磁共振擴散張量成像在缺血缺氧腦病患兒中的臨床應用

黃 瑩 張 嵐 黃婷婷 邢 威 吳云虎 韓東明

1)新鄉醫學院第一附屬醫院，河南 新鄉 453100 2)河南中醫藥大學第一附屬醫院，河南 鄭州 450000

胎兒及圍生期嬰幼兒由于宮內窘迫、產程延長、新生兒窒息、新生兒重癥肺炎、新生兒缺氧缺血性腦病等病因會導致腦組織不同程度的損傷，從而引起一系列后遺改變。缺血缺氧是腦癱(cerebral palsy，CP)發生的獨立危險因素[1-2]，研究顯示缺血缺氧腦病患兒發展為CP的概率為正常兒童的9.8倍[3]。CP不僅引起運動障礙，同時常伴智力缺陷、癲癇、行為異常、精神障礙及視聽覺、語言障礙[4]，給家庭、社會造成嚴重負擔和危害[5-6]。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)具有無創、無輻射以及空間分辨率高等優點，可以用于評估腦損傷程度及預后[7]。磁共振擴散張量成像(magnetic resonance diffusion tensor imaging，DTI)能夠定量描繪腦白質神經纖維束的走行方向、疏密程度以及損傷等情況，對顱腦MR平掃不能發現的微小病變非常敏感[8]。本研究擬采用DTI技術對缺血缺氧腦病患兒的腦部病灶進行定量評估，旨在尋找CP患兒腦損傷的關鍵部位及參數，指導臨床早期干預。

1 資料與方法

1．1一般資料前瞻性納入2016-12—2018-12于河南中醫藥大學第一附屬醫院行MRI頭顱平掃及DTI檢查的患兒40例，根據隨訪結果分為CP組和非CP組各20例，2組間年齡匹配，間隔不超過1個月。CP組男10例，女10例，磁共振檢查年齡(23.2±17.5)月。非腦癱組男10例，女10例，磁共振檢查年齡(17.8±14.7)月。2組性別、年齡、出生體質量、胎齡比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。納入標準：(1)行磁共振頭顱平掃及DTI檢查；(2)年齡<2歲；(3)有缺血缺氧腦病史；(4)磁共振圖像及臨床資料完整；(5)隨訪至2歲以后臨床最終確定診斷，診斷符合CP的標準[9]。排除標準：(1)進行性發展的神經肌肉性疾病；(2)合并遺傳代謝性疾病、腦積水、顱內感染、顱腦發育畸形等；(3)既往接受過選擇型脊神經后根切斷術、周圍神經選擇性切斷術、下肢矯形外科手術等。本研究經醫院醫學倫理委員會審核通過，均與患兒家長簽署知情同意書。

表1 CP組和非CP組臨床資料比較

1．2 方法

1．2．1 檢查方法：使用飛利浦公司3.0T Ingenia超導型磁共振，頭顱8 通道線圈。對于不能配合的患兒，灌腸10%的水合氯醛(0.5 mL/kg，最大劑量10 mL)，待患兒熟睡后進行MR檢查。掃描序列及參數如下：3D-T1WI(TR 7.8ms，TE 3.8 ms，層厚2 mm，層間距-1 mm，層數120，FOV 180 mm×240 mm×120 mm，矩陣180×227)；軸位T2WI(TR 1 608 ms，TE 80 ms，層厚5 mm，層間隔1 mm，層數18，FOV 230 mm×230 mm×107 mm，矩陣384×208)；軸位T2-FLAIR(TR 7 000 ms，TE 120 ms，TI 2 250 s，層厚5 mm，層間隔1 mm，層數18，FOV 240 mm×219 mm×120 mm，矩陣356×157)；矢狀位T2WI(TR 2 500 ms，TE 234 ms，層厚2 mm，層間隔-1 mm，層數120，FOV 240 mm×219 mm×120 mm，矩陣240×221)。DTI掃描參數：FOV 220 mm×220 mm×120 mm，矩陣112×110，層厚2 mm，層數60，間隔0，TR 9 000 ms，TE 93 ms，方向32，b值1 000 s/mm2，激勵1次。

1．2．2 圖像后處理：將原始數據傳送至PHILIS Portal星云工作站，生成FA-DTI張量圖并勾畫ROI，ROI大小為(10±2)mm2，FA值測量2次取平均值，盡量在病灶區域勾畫(圖1)。所有FA值由兩位醫師(分別具有6 a及9 a的兒科影像診斷經驗)在不知道患兒臨床資料及最終診斷的情況下獨立勾畫ROI并測量，對于意見不一致的經討論確定最終結果。測量區域包括雙側大腦腳、內囊前肢、內囊膝部、內囊后肢、半卵圓中心、皮質脊髓束、下縱束、丘腦后輻射、額葉白質、頂葉白質、胼胝體膝部、胼胝體體部、胼胝體壓部。

圖1 ROI測量部位示意圖A：大腦腳(紅色圓圈)；B：內囊前肢(紅色圓圈)，內囊膝部(黃色圓圈)，內囊后肢(玫紅色圓圈)，丘腦(白色圓圈)，丘腦后輻射(藍色圓圈)，胼胝體膝部(橙色圓圈)，胼胝體壓部(綠色圓圈)；C：半卵圓中心區(黃色圓圈)

