磁共振及其波譜用于腦代謝物水平與重型顱腦損傷患者預后的相關性分析

陳小寶，黃劍，錢鎖開

（1.江西嘉佑曙光骨科醫院腦系科，南昌 330000）

創傷性顱腦損傷約占全身損傷的15%， 其中20%為重型顱腦損傷 （Severe Traumatic Brain Injury，STBI）， 患者通常致殘率及致死率較高，是45 歲以下個體意外死亡的首要原因[1]。顱腦損傷累及非特異性上行性網狀激動系統時會導致患者出現不同程度的意識障礙，STBI 患者意識障礙時間較長，長期處于最小意識狀態，甚至是植物人，因此其是否能夠清醒及預后情況的判斷是神經外科醫生需要迫切解決的問題[2]。 但是臨床目前尚無預判創傷性顱腦損傷昏迷患者意識恢復情況的方法，傷后早期主要根據癥狀、體征以及CT 等影像學表現來判斷STBI 患者的預后。 磁共振（MRI）可很好地顯示腦組織損傷呈現的細小改變， 不會受顱骨偽影的影響，可明確顱腦損傷的部位及范圍；磁共振波譜成像（MRS）通過測量化合物“化學位移”的改變來測定化合物水平，以非侵入性的方法測定腦內化合物含量，從分子方面進行診斷[3]。 因此本研究應用MRI+MRS，探究其判斷顱腦損傷程度及預后的可靠性，指導臨床實際工作，加速患者康復， 減少致殘及致死率， 現將所得結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象 取2020 年10 月至2021 年3 月我院收治的30 例STBI 患者為研究對象， 設為觀察組，納入標準：（1）按照《顱腦創傷性昏迷診斷與治療》[4]對STBI 昏迷的規定，存在頭部外傷史，并經頭顱影像學檢查確診；（2）頭顱影像學檢查顯示顱骨骨折、顱內血腫、腦干損傷及廣泛腦挫裂傷；（3）年齡18～65 歲，傷后昏迷時間≥12 h；（4）格拉斯哥昏迷評分（GCS）為3～8 分；（5）經過治療后生命體征穩定，仍持續昏迷時間＞4 周；（6）經過我院倫理委員會同意，患者或家屬簽署知情同意書。 排除標準：（1） 受傷前就存在嚴重疾病或可能導致患者預后不良的嚴重復合傷；（2）妊娠期女性。觀察組中男18 例，女12 例，年齡28～64 歲，平均（46.39±10.06）歲。 同時選取于本院進行體檢的30 名健康者作為對照組，男16 例，女14 例，年齡25～62 歲，平均（44.95±10.33）歲。 兩組性別、年齡等一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05）。

1.2 方法 觀察組病例生命體征相對平穩，在傷后4～6 周時，判定可以脫離心電監護和呼吸機且能耐受約0.5 h 的MRI 檢查， 使用GE Signa Excite HD 3.0 超導型磁共振掃描儀進行全腦檢查， 掃描序列包括T1WI（TR/TE=400 ms/15 ms）、T2WI（TR/TE=3000 ms/100 ms）、MRS （TR/TE=10000 ms/95 ms、Matrix=128×128、FOV=24、 層厚=4 mm、 層間距=0 mm、磁場強度=500 T/m、梯度切換率=150 mT/ms、TR/TE=5000 ms/980 ms、 層厚=5 mm、 層間距=1.0 mm）。 通過FSL v.5.0 在T1 上定位并繪制2 個腦區：丘腦（板內核或者網狀核）和中腦。 每個腦區繪制2 次感興趣區， 并將制作的感興趣區導入ADW4.4 工作站，通過MRS 測量上述腦區的N-乙酰天冬氨酸（NAA）、膽堿化合物（Cho）和總肌酸（肌酸+磷酸肌酸）（Cr）變化，通過計算代謝物化學位移處所對照波峰下面積積分， 作為化合物濃度的相對定量值， 并計算NAA/Cr、NAA/Cho 和Cho/Cr 值。

1.3 預后評估標準 傷后6 個月采用格拉斯哥預后評分（GOS）評估患者預后。 患者神志清晰，能夠完全恢復正常社交和工作， 遺留輕微后遺癥為5分；患者性格、行為、認知有輕度障礙，伴有言語困難、共濟失調等輕度殘疾，但部分生活能勉強自理為4 分；患者意識狀態恢復正常，但伴有較嚴重的肢體殘疾，日常生活需他人協助為3 分；患者僅有最小反應(如隨著睡眠/清醒周期，眼睛能睜開)，或長期昏迷為2 分； 患者死亡為1 分。 依據GOS 評分分為預后不良組（1～3 分）和預后良好組（4～5 分）。

1.4 統計學方法 采用SPSS 20.0 軟件處理數據，計量資料以（±s）表示，采用獨立樣本t 檢驗，各參數與GOS 評分采用Spearman 相關性分析、以相關系數r 表示兩資料間的相關性，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比較 觀察組NAA/Cr、NAA/Cho 水平均明顯低于對照組（P<0.05），而Cho/Cr 明顯高于對照組（P<0.05），見表1。

表1 兩組NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比較(±s)

表1 兩組NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比較(±s)

組別 NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cho觀察組（n=30）對照組（n=30）t 值P 值1.37±0.16 1.66±0.18 5.216<0.001 2.05±0.18 1.66±0.20 5.782<0.001 1.03±0.21 1.34±0.25 4.207<0.001

2.2 不 同 預 后STBI 患 者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比較 30 例STBI 患者中預后良好19 例，預后不良11 例， 見表2。 預后良好患者NAA/Cr、NAA/Cho 水平明顯高于預后不良患者，Cho/Cr 水平明顯高于預后不良患者（P<0.05），見表3。

