高場強磁共振彌散張量成像對重型創傷性腦損傷的預后評價研究

李 雨 杜彥李

內蒙古民族大學第二臨床醫學院神經外科，內蒙古牙克石022150

高場強磁共振彌散張量成像對重型創傷性腦損傷的預后評價研究

李 雨 杜彥李

內蒙古民族大學第二臨床醫學院神經外科，內蒙古牙克石022150

目的研究重型創傷性腦損傷（severe traumatic brain injury，STBI）的高場強磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查結果，以及DTI的檢查結果與STBI患者預后的關系，評價其在預后方面的預測價值。方法選擇2010年3月～2012年9月內蒙古林業總醫院（內蒙古民族大學第二臨床醫學院）神經外科治療的STBI患者42例（STBI組），選取同期正常成年人20例作為正常對照組。入院后對STBI組患者行格拉斯哥昏迷評分（GCS），評估患者病情嚴重性，傷情穩定后對兩組進行高場強DTI檢查，分析并比較兩組各向異性分數（FA）值。治療后統計STBI組患者格拉斯哥預后評分（GOS），并分析DTI檢查結果與GOS評分預后的相關性。結果①STBI組腦干區和胼胝體壓部各FA值[（0.693±0.060）、（0.608±0.046）]均低于正常對照組[（0.898±0.078）、（0.841± 0.062）]，差異均有統計學意義（P<0.05）。②STBI組患者中，GOS評分4～5分者3例，GOS評分3分者21例，GOS評分為2分者11例，GOS評分1分者7例。經Spearman直線相關分析，STBI組患者FA值與GOS評分之間成正相關關系（r=0.372，P=0.006）。結論高場強磁共振DTI檢查可以作為評估STBI患者腦損傷程度以及判斷預后的依據。

高場強磁共振彌散張量成像檢查；重型顱腦損傷；預后

臨床上重型創傷性腦損傷（severe traumatic brain injury，STBI）的發生率呈逐年增加趨勢，STBI對社會危害大，死亡率及致殘率高[1-2]，臨床處理復雜，對于STBI患者的傷情判斷及昏迷患者的預后預測是神經外科醫師共同關注的問題。如果能應用臨床檢查手段準確地對STBI患者的預后進行早期判斷，則對于STBI的病情評估以及制訂治療方案有重要的指導意義和臨床應用價值。

在臨床中應用格拉斯哥預后評分（Glasow outcome score，GOS）來對神經外科患者預后進行評價，GOS評分在臨床上應用方便、快捷[3]。本研究應用非侵入性的磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查做為預測STBI患者預后的指標，選取各向異性分數（fractional anisotraphy，FA）值作為研究指標探討與STBI患者預后的相關性，以期可以找到能夠評估預后的指標，以提高STBI的臨床診治水平。研究采用STBI患者的DTI檢查結果，回顧性分析DTI的檢查結果中FA值與STBI患者預后的關系，評價其在STBI預后方面的預測價值。旨在證實DTI檢查作為準確而簡便的檢測手段，對腦損傷程度評價及預后判斷的重要意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2010年3月～2012年9月內蒙古林業總醫院（內蒙古民族大學第二臨床醫學院）神經外科治療的STBI患者42例（STBI組），其中男27例，女15例，年齡17～65歲，平均（41.1±2.4）歲。受傷原因：車禍傷29例，墜落傷7例，打擊傷6例；外傷后均呈持續昏迷狀態。全部患者入院GCS評分均在8分以下，其中GCS評分3～4分者11例，5～6分者15例，7～8分者16例。全部42例病例均住院行MRI掃描并行高場強DTI檢查，根據美國神經外科醫師協會和腦外傷基金會1995年5月制訂的《重型顱腦損傷診治指南》和2006年發布的《腦外傷外科治療指南》進行規范性治療。本研究經醫院倫理委員討論通過，并與研究對象簽署了知情同意書。

同時選取同期正常成年人20例作為正常對照組，排除顱內病變病史，所有的被選擇對象均沒有心理和神經病史，所有檢查方案均詳細告訴志愿者，并獲得同意和配合。經過醫院倫理委員會論證，同意進行試驗。正常對照組同樣行高場強DTI檢查。

1.2 方法

1.2.1 治療方案全部患者根據美國神經外科醫師協會和腦外傷基金會1995年5月制訂的《重型顱腦損傷診治指南》和2006年發布的《腦外傷外科治療指南》進行規范性治療。3個月后對患者進行GOS評分，標準如下：5分為恢復良好、恢復正常生活；4分為輕度殘疾；3分為重度殘疾；2分為植物生存；1分為死亡。