1．3統計學分析應用SPSS 22.0軟件進行統計學分析。計量資料采用均數±標準差表示，計數資料采用頻數或百分比表示。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗對所有計量資料行正態性檢驗，如符合正態分布，采用兩樣本獨立t檢驗；如為偏態分布，則采用Mann-WhitneyU檢驗。磁共振檢查年齡、胎齡、出生體質量、FA值比較采用兩獨立樣本t檢驗，性別比較采用χ2檢驗。所有分析均為雙側檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2．12組FA值比較2組間雙側大腦腳、內囊后肢、半卵圓中心、皮質脊髓束、下縱束、丘腦后輻射、頂葉白質、胼胝體膝部、胼胝體體部、胼胝體壓部FA值比較差異均有統計學意義(P<0.05)，雙側內囊前肢、內囊膝部、額葉白質FA值比較差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2、圖2。

表2 CP組和非CP組FA值比較

注：*P<0.05

圖2 DTI彩色張量，A～C：痙攣型雙癱，女，19月，PVL；D～F：正常，男，18月，顱腦未見異常

3 討論

胎兒及圍生期嬰幼兒由于多種原因會導致缺血缺氧腦損傷[10-11]。新生兒腦組織主要依靠血液中的氧分和葡萄糖供能，缺血缺氧會降低腦細胞的能量供給[12-13]。機體為了氧化供能，通過無氧酵解代謝產生大量的乳酸和酮體；同時高能磷酸鹽水平下降，跨細胞離子泵功能失調，水分子彌散運動發生異常，大量的乳酸堆積在細胞內會發生細胞酸中毒及細胞毒性水腫[14]，血腦屏障被大量氧自由基破壞，腦組織的損傷進一步加重，最終引起腦梗死、腦軟化灶及腦萎縮[15-17]，尤其是早產兒[18]。因此，早期定量評估缺血缺氧腦損傷的程度對于早期干預至關重要。

DTI是目前在體無創評估腦白質纖維束損傷的最為有效的方法，能發現常規顱腦平掃不能發現的隱匿損傷，DTI可以直觀地反映腦組織白質纖維束的走行、稀疏及破壞等狀態，有助于評價療效及預測神經發育結局[19-20]。FA值可以定量反映腦白質纖維束髓鞘化的程度，是評價腦白質損傷或功能障礙的最為敏感的參數[21]。FA值的高低與神經纖維束發育的程度及完整性相關[22-23]。

本研究發現，雙側大腦腳、內囊后肢、半卵圓中心、皮質脊髓束、丘腦后輻射、下縱束、頂葉白質、胼胝體膝部、胼胝體體部、胼胝體壓部FA值在2組間差異有統計學意義(P<0.05)，CP組FA值均低于非CP組。皮質脊髓束是最大的下行神經纖維束，起源于中央前后回的錐體細胞，下穿經過內囊后肢及大腦腳，普遍認為與運動功能相關，控制骨骼肌的隨意運動[24-25]。缺血缺氧可導致髓鞘形成障礙或纖維損傷，也可導致近端神經元破壞后，遠端軸索失營養的華勒(Wallerian’s)變性，從而引起下行運動通路傳導阻滯，出現痙攣型雙癱或四肢癱[26]，因此，皮質脊髓束的損傷與痙攣型CP的發生關系密切。研究發現[27]，腦組織感覺運動傳導通路是環形的，丘腦后輻射損傷導致與皮層的感覺運動聯系變少，引起皮質脊髓束的傳導功能阻礙，加重了運動功能障礙。胼胝體是最大的連合纖維，是整合雙側大腦半球的高級運動中樞和認知功能聯系的通道[28]。CP組患兒胼胝體形態多變薄[29]，在胼胝體體部、壓部更為明顯，DTI表現為白質纖維束走行稀疏、缺損、斷裂。胼胝體的損傷導致雙側大腦半球出現失聯狀態，導致認知和情感的異常障礙、語言視力障礙、癲癇、運動障礙等嚴重后果。下縱束屬于聯絡纖維，聯系顳枕皮質各部，而顳枕葉與認知功能相關。研究證明，下縱束、前額葉、后枕葉的FA值和IQ呈正相關[30]，額頂枕區聯絡纖維束損傷后，信息的傳輸及加工不能有效地進行，導致患兒出現不同程度的認知及運動功能障礙。本研究中，2組間左右內囊前肢、內囊膝部及額葉白質FA值差異無統計學意義(P>0.05)，髓鞘化的發育規律為由后往前，因此內囊前肢、內囊膝部及額葉白質因缺血缺氧造成的損傷時間相對靠后，損傷程度相對稍低，與CP的關系不大。

本研究還存在一些不足，只測量FA值較為單一，隨著DTI技術的發展，有更多的參數可以共同參考；同時病例數較少，需要進一步擴展樣本量；只測量了白質損傷，灰質損傷未進行測量，也是我們下一步深入研究的方向。

本研究發現雙側大腦腳、內囊后肢、半卵圓中心、皮質脊髓束、丘腦后輻射、下縱束、頂葉白質、胼胝體膝部、胼胝體體部、胼胝體壓部的FA值降低，有助于早期評估病情及預測預后，指導臨床早期干預。