MR扩散张量成像在儿童发育迟缓诊断中的价值

赵彦昭　何丽　刘斋　任庆云

MR扩散张量成像在儿童发育迟缓诊断中的价值

赵彦昭何丽刘斋任庆云

【摘要】目的探讨MR扩散张量成像技术在常规MR平扫正常的儿童发育迟缓诊断中的价值。方法前瞻性搜集常规MRI正常的25例发育迟缓儿童(其中男14例，女11例)及25例同龄、性别匹配的对照组发育正常儿童进行常规MRI及DTI检查。并分别选取两侧大脑半球4个浅部脑白质及5个深部脑白质，测量其FA值及MD值，并配对t检验分析其差异。结果发育迟缓组儿童浅部脑白质及视放射区FA值明显低于对照组(P＜0.05)，发育迟缓组浅部脑白质MD值明显高于正常对照组(P＜0.05) ;发育迟缓组深部脑白质MD值与同龄对照组无统计学差异(P ＞0.05)。结论扩散张量成像技术可用于对常规MR平扫正常的发育迟缓患儿脑白质损伤的定量诊断，为儿童发育迟缓的临床治疗提供依据。

【关键词】发育迟缓;扩散张量成像; FA值; MD值

作者单位: 052200河北省晋州市人民医院CT室(赵彦昭) ;河北医科大学第一医院放射科(何丽、刘斋、任庆云)

儿童发育迟缓(developmental delay，DD)指儿童在语言、运动、认知、日常活动能力等发育领域存在明显落后于同龄儿童的情况，多由围产期前后脑损伤引起。约10%～15%患儿常规MRI扫描无异常表现，易被误诊或漏诊［1］。扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)利用水分子在组织中扩散特性，通过测量各向异性分数(fractional anisotropy，FA)及平均扩散率(mean diffusivity，MD)，可以反映脑白质细微结构的变化，提供比常规MRI检查精确的髓鞘化的信息。本研究拟采用DTI技术研究常规MRI平扫正常的发育迟缓患儿脑白质损伤，以探索早期定量诊断儿童发育迟缓的诊断方法。

1　资料与方法

1.1一般资料发育迟缓组:搜集2010年7月至2013年8月期间来晋州市人民医院和河北医科大学第一医院就诊，颅脑MRI表现正常的发育迟缓患儿25例。其中男14例，女11例;年龄18～36个月，平均年龄(22.63±6.86)个月。25例患儿均经儿科诊断为发育迟缓，Bayley婴儿发育量表［2］评分低于69。查体发现: 10例患儿出现语言方面发育迟缓，表现为不会说话或只会说两、三个叠音; 9例患儿为运动方面发育迟缓，临床表现为不能独自站立，独走不稳; 6例患儿表现为语言、运动发育迟缓两者并存。25例发育正常儿童Bayley婴儿发育量表，评分均在80以上，语言及运动能力正常。正常对照组:选择同期就诊的月龄、性别相匹配的发育正常儿童作为对照组。其中男14例，女11例;年龄18～30个月，平均年龄(22.63±7.02)个月，因其他原因就诊于我院。颅脑MRI平扫未见异常入选研究对象的常规MR图像由2名放射科专家进行评定。

1.2纳入标准发育迟缓组: (1)月龄18～30个月; (2)符合发育迟缓的诊断标准; (3)颅脑MR正常:髓鞘发育与月龄基本一致。排除标准: (1)颅内肿瘤; (2)先天性发育畸形; (3)颅内感染性疾病或病史; (4)其他遗传代谢性疾病。正常对照组: (1)月龄18～30个月; (2)精神、运动及智力发育正常(3)颅脑MR表现正常。排除标准: (1)颅内肿瘤; (2)先天性发育畸形; (3)颅内感染性疾病或病史; (4)遗传代谢性疾病。1.3检查设备及成像方法所有MR扫描采用美国GE Signa Excite 1.5T MRI扫描仪，8通道头颈联合线圈，由于患儿月龄较小，不能配合检查，进行头部MRI检查前均给以10%水合氯醛灌肠镇静，用量为1 ml/kg体重。本研究通过了医院伦理委员会的认证，检查前取得父母知情同意。检查序列包括轴位T1WI序列、T2WI序列及DTI序列扫描，矢状位T1WI序列。T1WI序列采用TR 1700 ms/TE 24 ms，层厚5.0 mm，层间隔1.0 mm，FOV 24×18 cm，矩阵256×192，NEX 2次; T2WI序列参数TR 4 100 ms/TE 102 ms，层厚5.0 mm，层间隔1.0 mm，FOV 24×18 cm，矩阵256×192，NEX 2次; DTI序列采用单次激发自旋-平面回波成像(single-shot echo planar imaging，SSEPI)，TR 12 500 ms/TE 108 ms，层厚4 mm，FOV 21 cm，矩阵128×128，NEX 2次，15个扩散梯度编码方向，b值［3，4］分别为0、1 000 s/mm2。扫描范围包括全脑。

