彌散加權成像在輕度創傷性腦損傷中的應用價值

彭紫霖，邢 杰

(普陀醫院 放射科，浙江 舟山 316100)

據世界衛生組織統計[1]，到2020年創傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI)可能會成為患者死亡和致殘的主要原因之一。而大約80%的TBI患者被認為是輕度創傷性腦損傷(mTBI)[2]。大多數mTBI患者最終可完全康復，但也有部分患者在第一個月內出現神經認知問題，近四分之一患者可能在一年后出現神經性后遺癥[3]。目前，mTBI患者創傷后遺癥發生及其影響因素的相關研究文獻并不多見。常見的成像技術如計算機斷層掃描和常規磁共振成像(MRI)已被廣泛應用于顱腦損傷中，以反映大腦的形態學變化[4]，但往往不能顯示彌漫性軸索損傷(diffuse axonal injury，DAI)。彌散加權成像(DWI)常用于無創性腦白質病理學的研究，已被證明是揭示mTBI中細微腦改變的最有希望的方法之一[5]。有研究表明，DW-MRI特別是DWI有助于鑒別腦結構中與TBI相關的改變[6]。本研究通過探討彌散加權成像在輕度創傷性腦損傷中的應用價值，望為臨床診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性選取2016年1月—2019年12月普陀醫院收治的mTBI患者80例(觀察組)，其中男54人，女26人；年齡20～65歲，平均(35.6±13.7)歲；根據美國康復醫學會及神經外科學會和腦損傷基金會對輕度腦損傷的定義[7]確診。納入標準：有明確腦外傷史，傷后24 h內伴有短暫意識喪失或意識改變(<30 min)，傷后24 h格拉斯哥昏迷量表(GCS)評分≥13分，采用常規CT 和MRI 檢查均未發現典型的軸索損傷征象。排除標準：腦卒中、腦瘤、多發性硬化等患者，具有神經系統或精神疾病史、酒精中毒史，具有嚴重系統性疾病、血管阻塞和慢性阻塞性肺病史等。另選正常成年人40名作為對照組，其中男29名、女 11名；年齡21～66歲，平均(34.8±12.3)歲。2組性別、年齡差異無統計學意義(P>0.05)。

1.2 影像學觀察 所有研究對象均采用東芝16排CT進行頭顱冠狀位掃描，采用GE1.5T磁共振掃描機進行DWI檢查，彌散加權系數B值取0和1 000, TRTE: 10 300 ms/76 ms，層厚3 mm，層數90層，視野方向數25，層厚層同距為4.0 mm/0 mm，NEX=1，掃描時252 s。FOV 24 cm × 24 cm。

將DWI數據傳輸到GEAW4.4工作站，應用Functool軟件進行后處理，得到每個層面的FA圖和ADC圖。分別在雙側內囊前支、內囊后支、額葉白質、半卵圓中心測量DWI數據，ROI大小約為20～50像素，記錄其FA值和ADC值。測量雙側內囊前支、內囊后支、額葉白質ROI置于額放射，半卵圓中心ROI置于視放射。胼胝體區由膝部至壓部依次設置ROI。選取ROI時避開出血灶、鄰近灰質皮層、大血管、腦室、骨骼、竇腔空氣及腦組織邊緣。取兩側平均值進行比較分析。

1.3 血清學檢測 取研究對象肘部靜脈血5 mL，分離血清，留取2～3 mL，保存于-80℃。酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測血清可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體(suPAR)、膠質細胞纖維酸性蛋白(GFAP)及血清Tau蛋白，所用試劑盒均購自美國ADI 公司。

1.4 統計學方法 應用SPSS21.0軟件處理數據，計數資料組間比較行χ2檢驗，計量資料組間比較行t檢驗。FA、ADC值與血清suPAR、GFAP、Tau的相關性應用Pearson相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究對象各ROI的FA和ADC值比較 觀察組和對照組常規MRI檢查均未見明顯異常(圖1a)，觀察組DWI 顯示ADC值未見明顯異常(圖1b)，部分ROI的FA 值下降(圖1c)。觀察組內囊前支、內囊后支、額葉白質、半卵圓中心的 FA值均低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)；2組各觀察部位的ADC值差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

