彌散張量成像在兒童腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷、合并癥診斷、手術(shù)和康復(fù)療效評價(jià)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

柯少峰，李玲

1 海南醫(yī)學(xué)院第一臨床學(xué)院，?？?571000；2 海南省婦女兒童醫(yī)學(xué)中心兒童康復(fù)科

腦性癱瘓一種持續(xù)性的中樞性運(yùn)動(dòng)和姿勢發(fā)育障礙、活動(dòng)受限綜合征，它是因?yàn)榘l(fā)育中的胚胎或嬰兒大腦的非進(jìn)行性損害而導(dǎo)致的［1］，患病率約為2.46‰［2-3］。當(dāng)前腦性癱瘓的診斷標(biāo)準(zhǔn)主要依賴于臨床表現(xiàn)及相關(guān)量表評估，在腦性癱瘓發(fā)病早期其臨床表現(xiàn)是不典型的，所以兒童腦性癱瘓?jiān)谠缙谧R別及診斷方面仍存在困難，因此在疾病發(fā)展早期進(jìn)行影像學(xué)檢查起到了重要作用。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）基礎(chǔ)上出現(xiàn)的一種磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）成像技術(shù)，能發(fā)現(xiàn)常規(guī)磁共振難以顯示的病變，是無創(chuàng)顯示腦白質(zhì)纖維束間的聯(lián)系及其病變的一種成像技術(shù)［4］。DTI的基本原理主要是利用水分子在不均勻的媒介中進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)時(shí)存在各向異性進(jìn)行成像，這種各向異性在腦白質(zhì)纖維束中的擴(kuò)散最為具有代表性［5］。DTI 的常用量化參數(shù)指標(biāo)包括表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）［6］、部分各向異性指數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）［7］、平均彌散率（mean diffusion，MD）、軸向彌散率（axial diffusivity，AD）及徑向彌散率（radial diffusivity，RD）等。目前DTI 在兒童腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷、合并癥診斷、手術(shù)和康復(fù)治療效果評價(jià)中已得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)將應(yīng)用進(jìn)展情況綜述如下。

1 DTI在兒童腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷中的應(yīng)用

目前腦性癱瘓患兒的診斷年齡在2 歲或以上［12］，在疾病早期實(shí)施一定康復(fù)措施，有助于改善腦性癱瘓患兒預(yù)后［13］，因此早期診斷對腦性癱瘓患兒的康復(fù)起到關(guān)鍵作用。共有5 項(xiàng)DTI 研究［14-18］顯示，腦性癱瘓患兒早期已經(jīng)出現(xiàn)神經(jīng)纖維束損傷。極早產(chǎn)兒（＜32 周胎齡）及極低出生體重兒（BW＜1500 g）是嬰兒發(fā)展為腦性癱瘓的重要危險(xiǎn)因素［19］，行DTI檢測可對腦性癱瘓患兒行早期診斷。PARIKH 等［14］對50 例極低出生體重患兒行DTI 掃描，并運(yùn)用概率性纖維追蹤技術(shù)行數(shù)據(jù)分析，在后續(xù)隨訪中有5 名嬰兒被診斷為腦性癱瘓，結(jié)果顯示上丘腦輻射（感覺區(qū)）FA 值降低結(jié)合皮質(zhì)脊髓束RD 值升高對腦性癱瘓的早期診斷顯示出較高的靈敏性（80%）和特異性（97%），該研究表明多個(gè)纖維束數(shù)據(jù)相結(jié)合可提高腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷的價(jià)值。上述纖維束選擇集中于感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)，但是腦性癱瘓患兒可出現(xiàn)語言、認(rèn)知等方面障礙［1］，因此可結(jié)合除感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)外其他纖維束。CHANDWANI 等［15］對263 名極早產(chǎn)兒行DTI 檢測，運(yùn)用基于Fixel的數(shù)據(jù)分析方法，并在校正胎齡3至4 個(gè)月時(shí)運(yùn)用Hammersmith 嬰兒神經(jīng)學(xué)檢查量表（Hammersmith Infant Neurological Examination，HINE）及全身運(yùn)動(dòng)質(zhì)量評估（general movements，GMs）進(jìn)行腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷，其中14 名嬰兒診斷為腦性癱瘓；結(jié)果表明胼胝體、皮質(zhì)脊髓束、丘腦上部輻射、丘腦后部輻射的FD、FC 和FDC 值顯著降低并與診斷量表呈負(fù)相關(guān)。該研究采用FBA 分析方法評估一定程度上解決了纖維交叉的問題，但腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷主要采用HINE 聯(lián)合GMs 量表進(jìn)行診斷，這種診斷標(biāo)準(zhǔn)有待后期進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證。