1.4数据处理及测量采用GE(ADW 4.4)后处理工作站进行DTI分析。原始数据经过Function tool软件处理生成b0图、各向异性分数(fractional anisotropy，FA)图及平均扩散率(mean diffusivity，MD)图。在b0图上手工选取深部脑白质结构(胼胝体压及膝部、内囊前肢及后肢、视放射)及浅部脑白质结构(颞叶、额叶、枕叶及半卵圆中心脑白质)作为感兴趣区，软件自动计算FA值及MD值。在基底节层面选取内囊前肢及后肢、胼胝体压部及膝部，额叶脑白质、顶叶脑白质及视放射，在大脑脚层面颞角外侧选取颞叶脑白质，并于半卵圆中心层面选取半卵圆中心脑白质，两侧测量部位基本对称，所选感兴趣区长轴方向与纤维束走行方向一致，范围16～20 mm2。见图1～3。

图1　-3 36个月儿童，a为b0图，b为MD图，c为FA图，1-16依次为左右侧内囊前肢、内囊后肢、胼胝体压部、胼胝体膝部、额叶、视放射、顶叶、半卵圆中心及颞叶各感兴趣区

1.5统计学分析应用SPSS 19.0统计软件，计量资料以±s表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1发育迟缓组与发育正常组儿童脑白质FA值比较浅部脑白质测量部位(额叶、颞叶、枕叶及半卵圆中心)及视放射区FA值低于对照组(P＜0.05)，有统计学差异;其余深部脑白质测量部位(胼胝体膝部及压部、内囊前及后肢) FA值2组间差异均无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

2.2发育迟缓组与同月龄发育正常组儿童脑白质MD值比较浅部脑白质测量部位(半卵圆中心、额叶、颞叶、枕叶)均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05) ;而深部脑白质测量部位(胼胝体压部及膝部、内囊前肢及后肢、视放射) MD值组间差异无统计学意义(P＞0.05)。见表2。

表1　发育迟缓组及正常对照组各测量部位FA值比较n=25，±s

表1　发育迟缓组及正常对照组各测量部位FA值比较n=25，±s

测量部位　发育迟缓MR正常　发育正常　t值　P值胼胝体压部0.689±0.047　0.691±0.051　0.057 0.955胼胝体膝部　0.646±0.052　0.656±0.083　1.353 0.098内囊后肢　0.592±0.052　0.591±0.061　0.64 0.950内囊前肢　0.439±0.051　0.442±0.045　0.196 0.846视放射　0.395±0.052　0.428±0.067　4.479 0.000半卵圆中心　0.400±0.052　0.469±0.056　2.041 0.011额叶　0.256±0.065　0.390±0.139　3.765 0.000颞叶　0.364±0.055　0.392±0.044　4.305 0.035枕叶0.238±0.044　0.375±0.041　10.165 0.000

表2　发育迟缓组及正常对照组各测量部位MD值比较n=25±s

表2　发育迟缓组及正常对照组各测量部位MD值比较n=25±s

测量部位　发育迟缓　发育正常　t值　P值胼胝体压部0.949±0.0665　0.945±0.071　0.216　0.831胼胝体膝部　0.933±0.071　0.921±0.081　0.571　0.574内囊后肢　0.838±0.035　0.824±0.027　1.534　0.135内囊前肢　0.843±0.040　0.822±0.032　1.712　0.102视放射　0.972±0.137　0.943±0.090　0.577　0.570半卵圆中心　0.878±0.084　0.836±0.065　2.456　0.023额叶　0.915±0.052　0.872±0.063　3.351　0.003颞叶　0.971±0.048　0.938±0.051　2.018　0.015枕叶0.967±0.040　0.906±0.049　5.869　0.000

