儿童轻度脑室旁白质软化症的扩散张量成像研究

何 丽，刘 斋，张 璐，任庆云

(河北医科大学第一医院放射科，河北 石家庄 050031)



·论 著·

儿童轻度脑室旁白质软化症的扩散张量成像研究

何 丽，刘 斋，张 璐，任庆云*

(河北医科大学第一医院放射科，河北 石家庄 050031)

目的应用扩散张量成像(diffusiontensorimaging，DTI)及扩散纤维束成像(diffusiontensortractography，DTT)评价轻度脑室旁脑白质软化症(perventricularleukomalacia，PVL)患儿脑白质的损伤，探讨DTI及DTT对轻度脑室旁白质软化症的诊断价值。方法应用GESignaExcite1.5T磁共振扫描仪对25例PVL患儿和月龄及性别匹配的25例健康对照组分别进行头颅MRI平扫及DTI检查。测量2组患儿胼胝体膝部、胼胝体压部、双侧内囊前肢、双侧内囊后肢、视放射、大脑脚及上纵束的各向异性分数(fractionalanisotropy，FA)值及平均扩散系数(averagediffusioncoffient,ADC)值。对2组感兴趣测量结果进行独立样本t检验，分析2组间FA值及ADC值有无差异，分析有差异部位与PVL患儿临床症状的关系。对2组患儿行扩散张量纤维束成像，对比观察两组患儿纤维束的走行及分布。结果PVL组患儿胼胝体压部、视放射及上纵束FA值显著低于正常对照组(P<0.05或<0.01)；PVL组胼胝体压部及上纵束ADC值显著高于正常对照组(P<0.05或<0.01)。扩散张量纤维束成像显示：PVL组患儿胼胝体压部周围的纤维束较正常对照组稀疏、中断、紊乱。结论轻度PVL患儿的脑白质损伤多发生于胼胝体压部、视放射及上纵束，是其合并双下肢痉挛性瘫痪、视力损害、精神运动发育迟缓的主要原因。DTI及DTT可以评价PVL患儿脑白质损伤的范围及程度，为临床治疗及随访提供依据。

白质软化病，脑室周围；弥散张量成像；磁共振成像doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2015.11.012

儿童脑室旁白质软化症(perventricularleukomalacia，PVL)是指由于胎儿期或围产期缺氧缺血造成脑白质损伤，引起脑室周围脑白质的软化，是新生儿缺氧缺血性脑病的一种后遗症，并且是造成患儿痉挛型脑瘫的主要原因。扩散张量成像(diffusiontensorimaging，DTI)是在扩散加权成像的基础上发展起来的新兴技术，利用水分子的各向异性扩散来提供组织微结构信息，是目前惟一能活体显示脑白质微结构的方法。本研究应用DTI技术对轻度PVL患儿脑白质损伤进行定量分析，探讨DTI及扩散纤维束成像(diffusiontensortractography，DTT)技术对轻度PVL患儿的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2013年4月—2015年3月来我院就诊的PVL患儿25例，男性16例，女性9例，月龄2～48个月，平均(11.77±2.35)个月。选择同月龄同性别正常对照组25例，男性16例，女性9例，年龄2～48个月，平均(11.71±2.34)岁。正常对照组入选标准：①颅脑MRI平扫未见异常；②无神经系统阳性体征；③无神经系统相关主诉。PVL组及正常对照组排除标准：①合并颅脑先天性畸形；②合并颅内肿瘤；③遗传代谢疾病；④颅内感染病史等。

1.2PVL分度标准 根据Flodmark标准将PVL分为3度：①轻度，侧脑室周围白质稍减少，侧脑室后角欠光滑，侧脑室周围可见小片状稍长T1长T2异常信号，其余脑质信号正常；②中度，脑白质体积明显减少，侧脑室周围及半卵圆中心可见多发散在的斑片状异常信号，其内有小的软化或囊变，脑萎缩改变，可同时伴有胼胝体形态及信号的异常；③重度，脑白质几乎消失，两侧侧脑室显著变形扩大，两侧半卵圆中心可见较大囊腔。

