SWI聯合DWI對彌漫性軸索損傷診斷和預后評價的價值

馮振廣 ，李 牧，夏 爽，馮學泉，王 嵩，杜宏生，郭 睿，柴 超，王 利，萬晨光

（天津醫科大學一中心臨床學院1.神經外科；2.放射科，天津 300192）

近年來外傷性腦損害逐漸增多，然而作為非火器損傷中最嚴重類型的彌漫性軸索損傷（diffuse axonal injury，DAI）早期診斷缺乏針對性，頭CT 及常規MRI 序列檢查常為陰性，但軸索損傷異常嚴重，可致持續性昏迷，甚至死亡，使DAI 致殘率和致死率居高不下。因此早期確診DAI 對后續治療和長期預后改善及評估起著至關重要的作用。近年來隨著磁敏感加權成像 (susceptibility weighted imaging，SWI)、彌散加權成像 (diffusion weighted imaging，DWI)等序列的應用，DAI 病灶的檢出率、臨床療效及預后均較以往明顯改善。本文分析64例DAI 患者的MRI 表現，比較SWI、DWI、T1WI 及T2WI 序列在檢出DAI 病灶方面的差異，并探討DAI 病灶數目、體積及主要分布部位與GCS 評分、GOS 評分的相關性。

1 資料與方法

1.1 對象 收集2010年10月20 日-2012年12月26 日天津醫科大學一中心臨床學院神經外科臨床疑診為DAI 且行頭MRI 檢查者64例，并對入選患者進行了入院時和檢查前1hGCS 評分。入院時GCS計分13～15 分15例，9～12 分14例，≤8 分35例；檢查前1 h GCS 計分13～15 分35例，9～12 分18例，≤8 分11例。GOS 評分1 分3例，2 分3例，3 分7例，4 分9例，5 分42例。其中女15例，男49例，年齡7～79 歲，平均年齡約40.0 歲；車禍外傷51例，高處墜落傷11例，爆炸傷1例，摔傷1例；受傷距行頭MRI 檢查時間間隔3 h～163 d 不等，出院距隨訪行GOS 評分時間間隔為3個月，除外3例院內死亡者。

1.2 患者納入及排除標準 患者此次有顱腦加速、減速和/或旋轉等暴力外傷史，傷后即刻出現昏迷或進行性意識障礙加重，傷后意識障礙時間>6 h，神經系統定位體征不明顯，入院后頭CT 上未見明顯占位性損傷灶且中線結構基本居中，病情允許行MRI檢查者，且排除與此次外傷無關的其他可能導致患者意識障礙的疾病，患者配合不佳致成像質量差者除外。

1.3 臨床評分標準 于患者入院時及行磁共振檢查前1 h，分別從睜眼、語言、運動3 方面行GCS 評分，用以表示意識障礙程度，總分范圍為3～15 分，得分越低，意識障礙越嚴重。患者出院后3個月隨訪，并行GOS 評分，評分范圍為1～5 分，得分越高代表預后越好。以上工作由我科1 名主任醫師和1 名副主任醫師來完成。

1.4 檢查及計量方法 每例患者均行頭CT 和包含T1WI、T2WI、DWI 及SWI 在內的Siemens 3.0 T TrioTim MRI 掃描，采用ADW4.3 工作站Reformat 軟件“不規則圖形面積測定”工具對DWI 和Min IP SWI橫斷面圖像的病灶范圍進行描記，并用描計面積乘以相應掃描層厚，得出單層病灶體積，最后各層病灶體積求和，得出此病人在該序列上病灶總體積。

1.5 DAI 的MRI 診斷 由本院MRI 室2 位主任醫師采用雙盲法閱片，分別進行并取平均值。比較T1WI、T2WI、DWI 及SWI 序列上微出血灶及水腫灶情況，見病灶直徑＞2 mm 的異常信號病灶即計數在內，得出MRI 檢查結果，對有明顯不同意見的病例經商討后得出一致性結論。