1.2.2 掃描方法采用美國GE公司生產的Signa HDx 3.0T超導型磁共振掃描機，8通道頭線圈。DTI彌散張量成像的彌散方向為55，掃描參數：T1 FLAIR：TR 3160 ms，TE 6.6 ms，TI 960 ms；FSE T2WI：TR 5100 ms，TE 121.9 ms；EPI DTI：TR 2000 ms，TE 77.2 ms，b值1000 s/mm。矩陣288×224，FOV 16 cm×16 cm，層厚3 mm，間隔0。

1.2.3 數據處理采用GE ADW-4.4專用磁共振工作站的Functool-2圖像處理軟件對DTI數據進行自動分析，使用DTI分析軟件DtiStudio2.4進行處理、分析、測量DTI的有關數據，選取腦干區及胼胝體壓部作為感興趣區（region ofinterest，ROI），測量各患者的各向異性分數（fractionalanisotraphy，FA）。

1.3 統計學方法

采用統計軟件SPSS 11.5對數據進行分析，正態分布計量資料以均數±標準差（x±s）表示，兩獨立樣本的計量資料采用t檢驗；相關性檢驗采用Spearman相關分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組ROI區FA值比較

所有42例患者均在病情穩定后行DTI檢查，測量全部患者ROI區的FA值，ROI區部位如圖1、2所示。STBI組腦干區（0.693±0.060）和胼胝體壓部（0.608±0.046）FA值均低于正常對照組[（0.898± 0.078）、（0.841±0.062）]，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表1。本研究利用正常成人的FA值范圍推測一個接近總體范圍的可信區間，以此來判斷是否存在腦損傷，以達到量化的目的。可以看出，STBI組患者的FA值均明顯低于正常對照組。

2.2 FA值與GOS間的相關分析

本組42例患者中手術行去大骨瓣減壓者6例，其余36例均行非手術標準化治療。STBI組患者中，GOS評分4～5分者3例；GOS評分3分者21例；GOS評分為2分者11例；GOS評分1分者7例。經Spearman直線相關分析，STBI組患者FA值與GOS評分之間成正相關關系（r=0.372，P=0.006）。腦損傷程度較重的患者，FA值較低；而腦損傷較輕者，FA值也較高。見表2。

3 討論

3.1 FA值與STBI

圖1 感興趣區-胼胝體壓部

圖2 感興趣區-腦干區

表1 腦干區和胼胝體壓部各向異性分數測定值比較（x±s）

表2 各向異性分數值與格拉斯哥預后評分間的相關分析（x±s）

STBI的診斷經歷了CT從MRI的發展，雖然常規MRI雖然在出血點的發現上較CT敏感，但對神經軸索損傷、非出血性損傷以及腦微小病灶敏感度低，DTI技術的發展則彌補了這一缺陷。既往已有不少關于DTI研究的基礎和臨床應用報道[4]，DTI是在彌散加權成像（diffuse weighted imaging，DWI）的基礎上發展起來的一種新型無創檢查技術，是一種檢測水分子微觀隨機運動規律的新技術，通過FA值的變化而獲得局部擴散改變的證據[5]，由于DTI對腦白質結構變化的敏感，對于發現微小病灶的腦損傷可能有重要的意義，可以通過FA值可以定量評估腦白質結構改變。在病理情況下，腦損傷的細微結構的改變會影響腦組織水分子的彌散速度，表現為FA值的變化，FA值越高代表腦白質髓鞘化程度及軸索排列越致密規則。由于DTI能夠精確的測量三維空間水分子擴散的方向和程度，準確描述組織的各向異性，因此被用來研究纖維走行方向，應用FA值可以直觀的評價腦組織結構的完整性。當神經纖維被破壞時，與軸索平行方向的水分子彌散受限，腦組織的各向異性降低，FA值表現為降低[6]。本研究利用固定區域選擇ROI，使得所測量的FA值相對準確，研究中測量了本組STBI患者的腦干區和胼胝體壓部的FA值，發現它們都是減低的，說明STBI患者在腦干區和胼胝體壓部存在著神經纖維的破壞，進而可以知道其腦組織結構的完整性遭到破壞。STBI組的FA值較正常成人的測量值顯著降低，可以解釋為腦組織的損傷導致腦白質在形態及功能上表現出異常，使得水分子彌散方向的規律性被破壞[7]。目前，沒有作為參考值的FA值范圍，本研究利用正常成人組的FA值范圍推測一個接近總體范圍的可信區間，以此來判斷是否存在腦損傷，以達到量化的目的。從研究中可以看出，損傷程度較重者，白質纖維束完整性破壞嚴重，FA值的減低更明顯；而損傷較輕者，白質纖維束完整性較好，FA值也較高，這與文獻報道是一致的[8-9]?？梢奃TI應用于重度顱腦損傷臨床診斷具有準確、敏感的特征，再加上其操作簡單、無創的優點，可作為重度顱腦損傷早期診斷的主要手段。