1.3 研究方法

1.3.1 扫描方法 因MRI检查时间较长，被试者年龄较小不能配合，故所有入选儿童均给以1mL/kg的10%水合氯醛灌肠镇静后，行颅脑MRI及DTI检查。MRI检查采用美国GE公司SignaExcite1.5T磁共振扫描仪，应用8通道头颈联合线圈，检查序列包括常规颅脑横轴位T1WI、T2WI，矢状位T1WI及轴位DTI扫描序列。T2WI序列的成像参数为：TR/TE=3 980/102ms，FOV20×20，激励次数2次。T1WI序列的成像参数为：TR/TE=1710/24ms，FOV20×20，轴位及矢状位层厚5.0mm，层间距1.0mm,激励次数2次。DTI采用单次激发自旋平面回波(SS-SE-EPI)序列：TR/TE12 000/100ms，FOV20cm，层厚4mm，层间距0mm，激励次数2次，扩散敏感梯度方向15个，扩散梯度b值分别为0、1 000s/mm2。

1.3.2 数据处理及测量 运用GE后处理工作站(ADW4.4)FunctionTool软件对所获得DTI扫描数据进行处理，生成各向异性分数(fractionalanisotropy，FA)图及平均扩散系数(averagediffusioncoffient,ADC)图。在FA图显示的白质结构中选取12个感兴趣区，包括双侧内囊前肢、内囊后肢、视放射、大脑脚、上纵束以及胼胝体膝部。压部，分别测量感兴趣区的FA值及ADC值。感兴趣区选取在白质信号强度最大层面，范围为25～35mm2。DTT采用DiffusionTensor软件对选定的感兴趣区域(皮质脊髓束、胼胝体膝部、胼胝体压部)进行纤维束示踪，由2名有经验医生观察PVL组及对照组纤维束的差异。

2 结 果

2.1PVL组临床和MRI表现PVL患儿的临床表现主要为视听反应差(5例)、运动发育落后(6例)，精神发育迟缓(3例)、痉挛性瘫痪(10例)，癫痫(1例)。根据Flodmark标准[1]25例患儿均为轻度PVL，表现为双侧侧脑室后角稍扩大，伴有侧脑室后角旁脑白质小斑片状异常信号，全脑未见脑萎缩及囊变(图1)。

2.2 2组测量部位FA值和ADC值比较PVL组胼胝体压部以及双侧视放射、上纵束FA值明显低于正常对照组(P<0.05或<0.01)，而胼胝体膝部以及双侧大脑脚、内囊前肢、内囊后肢FA值与正常对照组差异无统计学意义(P>0.05)。PVL组胼胝体压部以及双侧纵束ADC值明显高于正常对照组(P<0.05或<0.01)，而胼胝体膝部以及双侧大脑脚、内囊前肢、内囊后肢、视放射ADC值与正常对照组差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.3DTTDTT可以较好地显示PVL组患儿脑白质纤维束，肉眼观察发现其明显变细、紊乱，并可见中断，表明胼胝体压部及视放射白质纤维存在不同程度的破坏及缺失(图2)。

表1PVL组与正常对照组不同部位FA值和ADC值比较

组别FA值内囊前肢内囊后肢胼胝体膝部胼胝体压部大脑脚视放射上纵束PVL组 0.438±0.0830.573±0.0750.682±0.1130.606±0.1570.362±0.0770.364±0.0640.307±0.080正常对照组0.465±0.0840.601±0.0550.688±0.0950.699±0.0920.389±0.0690.438±0.0960.389±0.069t 1.1711.5160.1782.5551.2953.1873.881P 0.2470.1370.8600.0150.2020.0030.000组别ADC值(×10-3mm2/s)内囊前肢内囊后肢胼胝体膝部胼胝体压部大脑脚视放射上纵束PVL组 0.860±0.0680.883±0.0531.021±0.2001.252±0.1570.996±0.0571.067±0.1921.082±0.185正常对照组0.880±0.0820.854±0.0561.010±0.1981.073±0.2440.993±0.0571.029±0.1920.889±0.196t 0.7341.8970.3422.2750.1500.6993.575P 0.3430.0640.7340.0280.8810.4880.001

