高场强磁共振成像在弥漫性轴索损伤中的研究进展

卢占兴 谢伟杰 万碧萧

弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury，DAI)是在特殊的外力作用下，导致脑组织损伤，发生的以神经轴索肿胀、断裂、轴缩球形成为特征的病理生理变化，诊断比较困难，容易引起死亡，CT和常规MR检查易对DAI的病变的诊断欠佳。随着高场强磁共振弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、弥散张量成像(diffusion tensorimaging，DTI)、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)的联合应用，能较常规MR更早、更准确地显示DAI病灶的信号变化，对DAI的早期诊断和预后评估有着重要意义。

1 DAI的发病机理及病理学

DAI主要是由于脑组织同时受剪应力、张应力和压应力的作用发生应变，导致神经轴索和小血管损伤。Gennarelli等在非打击力下，用动物实验复制出类似人类DAI病理特征和临床表现的动物模型，认为DAI是由于头部成角或旋转加(减)速过程中，是由惯性负荷所产生的剪应力，张应力和压应力所致，这一观点为广大学者所认可。研究发现DAI的分布密度顺序由高到低的次序为:胼胝体、脑干、白质、基底节。研究认为DAI的病理过程是伤后几小时至数天出现神经轴索肿胀、扭曲、轴索骨架崩解、神经微丝致密化和轴索回缩球形成;严重的造成脑实质内广泛挫伤。

2 磁共振弥散成像

2.1 DWI成像的原理几应用 DWI可以测量水分子弥散运动的程度，其利用组织中的水的扩散能力不同产生不同的信号对比，用表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)来描述组织中水分子扩散运动的速度。磁共振扩散加权成像(DWI)主要要用于急性脑缺血的早期诊断。据国内外［1］研究认为，DWI比常规MRI能更早、更多的显示DAI病灶，其主要原理是创伤后的脑细胞水肿可引起脑血流量下降及细胞缺氧，缺氧后能量代谢障碍直接抑制细胞膜，引起细胞毒性水肿，从而导致水分子弥散受限，DWI显示高信号;此外，DWI序列应用的强梯度磁场，使之具有强磁敏感性，也可很好地显示出血性病灶［2］。Albensi等学者通过大鼠DAI模型发现，DWI在伤后2 h就可发现病灶。比常规MRI序列更早地显示病灶的信号改变，其敏感性较高，说明 DWI对DAI早期诊断有较大的价值。部分学者研究发现DWI可显示T2WI及FLAIR上不能显示的病灶。研究发现DWI序列及ADC图对初步判断DAI患者的预后也有一定作用，ADC的变化可以用来判断DAI患者的昏迷持续时间。研究发现颅脑损伤组与对照组相比，ADC值变化显著;通过DWI及ADC图提供的信息，对预后评估有重要作用。

2.2 DTI成像特点及应用 水分子在各个方向上弥散并不相同，即存在着各向异性。DTI是以各项异性弥散为基础一种新的MRI技术，其可在活体内评价大脑白质的微观结构。DTI技术可以检测出大脑白质纤维的弥散特征及走行。通过检测分子弥散方向的变化可以判断轴突的轴膜及髓鞘等结构的情况，从而为DTI术判断DAI轴索病变情况提供物理学基础。通过各向异性指数(fctional anisotropy，FA)，FA是各向异性与整个扩散张量的比值，因此，其取值范围在0～1之间;通常都利用FA值来检测DAI轴突的损伤程度。研究发现，DTI技术在DAl的诊断中有着独特得优势;同时对DAI患者的预后评估也用重要作用。

3 MRS成像

3.1 MRS成像特点及常用参数 磁共振波谱(MRS)分析是现在仅有能够无创性检测活体组织物质代产物的技术。H-MRS检测的颅内的常见的代谢化合物有N-乙酰天冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、含胆碱化合物(Cho)、乳酸(Lac)等。研究认为NAA是神经元和轴索生存能力与密度的标志物;Cho主要反映神经胶质细胞的变化，;Lac是无氧糖酵解的产物，在正常脑组织中，MRS难以检测到，只要检测到Lac峰时，就说明脑组织存在缺血、缺氧，脑细胞有氧代谢不能正常进行。

3.2 MRS对DTI的应用 研究发现大鼠DAI后数分钟内NAA即开始下降。6 h下降约37%，12 h后仍低于正常水平。Smith等研究发现对弥漫性脑损伤后的猪做MRS检查，NAA在伤后1 h内降低20%，且持续了至少7 d。有研究证实对MRI检查正常的DAI患者早期行MRS检查，发现白质区域NAA减低，NAA/Cr、NAA/Cho较正常对照组显著降低;以上表明白质区弥漫性轴索病变后即发生了代谢异常，代谢产物发生了明显变化，提示MRS可作为评价DAI的高度敏感性早期诊断手段。

综上所述，DAI是一种严重的闭合性颅脑损伤，以往CT和低场强MRI对其诊断有一定的困难。目前高场强MRI及新序列的应用对DAI的早期诊断及预后取得很大进展。虽然MRI新序列还有一定的缺陷，还需要完善和进一步研究;但是MRI新序列必将为DAI的早期临床诊断及预后评估提供可靠的依据。

［1］赵峰，赵永生，曲艳，等.脑弥漫性轴索损伤的MRI诊断.中国医学影像技术，2000，16(11):947-948.

［2］李科，金真，张磊，等.DWI及SWI序列对脑弥漫性轴索损伤的诊断价值.中华神经外科疾病研究杂志，2010，9(2):116-119.