3.2 FA值與GOS評分

已有文獻報道了DTI檢查對STBI患者病灶的檢出率和可操作性[10]，在此基礎上，本研究分析了STBI患者DTI檢查FA值與預后的相關性，試圖尋找到能夠相對準確預測患者預后的指標，以提高腦損傷的臨床診治水平。

國外學者也提出了一些顱腦損傷預后預測方法和模型[11]，也發現FA值的變化與GOS評分具有初步相關性[12]，但沒有針對STBI患者的預后預測方法及指標。意識障礙持續時間的長短反映了受損軸索分布的范圍，跟預后也有一定相關性。腦干及胼胝體區FA值降低，于此平行的是GOS評分相應降低，表明當病灶累及腦中線部位時，臨床預后差，患者出現死亡以及不可逆性昏迷概率較高。

本研究驗證了DTI檢查中FA值的變化與STBI患者的預后具有緊密關聯，期待著在以后的實驗中可以利用FA值構建logit回歸模型，以期可以更加準確地預測患者的預后。包括DTI在內的MRI技術自誕生以來在生命科學領域產生了深遠的影響，為提TBI以及STBI診斷的準確性和應用各項檢查來探討腦損傷后功能的變化提供了有力的工具。利用DTI技術觀察STBI變化，可以為評估腦損傷程度以及病理改變的依據，可以對患者的預后提供參考信息，在臨床中可以協助診斷、指導治療。STBI是一個復雜的病理過程，單一的影像學技術很難全面而又準確的解釋其表現。不同的功能MRI技術，如DWI、DTI、氫質子磁共振波譜（1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）、彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT及磁敏感加權成像（susceptibility weighted imaging，SWI）等，各自具有成像優勢，如果使用這些功能MRI技術2種或2種以上復合應用于STBI的檢查機治療中，必然會取得更好的指導臨床治療、預測患者的預后的良好效果[13-17]。

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Prognostic application of the high-field magnetic resonance diffusion tensor imaging in severe traumatic brain injury

LI Yu DU Yanli
Department of Neurosurgery,the Second Clinical Medical School of Inner Mongolia Nationalities University,Inner Monggol Autonomous Region,Yakeshi 022150,China

ObjectiveTo evaluate the predictive role of high-field magnetic resonance diffusion tensor imaging(DTI) on the prognosis of severe traumatic brain injury(STBI)patients.MethodsClinical data of 42 patients from March 2010 to September 2012 in Inner Mongolia Forestry General Hospital(the Second Clinical Medical School of Inner Mongolia Nationalities University)were selected as STBI group;20 cases of normal adult in the same term were chosen as normal control group.Glasgow coma scale(GCS)score was done to assess the severity of the patient's condition in STBI group.High-field magnetic resonance DTI scans were also performed after the patients'condition were stable,FA value was analyzed and compared between the two groups.GOS score was analyzed in STBI group after the treatment; the correlation between the GOS score prognosis and DTI results was analyzed.Results①FA value of brainstem and splenium of corpus callosum in STBI group[(0.693±0.060),(0.608±0.046)]were all lower than those in normal control group[(0.898±0.078),(0.841±0.062)],the differences were statistically significant(P<0.05).②3 cases of GOS score 4-5 points,21 cases of GOS score 3 points,11 cases of GOS score 2 points,7 cases of GOS score 1 points were found in STBI group.The positive correlation relationship between the FA value and GOS score in STBI group according to the Spearman correlation analysis(r=0.372,P=0.006).ConclusionThe high-field magnetic resonance DTI scans is a valuable tool for the assessment of the brain damage extent and prognosis for STBI patients.

High-field magnetic resonance diffusion tensor imaging;Severe traumatic brain injury;Prognosis assess

R651.15

B

1673-7210（2014）03（b）-00094-04

2013-11-06本文編輯：李繼翔）

內蒙古自然科學基金資助項目（編號2010MS11 37）。

李雨（1977.3-），男，碩士，副主任醫師；研究方向：腦損傷基礎與臨床。