功能磁共振技術在腦外傷所致精神障礙者精神傷殘評定中的價值

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功能磁共振技術在腦外傷所致精神障礙者精神傷殘評定中的價值

湯濤1，張欽廷1，2，蔡偉雄1，劉超1，湯偉軍3

（1.司法部司法鑒定科學技術研究所上海市法醫學重點實驗室，上海200063；

2.上海交通大學醫學院附屬精神衛生中心，上海200032；3.復旦大學附屬華山醫院，上海200040）

摘要：目的探索功能磁共振成像技術(SWI、DTI、BOLD－fMRI)在精神傷殘評定中的運用價值。方法對被試對象進行精神傷殘評定，收集被試受傷當時及近期頭顱CT片；評殘時對被試對象進行SWI和DTI檢查，部分接受BOLD－fMRI檢查。結果腦震蕩患者評殘時SWI、DTI均無腦器質性損害發現；SWI對腦器質性損害的檢出率優于CT；DTI對檢測腦白質纖維的完整性有效；BOLD數據的結果與行為學的結果和評殘結果存在不一致。結論SWI在某些特定的病例（如臨床表現與CT表現不一致），可作為一種尋找腦器質性損害證據的補充方法；DTI在一些特定案例（腦白質纖維受損）可能會有一定幫助，可以有選擇地開展；運用SWI、DTI檢查尚難以發現腦震蕩患者存在腦器質性損害證據；BOLD-fMRI并不能提供更多更可靠的證據，實用價值不大。

關鍵詞：法醫精神病學；腦外傷；精神傷殘；功能磁共振成像

學研究。E-mail:tangtaocheng@126.com。

創傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）除引起顱內血腫外，還可導致腦實質多種損害，包括腦水腫、軸索及神經傳導束損傷、腦血流狀態變化以及腦組織代謝改變等，這些病變的存在與否及其程度、范圍是影響病人生存及預后的重要因素[1-2]，會引起長期的認知障礙，包括記憶、智能下降、注意力障礙、信息處理減緩以及難執行綜合征等。傳統的結構腦影像學技術（頭顱CT、常規MRI檢查）能夠大體反映腦損傷的病理形態以及腦結構形態的完整性，從中可以判斷損傷的性質、部位和程度，以及原有傷病情況，對判斷腦外傷后遺精神障礙的性質（器質性或功能性），以及事故、損傷、后遺癥之間的關系具有一定價值。但實際操作中，頭顱CT和常規MRI檢查在精神傷殘評定中主要作用似乎就是為了證實外傷時是否存在腦器質性損害，評殘鑒定時往往不再復查，即使復查，傷者經治療康復后，傳統腦影像學檢查往往顯示損傷已吸收，對腦外傷所致精神障礙的診斷價值似乎不大了。另外，這兩種檢查尚難以發現腦組織的細微結構損傷、彌漫性損傷及腦血供狀態改變、神經組織代謝異常等。文獻報道[3]，多達67 %的輕度外傷性腦損傷傳統腦影像學檢查不能發現結構性異常，但部分傷者確實遺留明顯的行為或認知改變。隨著功能磁共振成像技術（functional Magnetic Resonance Imagine，fMRI）的誕生和不斷發展，人們對腦損傷及其康復的研究開始從單一的形態結構學研究逐步向形態與功能及功能與分子相結合的研究方向發展。本研究主要采用功能磁共振的磁敏感加權成像（susceptibility weighted imaging，SWI）、彌散張量成像（diffusion tensor imagination，DTI）以及血氧水平依賴效應成像（blood oxygen level dependent，BOLD，即狹義的fMRI）技術從分子水平及腦功能等不同側面反映腦組織損害的病理改變，揭示與探討結構影像學所不能提供的病變信息，探索功能磁共振技術在精神傷殘評定中的運用價值。