DAI 的MRI 信號特點：DAI 水腫性病灶：T1WI上呈稍低信號，信號不均勻，T2WI 和DWI 上為高信號，SWI 上呈高信號或中央低信號邊緣高信號。DAI出血性病灶：T1WI、T2WI 在急性期信號表現多樣，以等T1、T2 信號為主，部分信號混雜，伴有略高或略低信號表現，如新鮮出血內水分增多，則在T1WI呈低信號、T2WI 上呈稍高信號；亞急性期早期以短T1、T2 信號為主，T2WI 表現為中心低邊緣高信號，亞急性中晚期以短T1、長T2 雙高信號為特點，部分伴有含鐵血黃色信號環，慢性期血腫周圍水腫消失，因含鐵血黃素沉積表現為長T1、短T2 信號或長T1、T2 囊性信號；DWI 上超急性期呈高信號，急性期呈明顯低信號，亞急性早期也呈低信號或中央低信號邊緣高信號的“暈征”，亞急性中晚期信號表現多樣，以高信號為主，但磁敏感偽影和含鐵血黃色可以致低信號，慢性期低信號為主；SWI 上表現為低信號。DAI 出血伴水腫性病灶：各序列上均可表現為中間低信號周圍高信號的“鳥眼”樣病灶。

1.6 統計學處理 應用SPSS20.0 統計分析軟件，用Dunnett T3 檢驗，以P＜0.01 作為檢驗水準，分析MRI 各序列檢出病灶數目差異，用Mann-Whitney U檢驗，以P＜0.01 作為檢驗水準，分析SWI 與DWI檢出病灶體積差異，并用spearman 相關性分析，P＜0.05為檢驗水準，分析DWI 和SWI 上各種DAI 病灶數目、體積及病灶分布部位與臨床GCS 評分和GOS 之間關系。

2 結果

2.1 MRI 各序列上DAI 病灶分布及特點 DAI 病灶主要散在分布于大腦皮層、皮髓交界區、腦白質、胼胝體、腦干、小腦及基底節等近腦中線區域（圖1、圖2），表現為大小不均的點狀、圓形、橢圓形、串珠狀、斑片狀或條索狀等。

2.2 MRI 各序列上DAI 病灶檢出情況比較 SWI與其他序列相比，能明顯檢出更多病灶，其間差異具有統計學意義（P＜0.01）；DWI 病灶檢出數目較SWI 少而較T1WI、T2WI為多，其間差異均有統計學意義（P＜0.01）（表1）。DAI 微出血灶檢出數SWI＞DWI＞T2WI＞T1WI，DAI 水腫灶檢出數DWI＞T2WI＞T1WI＞SWI（圖3）；檢出DAI 病灶體積SWI＞DWI＞T2WI＞T1WI（圖4），經Mann-Whitney U 檢驗SWI與DWI 上DAI 病灶體積間差異具有統計學意義（U=1 394.000，P＜0.01）。

2.3 MRI 各序列上檢出DAI 病灶情況與GCS 評分、GOS 評分相關性 SWI、DWI 檢出DAI 病灶體積與入院時GCS、檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分均具負相關（P＜0.05）（表2）。

表1 各序列DAI 病灶檢出數目Dunnett T3 檢驗Tab 1 The DAI lesions numbers’Dunnett T3 test

表2 不同序列DAI 病灶體積與GCS、GOS 評分相關性Tab 2 The correlation between DAI lesions volume and GCS score,GOS score

除T2WI 與入院時GCS 評分、SWI 檢出水腫灶與入院和檢查前1 h GCS 評分無明顯相關關系外，不同序列（T1WI、T2WI、DWI 及SWI）和主要分布部位（大腦皮層、皮髓交界區、腦白質、胼胝體、腦干、小腦及基底節等）的DAI 病灶數目與入院和檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分均具負相關（P＜0.05）；同時，與其他序列相比，在檢出微出血灶方面，SWI 檢出微出血灶數目與與入院時GCS、檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分間負相關系數絕對值最大，而在檢出水腫灶方面，DWI 檢出水腫灶數目與入院時GCS、檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分間負相關系數絕對值最大（表3）。

表3 不同序列和部位DAI 病灶數目與GCS、GOS 評分相關性Tab 3 The correlation between DAI lesions number and GCS score,GOS score