图1PVL患儿轴位T2WI图像

Figure1AxialT2WIinaPVLpatient

图2PVL患儿DTT图像

Figure2DTTinaPVLpatient

3 讨 论

DTI技术是目前惟一无创性显示脑白质微结构的成像技术[1]。其主要参数FA代表水分子在各个方向上的扩散程度，范围为0～1，反映了纤维束内轴突结构的方向，其大小与髓鞘的完整性、纤维密度及走向有较为密切的关系；ADC为MRI体素内各方向扩散速度的均值，代表某一体素内水分子扩散的大小或程度，主要反映水分子扩散的速度而忽略各向异性。近年来DTI技术在临床应用广泛，其能够反映髓鞘发育、成熟及老化的自然过程[2]，也可以广泛应用于疾病中脑白质损伤范围及程度的评估，尤其能够发现常规MRI不能显示的脑白质轻微损害[3-4]。DTT技术可以三维可视的方式显示白质纤维束的走行，并能反映白质纤维束的病理生理状态。本研究采用DTI及DTT描述轻度PVL患儿脑白质的损伤，尤其是常规MRI不能显示的损伤。

PVL是一种由宫内窘迫或围产期缺氧缺血造成的继发性脑白质病，多见于早产儿或一部分有窒息史的足月儿，其病理为脑室周围的脑白质软化症伴大脑半球弥漫性胶质增生。患儿常规MRI表现典型：一般为脑白质周围脑白质减少，侧脑室周围可见斑片状长T1长T2异常信号，以侧脑室角周围为著，侧脑室后角扩大且变形，常合并胼胝体压部的萎缩变形。本研究25例患儿均属于轻度PVL,表现为侧脑室稍扩大，侧脑室三角区旁脑白质斑片状长T1长T2异常信号，但无脑萎缩改变；临床症状表现为视听反应差、癫痫、运动语言发育迟缓、瘫痪等症状。与文献报道一致[5]。患儿常规MRI显示脑白质损伤范围较小，不能完全解释患儿的临床症状。

本研究结果显示，胼胝体压部、视放射及上纵束FA值低于正常对照组，而胼胝体压部及上纵束ADC值高于正常对照组。提示上述部位存在白质纤维的损伤，其病理上可能存在脑白质髓鞘形成障碍，白质纤维的中断、缠结，髓鞘损伤脱失等现象。上述部位FA值的减低与儿童髓鞘形成障碍有关，ADC值的升高则考虑与侧脑室周围脑白质软化症形成后白质纤维中断后继发性髓鞘脱失有关。Suzuki等[6]认为PVL患儿的FA值降低部位多位于顶枕叶、半卵圆中心后部、上纵束、视辐射等，并认为其FA值减低与PVL的严重程度相关。与本研究结果一致。Wang等[7]认为PVL患儿双侧皮质脊髓束、内囊前后肢、弓状纤维束、放射冠及上纵束FA值减低，与其认知功能相关，DTI可以比常规MRI更敏感地显示脑白质损伤。本研究中FA值减低部位部分与文献报道一致，但未对患儿认知功能进行评估及相关方面探讨。蒋昊翔等[8]对PVL合并脑瘫患儿的DTI研究表明PVL患儿全脑FA值减低。与本研究结果不同。本研究均为轻度的PVL患儿，而前者病例均有不同程度的胼胝体萎缩，已达到PVL中度。因此，被试PVL患儿脑室旁脑白质软化灶严重程度不同可能是造成结果不同的原因。胼胝体为大脑半球间最大的联合纤维，参与控制躯体运动功能。本研究患儿FA值减低而ADC值升高，表明存在胼胝体压部的白质纤维髓鞘损伤，可能与患儿的运动发育落后及下肢跛行有关。近期的研究认为，胼胝体压部作为联系颞、枕、顶叶皮层的纤维束，其作用与运动的执行有关，故认为胼胝体压部的损伤与下肢跛行有关[9]。上纵束是联络纤维中最长的纤维束，起自前额区，在岛叶和豆状核的上方及内囊的外侧，弓形向后绕过岛叶的后方向前，终止于颞叶，连接躯体运动皮层及感觉皮层，上纵束的损伤也可引起患儿不同程度的运动功能障碍。本研究中5例患儿存在视力损害，视放射FA值出现下降，视放射的损伤与患儿视力差有密切关系。刘娜等[10]联合应用BOLD-fMRI和DTI对PVL脑性视觉损伤患儿研究认为，视觉皮层的激活需要有完整的皮层下视放射纤维的传导通路的支持，因此视放射白质纤维束的损伤程度与视觉皮层的激活呈正相关。Wang等[7]认为PVL患儿双侧皮质脊髓束、内囊前后肢、弓状纤维束、放射冠及上纵束FA值减低，与其认知功能相关。