3　讨论

3.1MR扩散张量技术扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技术是目前唯一一种无创的定量判断髓鞘化进程及脑白质损伤的方法。它能反映脑水分子在组织中弥散的各向异性的程度，在显示脑组织白质纤维精细结构，尤其是在显示白质纤维的髓鞘完整性上具有明显优势。FA值及MD值是用于定量分析大脑白质微结构的主要参数［5］。脑白质的发育成熟是髓鞘形成的过程，髓鞘的形成使其周围水分子横向的扩散运动受限而表现出较强的扩散各向异性。随着婴幼儿脑白质髓鞘化进展，FA值逐渐升高至成年基本结束，成人脑白质FA值高于新生儿及婴幼儿，FA值可以定量反映脑白质髓鞘化程度，即脑白质的发育成熟程度。随着轴突髓鞘的形成、破坏或脱失，而表现出各向异性的升高或减低。MD值为MRI体素内各方向扩散幅度的均值，代表某一体素内水分子扩散的大小或程度平均水平，主要反映水分子扩散的速度，能够反映脑白质病理性损伤情况［6］。

3.2儿童发育迟缓的临床特征儿童发育迟缓分为: (1)体格发育落后; (2)运动发育落后; (3)语言发育落后; (4)智力发育落后; (5)心理发展落后等，而儿童发育迟缓往往是多方面的，多以某一方面落后为主要症状就诊。本组病例多因为运动或语言的发育迟缓，而且多伴有不同程度的智力发育落后。国内外均有报道5岁以下的儿童发育迟缓患病率约为1%～3%，考虑其发病可能与遗传及围产期的生物因素有关，是目前重要的公共卫生和社会问题。因婴幼儿期大脑的发育尚不完善及易受环境因素影响等特点，目前大多研究认为0～3岁是发育迟缓儿童早期识别和干预的关键期。早期发现诊断儿童发育迟缓的有效手段对进行儿童发育迟缓的早期干预十分重要。

3.3DTI技术对脑白质发育的诊断价值国内外学者通过DTI研究儿童脑白质的正常发育发现:儿童脑白质的发育成熟是个连续的过程，儿童脑白质的各向异性随着年龄的增长而增加［7，8］。沈全力等［9］通过DIT研究新生儿及婴儿的脑白质发育认为FA值与MD值结合，DTI技术能定量的分析脑白质髓鞘化进程，为临床上区分是生理性的髓鞘未形成还是病理性的髓鞘化延迟或脱髓鞘病变提供了有效的途径。FA值减低常提示白质损伤，但不能区分髓鞘形成障碍和轴索损伤［10］，需结合MD值进一步分析。

本研究通过对18～30个月的发育迟缓儿童脑白质的FA值及MD值研究发现，患儿浅部脑白质测量部位(额叶、颞叶、枕叶及半卵圆中心)及视放射区的FA值显著低于正常对照组，而浅部脑白质测量部位MD值显著高于正常对照组，有统计学差异。浅部脑白质FA值及MD值与正常对照组有差异，表明浅部脑白质不仅存在髓鞘发育落后，而且存在病理上的损伤。深部脑白质纤维束较浅部纤维束密集且发育早于周围的浅部脑白质［11］，较浅部脑白质不易发生严重损伤;浅部脑白质的发育晚于深部脑白质，更容易受到围产期的损伤，因此出现FA值减低及MD值升高的部位多位于浅部脑白质。Filippi等［12］对2～8岁发育迟缓儿童进行DTI研究发现，除内囊后肢外，其余测量部位脑白质FA值均低于正常对照组，而内囊前后肢、顶枕叶、半卵圆中心、放射冠、额颞叶皮层下白质以及胼胝体膝部与压部MD值高于正常对照组。与本组研究结果略有不同，分析其原因可能是:本组病例患儿月龄较小，且不同患儿脑白质损伤的程度及部位不一，对照组脑白质也处于个体发育过程中可能对结果产生一定的影响。本组病例发现视放射区FA值低于正常，而MD值未见增高，考虑可能的原因是由于发育迟缓儿童各种原因出现视觉功能的减低，进而出现的髓鞘化的迟缓，而非围产期脑白质病理性的损伤。以上研究结果表明，均表明发育迟缓患儿的脑白质存在髓鞘的病理性改变，即常规MRI难以发现的脑白质细微结构的损伤，为临床进行干预治疗提供可靠依据，Jeong等［13］通过DTI研究右利手发育迟缓患儿左侧弓状纤维发现，该部位FA值低于正常对照组，认为患儿语言网络区的发育异常，是患儿存在语言发育迟缓的原因。而本研究通过DTI观察到的发育迟缓患儿的脑白质异常改变是较弥漫性的，症状多为运动或语言的发育迟缓为主并伴有智力发育的落后，与临床表现的多样性较为一致。本研究将进一步根据功能分区进行更细致的研究。另外本研究不足之处还在于未能对发育迟缓儿童进行追踪复诊，对FA值及MD值异常部位纵观其髓鞘发育及修复情况。

