磁共振彌散張量成像技術在輕中度腦損傷中的應用

潘孝根 李捷 潘海鵬 趙凱宇 勞群*

隨著世界工業的不斷發展，創傷成為危害人類健康的一大危險因素，其中腦外傷發生率約占全身各部位外傷的20%左右，致死致殘率高居全身創傷首位。有文獻報道，在美國每年有>1.1萬人因車禍和暴力導致腦外傷，約30%的人不能正常學習和生活［1］。我國創傷性腦損傷（TBI）患者也在逐年增多，其中以中、青年人占大多數。輕中度腦外傷患者可以得到不同程度的恢復，但仍有部分患者會有頭痛、記憶力衰退、健忘等，重癥患者會留下嚴重后遺癥［2］。對于輕中度腦外傷導致的后遺癥，缺乏客觀的判斷標準。近年來，隨著磁共振彌散張量成像（DTI）技術的發展，為腦外傷后導致神經束損傷的檢出提供更為優越的方法［3］。本文旨在探討腦外傷患者顱腦DTI的表現及對預后評判中的價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2016年10月至2018年10月本院25例輕中度腦外傷患者的臨床資料，其中男21例，女4例；包括車禍傷16例，墜落傷3例，其它外傷6例。顱腦損傷病灶局限于額顳葉皮層，首診格拉斯哥評分（GCS）9~15分，臨床表現均有頭痛，記憶力下降，健忘及不同程度認知功能障礙，4例表現有偏側肢體運動功能障礙。傷后對患者>6個月時間的隨訪并評定其認知功能預后（mRS），由精神科醫師出具蒙特利爾認知評估量表（MoCA）對25例患者進行認知功能評估。

1.2 方法 （1）磁共振掃描：采用GE公司的Signa 1.5T HDX型超導型磁共振掃描儀，梯度場23 mT/m，切換率120 T/m/s.8通道頭顱線圈，常規掃描方向是橫斷及冠狀位，掃描序列T1加權（TR1415 ms/TE27 ms/TI740 ms），T2加權（TR3800 ms /TE105 ms），FLAIR（TR8402 ms/TE127 ms /TI2100 ms），DWI（TR6000 ms TE98 ms，B值0 s/mm2和1000/mm2），掃描層厚5 mm，間距0.5 mm，矩陣256×192，NEX 2次。層厚5 mm，間距0.5 mm。DTI掃描運用自旋-平面回波技術（SE-EPI）（TR10000 ms/TE115 ms），層厚5 mm，間距0，彌散系數b=0和b=1000，彌散敏感梯度方向15個。掃描方向為橫斷及冠狀。（2）DTI測量方法及圖像后處理技術：應用美國GE公司提供的AW工作站，采用funtool4.4分析軟件。采用KUSANO等［4］方法，以T1和T2或FLAIR為參考圖像，橫軸位上，測量外傷病灶側及非病灶側部分各向異性FA值和平均擴散率MD值，觀察病灶遠端額前回神經束的FA值變化。對顳葉損傷累及內囊的患者，在大腦腳水平測量病灶側及同平面非病灶側FA值和MD值。同時對患者進行>6個月的DTI追蹤成像。

1.3 統計學方法 采用SPSS 13.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，采用t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 損傷部位 額葉損傷19例，單側額顳葉復合損傷6例，其中4例顳葉損傷累及內囊。

2.2 MRI表現 首次MRI檢查均在外傷后3 d內，后期動態檢查從傷后15 d開始。首次MRI檢查信號表現為腦實質內長T1混雜T2信號改變，出血表現為斑片狀或灶樣短T2信號，傷后15 d~6個月隨訪，表現為單側額葉及顳葉損傷后均遺留有小的囊變軟化灶，單側額葉皮層有囊變灶19例，單側顳葉皮層囊變灶3例，其中4例內囊后支有小的囊變灶，MRI信號表現為長T1長T2信號改變，邊界清楚，信號均一，17例囊變灶周圍腦溝有增寬改變。其中4例內囊后支小囊變灶患者，合并有同側大腦腳萎縮改變，但MRI信號改變不明顯。額前束病灶側FA值明顯低于非病灶側。大腦腳病灶側的FA值明顯低于非病灶側。額前葉神經束病側FA值較健側明顯下降（0.45±0.06 vs 0.50±0.05），差異有統計學意義（P<0.05）。大腦腳病灶側FA平均值為0.38 非病灶側平均值為0.48，平均值相差0.1。DTI圖像表現，19例額葉損傷和6例額顳葉復合損傷患者表現為部分額前回神經束的中斷，較非病灶側數目減少。顳葉損傷累及內囊的病灶側則表現為錐體束的損傷且部分中斷。在錐體束受累及的4例中，有偏側肢體運動功能障礙。