3 討論

3.1 彌漫性軸索損傷 DAI 是指頭部遭受加速、減速和/或旋轉等慣性力所致腦損傷，廣泛軸索斷裂為其特征，常見于車禍及高處墜落傷。DAI 發病機制為因不同腦組織密度各異，在旋轉加速度和/或角加速度外力作用下，各腦組織運動的加速度不同，產生瞬間剪應力作用于神經纖維，造成軸索結構破壞和小血管斷裂[1]。雙側大腦皮質、皮髓交界處、白質、胼胝體、腦干、小腦及基底節區等是剪應力易損區，其中胼胝體壓部、內囊、腦干等神經軸索密集的中線區域為其特征性部位。DAI 可以原發性腦損傷獨立存在，也可與其它原發閉合性腦損傷（如腦挫裂傷等）同時產生。但腦挫裂傷好發于頭外傷著力部位和對沖部位，雖也可致嚴重腦功能障礙，但因其發病部位多為非重要功能區，故一般不會產生像DAI 那樣明顯的功能廢損及死亡[2]。DAI 的主要病理改變為外傷后腦神經軸索發生折曲、斷裂、軸漿外溢而逐漸發生腫脹，形成彌漫的收縮球，伴腦實質不同程度的膠質細胞腫脹、變形，血管周圍間隙擴大及彌漫性腦腫脹，同時相應部位小血管也可斷裂出血。出血灶預示著膠質增生或組織壞死的區域，出血的范圍越彌散，表明損傷的范圍越廣泛，預后也更差[3-4]。

3.2 彌漫性軸索損傷的影像學診斷 在病理上DAI 本身是非出血性的，目前缺乏有效影像學檢查直接檢測到神經軸索本身的損傷，但神經軸索及其鄰近小血管撕脫損傷可產生微出血灶和水腫灶，于是外傷后腦內微出血灶及水腫灶便成為影像學上DAI 診斷的良好依據，而CT 及常規MRI 序列常常難以發現這些微觀改變，不能真實反應顱內DAI 病灶數目及體積等情況，致使DAI 診斷往往只能依賴于臨床癥狀，而臨床診斷DAI 目前尚缺乏統一的診斷標準并且需要經過數日臨床觀察，這可能延誤早期診治的最佳時間窗。這也是以往DAI 患者致殘率和致死率居高不下的主要原因之一。然而，近年來隨著SWI、DWI 等序列的應用，DAI 病灶的檢出率明顯提高，為DAI 的早期診斷和后續治療方案制定調整、療效判定及預后評價等，提供更多準確而無創的信息參考。

3.2.1 SWI原理及在DAI診斷方面的應用 腦組織的各種細胞中，軸索細胞最脆弱，血管內皮細胞最堅韌[5]，故有微出血的部位必定伴存軸索損傷，而SWI 是目前檢測微出血最有效的無創手段。SWI 是一種不同于質子密度的高分辨率3D 梯度回波成像，利用磁場中組織間磁敏感性差異而成像。它通過長TE、高分辨率、完全流動補償，選擇合適回波時間以產生靜脈內最大信號抵消，使對磁敏感效應的敏感性最大化。它首先產生強度圖像和相位圖像，相位圖像經過適當頻率濾波處理后產生相位蒙片，然后再與強度圖整合，經最小密度重建（mIP）得到SWI 圖像[6]。SWI 可以將動脈、靜脈、微出血區分開來，清晰顯示細小靜脈及微出血。有研究發現腦出血發病后1.0 h，甚至23 min 后SWI 就可以發現病變，說明SWI 對急性期、超急性期出血極為敏感，其敏感性明顯超過CT 及常規MRI 序列[7-8]。Tong[9-10]及Akiyama 等[11]研究結果顯示SWI 上檢出DAI 病灶數目是T2*GE 的4～7 倍，病灶體積是T2WI 的2倍。本研究中，SWI 序列在64例DAI 患者中共發現DAI 病灶數目3 438 處（其中微出血灶3 339 處）、DAI 病灶體積1 106 548 mm3，分別為T2WI 檢出病灶數目及體積的4.4 倍和2.8 倍，與其報道的結果基本一致。Tong 等[12]研究同時也發現GCS 評分較低者以及昏迷時間較長的中、重度DAI 兒童和青少年，其在SWI 檢出的出血灶數目和體積均明顯多于預后較好的患兒。本組資料經Spearman 相關性分析表明各序列病灶數目較多的患者其GCS 記分較低，并且出血灶大者以及累及近腦中線部位者其GCS計分較低，患者臨床癥狀重，預后較差。這與畢國力等[2，13-17]研究結果也相似。同時，通過對比各序列在微出血灶檢出數目與入院時GCS 評分、檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分相關系數，我們發現SWI 在檢出微出血灶方面獨具優勢。另外，在SWI 上檢出的DAI 病灶體積與患者出院后3月GOS 預后評分明顯負相關，這也可為DAI 患者臨床預后判斷提供一定依據。

