磁敏感成像在弥漫性轴索损伤中的应用

顾爱燕(综述)，朱　斌(审校)

(1.南京市江宁医院急诊CT室，南京 211100； 2.南京市鼓楼医院放射科，南京 211103)



磁敏感成像在弥漫性轴索损伤中的应用

顾爱燕1△(综述)，朱斌2※(审校)

(1.南京市江宁医院急诊CT室，南京 211100； 2.南京市鼓楼医院放射科，南京 211103)

摘要：弥漫性轴索损伤(DAI)是在特定外力作用机制下脑内发生的以神经轴索断裂为特征的一系列病理生理变化，主要特征为轴索肿胀和轴索回缩球形成，伴脑实质不同程度的胶质细胞肿胀、变形，也是导致颅脑损伤患者神经功能障碍、植物生存和死亡的最主要原因。目前研究显示其诊断和治疗困难，预后差。如何早期诊断DAI已成为创伤性脑损伤影像研究的难点。磁敏感成像是利用体磁化效应差异而产生图像对比的磁共振成像法，对于微小出血灶比CT、磁共振成像有更高的检出率，对DAI的早期诊断有重要意义。

关键词：弥漫性轴索损伤；磁敏感成像；创伤性脑损伤

弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury，DAI)是1982年由Adams等[1]正式提出的，主要发生在胼胝体、皮髓质交界区、上部脑干及基底核等部位的一种重型的颅脑损伤性疾病。临床研究发现，DAI占重型颅脑损伤的28%~42%，与33%的脑外伤死亡有直接关系[2-3]。DAI是外伤直接引起的广泛性脑实质轴索损伤，最主要的特征为神经轴索断裂，临床上以意识障碍为其典型表现，诊断和治疗困难，预后极差[4]。故外伤后早期诊断、早期治疗对提高疗效、改善患者后期的生活及降低病死率有重要作用。磁敏感成像(susceptibility weighted imaging，SWI)是利用体磁化率效应(不同组织之间磁化率差异可以引起相位效应)差异而产生图像对比的磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)法，可充分显示组织之间内在的磁敏感特性的差异，能很好地显示常规MRI扫描不能显示的信息，目前主要应用于中枢神经系统。在DAI中有重要作用[5-6]。

1DAI

1.1DAI机制脑DAI是头颅外伤时位于不同层面的神经纤维承受大小不同的剪切力，致使受轴向牵拉的神经纤维和小血管发生断裂和分离，造成轴索断裂、轴浆外溢，俗称脑蛋白质剪切伤，主要以弥漫性神经轴索和毛细血管损伤为主要特征的原发性脑损伤[7]。病理检查可见轴索肿胀、断裂且伴随小胶质细胞簇，毛细血管呈现针尖样微小出血灶[8]。已有研究证实，DAI病灶常位于灰白质交界处，可能与此处组织密度差异较大、位置较浅有关，其次为胼胝体、脑干区域[9]。Sherriff等[10]研究认为，β样淀粉样前体蛋白(beta-amyloid presursor protein，β-APP)可作为轴突损伤和断裂的标志物，在患者肿胀的轴突中可见β-APP呈阳性反应，且颅脑损伤后β-APP 阳性的轴索部位表现为DAI 中的轴突回缩球，提示脑外伤后轴索损伤的早期阶段β-APP呈阳性，且β-APP 表达越多，DAI 的病情越重[11]。

1.2DAI的临床表现患者一旦发生DAI，大多伴有意识障碍且其昏迷程度与轴索损伤的数量和程度有关，轻者可为一过性意识丧失，重者可出现深度的昏迷以致死亡或呈现植物状态[12]。Medana和Esiri[13]对DAI患者的瞳孔进行观察分析，结果发现，50%左右的患者入院时伴有瞳孔的改变，常表现为一侧或双侧瞳孔散大、光反应消失。但并非患者均伴有颅内压的增高，Graham等[14]在对71例无颅内压增高的闭合性脑外伤患者的尸检中发现，DAI仅占41%。