1　對象與方法

1.1對象

共納入34名研究對象，均來自于司法鑒定科學技術研究所司法鑒定中心，2011年8月至2012年8月期間完成的交通事故精神傷殘評定對象。評殘時間距受傷6個月以上，根據《中國精神障礙分類與診斷標準第三版（CCMD-3）》均被確診為患有腦外傷所致精神障礙，其中2名因故未完成評殘，1名不能配合檢查，排除入組，共31名參與研究。

1.2工具和方法

對所有被試對象進行精神傷殘評定，收集被試受傷當時及治療過程中的頭顱CT片；評殘時對所有對象進行SWI和DTI檢查，其中12名接受BOLD－fMRI檢查。

功能磁共振檢查在復旦大學附屬華山醫院放射科進行。磁共振機器為西門子公司的Magnetom Verio 3T，掃描參數：SWI：TR：28 ms，TE：20 ms，FlipAngle：15，層厚：1.2 mm，間隔：0，FOV：158 mm×230 mm，矩陣：202×320，層面內分辨率：0.72mm；DTI：TR：8500ms，TE：87ms，b值：0、1000，方向數：20，層厚：3mm，間隔：0，FOV：230mm×230mm，矩陣：128×128，層面內分辨率：1.8 mm。BOLD-fMRI檢查采用T2*WI epi-BOLD序列，參數：TR：2000 ms，TE：30ms，FlipAngle：90，FOV：240mm，矩陣：64×64，層厚：4mm，measurements：178。

在接受BOLD-fMRI檢查前，所有被試均接受任務培訓，并在磁共振外電腦上進行練習。檢查任務采用刺激反應相容性效應（Stimulus－Response Compatibility effect，SSRC），其中包含相容性和不相容性各48個實驗，fMRI掃描的同時記錄反應時和反應準確率。

刺激反應相容性定義：當一定的刺激和反應匹配會產生較好較快的結果時，這樣的S-R匹配就具有了相容性。

空間刺激為屏幕上出現的白色小方塊；基線（背景任務）持續20 s；呈現提示相容性或不相容性的符號刺激，持續4s；呈現實驗任務，一個試驗持續2 s，一個組有16個試驗，故一個組持續32s。

反應選擇：受試者根據每次任務出現前的提示符號，獲知本次任務相容還是不相容。相容性：屏幕左側出現白色方塊，則左側按鍵，屏幕右側出現白色方塊，則右側按鍵反應；不相容性：屏幕左側出現白色方塊，則右側按鍵，屏幕右側出現白色方塊，則左側按鍵反應。

2　結果

2.1一般情況

共31名對象完成研究任務，性別：男性25名，女性6名，年齡：18~67歲，平均43.7歲。31名患者中除3名腦震蕩以外，其余28名在車禍當時CT檢查均有陽性發現（有腦器質性損害），包括硬腦膜外下血腫、蛛網膜下腔出血、腦挫裂傷等。

2.2 SWI、DTI檢查發現

受傷時CT檢查陰性的3名腦震蕩患者，評殘時SWI、DTI均無陽性發現。

受傷時CT檢查陽性的28名患者，評殘時19名患者SWI檢查有陽性發現，陽性檢出率為67.9 %，而鑒定近期CT檢查只有6名患者為陽性，檢出率為27.3%。SWI陽性患者中，16名近期隨訪CT表現已經為陰性，SWI陰性患者中，只有3名CT表現為陽性。經配對卡方檢驗，McNemar X2為8.89，確切概率法的p=0.0044，p<0.05（見表1）。評殘時10名患者SWI檢查比受傷時CT檢查發現有新的腦損傷病灶，而傷后隨訪CT均未有新的腦損傷病灶發現。

表1　評殘時SWI、CT陽性檢測率頻數表

評殘時9名患者DTI有陽性發現，陽性檢出率為32%。

腦硬膜下出血、腦硬膜外出血、蛛網膜下腔出血吸收后，評殘時SWI、DTI均無陽性發現。

2.3 BOLD檢查發現

相容性任務：反應的準確率：8 %~96 %；反應時：408~1 074 ms。相容任務準確率有9例（傷殘分布于7~10級）低于50%，占75%。

不相容性任務：反應的準確率：0 ~60 %；反應時：429~1097ms。不相容性任務準確率有11例（傷殘分布于7~10級）低于50%，占91.7 %；4例（傷殘分布于8~9級）不相容性任務準確率高于相容任務。

