彌散張量成像在兒童腦性癱瘓早期診斷、合并癥診斷、手術和康復療效評價中的應用研究進展

柯少峰，李玲

1 海南醫學院第一臨床學院，海口 571000；2 海南省婦女兒童醫學中心兒童康復科

腦性癱瘓一種持續性的中樞性運動和姿勢發育障礙、活動受限綜合征，它是因為發育中的胚胎或嬰兒大腦的非進行性損害而導致的［1］，患病率約為2.46‰［2-3］。當前腦性癱瘓的診斷標準主要依賴于臨床表現及相關量表評估，在腦性癱瘓發病早期其臨床表現是不典型的，所以兒童腦性癱瘓在早期識別及診斷方面仍存在困難，因此在疾病發展早期進行影像學檢查起到了重要作用。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在彌散加權成像（diffusion-weighted imaging，DWI）基礎上出現的一種磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）成像技術，能發現常規磁共振難以顯示的病變，是無創顯示腦白質纖維束間的聯系及其病變的一種成像技術［4］。DTI的基本原理主要是利用水分子在不均勻的媒介中進行擴散運動時存在各向異性進行成像，這種各向異性在腦白質纖維束中的擴散最為具有代表性［5］。DTI 的常用量化參數指標包括表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）［6］、部分各向異性指數（fractional anisotropy，FA）［7］、平均彌散率（mean diffusion，MD）、軸向彌散率（axial diffusivity，AD）及徑向彌散率（radial diffusivity，RD）等。目前DTI 在兒童腦性癱瘓早期診斷、合并癥診斷、手術和康復治療效果評價中已得到廣泛應用，現將應用進展情況綜述如下。

1 DTI在兒童腦性癱瘓早期診斷中的應用

目前腦性癱瘓患兒的診斷年齡在2 歲或以上［12］，在疾病早期實施一定康復措施，有助于改善腦性癱瘓患兒預后［13］，因此早期診斷對腦性癱瘓患兒的康復起到關鍵作用。共有5 項DTI 研究［14-18］顯示，腦性癱瘓患兒早期已經出現神經纖維束損傷。極早產兒（＜32 周胎齡）及極低出生體重兒（BW＜1500 g）是嬰兒發展為腦性癱瘓的重要危險因素［19］，行DTI檢測可對腦性癱瘓患兒行早期診斷。PARIKH 等［14］對50 例極低出生體重患兒行DTI 掃描，并運用概率性纖維追蹤技術行數據分析，在后續隨訪中有5 名嬰兒被診斷為腦性癱瘓，結果顯示上丘腦輻射（感覺區）FA 值降低結合皮質脊髓束RD 值升高對腦性癱瘓的早期診斷顯示出較高的靈敏性（80%）和特異性（97%），該研究表明多個纖維束數據相結合可提高腦性癱瘓早期診斷的價值。上述纖維束選擇集中于感覺運動區，但是腦性癱瘓患兒可出現語言、認知等方面障礙［1］，因此可結合除感覺運動區外其他纖維束。CHANDWANI 等［15］對263 名極早產兒行DTI 檢測，運用基于Fixel的數據分析方法，并在校正胎齡3至4 個月時運用Hammersmith 嬰兒神經學檢查量表（Hammersmith Infant Neurological Examination，HINE）及全身運動質量評估（general movements，GMs）進行腦性癱瘓早期診斷，其中14 名嬰兒診斷為腦性癱瘓；結果表明胼胝體、皮質脊髓束、丘腦上部輻射、丘腦后部輻射的FD、FC 和FDC 值顯著降低并與診斷量表呈負相關。該研究采用FBA 分析方法評估一定程度上解決了纖維交叉的問題，但腦性癱瘓早期診斷主要采用HINE 聯合GMs 量表進行診斷，這種診斷標準有待后期進行相關驗證。

圍產期腦損傷是足月兒及早產兒發展為腦性癱瘓的常見原因，DTI 可對圍產期腦損傷的新生兒進行早期診斷。STEPHANIE 等［16］對12 例圍產期腦損傷患兒行DTI 掃描，其中5 名嬰兒診斷為腦性癱瘓，DTI 結果顯示所有與運動相關的纖維束的FA 值均顯著低于未發展為腦性癱瘓患兒，并且皮質脊髓束的FA 值＜0.5 可作為很好預測指標。WAGENAAR等［17］對45 例單側圍產期腦損傷嬰兒，在出生后3 個月行DTI 掃描，其中27 例嬰兒被診斷為單側痙攣型腦性癱瘓，DTI 結果顯示患側皮質脊髓束FA 值明顯降低，該研究表明皮質脊髓束的不對稱性對早期診斷單側痙攣性腦性癱瘓是可靠的，但該研究于出生后3 個月行DTI 掃描，而不是早期DTI。有研究［20］表明，出生后1 個月內進行掃描就可得出皮質脊髓束FA不對稱性并進行相關預測。