1.3DAI的诊断由于DAI损伤程度不同，其临床表现也有所不同，且并非所有的DAI患者都具有统一的临床表现。目前临床常用诊断标准为：①患者有头部外伤史且多为旋转暴力所致；②患者伤后即刻昏迷且持续时间> 5 h，可伴有不同程度的呕吐，但无神经系统病变；③CT或MRI检查可见大脑灰白质、胼胝体、基底核、脑干或小脑散在性出血灶(直径<2 cm)；④病情严重但颅内压不高或影像学检查未发现阳性征象；⑤随着患者病情的延长，可出现弥漫性脑萎缩，并伴有较明显的神经功能障碍后遗症或持续性植物状态；⑥尸体解剖可见DAI的病理表现征象[15]。

1.4DAI的治疗目前主要以生命体征维持、营养脑神经、改善微循环、清除自由基、亚低温、镇静等治疗，必要时予呼吸机辅助通气，预防并发症等治疗。

2SWI与DAI

2.1CT在DAI中的应用CT在颅脑损伤中的诊断显著优于X线的检查，其扫描速度快，对颅骨骨折及颅内的出血有较好的诊断；尤其是CT的增强扫描，可更加精细地显示出颅内出血的部位，为颅脑损伤的诊断提供了很好的依据[16]。研究发现，对DAI患者进行CT检查，于脑实质、脑干以及胼胝体等部位可见散在的斑点状出血，直径常<2 cm，且无占位性效应，容易被误诊为单纯的颅内出血，且漏诊率极高[17]。

2.2MRI在DAI中的应用MRI可以避免颅骨伪影的干扰，对颅内进行多方位、多参数、多序列成像，对非出血性病灶、脑部深组织以及脑部软组织敏感性高，可较CT更加清晰地显示颅内水肿及脑组织肿胀[18]。MRI的检查目前是各医院较为常见，也是诊断颅内疾病最有效和常用的手段之一。王军[19]采用MRI对DTI进行检查，结果发现，86例患者共发现429个病灶，其中深部病灶占20.5%，显著优于CT的检查，但存在一定的假阴性和漏诊率。随着影像学的发展，在MRI的基础上又引进了扩散加权成像以及磁共振弥散张量成像，为DAI的诊断提供了很好的依据。

2.3SWI在DAI中的应用

2.3.1SWI的原理SWI采用三维采集高分辨力薄层重构的梯度回波序列，运用了分别采集强度数据和相位数据的方式进行颅内组织的扫描、成像以及处理[20]。由于特殊影像处理，相位图经高通滤波校正后，背景场中低空间频率成分被去除，滤波后的相位图经处理产生相位蒙片，再与强度图多次加权叠加，辅以最小信号强度投影进行显示，更加强调组织间的磁敏感性的差异，形成最终的SWI图像[21]。

2.3.2SWI在DAI中的应用由于SWI的特殊性，对细小的结构，如小静脉、铁沉积增加的脑深部核团、甚至是白质纤维束等有很好的对比度和分辨力，在轴索损伤的患者中能更好地显示微量的出血灶。贾庆等[22]利用SWI诊断DAI，结果发现，SWI 可清楚显示18例DAI的颅内异常小出血灶，表现为点状、条索状、类圆形或环形的低信号影，检出率达72%，显著高于常规检查。原因在于大多数血红蛋白代谢产物都是顺磁性物质，这些物质均可引起质子去相位而出现明显的信号强度下降，加之SWI 具有高分辨率的特点，因此即使微量出血也可以在SWI上非常敏感地检测出来[23]。