然而，SWI 也有自身局限性。SWI 對診斷骨折敏感性低，在某些磁化率差異特別大的區域(氣－組織平面)容易產生偽影，掃描時間較長，檢查部位須保持長時間的制動，各急救設施無法帶入核磁室，出現緊急情況不便搶救等，給掃描帶來一定難度。但更高的信噪比和更強的磁敏感效應可以提高影像的對比度和敏感性，縮短掃描時間，伴隨更高場強磁共振設備和更多優秀配套軟件以及SWI 的獲取與后處理技術的不斷開發應用，SWI 圖像將會更精細快捷；同時結合CT 及MRI 常規序列，便可較好地區分SWI 上的微出血與鈣化和小靜脈結構等，降低SWI 上微出血檢出的假陽性率，這也必將促進SWI 更好更廣泛地應用于臨床。

3.2.2 DWI原理及在DAI診斷方面的應用 DWI成像速度極快且能在活體內檢測水分子擴散運動受限，具有敏感性高、成像時間短、患者容易完成檢查等特點。對于單純水腫而無出血的部分DAI 病灶，DWI 極具診斷意義。DWI 能較常規MRI 序列更早、更準確地顯示DAI 水腫性病灶的信號改變，其主要原理是DAI 病灶內血管斷裂引起血管原性水腫，局部組織急性缺血缺氧，導致受損軸索周圍的腦細胞外水分增多，在DWI 和ADC 上均表現為高信號；或病灶區微小出血和軸索斷裂形成細胞脫碎片導致腦細胞本身缺血缺氧，腦細胞內水分子擴散受限而出現細胞毒性水腫，從而導致病灶區DWI 顯示為高亮信號、ADC 呈低信號；或者DWI 和ADC上均呈中央微出血區低信號伴周圍水腫環高信號，預后較差[18-21]。本組研究的結果也表明，DWI 對水腫性DAI 病灶的檢出數目和體積明顯高于其它序列，對出血性病灶的檢出低于SWI 序列，但亦明顯高于常規T1WI、T2WI 序列，DWI 檢出DAI 病灶數目和體積與入院時GCS 評分、檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分均呈負相關，對DAI 的診治和預后評估具很大價值。同時，通過對比各序列在水腫灶檢出數目與入院時GCS 評分、檢查前1 h GCS 評分、出院后3月GOS 評分相關系數，我們發現DWI 在檢出水腫灶方面獨具優勢。

本組輕中度DAI 患者病例中，在SWI 上均能清楚顯示多發微出血灶在常規序列上多數無法顯示，DWI 能清楚顯示出SWI、T1WI 及T2WI 上不能顯示的單純小水腫病灶；在重度DAI 患者病例中，T1WI、T2WI、DWI 序列可部分顯示病灶，但顯示病灶的數目和體積都遠小于SWI 上檢出的病灶數目及體積。

綜上所述，DWI 及SWI 序列分別在顯示水腫性及出血性DAI 病灶方面各具明顯優勢，兩者聯合可優勢互補，大大提高病灶檢出率，為DAI 早期診斷提供很大幫助；同時，DAI 病灶檢出數量及體積與GCS 評分及GOS 評分具有明顯負相關，這也能為DAI 患者治療效果及預后評價提供一定客觀依據。因此，當臨床疑診DAI 且病情允許時，SWI 和DWI應作為DAI 影像檢查的常規和首選序列盡早進行。

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