磁共振彌散張量成像在顱腦損傷中的臨床應用

包朝魯門，包金鎖

（內蒙古民族大學第一臨床醫學院，內蒙古 通遼 028000）

1 TBI的概述

TBI是一個常見的神經外科疾病，具有許多潛在的急性或慢性的神經系統后果。全世界每年有超過5000萬人患有TBI，在美國，每年造成28萬人住院和5萬人死亡，據估計，有超過300萬人因TBI而長期殘疾，在我國TBI發病率已超過 100/10萬人口，TBI的死亡率為13/10萬，僅次于西方發達國家，在過去十年中，TBI的病死率和致殘率居高不下，總病死率高達30%～50%左右[1]。TBI最常見的原因是交通事故、跌倒、運動損傷、攻擊和軍事人員爆炸傷害，交通事故是TBI相關死亡的最常見原因[2]。TBI中，格拉斯哥昏迷評分（Glasgow coma scale，GCS）是最常用的分組方法之一，使用GCS評分，TBI分為輕度（評分≥13）、中度（評分9～12）和重度（評分3～8）[3]。神經影像學在TBI的診斷、預后和治療中起著至關重要的作用。然而，常用的神經放射成像方式缺乏準確診斷和預測TBI預后的能力。DTI對白質細微結構變化十分敏感，可提供多種對比信息，各向異性參數對比和顏色對比圖，顯示TBI損傷區域大小及白質纖維束方向。在有關TBI的文獻中有許多DTI研究，研究發現，與對照組相比，TBI人群中各向異性分數（fractional anisotropy，FA）降低，平均彌散率（mean diffusivity，MD）增加，FA值降低的機制被認為是白質纖維束損傷的結果。

2 DTI的原理及方法

DTI的生理基礎是水分子彌散的各向異性，即彌散張量。DTI可對生物組織中分子（主要是水）的擴散過程進行無創的活體成像。在水分子進行熱運動擴散時，垂直作用于纖維束方向的阻力遠遠大于水平方向，因此，水分子的擴散模式可以揭示正常或患病狀態下的組織結構的微觀改變[4]。通常，DTI產生多個參數，如MD、FA等，FA和MD是文獻中常用的擴散率測量方法，FA值反映的是擴散張量中分子各向異性成分占總擴散張量的比值，范圍為0～1，FA的數值大小與神經纖維束的完整性、致密性及平行性有關，在神經纖維走形非常規則時，FA值較大，當神經纖維束的完整性受到破損時，FA 值降低；MD值表示分子擴散的情況，對神經纖維束水腫、壞死比較敏感，當神經纖維束損傷時，MD值增高，可用于研究病理以及正常區域的大腦[5]。由于DTI可以顯示白質纖維結構的異常，并且可以提供大腦白質連通性的模型，現在正迅速成為神經系統疾病的放射學評估標準。隨著DTI技術的不斷發展，使用Neuro3D 軟件（西門子公司）與DTI結合后，將 DTI 數據整合成三維圖像，將白質束的走行方向、空間位置、數量以及纖維間的連接關系充分可視化。DTI可清晰的顯示TBI患者顱內纖維束損傷程度，在TBI的診斷、治療及預后方面都具有重要意義。

3 DTI在TBI中的應用價值

輕度顱腦損傷（mild traumatic brain injury mTBI）mTBI是一個主要的公共衛生問題，臨床中，mTBI患者在神經外科占很大比例。對這類患者的診斷一般基于CT診斷，包括腦挫裂傷、硬膜下出血、硬膜外出血等；對于出血量很少的患者，常規影像學檢查不易判斷且其檢出率低；而對于最輕的腦震蕩患者由于常規CT、MRI無異常表現，只能通過對患者癥狀進行評估，使這些患者極易被忽視，給臨床診斷及治療帶來很大困擾[6]。Hellstr?m[7]等學者利用 DTI 研究mTBI后的腦結構變化發現，在134個mTBI病人受傷后12個月，白質變化與認知、自我評價、軀體癥狀、情緒之間存在顯著相關性。Oehr[8]等學者對mTBI的DTI研究表明，神經纖維束損傷可能導致mTBI后的神經認知和行為缺陷。Miles[9]等學者對17例mTBI患者和29例年齡匹配的對照組進行了成像，發現半卵圓中心、胼胝體和內囊后肢FA降低。DTI能形象直觀的顯示白質纖維束，白質纖維束可作為評價mTBI患者認知功能障礙的更客觀的形態學指標，因此DTI對于mTBI的診斷和治療具有重要意義。

中、重度顱腦損傷（moderate-severe traumatic brain injury）中度、重度顱腦損傷是GCS評分＜13分的TBI患者，臨床上這類患者可能需要搶救或急診手術，MRI檢查時間長，危重患者不適宜進行這項檢查。最合適的神經影像學檢查是符合美國放射學學院標準進行的非對比計算機斷層掃描（CT），頭顱 CT檢查基本可以診斷明確；但是，頭顱CT有自己的局限性，如早期CT掃描可能低估實質挫傷的大小，對彌漫性軸索損傷的檢測有限，CT掃描不能可靠地顯示腦水腫和顱內高壓相關的繼發性缺血性改變等。Wilde[10]等人的研究對43名中、重度TBI兒童進行了成像，并將其與遭受骨科損傷的對照組進行了比較，TBI組的束帶FA明顯降低。Newcombe[11]等學者對33例中重度TBI患者進行了成像，并與28例年齡匹配的對照組進行了比較，本研究通過評估低于臨界FA閾值的體素比例來分析全腦白質損傷，在TBI組中發現有統計學意義的FA減少。Rutgers[12]等學者還發現重度TBI患者在胼胝體中的FA明顯低于輕度TBI患者和對照組。DTI能預測重度顱腦損傷患者昏迷時間，為臨床治療提供一定的指導。綜上所述，當病情允許時，行DTI檢查對評估中、重度顱腦損傷患者病情嚴重性及預后具有臨床意義。

4 小結與展望

DTI是一種新型的可在活體觀測腦白質神經纖維結構的有力工具。越來越多的基于DTI的研究、臨床應用及試驗，顯示了該方法的巨大潛力。但在臨床上 DTI仍沒有作為常規檢查用疾病診斷，此與使用DTI存在一定的局限性和爭議有關。目前，DTI存在的局限性與爭議主要有以下幾點：腦白質纖維束的復雜性和交叉區域可以阻止DTI對底層纖維結構的充分反映；感興趣區選取易受人為因素影響；DTI成像容易受到運動、噪聲、磁敏感效應等的影響；DTI檢查耗時長，受檢者不能積極配合等。而 DTI對于神經系統疾病的發展及預后的評估對TBI的臨床診斷和治療方面都有著重要的參考價值。隨著社會的高速發展，DTI技術創造了新的機會來檢測可能會被常規成像忽略的TBI。通過這種技術，可以做出更具體的診斷結合更具體的治療，為TBI的診治提供更客觀的依據，提高診斷和預后的準確性，并改善TBI的管理，進一步指導臨床治療，提高病人生活質量。