,TR 3.8 ms,TE 1.4 ms;DWI,TR 3 200 ms,TE 94 ms,層厚4 mm,層間隔1 mm,FOV 320 mm ×320 mm,矩陣128×128,b值為0和800 s/mm2。

1.3 圖像分析 由1名具有3年以上胎兒MR診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師參照同層面T2WI于軸位高b值(800 s/mm2)ADC圖中雙側(cè)額葉、頂葉、顳葉、枕葉、小腦半球,以及半卵圓中心及腦橋處放置ROI(圖2),測量其ADC,均重復(fù)測量3次后取平均值,對雙側(cè)結(jié)構(gòu)再取雙側(cè)平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布、以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合正態(tài)分布的計量資料,分別行t檢驗及非參數(shù)檢驗;采用Kruskal-Wallis檢驗及LSD檢驗對各腦區(qū)行兩兩比較。以Spearman相關(guān)性分析觀察各腦區(qū)ADC與孕周的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

異常組與正常組胎兒孕周差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-0.08,P=0.94)。異常組25胎中,7例出生(1年后隨訪均未見生長發(fā)育異常)、14胎引產(chǎn)、4胎失訪;正常組75胎均出生。

全部100胎左、右側(cè)腦區(qū)ADC均無統(tǒng)計學(xué)差異(P均>0.05,表1、2)。異常組與正常組胎兒顳葉ADC差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),且ADC均以頂葉最高(1.85×10-3mm2/s、1.87×10-3mm2/s)、腦橋最低(1.32×10-3mm2/s、1.31×10-3mm2/s);見表3。

表1 胼胝體發(fā)育異常胎兒左、右腦區(qū)ADC比較(×10-3mm2/s, n=25)

表2 胼胝體發(fā)育正常胎兒左、右腦區(qū)ADC比較(×10-3mm2/s, n=75)

表3 胼胝體發(fā)育異常與正常胎兒腦區(qū)ADC比較(×10-3mm2/s)

異常組胎兒各腦區(qū)ADC與孕周均無明顯相關(guān)性(P均>0.05)。正常組胎兒額葉、頂葉、顳葉、枕葉及半卵圓中心ADC與孕周存在曲線相關(guān)(r=0.50、0.26、0.51、0.25、0.33,P均<0.05),小腦及腦橋ADC與孕周呈線性負相關(guān)(r=-0.31、-0.23,P均<0.05)。見圖3。

圖3 胼胝體發(fā)育正常胎兒腦區(qū)ADC與孕周相關(guān)性分布散點圖 A.額葉; B.頂葉; C.顳葉; D.枕葉; E.小腦; F.半卵圓中心; G.腦橋

3 討論

胼胝體位于大腦半球縱裂底部,為連接雙側(cè)大腦半球的神經(jīng)纖維束;其背側(cè)連接頂葉和穹隆,由壓部和所附著的海馬構(gòu)成,腹側(cè)則連接額葉,由膝部和體部構(gòu)成[2]。胼胝體于胚胎時期開始由前向后發(fā)育。孕12 周時,胼胝體纖維跨過大腦中線形成膝部,隨后形成體部和壓部,最后形成嘴部;孕20周其形態(tài)已與成人相似,但發(fā)育尚未完成,其髓鞘化過程可持續(xù)至青春期甚至成年階段[5-6]。胼胝體發(fā)育異常主要包括缺如和發(fā)育不全[7]。胼胝體缺如病因尚不明確,可能與基因突變、宮內(nèi)感染等因素相關(guān)。胼胝體發(fā)育異常多伴其他神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育畸形,出生后患兒可能出現(xiàn)癲癇發(fā)作、發(fā)育遲滯等表現(xiàn),可能與神經(jīng)發(fā)育遲緩有關(guān)[8]。作為產(chǎn)前MR檢查的重要功能成像序列,DWI現(xiàn)已廣泛用于產(chǎn)前評估胎兒病理性腦發(fā)育變化[9],但用于評估胼胝體發(fā)育異常胎兒腦區(qū)ADC 及其隨孕周變化規(guī)律的研究較少。