表2 觀察組兩組不同預后GOS 評分及病例數比較

表3 不同預后STBI 患者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比較(±s)

表3 不同預后STBI 患者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比較(±s)

亞組 NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cho預后良好（n=19）預后不良（n=11）t 值P 值1.52±0.18 1.09±0.16 9.164<0.001 1.51±0.21 1.74±0.17 4.599<0.001 1.11±0.22 0.88±0.24 3.742<0.001

2.3 STBI 患 者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水 平 與預后的相關性 Spearman 相關性分析顯示，STBI患者GOS 評分與NAA/Cr、NAA/Cho 水平呈正相關（P<0.05），而與Cho/Cr 水平呈負相關（P<0.05），見表4。

表4 STBI 患者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平與預后的相關性

3 討論

顱腦損傷患者具有病情危重、變化快、病死率高的特點，其總病死率高達30%～50%[5]。 嚴重的顱腦損傷往往累及上行通路的中腦及丘腦板內核、網狀核，導致患者持續昏迷。STBI 導致的意識障礙是影響患者預后的主要因素，給患者家庭、社會帶來一系列問題。 目前臨床尚無準確預判患者預后的檢測方法，但隨著神經影像技術的發展，可從此方面重新認識意識障礙， 并探究這一技術在STBI患者意識障礙中的應用效果。

對昏迷患者預后的預測需要多種檢測數據綜合評定才能得出結論， 這就需要我們在臨床中不斷摸索和認識。 每種檢測手段在技術上都會有一定的缺陷，因此，研究如何將神經行為學、影像學、神經電生理學及各種生化指標有機地結合， 從而提高腦外傷昏迷預后預測的準確性是非常必要的。CT 可作為檢查顱腦外傷的首選方法，可有效診斷多種疾病，但其具有一定局限性，例如對幕下病灶及小病灶的檢查率不高， 因此對于顱腦外傷的病變無法全部檢出。 MRS 可測定化合物的含量及濃度，進而反映患者顱內受傷部位及程度，有利于STBI 患者的診斷及預后判斷。 MRS 所觀察到的代謝變化顯著早于CT、MRI 及彌散張量成像（DTI）所檢測到的腦內形態學變化， 甚至可以檢出CT、MRI 及彌散張量成像（DTI）所不能檢測到的微小病變， 因而其可及時準確地診斷重型顱腦損傷并指導治療， 有效地降低重型顱腦損傷患者的致殘率和死亡率，提高治愈率[6]。 這在一定程度上避免了延誤治療和不必要的治療，從而降低醫療費用，減輕患者家庭的經濟負擔。 重型顱腦損傷患者如果早期、中期行MRS 檢查，有助于查明患者昏迷原因，明確有微小病灶的腦組織的代謝情況，尤其是腦干和基底節區的微小出血梗死灶， 從而避免多次CT 及MRI 復查，減少盲目的治療。

本 研 究 結 果 顯 示，STBI 患 者NAA/Cr、NAA/Cho 水平均明顯低于對照組，Cho/Cr 水平偏高。 分析其原因， 腦損傷后將引發一系列復雜的神經生化紊亂而致繼發性腦損傷。 早期最突出的神經生化紊亂是腦代謝紊亂，其中NAA 由神經元線粒體合成后分布于其胞體和突起中， 直接反映神經元的密度和活性，其降低或消失反映神經元損傷、死亡或代謝抑制，NAA 能靈敏地反映神經細胞損傷情況。Cr 是與腦內細胞能量代謝有關的物質，對維持細胞能量代謝起到重要作用[7]。Cho 由膽堿、磷脂酰膽堿和甘油脂磷脂酰膽堿組成， 主要作為膜磷脂構成細胞膜或作為神經遞質的乙酰膽堿而存在，主要反映神經膠質細胞的變化。 已有動物實驗研究表明，NAA (或NAA/Cr) 濃度降低和Cho （或Cho/Cr）濃度升高是頭部閉合性腦損傷患者在傷后幾天至數周最具特征性的改變。 腦損傷發生后，神經元線粒體功能受損致NAA/Cr 值下降，神經細胞變性和細胞膜破壞則使Cho/Cr 值升高， 兩者的綜合作用使NAA/Cho 值下降更為顯著。 預后良好患者NAA/Cr、NAA/Cho 水平明顯高于預后不良患者，而Cho/Cr 則明顯偏低，這是因為NAA 是評定神經元損傷嚴重程度的生化指標， 其下降表示神經元代謝異常，Cr 用作內部基準值，NAA/Cr 表明神經細胞的損傷程度， 比值越低表示神經細胞損傷越嚴重。 而Cho 峰值與膜磷脂中膽堿濃度有關，可反映細胞損傷情況， 因此當患者顱腦損傷越嚴重時，NAA/Cr、NAA/Cho 水平均越低，Cho/Cr 越高預后越差。 并且，相關性分析顯示STBI 患者GOS評分與NAA/Cr、NAA/Cho 水平呈正相關， 與Cho/Cr 呈負相關， 表明STBI 患者行MRI+MRS 檢查結果與患者預后有相關性。 但本研究尚且存在許多有待深入進行的研究， 首先本研究納入樣本量較少，并且本次研究中選擇丘腦板內核、網狀核和中腦等部位，但對于STBI 患者來說，豆狀核、島葉、側腦室枕角周圍白質等軸索損傷灶也是MRS 檢查的靶點，日后研究中可擴大樣本量、增加檢查部位等進一步研究， 更全面的了解受傷部位與預后的關系。

綜上所述，MRI+MRS 檢查方法在STBI 患者中有較好的檢查效果， 合適靶點的檢查結果能夠較好預測患者預后情況， 檢查結果與患者預后具有一定相關性。