DTI观察胼胝体纤维束与联络纤维、投射纤维的联系研究

姜洪新 ，张洪丽 ，张　萍 ，姬国敏 ，胡建新 ，居艳梅

（1.河北省故城县医院放射科，河北 故城 253800；2.深圳大学总医院功能检查中心，广东 深圳 518060；3.首都医科大学高级脑功能中心，北京 100069；4.北京脑重大疾病研究院，北京 100069；5.首都医科大学三博脑科医院神经影像科，北京 100051）

大脑的解剖结构与功能复杂，神经纤维束的走行和分布与行为、功能的关系一直是脑科学关注的核心问题，也是临床神经病学定位和定性的基础。DTI是唯一可显示活体脑白质纤维束的无创性成像技术，能够立体、直观地显示纤维束的走行变化。本研究采用DTI技术，观察胼胝体与联络纤维、投射纤维的关系，有利于了解胼胝体在运动、感觉、视觉信息的整合、语言、习惯、情绪、行为、认知、记忆等中的作用，对脑功能精准定位和临床制订诊疗计划有重要意义，尤其在功能神经外科领域有着广泛的应用前景。

1　资料与方法

1.1一般资料收集2015年3月至2017年3月河北省故城县医院69例健康志愿者，其中男48例，女21例；年龄35～45岁，平均（38.7±2）岁。纳入标准：①年龄35～45岁，右利手；②签署知情同意书；③无神经系统临床症状，无糖尿病、高血压、高脂血症。排除标准：①常规MRI扫描脑内未见异常信号及其他严重躯体疾病；②酒精、药物或其他精神活性物质滥用者；③妊娠期或哺乳期妇女；④躯体疾病、药物依赖或精神分裂症引起的继发性抑郁发作；⑤DTI禁忌证。

1.2仪器与方法采用Philips 1.5 T常规MRI扫描仪，扫描前用海绵垫固定受试者头部，要求受试者保持清醒，以棉球塞住双侧外耳道。后行DTI扫描，采用SE-EPI序列，20个扩散敏感梯度方向。扫描参数：TR 4 800 ms，TE 85 ms，矩阵 128×128，NEX 2，FOV 250 mm×250 mm，层厚1.1 mm，无间隔，b值取0、1 000 s/mm2。

1.3DTI图像处理将扫描的DTI原始数据传入Extended MR Workspace工作站上的DTI Studio软件，先行平滑去噪，计算生成各向异性分数（fractional anisotropy，FA）图、ADC图。采用连续示踪纤维束分配算法行全脑纤维束追踪；阈值设定：FA＜0.25。将得到的DTI图像与常规3D FLAIR序列图像融合后行传导束重建，得到扩散张量纤维束成像图（diffusion tensor tractography，DTT）。

2　结果

胼胝体（图1紫色）是中枢神经系统内最大的联合纤维，其连接两侧大脑新皮质、脑干、小脑的广泛区域。胼胝体分嘴、膝、干及压部。嘴是胼胝体前下方的窄小部分，向下与终板相连；膝为胼胝体前端的弯曲部分，为钩形纤维板；体为胼胝体背侧呈弯曲的部分，薄厚常欠均匀，其腹侧面与穹隆及透明隔相连；压部为胼胝体后端厚而钝圆的部分，发育正常的压部呈末端膨大的球茎样外观。前联合（图1粉色）位于穹窿柱前方终板内，在终板上方横过中线，可呈环形，也可不对称，于胼胝体压部左右连接两侧大脑。前联合发出前束、后束联络颞叶及枕叶。穹隆联合（图1红色）位于胼胝体下方，前方为穹隆柱，向后为穹隆体，再延伸形成三角形薄片，称为穹隆联合。穹隆联合部位发出向后上方纤维，贴近胼胝体外缘向上，抵达中央前回及中央后回。

