脑梗死后早期锥体束华勒氏变性的弥散张量成像

方珉 谢瑞满 周林江

脑梗死后早期锥体束华勒氏变性的弥散张量成像

方珉*谢瑞满△周林江※

目的 探讨应用弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)检测脑梗死后早期锥体束华勒氏变性的可行性。方法 选取起病14 d内的大脑中动脉区脑梗死患者23例，在入院时行MRI与DTI检查。采用工作站之Functool软件，重建出平均弥散系数(mean diffusivity，MD)、各向异性分数(fractional anisotropy，FA)的参数图。通过放置感兴趣区(region of interest，ROI)的方式获得FA和MD值。ROI放置的部位包括:脑梗死区、脑梗死同侧内囊后支前部和大脑脚，以及上述部位对侧相应区域。结果 最早在起病后第3天即可见脑梗死同侧锥体束FA值下降，自起病7 d后所有患者均出现脑梗死同侧锥体束FA下降，与对侧锥体束FA比率为(0.89±0.09)，其差异有统计学意义(P＜0.05);脑梗死同侧锥体束MD无明显变化，与对侧锥体束MD比率平均为(0.96±0.10)，其差异无统计学意义(P＞0.05)。结论 DTI可以在脑梗死后早期检测到锥体束的华勒氏变性，最早为发病后第3 d。

脑梗死 锥体束 华勒氏变性 弥散张量成像

脑梗死后锥体束的华勒氏变性最早在损伤后1周内即可发生［1］。常规MRI在脑梗死发生后4周内无法显示锥体束的华勒氏变性。弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技术可以显示神经纤维细微解剖结构变化;运用DTI技术不仅能早期检测到华勒氏变性，而且可对此进行定量分析。为此我们对23例大脑中动脉区域脑梗死且发病时间在2周内的患者进行DTI检查，以期确定DTI用于检查锥体束早期华勒氏变性的敏感性及最早出现参数变化的时间。

1 资料与方法

1.1 病例选择标准 ①单侧大脑中动脉区脑梗死的右利手患者，存在运动通路受损者，起病2周内;② 发病前无引起感觉运动缺损的卒中、脊髓病变、精神病及其他神经系统疾病史;③病灶经由MRI证实;④ 所有患者均知情同意。

1.2 一般资料 按照病例选择标准，筛选出2008年11月至2009年8月间在我院住院治疗的患者23例，男14例，女9例;年龄33～81岁，平均(58±15)岁;在入院时即行MRI与DTI检查。发病至MRI检查的间隔时间为5 h～14 d，平均(7.2±3.4)d。同时选10名年龄、性别相匹配的健康人做对照组。

1.3 MRI检查方法

1.3.1 仪器 MRI检查采用GE 3.0TMRI成像仪，标准头线圈。

1.3.2 检查方法 ①常规MRI检查序列包括矢状位及横轴位SE序列T1WI，横轴位FSE序列T2WI、FLAIR及DWI;②DTI数据采集:扫描采用单次激发SE EPI序列，取b值=0及1200 s/mm2，在25个方向上施加扩散梯度。DTI原始图像输入工作站(advantage workstation，GE)，经 Functool软件处理获得各向异性分数(fractional anisotropy，FA)图及平均弥散量(mean diffusivity，MD)图。

1.4 资料分析 使用工作站之Functool软件，通过在上述FA及MD图像上放置感兴趣区(region of interest，ROI)的方法获得FA与MD值。ROI放置的区域包括:脑梗死区、梗死区同侧内囊后支和大脑脚，以及上述部位对侧相应区域(图1、2)。取内囊后支和大脑脚FA及MD值的平均值代表锥体束的FA及MD值。如果脑梗死累及内囊后支，仅取大脑脚FA及MD值代表锥体束的FA及MD值。分别计算脑梗死区、梗死区同侧内囊后支、大脑脚以及锥体束与对侧相应区域的FA及MD值比率，计算方法为:脑梗死区、梗死区同侧内囊后支、大脑脚以及锥体束FA及MD值/对侧相应部位FA及MD值。以同样的方法测量正常对照组内囊后支和大脑脚FA及MD值。