12個被試間的結果差異較大，所有不相容任務與相容任務激活程度間均存在不同程度的差異，激活分布區域很散；部分被試存在較明顯的頭動偽影。

3　討論

3.1 SWI在精神傷殘評定中運用

SWI成像原理[4-5]：當出血時，脫氧血紅蛋白轉變為高鐵血紅蛋白，高鐵血紅蛋白穩定性差，易于解體，最終被巨噬細胞吞噬引起組織內含鐵血黃素沉積，含鐵血黃素為高順磁性物質，表現為SWI圖像上的低信號，因此，SWI能夠比常規梯度回波序列更敏感地顯示出血，甚至是微小出血。

SWI對于評價彌漫性軸索損傷（diffuse axonal injury）非常有價值[6]，DAI經常表現為皮質下深層白質內點狀出血，而CT或常規MRI都難以顯示。SWI通過檢測組織之間磁敏感性上的差異，最終由于包含有順磁性的脫氧血紅蛋白產物（脫氧血紅蛋白，高鐵血紅蛋白，含鐵血黃素）在不同組織區域內存在，而出現相位差異。已有研究表明[7]，SWI較常規MRI在檢測DAI患者病變的大小、容積和出血分布上敏感性要高出3~6倍。另外，SWI對于檢測其他檢測方法難以發現的腦干創傷也特別有用。CT和常規MRI序列上能夠顯示大范圍的出血，但是小的剪切傷所致的小出血點只能通過SWI發現。

在交通事故精神傷殘評定實踐中，患者受傷時存在腦器質性損害證據是評殘的前提，鑒定人對此一般都很重視，而往往忽視鑒定時影像學檢查結果，我們常常看到鑒定時患者腦CT檢查示“未見明顯異常”或“出血已吸收”、“挫裂傷已吸收”，保險公司對此常提出異議，認為憑什么仍診斷“腦外傷所致精神障礙”；鑒定時常碰到患者臨床表現與其腦CT發現并不完全相符，難以用CT發現解釋患者的臨床表現。本研究發現SWI對腦內微出血病灶的敏感性很高，在鑒定時（一般距受傷半年以上）往往仍能發現原有損傷病灶，且有的還能發現CT未發現的新的病灶，腦外傷隨時間推移，SWI的檢測效率與CT的檢測效率不同，差異有統計學意義，評殘時SWI的陽性檢出率要優于CT，顯然能提高鑒定的準確性和可信度。

但SWI檢查也會受到一些因素的影響，如靠近顱底處（乳突）或者靠近氣腔處（副鼻竇等）會有磁敏感偽影，所以這些區域的病灶有可能被遺漏；檢查時間較CT為長，部分患者會不配合出現頭動偽影，影響圖像的診斷。在硬膜下、硬膜外出血、蛛網膜下腔出血吸收后，到傷殘評定的時候較難有陽性發現。

3.2 DTI在精神傷殘評定中運用

DTI成像原理[4-5]：在人體生理條件下，水分子的彌散受組織內的細胞膜和大分子的影響，隨方向改變而變化，這種現象稱彌散各向異性，具有很強的方向依賴性。彌散各向異性在腦白質纖維束中表現最為明顯，由于疏水的細胞膜和髓鞘的作用，水分子的彌散運動在與神經纖維走行一致的方向受限最小，運動最快，而在與神經纖維垂直的方向受限最大，運動最慢。DTI是利用腦實質中水彌散的各向異性進行定量成像的方法。