圍產(chǎn)期腦損傷是足月兒及早產(chǎn)兒發(fā)展為腦性癱瘓的常見原因，DTI 可對圍產(chǎn)期腦損傷的新生兒進(jìn)行早期診斷。STEPHANIE 等［16］對12 例圍產(chǎn)期腦損傷患兒行DTI 掃描，其中5 名嬰兒診斷為腦性癱瘓，DTI 結(jié)果顯示所有與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的纖維束的FA 值均顯著低于未發(fā)展為腦性癱瘓患兒，并且皮質(zhì)脊髓束的FA 值＜0.5 可作為很好預(yù)測指標(biāo)。WAGENAAR等［17］對45 例單側(cè)圍產(chǎn)期腦損傷嬰兒，在出生后3 個(gè)月行DTI 掃描，其中27 例嬰兒被診斷為單側(cè)痙攣型腦性癱瘓，DTI 結(jié)果顯示患側(cè)皮質(zhì)脊髓束FA 值明顯降低，該研究表明皮質(zhì)脊髓束的不對稱性對早期診斷單側(cè)痙攣性腦性癱瘓是可靠的，但該研究于出生后3 個(gè)月行DTI 掃描，而不是早期DTI。有研究［20］表明，出生后1 個(gè)月內(nèi)進(jìn)行掃描就可得出皮質(zhì)脊髓束FA不對稱性并進(jìn)行相關(guān)預(yù)測。

腦室周圍白質(zhì)損傷（periventricular white matter injury，PWMI）是白質(zhì)損傷的主要形式，是痙攣性腦性癱瘓的主要原因［21］，常規(guī)MRI 能有效對PWMI 進(jìn)行診斷，但無法對白質(zhì)損傷進(jìn)行進(jìn)一步量化。JIANG 等［18］對39例PWMI嬰兒在6到18個(gè)月時(shí)行DTI掃描，其中有20人被診斷為腦性癱瘓，DTI結(jié)果顯示腦性癱瘓患兒皮質(zhì)脊髓束（大腦腳、內(nèi)囊及放射冠水平）FA 值降低。該研究表明皮質(zhì)脊髓束中內(nèi)囊水平損傷與腦性癱瘓?jiān)\斷呈強(qiáng)相關(guān)性，可能與內(nèi)囊中下行運(yùn)動(dòng)神經(jīng)軸突密集集中相關(guān)，但部分DTI 掃描是在腦性癱瘓?jiān)\斷前幾個(gè)月進(jìn)行的，對腦性癱瘓的早期診斷仍有待考究。目前在DTI對腦性癱瘓患兒早期診斷的研究中，相當(dāng)一部分的研究發(fā)現(xiàn)腦性癱瘓患兒在早期大多都有皮質(zhì)脊髓束的損傷，因此皮質(zhì)脊髓束的損傷在腦性癱瘓患兒發(fā)生相關(guān)運(yùn)動(dòng)障礙起著至關(guān)重要的作用。