1.5 统计学方法 采用SPSS 13.0进行统计学分析，配对t检验，检验水准α=0.05。

2 结果

23 例患者中，右侧大脑中动脉供血区脑梗死14例，左侧9例。3例为大脑中动脉主干供血区大面积脑梗死(3例梗死均累及内囊后肢)(图1)，其余20例为大脑中动脉分支供血区脑梗死(其中4例梗死累及内囊后肢)(图2)。

脑梗死病灶均表现为T1WI低信号，T2WI、FLAIR及DWI高信号，ADC图呈低信号(图1、2)。常规MRI锥体束走行区均未见异常信号。

脑梗死区、梗死区同侧内囊后肢、大脑脚、锥体束及其对侧相应部位的FA及MD值见表1。脑梗死区FA明显下降(图2b)，与对侧相应部位的比率平均为(0.65±0.31)，其差异有统计学意义(P＜0.01);脑梗死区MD下降(图2c)，与对侧相应部位的比率平均为(0.73±0.21)，其差异有统计学意义(P＜0.01)。脑梗死同侧内囊后支FA下降(图2d)，与对侧内囊后支FA比率平均为(0.90±0.08)，其差异有统计学意义(P＜0.05);脑梗死同侧内囊后支MD无明显变化(图2e)，与对侧内囊后支MD比率平均为(0.99±0.11)，其差异无统计学意义(P＞0.05)。脑梗死同侧大脑脚FA下降(图1b，2f)，与对侧大脑脚 FA比率平均为(0.89±0.12)，其差异有统计学意义(P＜0.05);脑梗死同侧大脑脚MD变化不明显，与对侧大脑脚MD比率平均为(0.96±0.14)，其差异无统计学意义(P＞0.05)。脑梗死同侧锥体束FA下降，与对侧锥体束FA比率平均为(0.89±0.09)，其差异有统计学意义(P＜0.05);脑梗死同侧锥体束MD无明显变化，与对侧锥体束MD比率平均为(0.96±0.10)，其差异无统计学意义(P＞0.05)。

正常对照组左、右侧内囊后支、大脑脚及锥体束FA及MD值均无统计学差异(P＞0.05)。

23 例患者中有3例为大脑中动脉主干脑梗死患者，病灶累及额、颞、顶叶和内囊，起病距行DTI的时间分别为5 h、3 d、11 d，最早出现锥体束FA值下降为起病后第3天，与对侧 FA值相比下降16%(图1a，b)。除起病5 h的患者外另两例患侧大脑脚处FA值较健侧显著降低(16%，19%)。发病7 d以后的患者全部出现患侧锥体束的FA值下降(图3)。

表1 病灶侧及对侧不同部位FA及MD值【±s(最小值 －最大值)】

表1 病灶侧及对侧不同部位FA及MD值【±s(最小值 －最大值)】

FA 值MD 值(n×10－3mm2s－1)部位病变侧 对侧 病变侧 对侧病灶0.278 ±0.112(0.108～0.564)0.458 ±0.168(0.160～0.864)5.81 ±1.78(3.35～10.05)7.97 ±1.07(4.82～10.01)内囊0.592 ±0.09(0.37～0.73)0.655 ±0.093(0.445～0.865)7.22 ±1.35(5.89～11.7)7.33 ±0.87(6.66～9.45)大脑脚0.624 ±0.10(0.380～0.772)0.702 ±0.050(0.590～0.800)8.46 ±1.28(6.71～11.9)8.86 ±1.04(6.56～10.1)锥体束0.619 ±0.082(0.432～0.754)0.690 ±0.055(0.573～0.832)7.93 ±1.29(6.31～11.90)8.29 ±0.74(6.55～10.1)

图1 右侧大脑中动脉主干供血区脑梗死(发病第3 d)。1a:DWI显示右侧额颞顶叶脑梗死(高信号)。1b:大脑脚水平FA图显示右侧锥体束FA较对侧下降(右侧FA值为0.626，左侧FA值为0.742，所画圈为测量的感兴趣区)