腦室周圍白質損傷（periventricular white matter injury，PWMI）是白質損傷的主要形式，是痙攣性腦性癱瘓的主要原因［21］，常規MRI 能有效對PWMI 進行診斷，但無法對白質損傷進行進一步量化。JIANG 等［18］對39例PWMI嬰兒在6到18個月時行DTI掃描，其中有20人被診斷為腦性癱瘓，DTI結果顯示腦性癱瘓患兒皮質脊髓束（大腦腳、內囊及放射冠水平）FA 值降低。該研究表明皮質脊髓束中內囊水平損傷與腦性癱瘓診斷呈強相關性，可能與內囊中下行運動神經軸突密集集中相關，但部分DTI 掃描是在腦性癱瘓診斷前幾個月進行的，對腦性癱瘓的早期診斷仍有待考究。目前在DTI對腦性癱瘓患兒早期診斷的研究中，相當一部分的研究發現腦性癱瘓患兒在早期大多都有皮質脊髓束的損傷，因此皮質脊髓束的損傷在腦性癱瘓患兒發生相關運動障礙起著至關重要的作用。

2 DTI在兒童腦性癱瘓合并癥診斷中的應用

腦性癱瘓患兒除運動障礙外，可同時有智力低下、癲癇、聽力障礙、語言障礙及情緒異常等合并癥。兒童腦性癱瘓合并癥的診斷主要依賴相關量表，主觀性較強，缺乏一定的現實依據及準確性，而DTI 相比于量表能無創顯示腦白質結構，為其提供相應的腦白質損傷的客觀依據，準確性較高。在常規MRI 及CT 掃描中，LEGAULT 等［22］發現，在213 例腦性癱瘓患兒中深部灰質損傷更易引起腦性癱瘓患兒發生言語障礙，但常規MRI及CT掃描無法提供具體量化標準。于濤等［23］對比研究27 例腦性癱瘓合并語言發育遲緩患兒，結果提示合并語言發育遲緩腦性癱瘓患兒Broca區及弓狀纖維束FA值明顯低于對照組，提示腦性癱瘓患兒合并語言發育遲緩表現為大腦中語言相關腦區廣泛損傷，并且Broca 區及弓狀纖維束受損較Wernick 區嚴重。GALLI 等［24］運用TBBS 行數據分析，發現9名腦性癱瘓患兒合并視知覺障礙的左側上縱束FA、AD 值明顯降低，RD 值明顯升高，該研究表明合并視知覺障礙的腦性癱瘓患兒可能與上縱束受損有關，但目前該研究樣本量少，缺乏一定適用性。LUCIA 等［25］對20 例單側痙攣型腦性癱瘓患兒（分為左半球病變及右半球病變）進行吞咽困難調查量表（Dysphagia Disorders Survey，DDS）及DTI 的評估，發現在左半球病變的患兒中胼胝體的FA 值降低及RD 值的增加，與DDS 評分成正比，而在右半球病變中，未發現有相關性，該研究表明左半球胼胝體可能有支配吞咽功能的神經纖維束穿行，左側胼胝體受損，更易造成吞咽困難的發生，但目前該研究樣本量較少及缺乏空白對照，其研究準確性有待進一步考究。OLGA等［26］對37例痙攣性型腦性癱瘓患兒進行認知、皮博迪圖片詞匯測驗（Peabody Picture Vocabulary Test，PPVT-IV）及DTI掃描，結果表明PPVT-IV 評分與左側顳葉平均MD值呈負相關，在胼胝體壓部，兩側顳葉連間纖維束FA 值與PPVT-IV 評分呈正相關。在目前研究中對合并癥的研究較少及所獲取樣本量較少，并且選擇的腦區相對單一，缺乏一定的普適性，在未來可加強上述兩方面的研究。