圖1 mTBI患者常規MRI和DWI影像圖Figure 1 Routine MRI and DWI images of mTBI patients

表1 觀察組和對照組各ROI的FA和ADC值比較Table 1 Comparison of FA and ADC values of each ROI

2.2 血清學檢測結果 觀察組血清suPAR、GFAP、Tau水平高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 觀察組和對照組血清suPAR、GFAP、Tau水平比較

2.3 各ROI區FA值與血清suPAR、GFAP、Tau水平的相關性分析 經Pearson相關性分析，結果顯示：mTBI患者內囊前支、內囊后支、額葉白質和半卵圓中心的FA 值與血清suPAR、GFAP、Tau水平呈顯著負相關(P<0.05)，見表3。

表3 各ROI區FA值與血清suPAR、GFAP、Tau水平的相關性分析Table 3 Correlation analysis of FA values in each ROI region with serum suPAR, GFAP and Tau levels

3 討論

美國康復醫學會和輕度腦外傷研究組認為輕度腦損傷為：短暫失去意識<30 min，暫時性定向障礙<24 h，事故發生時精神狀態變化，30 min 后GCS為13～15分。而其中彌漫性軸索損傷是腦損傷中特殊類型，死亡率和傷殘率更高，約50%的腦損傷患者CT 和常規MRI檢查表現正常，對于輕度腦損傷患者的檢出率更低。因此，常常導致不能及時有效地評估病情和治療，從而錯過了最佳治療時機，造成遠期后遺癥[8]。近年來，彌散張量成像(DTI)在常規MR成像基礎上迅速發展并逐漸優化，對腦損傷的診斷表現出更高的敏感性和準確性，并避免了CT射線輻射的問題，為臨床診治該類患者提供了新的方法。

有研究指出，輕度腦損傷患者認知功能受損與大腦白質損傷有關[9]。DTI 利用布朗運動的水分子三維空間彌散信息進而定量分析腦組織微結構的改變，尤其對腦白質微觀結構的變化十分敏感，可通過FA、ADC值來反映組織微結構損傷情況。其中，FA 值取值范圍0～1，可反映水分子各向異性成分占整個彌散張量的比例，從而用于評價軸索損傷程度[10]，當患者大腦神經纖維完整性受到損傷時，FA 值則降低。ADC值可根據水分子的擴散快慢反映總體的擴散能力和受阻情況，進而反映細胞完整性等信息。Mohammadian等[11]認為FA值有望成為一種有前途的腦外傷后白質異常的影像學生物標記物，陶僅德等[12]認為FA 值相比ADC值更能反映腦白質受損情況。本研究發現，觀察組患者內囊前支、內囊后支、額葉白質、半卵圓中心的 FA值均顯著低于對照組，而ADC值與對照組無顯著差異。可見，FA 值更能反映腦白質受損情況。

既往研究表明[13]，suPAR水平與TBI患者病情嚴重程度相關。GFAP是中樞神經系統中一種特異性蛋白，對維持腦內髓鞘形成和神經元的結構具有重要作用。當大腦損傷時，GFAP 的聚合物分解為蛋白片段，從損傷的膠質細胞中溢出，進入細胞間隙，并通過血-腦屏障進入血液中，使得GFAP 水平升高[14]。Tau是一種僅在神經元中表達的微管結合蛋白，對維持神經元穩定、細胞間信息的傳遞具有重要功能。TBI發生后，患者腦損傷灶周圍Tau的水平和磷酸化水平均明顯升高，輕中度創傷性腦損傷患者Tau表達水平可有效反映損傷程度[15]。本研究表明，觀察組血清suPAR、GFAP、Tau水平明顯高于對照組，mTBI患者內囊前支、內囊后支、額葉白質和半卵圓中心的FA 值與血清suPAR、GFAP、Tau水平呈顯著負相關。可見，DTI檢查指標FA 值與血清學指標可從不同角度反映mTBI傷后病理生理的改變情況。

綜上所述，DTI 對診斷mTBI 較為敏感，相比ADC值，FA 值更能反映mTBI患者腦白質的受損情況，且與血清學指標水平具有顯著的相關性，可聯合用于評估mTBI病情和預后。