图2 左侧大脑中动脉供血区脑梗死(发病后13 d)。2a:DWI显示左侧额颞叶脑梗死(高信号;2b:FA图显示病灶区FA值较对侧明显下降(所画圈为测量的感兴趣区);2c:MD图显示病灶区MD值较对侧明显下降(所画圈为测量的感兴趣区);2d:内囊水平FA图显示左侧内囊后肢FA值较右侧下降;2e:内囊水平MD图(与1d同一平面)显示两侧内囊后肢MD值无明显差异;2 f:大脑脚水平FA图显示左侧锥体束FA值明显下降

图3 不同时间点患者的锥体束FA比率

3 讨论

现代神经病理学研究表明脑梗死后锥体束的华勒氏变性最早在损伤后1周内即可发生［1］。DTI是利用组织中水分子扩散运动存在的各向异性来探测组织微观结构的成像方法。DTI可以在活体检测人类大脑白质纤维束的完整性。我们的结果表明，脑梗死后2周内(最早第3天)DTI即能显示锥体束的华勒氏变性，早于CT及常规MRI检查。

局灶性脑梗死后，远离梗死灶的锥体束远端神经纤维发生华勒氏变性已被动物实验及尸体解剖的病理检查所证实［2－5］。在本项研究中所有患者梗死区 FA值及MD值均显著降低，而病变侧锥体束的FA值下降，MD值变化不明显，无论是否存在内囊受累。这表明梗死灶远端的锥体束与梗死区发生着不同的扩散变化，锥体束的扩散变化类似于实验动物视神经的华勒氏变性［6］，这提示锥体束发生继发性逐渐分解破坏的过程，即华勒氏变性的过程。在一项大脑中动脉区脑梗死的小样本研究中，起病2周内即可见病灶侧大脑脚 FA 值的降低［7］。Thomalla等［8］运用DTI技术观察2例脑梗死后锥体束的华勒氏变性，最早在起病第5天发现FA值的降低。

我们用DTI技术检测到锥体束的华勒氏变性最早发生于起病后第3天，表现为FA值的降低，而起病7 d后所有患者均出现患侧锥体束FA值的降低，这早于以往的一些临床研究［7－9］。我们的研究发现与两项动物实验的结果相一致:Song等［10］给视网膜缺血的大老鼠视神经行DTI和病理序贯检查，发现在缺血后2～7 d即可见FA值降低，同时病理可见视神经轴索的崩解，2周左右出现髓鞘的崩解和星形胶质细胞浸润，这些结果造成MD值变化不大;刁金美等［6］发现大老鼠视神经夹伤后3 d，远侧段轴索出现微管的解聚和降解，5 d左右出现轴膜受损，神经丝蛋白降解，符合早期华勒氏变性的特点。

我们的结果显示DTI可早期检测脑梗死后锥体束的华勒氏变性，FA值下降出现早且下降显著者见于大脑中动脉主干梗死的患者，说明锥体束的华勒氏变性严重。这3例大脑中动脉主干梗死的患者锥体束通路上的额叶中央前回的锥体细胞、皮质下白质纤维(半卵圆中心、放射冠)及内囊后肢均受累;而其余患者的病损部位多位于基底节、放射冠、半卵圆中心等处，锥体束的上运动神经元和近端轴索未同时受累的患者，其FA值的下降出现于1周后。我们的结果亦显示所有7例内囊后肢受累者，同侧锥体束的FA值下降明显，因为此处锥体束比较集中，脑梗死累及的锥体束纤维多甚至完全受累，故易造成远端锥体束变性，华勒氏变性程度严重。这表明锥体束的华勒氏变性的出现早晚和严重程度可能与梗死的部位和范围密切相关。本研究也显示随着梗死时间的延长，FA值呈下降趋势。表明随着时间的发展，发生华勒氏变性的结构逐渐降解，与病理研究相符［11－12］，对此我们将另文报道。

［1］ Uchino A，Sawada A，Takase Y，etal.Transient detection of ear-ly Wallerian degeneration on diffusion weighted MRIafter an acute cerebrovascular accident［J］.Neuroradiology，2004，46(3):183－188.