2 DTI在兒童腦性癱瘓合并癥診斷中的應(yīng)用

腦性癱瘓患兒除運(yùn)動(dòng)障礙外，可同時(shí)有智力低下、癲癇、聽力障礙、語言障礙及情緒異常等合并癥。兒童腦性癱瘓合并癥的診斷主要依賴相關(guān)量表，主觀性較強(qiáng)，缺乏一定的現(xiàn)實(shí)依據(jù)及準(zhǔn)確性，而DTI 相比于量表能無創(chuàng)顯示腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)，為其提供相應(yīng)的腦白質(zhì)損傷的客觀依據(jù)，準(zhǔn)確性較高。在常規(guī)MRI 及CT 掃描中，LEGAULT 等［22］發(fā)現(xiàn)，在213 例腦性癱瘓患兒中深部灰質(zhì)損傷更易引起腦性癱瘓患兒發(fā)生言語障礙，但常規(guī)MRI及CT掃描無法提供具體量化標(biāo)準(zhǔn)。于濤等［23］對比研究27 例腦性癱瘓合并語言發(fā)育遲緩患兒，結(jié)果提示合并語言發(fā)育遲緩腦性癱瘓患兒Broca區(qū)及弓狀纖維束FA值明顯低于對照組，提示腦性癱瘓患兒合并語言發(fā)育遲緩表現(xiàn)為大腦中語言相關(guān)腦區(qū)廣泛損傷，并且Broca 區(qū)及弓狀纖維束受損較Wernick 區(qū)嚴(yán)重。GALLI 等［24］運(yùn)用TBBS 行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)9名腦性癱瘓患兒合并視知覺障礙的左側(cè)上縱束FA、AD 值明顯降低，RD 值明顯升高，該研究表明合并視知覺障礙的腦性癱瘓患兒可能與上縱束受損有關(guān)，但目前該研究樣本量少，缺乏一定適用性。LUCIA 等［25］對20 例單側(cè)痙攣型腦性癱瘓患兒（分為左半球病變及右半球病變）進(jìn)行吞咽困難調(diào)查量表（Dysphagia Disorders Survey，DDS）及DTI 的評估，發(fā)現(xiàn)在左半球病變的患兒中胼胝體的FA 值降低及RD 值的增加，與DDS 評分成正比，而在右半球病變中，未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)性，該研究表明左半球胼胝體可能有支配吞咽功能的神經(jīng)纖維束穿行，左側(cè)胼胝體受損，更易造成吞咽困難的發(fā)生，但目前該研究樣本量較少及缺乏空白對照，其研究準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步考究。OLGA等［26］對37例痙攣性型腦性癱瘓患兒進(jìn)行認(rèn)知、皮博迪圖片詞匯測驗(yàn)（Peabody Picture Vocabulary Test，PPVT-IV）及DTI掃描，結(jié)果表明PPVT-IV 評分與左側(cè)顳葉平均MD值呈負(fù)相關(guān)，在胼胝體壓部，兩側(cè)顳葉連間纖維束FA 值與PPVT-IV 評分呈正相關(guān)。在目前研究中對合并癥的研究較少及所獲取樣本量較少，并且選擇的腦區(qū)相對單一，缺乏一定的普適性，在未來可加強(qiáng)上述兩方面的研究。

3 DTI 在兒童腦性癱瘓手術(shù)治療效果評價(jià)中的應(yīng)用

頸總動(dòng)脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)是治療痙攣型腦性癱瘓的一個(gè)重要手術(shù)方法，目前常見的療效評估方法主要以相關(guān)量表在術(shù)前及術(shù)后進(jìn)行評估［27］，目前DTI 的影像學(xué)檢查結(jié)果可以提供一定的參考依據(jù)。董雙君等［28］對30 例痙攣性腦性癱瘓患兒術(shù)前、術(shù)后6 個(gè)月進(jìn)行檢測，結(jié)果表明腦性癱瘓患兒內(nèi)囊后肢和大腦腳白質(zhì)纖維束FA值明顯增加，且與粗大運(yùn)動(dòng)功能分級系統(tǒng)（gross motor function classification system， GMFCS）呈負(fù)相關(guān)，可見DTI 對腦性癱瘓患兒運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)提供了客觀依據(jù)。臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞鞘內(nèi)輸注是目前新興治療腦性癱瘓患兒的一項(xiàng)手術(shù)方法，臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞主要通過修復(fù)受損神經(jīng)細(xì)胞、釋放神經(jīng)營養(yǎng)物質(zhì)等方面發(fā)揮治療作用［29］。MORTEZA 等［30］對36例腦性癱瘓患兒行臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞輸注，在術(shù)前及術(shù)后1年行DTI 掃描，結(jié)果顯示與對照組相比，實(shí)驗(yàn)組的皮質(zhì)脊髓束及丘腦后放射FA 值明顯增加，MD 值明顯降低，這與ZHANG 等［31］研究結(jié)果一致。上述研究中DTI 在腦性癱瘓患兒相關(guān)術(shù)后評價(jià)能提供相關(guān)影像學(xué)相關(guān)依據(jù)，具有一定的客觀依據(jù)，但目前對于腦性癱瘓患兒絕大多數(shù)手術(shù)方式主要是改善腦性癱瘓患兒肢體運(yùn)動(dòng)障礙，在改善神經(jīng)系統(tǒng)功能方面仍處于起步階段，這也間接導(dǎo)致DTI 對其臨床相關(guān)應(yīng)用較少，相信在不久將來DTI能為腦性癱瘓患兒相關(guān)手術(shù)選擇及術(shù)式指定提供一定依據(jù)。