2.3.3影像学及SWI在DAI中诊断价值的比较DAI 是颅脑外伤中最严重的一种类型，在神经轴索肿胀、断裂的同时，可伴有小血管的撕裂引起微灶出血[24]。已有大量临床研究证实，CT扫描速度快，可以发现脑内的出血点，但不能反映DAI的真实影像学表现，往往出现影像轻、症状重等误诊现象；而常规MRI的T1、T2及FLAIR扫描显著提高了DAI的发现率，尤其FLAIR能消除脑脊液高信号对病灶显示的影像，但一般微出血灶无法显示，具有一定的漏诊率[7,25-26]。程锋和侯卓[27]通过对18例DAI患者分别进行CT、MRI及SWI检查，18例患者CT发现6个病灶，MRI常规序列检查共发现149个病灶而SWI发现366个病灶，SWI 发现病灶数量明显多于常规MRI，差异有统计学意义。Tong等[28]对儿童DAI患者进行SWI检查，结果SWI上显示的出血性DAI病灶数目和出血量分别是常规T2WI和2D-GRE序列的6倍和2倍，相比常规的影像学检查，SWI可以显示更小的和更多的出血灶。

3小结

DAI发生后，患者主要以意识障碍为主要临床表现。由于患者在受某种特定的外力作用下而引发的轴索断裂损伤，常规的影像学(CT或MRI等)无法清晰地显示微小病灶及出血点，给患者的早期治疗带来一定的影响。目前多项研究证实，SWI作为一种可以反映组织磁化属性的新的对比度增强技术，利用组织磁化属性与邻近的背景组织明显不同，再加上SWI 具有高空间分辨力的特点，对DAI的诊断有着积极重要的作用，为患者早期的治疗提供了依据[25,29]。SWI有望成为DAI诊断的最可靠工具，值得临床进一步研究和推广。

参考文献

[1]Adams JH,Graham DI,Murray LS,etal.Diffuse axonal injury due to nonmissile head injury in humans:an analysis of 45 cases[J].Ann Neurol,1982,12(6):557-563.

[2]罗起胜.脑弥漫性轴索损伤的机制与诊断的研究[J].广西医学,2008,30(2):207-209.

[3]Haacke EM,Mittal S,Wu Z,etal.Susceptibility-weighted imaging:technical aspects and clinical applications,part1[J].AJNR Am J Neuroradiol,2009,30 (1)：19-30.

[4]毕国力,戴敏方,吴昆华，等.3T磁敏感成像在弥漫性轴索损伤中的应用及与GCS评分的相关性[J].临床放射学杂志,2012,31(1):11-15.

[5]王丽娟,刘玉波,王光彬.磁敏感加权成像原理概述[J].磁共振成像,2010,1(5):227.

[6]杨正汗,冯蓬,王霄英,等.磁敏感加权成像技术及其临床应用[M]//陈德强.磁敏感成像技术指南.2版.北京:人民军医出版社,2007：327-332.

[7]杨天和，林建忠，田新华,等.磁共振弥散张量成像和弥散张量纤维束成像诊断弥漫性轴索损伤[J].中国医学影像技术,2008,24(32):1905-1908.

[8]任燕,杨桑杰草,孙西浚,等.MR磁敏感加权成像在弥漫性轴索损伤诊断中的应用价值[J]. 甘肃医药,2013,32(8):592-595.

[9]Inglese M,Makani S,Johnson G,etal.Diffuse axonal injury in mild traumatic brain injury:a diffusion tensor imaging study[J].J Neurosurg,2005,103(2):298-303.

[10]Sherriff FE,Bridges LR,Sivaloganathan S.Early detection of axonal injury after human head trauma using immunocytochemisty for beta-amyloid precursor protein[J].Acta Neuropathol,1994,87(1):55-62.

[11]韩艳红,史大鹏,王梅云,等．MR高分辨磁敏感加权成像在颅脑弥漫性轴索损伤中的应用价值[J].实用放射学杂志,2011(5):662-668．

[12]王洪财,段志新,吴芳芳,等.弥散加权成像在弥漫性轴索损伤伤情判断和预后评价中的应用价值[J].中华创伤杂志,2010,26(2):142-145.

[13]Medana IM,Esiri MM.Axonal damage：a key predictor of outcome in human CNS diseases[J].Brain,2003,126 (Pt 3):515-530.

[14]Graham DI,Lawrence AE,Adams JH,etal.Brain damage in fatal non-missile head injury without high intracranial pressure[J].J Clin Pathol,1988,41(1):34-37.

[15]郏潜新,欧阳林,岳翠,等.SWI在弥漫性轴索损伤诊断中的价值[J].医学影像学杂志,2010, 20(9):1260-1262.