DTI可用于評價腦白質纖維的完整性，我們這組病例的陽性發現率不高，原因可能為：DTI技術本身對出血不是很敏感；靠近顱底處（乳突）或者靠近氣腔處（副鼻竇等）也會有磁敏感偽影，所以這些區域的病灶有可能被遺漏；檢查時間較長，部分患者會不配合出現頭動偽影，影響圖像的診斷。

3.3腦震蕩患者SWI、DTI檢查

腦震蕩[8]一直以來爭議頗多，問題的焦點在于形成臨床癥狀的病理改變，近年來認識到，腦干網狀結構受損是腦震蕩后意識障礙的本質，同時，外傷時腦脊液在腦室內震動，顱內壓力急劇改變，腦血管功能紊亂等對整個大腦功能的改變起著一定的作用。動物實驗表明，腦震蕩在顯微鏡下可見器質性損害，光鏡下可見腦組織水腫、充血，靜脈血流變慢，灰質、白質、胼胝體、軟腦膜的下面有小而不明顯的點狀出血，有時可見腦內毛細血管輕度撕裂和破裂，神經元腫脹，神經軸索尤其在腦干部位出現增粗、腫脹，有的軸索彎曲或呈串球狀，斷端可見收縮球，電鏡下可見神經細胞粗面內質網脫粒、中央染色體溶解、線粒體顯著腫大等，上述顯微鏡下改變，通常是良性的，并且是可逆的，但是功能性改變往往會轉為器質性改變，遇到不利條件或反復多次發生腦震蕩，這些可逆性功能紊亂逐漸演變為更穩定的器質性改變，如拳擊運動員的腦萎縮、損傷性癲癇和腦水腫正是由于這個原因。臨床上發現腦震蕩后遺癥發生率明顯高于腦挫裂傷，兒童明顯低于成人，表明心理因素是癥狀群的主要誘發因素。

在鑒定實踐中，腦震蕩精神傷殘評定備受爭議，持反對觀點者認為，腦震蕩并非腦器質性損害，其后遺精神障礙（腦震蕩后綜合癥）實質上屬于神經癥性質，系功能性精神障礙，非腦器質性損害所導致，所以不宜評定精神傷殘。本研究只收集到3例臨床診斷腦震蕩的典型病例，結果發現患者受傷時CT及評殘時SWI、DTI均無陽性發現，提示腦震蕩精神傷殘評定應慎重對待。

3.4 BOLD-fMRI在精神傷殘評定中運用

BOLD-fMRI成像原理[4-5]：血液中氧合血紅蛋白是逆磁性物質，而脫氧血紅蛋白是順磁性物質，當腦組織興奮時，局部流入大量氧含量豐富的新鮮血液，從而使局部脫氧血紅蛋白含量下降，順磁性物質減少，腦功能成像時功能活動區的皮層表現為高信號，以此實現MR成像。fMRI能在特定的腦功能活動時對腦組織進行實時的功能成像，對人腦在生理和病理狀態下的功能活動進行有效的評價。

顱腦損傷患者常伴有認知功能損害，其中執行功能是一個很重要的維度，反應抑制在執行功能中具有重要作用，SSRC是一種選擇性反應時任務，能很好的揭示反應抑制的情況。本研究采用該任務刺激，目的是想了解被試局部功能區的殘留或同側輔助功能區及對側功能區的代償情況，為腦功能的恢復情況提供較為客觀評價。而本研究結果顯示，12個被試間的結果差異較大，所有不相容任務與相容任務激活程度間均存在不同程度的差異，激活分布區域很散；75%相容任務準確率低于50 %，相容性任務準確率低于50 %數據可信度差，該測驗類似“二項必選數字測驗”；部分不相容性任務準確率高于相容任務，如果被鑒定人能配合檢查，理論上不應出現此種情形；部分被試存在較明顯的頭動偽影。提示BOLD檢測結果和臨床檢查的結果存在不一致。