4 DTI 在兒童腦性癱瘓康復(fù)治療效果評價(jià)中的應(yīng)用

目前對于腦性癱瘓患兒康復(fù)治療效果評價(jià)，主要通過相關(guān)量表進(jìn)行評價(jià)，導(dǎo)致結(jié)果缺乏一定客觀性，DTI 檢測能彌補(bǔ)這一不足，并為后期康復(fù)方案調(diào)整及制定提供一定的依據(jù)。郝明珠等［32］對13 例腦性癱瘓患兒在進(jìn)行康復(fù)前及經(jīng)6～12 個(gè)月常規(guī)康復(fù)治療后，均行一次DTI掃描，結(jié)果提示雙側(cè)內(nèi)囊后肢區(qū)、右枕葉白質(zhì)區(qū)、右側(cè)內(nèi)囊前肢區(qū)、右額葉白質(zhì)區(qū)的FA 值較康復(fù)前有所升高。該研究表明DTI 能為康復(fù)治療效果評價(jià)提供客觀依據(jù)，但該研究未同相關(guān)量表結(jié)合，缺乏一定準(zhǔn)確性。董雙君等［33］對35 例痙攣型腦性癱瘓患兒在進(jìn)行系統(tǒng)康復(fù)前及系統(tǒng)康復(fù)1年后行DTI評估，結(jié)果顯示康復(fù)前后患兒內(nèi)囊后肢及大腦腳部位FA 值有所增加，并與GMFCS 呈負(fù)相關(guān)。AZIZI等［34］對14名腦性癱瘓患兒進(jìn)行康復(fù)療效評估，其中9 名兒童接受反重力跑步機(jī)訓(xùn)練（AlterG），另外5名兒童接受常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練（著重于下肢訓(xùn)練），在干預(yù)前后均行DTI 掃描，結(jié)果顯示AlterG組皮質(zhì)脊髓束FA值增加均大于常規(guī)訓(xùn)練組，與相關(guān)臨床評估一致。YANNICk 等［35］對23 例單側(cè)痙攣性腦性癱瘓患兒進(jìn)行手-臂雙側(cè)強(qiáng)化訓(xùn)練（Hand-Arm Bimanual Intensive Training， HABIT），并采用手功能分級系統(tǒng)（manual ability classification system，MACS）及ABILHAND 量表評價(jià)其康復(fù)治療效果，兩次DTI結(jié)果表明，康復(fù)前后兩側(cè)皮質(zhì)脊髓束FA 值顯著升高及MD 值降低，與臨床評估改善相一致。腦性癱瘓兒童的康復(fù)是一項(xiàng)長期而又艱巨的工作，需要家庭、醫(yī)療、社會的共同幫助，需要分階段對其康復(fù)效果進(jìn)行評估。DTI 技術(shù)可為臨床評價(jià)提供客觀的數(shù)值分析，有助于全面監(jiān)測腦性癱瘓患兒的康復(fù)效果，也為患兒進(jìn)一步制定康復(fù)治療方案提供客觀理論支持。

綜上所述，DTI 是目前唯一能夠無創(chuàng)顯示活體大腦白質(zhì)纖維束間的形態(tài)結(jié)構(gòu)、聯(lián)系及病變并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析的MRI 技術(shù)，在一些神經(jīng)相關(guān)性疾病的研究得到廣泛應(yīng)用。目前DTI在兒童腦性癱瘓?jiān)缙谠\斷、合并癥診斷、手術(shù)和康復(fù)治療效果評價(jià)中的等方面應(yīng)用得到一定進(jìn)展，但目前該研究受到樣本量及影像學(xué)技術(shù)限制，得出的結(jié)論缺乏一定代表性。相信在未來隨著影像學(xué)技術(shù)發(fā)展及分析方法不斷成熟及深入，期待其在兒童腦性癱瘓方面的應(yīng)用得到新突破。在未來可在這幾個(gè)方面進(jìn)行研究：①通過DTI 技術(shù)，可以更深入地了解腦部損傷對神經(jīng)纖維束和連接的影響，從而有助于揭示腦癱發(fā)病機(jī)制；②可以了解不同腦癱患兒大腦個(gè)體差異，從而制定更精準(zhǔn)治療計(jì)劃；③有助于幫助定位治療靶點(diǎn)，如經(jīng)顱磁刺激治療，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。