[16]刘何鹏,李传福,尉从新,等.SWI及DTI在弥漫性轴索损伤慢性期的应用价值[J].山东大学学报：医学版,2010,48(2):146-149.

[17]易自生，刘一平，陈志斌，等.磁敏感成像在脑弥漫性轴索损伤中的应用价值[J].中国中西医结合影像学杂志,2012,10(1):23-25.

[18]方冬秀,胡丽娟,廖凯兵.弥漫性轴索损伤3.0TMRI研究进展[J].放射学实践,2012,27(10):1142-1144.

[19]王军. MRI在脑弥漫性轴索损伤中的急诊诊断价值[J].中国医药指南,2013,11(29):80-81.

[20]韩成坤,史浩,刘桂芳,等.磁敏感加权成像对弥漫性轴索损伤的诊断价值[J].中华放射学杂志, 2011,45(7):632-636.

[21]易自生,刘一平,陈志斌,等.联合SWI与DWI在急性脑弥漫性轴索损伤中的应用价值[J]. 放射学实践,2011,26(4):402-405.

[22]贾庆,汪奇慧,王晓阳,等.磁敏感成像在弥漫性轴索损伤诊断中的应用价值[J].放射医学实践,2011,26(3):282-285.

[23]陶晶晶,张威江.弥漫性轴索损伤的MRI进展及磁敏感成像技术应用价值[J].江苏医药, 2010,36(7):828-830.

[24]张菁,陈浪,漆剑频,等．联合多种MRI序列评估弥漫性轴索损伤[J]．放射学实践,2011,26(11):1144-1149.

[25]Thomas M,Dufour L.Challenges of diffuse axonal injury diagnosis[J].Rehabil Nurs，2009, 34(5):179-180.

[26]Staal JA,Dickson TC,Gasperini R,etal.Initial calcium release from intracellular stores followed by calcium dysregulation is linked to secondary axotomy following transient axonal stretch injury[J].J

Neurochem,2010,112(5):1147-1155.

[27]程锋,侯卓.弥漫性轴索损伤的影像学及SWI诊断价值比较[J].河北医学,2012,18(8):1063-1064.

[28]Tong KA,Ashwal S,Holshouser BA,etal.Hemorrhagic shearing lesions in children and adolescents with posttraumatic diffuse axonal injuiy:improved detection and initial results[J]. Radiology,2003,227(2):332-339.

[29]卢海涛,邢伟,俞胜男,等.SWI在弥漫性轴索损伤中的应用价值[J].中国CT和MRI杂志, 2013,11(5):14-16.

Study on the Application of Susceptibility Weighted Imaging Technology in the Diagnosis of Diffuse Axonal InjuryGUAi-yan1,ZHUBin2.(1.CTRoominDepartmentofEmergency,JiangningHospital,Nanjing211100，China； 2.DepartmentofRadiology,NanjingDrumTowerHospital，Nanjing211103,China)

Abstract：Diffuse axonal injury(DAI) is a particular series of pathophysiological changes occurred in brain under specific external forces characterized by neuronal axonal fracture.The main features of DAI include axonal swelling and formation of axonal retraction balls,with varying degrees of parenchymal glial cell swelling,deformation and diffuse brain swelling.DAI is also to the main cause of neurological dysfunction,plant survival and mortality of patients with traumatic brain injury.Current study shows that the diagnosis and treatment of DAI are difficult and the prognosis is poor.Therefore,early diagnosis of DAI has become a difficult problem in the imaging studies of traumatic brain injury.Susceptibility weighted imaging is the magnetic resonance imaging method using the differences of body susceptibility imaging to generate contrast magnetic resonance imaging,it has higher detection rate for small hemorrhage than CT and MRI,and plays significant role in early diagnosis of DAI.

Key words：Diffuse axonal injury; Susceptibility weighted imaging; Traumatic brain injury

收稿日期：2014-05-27修回日期：2014-08-28编辑：郑雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.09.050

中图分类号:R651.15； R445.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)09-1669-03