本研究發(fā)現(xiàn)胼胝體發(fā)育正常胎兒額葉、頂葉、顳葉、枕葉及半卵圓中心ADC與孕周呈曲線相關(guān),表現(xiàn)為孕30周前隨孕周增加而增加,之后隨孕周增加而降低;小腦半球及腦橋ADC則與孕周呈線性負相關(guān)。這是由于正常胎兒腦實質(zhì)含水量隨生長發(fā)育而逐漸下降,且隨著髓鞘不斷形成,神經(jīng)突觸明顯增多,導(dǎo)致胎兒不同部位腦實質(zhì)ADC下降;而不同腦區(qū)髓鞘形成先后順序及方向不同,使得其ADC亦存在一定差異[10-12]。SCHNEIDER等[13]認為胎兒幕上腦白質(zhì)ADC隨孕周增加而呈現(xiàn)先增高后降低趨勢,可能原因在于幕上腦白質(zhì)是皮質(zhì)下行系統(tǒng)發(fā)生髓鞘沉積處,其成熟過程相比腦干及其投射區(qū)感覺束略有滯后;但也有學(xué)者[14]認為可能是放置ROI面積過大所致。

BéNéZIT等[15]采用彌散張量成像及纖維示蹤技術(shù)觀察胼胝體缺如患兒的腦白質(zhì),發(fā)現(xiàn)其主要白質(zhì)纖維束均表現(xiàn)為相對正常形態(tài),且微結(jié)構(gòu)和不對稱性得以保留,提示胼胝體發(fā)育異常胎兒腦白質(zhì)雖存在不同程度神經(jīng)發(fā)育遲緩,但依然遵循正常胎兒發(fā)育規(guī)律,可能與其他結(jié)構(gòu)纖維束形成、兩側(cè)大腦半球間纖維聯(lián)系補充及腦白質(zhì)纖維束再分布有關(guān)[16-17]。利用纖維示蹤技術(shù)的研究結(jié)果[15,17-18]亦表明,胼胝體發(fā)育異常胎兒的弓狀纖維束、下縱行纖維束、扣帶束、海馬及外囊等主要聯(lián)合纖維走行方向與正常胎兒不同,存在兩側(cè)相互支援趨勢。本研究異常組胎兒各腦區(qū)ADC與孕周無明顯相關(guān),即失去隨孕周增長而變化的正常規(guī)律,但其額葉、頂葉、枕葉、小腦、半卵圓中心及腦橋ADC與正常組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

本研究結(jié)果顯示,胼胝體發(fā)育正常胎兒小腦和腦橋ADC分別為(1.53±0.23)和1.31(1.27,1.35)×10-3mm2/s,略低于幕上腦白質(zhì),提示小腦和腦橋成熟更早[12-13];可能原因在于正常胎兒腦白質(zhì)髓鞘化是自下而上、由后至前的過程,且幕上腦白質(zhì)主要由未成熟、結(jié)構(gòu)疏松的神經(jīng)膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞構(gòu)成,單位體積內(nèi)細胞含量較少,故幕上水分子彌散運動受限程度較低,其ADC略高于小腦和腦橋[3]。

既往研究[15,17]表明,胼胝體發(fā)育異常胎兒中,異常病理途徑在腦發(fā)育早期已存在于大部分腦白質(zhì)內(nèi),且其神經(jīng)束彌散系數(shù)高于、而各向異性分數(shù)低于正常胎兒,可能原因在于胼胝體異常胎兒神經(jīng)束較少。饒金等[18]對14例胼胝體異常胎兒引產(chǎn)標本進行解剖,發(fā)現(xiàn)其胼胝體神經(jīng)纖維稀疏、染色較淺,局部區(qū)域可見殘存的神經(jīng)纖維,少突膠質(zhì)細胞及膠質(zhì)細胞增生不明顯。本研究所涉腦區(qū)中,僅顳葉ADC組間差異存在統(tǒng)計學(xué)意義,其余腦區(qū)ADC組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義,有待進一步觀察。

綜上所述,胼胝體發(fā)育異常胎兒顳葉ADC高于正常胎兒,且其各腦區(qū)ADC與孕周無明顯相關(guān)性。但本研究為回顧性分析,樣本量有限;且僅由1名醫(yī)師手動測量各腦區(qū)ADC,可能存在偏倚,有待后續(xù)加以完善。