3 DTI 在兒童腦性癱瘓手術治療效果評價中的應用

頸總動脈交感神經網剝脫術是治療痙攣型腦性癱瘓的一個重要手術方法，目前常見的療效評估方法主要以相關量表在術前及術后進行評估［27］，目前DTI 的影像學檢查結果可以提供一定的參考依據。董雙君等［28］對30 例痙攣性腦性癱瘓患兒術前、術后6 個月進行檢測，結果表明腦性癱瘓患兒內囊后肢和大腦腳白質纖維束FA值明顯增加，且與粗大運動功能分級系統（gross motor function classification system， GMFCS）呈負相關，可見DTI 對腦性癱瘓患兒運動功能恢復提供了客觀依據。臍帶血間充質干細胞鞘內輸注是目前新興治療腦性癱瘓患兒的一項手術方法，臍帶血間充質干細胞主要通過修復受損神經細胞、釋放神經營養物質等方面發揮治療作用［29］。MORTEZA 等［30］對36例腦性癱瘓患兒行臍帶血間充質干細胞輸注，在術前及術后1年行DTI 掃描，結果顯示與對照組相比，實驗組的皮質脊髓束及丘腦后放射FA 值明顯增加，MD 值明顯降低，這與ZHANG 等［31］研究結果一致。上述研究中DTI 在腦性癱瘓患兒相關術后評價能提供相關影像學相關依據，具有一定的客觀依據，但目前對于腦性癱瘓患兒絕大多數手術方式主要是改善腦性癱瘓患兒肢體運動障礙，在改善神經系統功能方面仍處于起步階段，這也間接導致DTI 對其臨床相關應用較少，相信在不久將來DTI能為腦性癱瘓患兒相關手術選擇及術式指定提供一定依據。

4 DTI 在兒童腦性癱瘓康復治療效果評價中的應用

目前對于腦性癱瘓患兒康復治療效果評價，主要通過相關量表進行評價，導致結果缺乏一定客觀性，DTI 檢測能彌補這一不足，并為后期康復方案調整及制定提供一定的依據。郝明珠等［32］對13 例腦性癱瘓患兒在進行康復前及經6～12 個月常規康復治療后，均行一次DTI掃描，結果提示雙側內囊后肢區、右枕葉白質區、右側內囊前肢區、右額葉白質區的FA 值較康復前有所升高。該研究表明DTI 能為康復治療效果評價提供客觀依據，但該研究未同相關量表結合，缺乏一定準確性。董雙君等［33］對35 例痙攣型腦性癱瘓患兒在進行系統康復前及系統康復1年后行DTI評估，結果顯示康復前后患兒內囊后肢及大腦腳部位FA 值有所增加，并與GMFCS 呈負相關。AZIZI等［34］對14名腦性癱瘓患兒進行康復療效評估，其中9 名兒童接受反重力跑步機訓練（AlterG），另外5名兒童接受常規康復訓練（著重于下肢訓練），在干預前后均行DTI 掃描，結果顯示AlterG組皮質脊髓束FA值增加均大于常規訓練組，與相關臨床評估一致。YANNICk 等［35］對23 例單側痙攣性腦性癱瘓患兒進行手-臂雙側強化訓練（Hand-Arm Bimanual Intensive Training， HABIT），并采用手功能分級系統（manual ability classification system，MACS）及ABILHAND 量表評價其康復治療效果，兩次DTI結果表明，康復前后兩側皮質脊髓束FA 值顯著升高及MD 值降低，與臨床評估改善相一致。腦性癱瘓兒童的康復是一項長期而又艱巨的工作，需要家庭、醫療、社會的共同幫助，需要分階段對其康復效果進行評估。DTI 技術可為臨床評價提供客觀的數值分析，有助于全面監測腦性癱瘓患兒的康復效果，也為患兒進一步制定康復治療方案提供客觀理論支持。

綜上所述，DTI 是目前唯一能夠無創顯示活體大腦白質纖維束間的形態結構、聯系及病變并進行相關數據分析的MRI 技術，在一些神經相關性疾病的研究得到廣泛應用。目前DTI在兒童腦性癱瘓早期診斷、合并癥診斷、手術和康復治療效果評價中的等方面應用得到一定進展，但目前該研究受到樣本量及影像學技術限制，得出的結論缺乏一定代表性。相信在未來隨著影像學技術發展及分析方法不斷成熟及深入，期待其在兒童腦性癱瘓方面的應用得到新突破。在未來可在這幾個方面進行研究：①通過DTI 技術，可以更深入地了解腦部損傷對神經纖維束和連接的影響，從而有助于揭示腦癱發病機制；②可以了解不同腦癱患兒大腦個體差異，從而制定更精準治療計劃；③有助于幫助定位治療靶點，如經顱磁刺激治療，實現精準治療。