圖1A-2B為正常成人DTI纖維束；圖3A-3B為右側額顳葉外傷，DTI顯示右側錐體纖維束稀少，部分纖維束中斷；圖4A-5B分別為左側顳葉外傷和右側顳葉外傷并累及基底節，DTI分別顯示患側椎體束減少、部分中斷；圖6A-6B為雙側額顳葉輕度腦外傷病例，DTI顯示雙側錐體束纖維較稀少，前份部分纖維束中斷

3 討論

DTI是在磁共振彌散加權基礎上發展起來的一項新技術，是利用組織中的水分子的各向異性特征進行成像。用FA值表示，FA值是描述大腦錐體束各向異性特征的主要參數之一。其大小與神經髓鞘的完整性、纖維的致密性有關，能夠反映白質纖維是否完整，可以對神經束微觀結構的變化進行觀察，是目前唯一能夠用于檢測活體神經束完整性的技術［5］。

外傷患者神經軸突膜的損傷，導致神經元軸索平行方向的彌散受限，而細胞骨架網的受損可能使垂直方向上彌散增加。另外，由于發射器所致橫向彌散增加，結果導致各向異性下降，FA值下降。患者由于軸質運輸受限及局部細胞器的堆積，導致局部結構及軸索腫脹，并使細胞滲透增加，這些均使FA下降。神經生理學已經證實神經的傳導、運動功能主要依賴其纖維束的完整性［5］。近年來研究報道腦損傷與相關神經束完整性的關系，認為神經束與FA 值的大小有相關，FA值下降越大，神經束損傷程度越大［1，3］。已有較多文獻報道錐體束損傷與運動功能恢復的關系，在大腦腳測量FA值，可以推斷錐體束損傷的程度［6］。并通過DTI的動態觀察可以預測錐體束損傷后中長期預后［7］的研究提示，額葉皮層及額前束的結構改變與人類情緒和精神狀況改變有關，并可以通過功能磁共振檢測其變化［8］。MICHAEL等［1］通過磁共振DTI技術研究20例輕度腦損傷患者，在常規磁共振圖像上并未發現異常改變，但通過DTI技術測量發現在額前葉神經束FA值有明顯下降，認為患者額葉有神經束的損傷存在，其臨床表現與其相符。NIOGI等［3］觀察34例腦震蕩患者后發現在胼胝體、基底節及額前葉神經束均可發現FA值的改變，推斷這些改變與外傷有關。WADA等［9］觀察51例慢性期腦外傷后有認知功能障礙的患者，測量上縱束、額前葉及島葉的FA值低于正常人，認為這些部位FA值下降與認知功能部分缺失有關。

有文獻報道，可以通過測量錐體束遠端FA值判斷錐體束受損程度［6］。本資料結果顯示，病側和非病側額前葉神經束的FA值存在差異，提示病側額前束受損，再根據臨床上可能出現相應的癥狀相互印證。在本組隨訪患者中，病灶>1個月MRI表現為囊變軟化灶，為損傷后慢性后遺期改變，DTI顯示，病變區神經束不同程度中斷，在受傷中斷的神經束遠端4~8周后可以出現繼發性的變性（華勒氏變性），其發生機制是腦損傷后，該部位皮質或皮質下白質因損傷、缺血等原因而發生壞死，損傷區遠側軸索及髓鞘崩解，雪旺細胞增生并吞噬消化崩解的軸索和髓鞘碎屑，錐體細胞與其軸突的聯系被切斷，錐體束失去營養來源即發生華勒氏變性［10］。作者認為通過病灶遠端的神經束測量FA值比較直觀，可以減少測量誤差。

DTI技術對診斷額前葉神經束損傷導致的認知功能部分損傷有一定的意義。但腦損傷?？梢岳奂半蓦阵w等其他部位，本文僅探討額前葉神經束的損傷，存在局限性，且病例數較少，觀察時間短，因此需要進一步研究。