总之，发育迟缓儿童浅部脑白质的FA值低于正常发育儿童，发育迟缓儿童浅部脑白质MD值高于正常发育儿童，表明发育迟缓儿童脑白质存在着较为弥漫性的髓鞘损伤，DTI技术尤其是FA值与MD值的结合，对于发育迟缓儿童脑白质细微结构的损伤比常规MRI更敏感，为患儿的早期诊治及其随访监测提供依据。

参考文献

1Squires LA，krishnamoorthy KS，Natowicz MR.Delayed myelination in infants and young children : radiographic and clinical correlates.J Child Neurol，1995，10: 100-104.

2Shevell M.Neurodevelopmental Disabilities: Clinical and Scientific Foundation.UK: Lavenbam Press，2009.85-90.

3Bisdasa S，Bohninga DE，Beenskia N，et al.Reproducibility，Interrater A-greement，and Age-Related Changes of Fractional Anisotropy Measures at 3T in Healthy Subjects: Effect of the Applied b-Value.AJNR，2008，29: 1128-1133.

4Dudink J，Larkman DJ，Kapellou O，et al.High b Value Diffusion Tensor Imaging of the Neonatal Brain at 3T.AJNR，2008，29: 1966-1972.

5Shevell M，Ashwal S，Donley D，et al.Practice parameter: Evaluatioin of the child with global developmental delay.Neurology，2003，60: 367-380.6侯欣，杨健.磁共振扩散张量成像在新生儿脑发育的应用及展望.磁共振成像，2012，3: 74-78.

7Neil JJ，Shiran SI，Mckinstry RC，et al.Normal brain in human newborns: apparent diffusion coefficient and diffusion anisotropy measured by using diffusion tensor MR imaging.Radiology，1998，209: 57-66.

8肖江喜，郭雪梅，谢晟，等.应用扩散张量成像对正常儿童脑白质发育的初步研究.中华放射学杂志，2005，39: 1252-56.

9沈全力，帕米尔，钱镔，等.新生儿和婴幼儿脑髓鞘发育的DTI.放射学实践，2010，25: 1308-1312.

10Wang S，Wu EX，Tamsbottom MJ，et al.Dysmelination of white matter injury in a hypoxic-ischemic neonatal rat model by diffusion tensor MRI.Stroke，2008，39: 2348-2353.

11Boujraf S，Luypaert R，Shabana W，et al.Study of pediatric brain development using magnetic resonance imaging of anisotropic diffusion.Magn Reson Imaging，2002，20: 327-336.

12Filippi CG，Lin DD，Tsiouris AJ，et al.Diffusion-Tensor MR Imaging in children with developmental delay: Preliminary Findings.Radiology，2003，229: 44-50.

13Jeong H，Kim J，Choi HS，et al.Changs in integrity of normal-appearing white matter in patients with moyamoya disease: a diffusion tensor imaging study.AJNR，2011，32: 1893-1898.

(收稿日期:2014－11－08)

通讯作者:何丽，050011河北医科大学第一医院放射科; E-mial: heli801104@163.com

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.08.012

【文章编号】1002－7386(2015) 08－1160－03

【文献标识码】A

【中图分类号】R 445