［2］ Saxena S，Caroni P.Mechanisms of axon degeneration:from development to disease［J］.Prog Neurobiol，2008，83(3):174 －191.

［3］ Scholtes F，Adriaensens P，Storme L，et al.Correlation of postmortem 9.4 Teslamagnetic resonance imaging and immunohistopathology of the human thoracic spinal cord 7 months after traumatic cervical spine injury［J］.Neurosurgery，2006，59(3):671 －678.

［4］ Gresle MM，Jarrott B，Jones NM，etal.Injury to axonsand oligodendrocytes following endothelin-1-induced middle cerebral artery occlusion in conclusious rats［J］.Brain Res，2006，1110(1):13－22.

［5］ Matsusue E，Sugihara S，Fujii S，et al.Wallerian Degeneration of the Pyramidal tracts:Postmortem MR-Pathologic Correlations［J］.Acta Radiologica，2008，48(6):690 －694.

［6］ 刁金美，冯国栋，钱新宏，等.用于中枢神经系统华勒氏变性研究的新型大鼠视神经夹伤模型［J］.神经解剖学杂志，2008，23(3):239－244.

［7］ Thomalla G，Glauche V，Koch MA，et al.Diffusion tensor imaging detects early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after ischemic stroke［J］.Neuroimage，2004 22(4):1767 － 1774.

［8］ Thomalla G，Glauche V，Weiller C，etal.Time course ofWallerian degeneration after ischaemic stroke revealed by diffusion tensor imaging［J］.JNeurol Neurosurg Psychiatry，2005，76(2):266 －268.

［9］ Lin F，Yu C，Jiang T，Li K，etal.Quantitative analysis along the pyramidal tractby length-normalized parameterization based on diffusion tensor tractography:application to patients with relapsing neuromyelitis optica［J］.NeuroImage，2006，33(1):154 －160.

［10］ Song SK，Sun SW，Ju WK，etal.Diffusion tensor imaging detects and differentiates axon and myelin degeneration in mouse optic nerve after retinal ischemia［J］.NeuroImage，2003，20(3):1714－1722.

［11］ Concha L，Gross DW，Wheatley BM，et al.Diffusion tensor imaging of time-dependentaxonal andmyelin degeneradation after corpus callosotomy in epilepsy patients［J］.Neuroimage，2006，32(3):1090－1099.

［12］ Kim DG，Ahn YH，Byun WM，et al.Degeneration speed of pyramidal tract in patientswith cerebral infarc［J］.NeuroRehabilitation，2007，22(4):273 －277.

Diffusion tensor imaging in detection of early Wallerian degeneration of the pyram idal tract after cerebral in-farction.

FANGMin，XIE Ruiman，ZHOU Linjiang.The department of radiology，Huashan Hospital，Fudan University，Shanghai200240，China.Tel:021－64308151.

ObjectiveTo investigate the feasibility of using diffusion tensor imaging(DTI)for detection of early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after cerebral infarction.M ethods Total23 patientswithmiddle cerebral artery infarction were recruited.All caseswere assessed using DTIwithin 14 days following stroke attack.Quantitative FA and MD were obtained in region of interest(ROI)in infarction regions，the posterior limb of the internal capsule(PLIC)and cerebral peduncle(CP)along the ipsilateral pyramidal tract(CST).The indices of FA and MD of the ipsilateral regions were compared with those ofmatched contralateral regions.Results FA of the ipsilateral CST began to decrease at the third day and FA showed decrease in all cases after7 days following attack.FA values of the affected side were lower in the affected side than in the unaffected side(P＜0.05)and MD valueswere notdifferentbetween two sides(P＞0.05).Conclusions DTI can detectWallerian degeneration of CST as early as the 3 days after stroke attack.

Cerebral infarction Pyramidal tract Wallerian degeneration Diffusion tensor imaging

R743.3

A

* 复旦大学附属第五人民医院神经内科(上海 200240)

E-mail:zhoulinjiang@hotmail.com)

△复旦大学附属中山医院神经内科

※复旦大学附属华山医院放射科

2010－09－07)

(责任编辑:李 立)

·综 述·