本研究DTT选定大脑半球主要纤维进行成像，感兴趣区域分别为皮质脊髓束、胼胝体压部、胼胝体膝部及双侧视放射，结果表明胼胝体压部及视放射纤维束PVL组患儿较正常对照组明显变细、紊乱，并可见中断现象，表现更立体直观。与国外报道相同[5]。

综上所述，DTI及DTT作为一项新技术可以评估PVL患儿脑白质细微结构损伤的程度及范围，并为临床进行针对性治疗及随访提供客观依据。

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(本文编辑：刘斯静)

Diffusion tensor imaging in children of mild periventricular leukomalacia

HELi，LIUZhai，ZHANGLu，RENQing-yun*

(Department of Radiology,the First Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050031,China)

ObjectiveToassesswhitematterinjuryinpatientswithperiventricularleukomalacia(PVL)bydiffusiontensorimaging(DTI)anddiffusiontensortractography(DTT),toevaluatethediagnosticvalueofDTIandDTTonmildPVL.MethodsConventionalMRIandDTIwereperformedin25patientswithPVLand25age-matchednormal(NC)controlsubjects.AllsubjectswereperformedwithGESignaExcite1.5-TMRsystem.Wemeasuredfractionalanisotropy(FA)andaveragediffusioncoffient(ADC)of7selectedregionswhichincludedcorpuscallosumgenu,spleniumofcorpuscallosum,bilateralanteriorlimboftheinternalcapsule,bilateralposteriorlimbofinternalcapsule,bilateralopticradiation,bilateralcerebralpedunculusandsuperiorlongitudinalfasciculusinpatientswithPVL(n=25)andNC(n=25).Weperformedindependentsamplet-testinFAandADCofeachregionofinterestbetweenPVLpatientsandcontrols.ResultsComparedwithNCtheFAvaluesinthespleniumofcorpuscallosum,opticradiationandsuperiorlongitudinalfasciculuswithPVLweresignificantlyreduced(P<0.05or<0.01).ADCvaluesofthespleniumofcorpuscallosumandsuperiorlongitudinalfasciculuswerehigherthanthoseofNC.DTTshowedthatthefiberbundlearoundthecorpuscallosumofPVLgroupwasmoresparse,interruptedanddisorderedthanthatofNCgroup.ConclusionWhitematterinjuryinpatientswithmildPVLwereinspleniumofcorpuscallosum，andisthemainreasonforPVLwithpasticcerebralpalsy,visualimpairmentandmentalmotordevelopment.DTIandDTTcanevaluatetheextentandseverityofwhitematterdamageinchildrenwithPVL,andprovideevidenceforclinicaltreatmentandfollow-up.

leukomalacia，periventricular；diffusiontensorimaging；magneticresonanceimaging

2015-06-11；

2015-10-31

河北省医学科学研究重点课题(20120294)

何丽(1980-)，女，河北藁城人，河北医科大学第一医院副主任医师，医学硕士，从事医学影像学诊断研究。

R

A

1007-3205(2015)11-1285-04

*通讯作者