4　結論

SWI由于其對微出血（陳舊或新鮮）的高敏感性，可以作為一種輔助檢查的方法補充現有手段的不足；由于技術上的一些局限（檢查部位，檢查時間），目前SWI尚不作為首選的檢查方法應用于司法鑒定，但在某些特定的病例（如臨床表現與CT表現不一致），可作為一種尋找腦器質性損害證據的補充方法。

DTI可以觀察腦白質纖維的完整性，在一些特定案例可能會有一定幫助，可以有選擇地開展。

運用SWI、DTI檢查尚難以發現腦震蕩患者存在腦器質性損害證據。

對腦功能的研究，采用不同的任務可以檢測不同對應的功能，但腦外傷所致精神障礙病理機制、臨床表現十分復雜[5]，相同或類似部位的損傷可能對應不同功能的受損，因此單一任務的測試在不同患者可能會有較大的差異。個性化的測試需要大量的準備時間和檢查時間，這在實踐中是不太現實的。患者的文化程度不一，對任務的理解能力有較大的差異，接受的刺激程度會存在差異，且患者在接受某刺激時不能完全排除其他因素的干擾，不同患者的心理狀態不同，交通事故精神傷殘評定的患者受經濟利益驅動，不能排除存在故意不配合檢查（故意裝壞）可能。由于上述原因，BOLD-fMRI可以作為一種研究手段應用于司法鑒定，并不能提供更多更可靠的證據，實用價值不大。

參考文獻：

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[8]江基堯.現代顱腦損傷學[M].上海：第二軍醫大學出版社，2010：97-273.

（本文編輯：管唯）

鑒定制度

Forensic System

Evaluation of Functional Magnetic Resonance Imaging in the Assessment of Psychiatric Impairment Induced by Traumatic Brain Injury

TANG Tao1，ZHANG Qin-ting1，2，CAI Wei-xiong1，LIU Chao1，TANG Wei-jun3

(1. Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine，Institute of Forensic Science，Ministry of Justice，Shanghai 200063，China; 2. Shanghai Mental Health Center，School of Medicine，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200032，China; 3. Shanghai Huashan Hospital，Shanghai 200040，China)

Abstract:Objective To explore the application of Functional Magnetic Resonance Imaging in the assessment of psychiatric impairment induced by traumatic brain injury. Method The patients' CT scan images of skull，including those scanned right after the incident of injury and recently，were collected，and then the forensic assessment of mental disorder for these patients was conducted. During the assessment，SWI and DTI were used. In addition，some of the patients were required to undertake BOLD-fMRI. Results There was no finding of organic brain damage in the patients with brain concussion，according to the results of SWI and DTI. In comparison to CT，SWI has a higher rate in detecting organic brain damage. DTI is effective in examining the completeness of brain white matter fiber. The BOLD results were inconsistent with those of behaviour study and impairment assessment. Conclusion For some cases，particularly when there is inconsistence between clinical manifestations and CT results，SWI can be considered as an additional method to search for organic brain damage evidence. DTI can be useful and selectively applied in cases of brain white matter fiber injury. It is still difficult to detect evidence for the existence of organic brain damage in the patients with brain concussion using SWI and DTI. Because BOLD-fMRI cannot provide additional or more reliable evidence，it is of little value in forensic practice.

Key words：forensic psychiatry；traumatic brain injury; mental impairment induced by brain damage; functional magnetic resonance imaging

通信作者：張欽廷（1975—），男，主任法醫師，碩士，主要從事法醫精神病學研究。E-mail: zhangqinting@126.com。 蔡偉雄（1967—），男，主任法醫師，博士，主要從事法醫精神病學研究。E-mail: tsaise@126.com。

作者簡介：湯濤（1966—），男，主任法醫師，主要從事法醫精神病

基金項目：國家自然科學基金（81001354）；上海市法醫學重點實驗室資助項目（14DZ2270800）

收稿日期：2015-06-12

文章編號：1671-2072-（2015）05-0029-05

doi:10.3969/j.issn.1671-2072.2015.05.005

文獻標志碼:A

中圖分類號：DF795.3