上纵束（图2a红色）贴邻胼胝体外侧缘，联络额叶至顶叶的区域，两侧多不对称，且上纵束前半位于上额枕束上方，远端到达中央前回及中央后回。上额枕束（图2a绿色）位于胼胝体与侧脑室的上外侧界及邻近尾状核所构成的夹角内，前联合后方，后支内侧，于丘脑后方弯曲向前，走行于颞叶，内上方为穹隆体，下方有海马脚毗邻。下额枕束（图2b黄色）前方起于额叶前方皮层及额下回，与钩束上缘毗邻，走行于外囊，扁平向后，后方大部分纤维束到达枕叶，少部分到达顶叶；下额枕束内侧为前联合后支，其外侧有下纵束走行，前方环抱钩束，其内部有胼胝体压部发出的纤维束，使得两侧下额枕束可有信息交流，将额叶、顶叶、颞叶、枕叶及对侧下额枕束相联络。下纵束（图2b、2c青色）位于颞枕叶，紧邻下额枕束外侧，由胼胝体发出纤维束包绕，其外侧与弓状束下角相邻，于侧脑室下角的外侧面走行于颞叶长轴，内部有胼胝体压部发出的纤维束。

图1　扩散张量纤维束成像图（DTT）显示胼胝体与前联合、穹隆联合之间的毗邻关系　图1a～1c　分别为DTT左面观、上面观、下面观。紫色为胼胝体，粉色为前联合，红色为穹隆联合　图2　DTT显示胼胝体与上、下纵束，上、下额枕束之间的毗邻关系　图2a～2c　分别为DTT右面观、左面观、前面观。紫色为胼胝体，粉色为前联合，红色为上纵束，青色为下纵束，绿色为上额枕束，黄色为下额枕束

扣带束（图3a绿色）位于大脑半球内侧面、胼胝体上方、胼胝体沟与扣带沟之间，向后在胼胝体压部处弯曲，并由胼胝体纤维束包绕，其前端和胼胝体膝部纤维束紧贴，参与额上回的构成。扣带束使大脑的新皮层与边缘叶系统相互连接。弓状束（图3b红色）位于额颞顶外侧，周围有多个弓状纤维（图3b青色、粉色）毗邻，下方与下纵束邻近，前方伸向额叶、颞叶，弓背向后，周围众多弓状纤维与其毗邻、并广泛联系各个脑叶。弓状纤维（图3c青色、粉色）是连接脑回之间的纤维，分长弓状纤维和短弓状纤维，位于胼胝体的周围，其内侧为联络纤维，负责将大脑内的信息传导扩散到大脑皮层。

皮质脊髓束（图4a黄色）起于中央前回，纤维于胼胝体外侧缘下行，经内囊后肢至脊髓，部分纤维束交叉到对侧成为皮质脊髓侧束（图4b黄色）；胼胝体侧束（图4c蓝色）起于胼胝体外缘，部分起于皮层，经内囊后肢下行至脑桥后外侧，部分到达脑干，部分到达脊髓；皮质核束（图4d黄色）起自额叶和胼胝体外侧缘，经内囊膝部到达脑干神经核团，部分下行到达脊髓。

图3　DTT显示胼胝体与扣带束、弓状束、弓状纤维的毗邻关系　图3a～3c　分别为DTT右面观、左面观、后面观。紫色为胼胝体，红色为弓状束，粉色及青色为弓状纤维，绿色为扣带束　图4　DTT显示胼胝体与皮质脊髓束、皮质脊髓侧束胼胝体侧束、皮质核束之间的毗邻关系　图4a DTT右面观，图4b前面观，图4c，4d均为左面观。紫色为胼胝体，黄色为皮质脊髓束（图4a）、皮质脊髓侧束（图4b）、皮质核束（图4d），蓝色为胼胝体侧束

皮质小脑束（图5a黄色）起于中央前、后回，经内囊后支终止于小脑，部分纤维束交叉到对侧。皮质齿状核束（图5b绿色）起于顶叶皮层，经内囊后支到小脑齿状核附近；交叉的皮质小脑束（图5c粉色）多起自左侧额顶叶皮层，位于大脑投射纤维最外层，经内囊后肢下行，绕过脑桥前方到达对侧小脑半球。皮质脑桥束（图5d黄色）起自额顶叶皮层，经内囊后支到达脑桥核，经换元后，通过小脑中脚进入小脑半球。

图5　DTT显示皮质小脑束、皮质齿状核束、皮质脑桥束之间的毗邻关系　图5a～5d　分别为DTT右面观、左面观、前面观、左面观。绿色为皮质齿状核束，黄色为皮质小脑束（图5a）、皮质脑桥束（图5d），粉色为交叉的皮质小脑束（图5c）

脊髓丘脑束（图6a紫色）终于丘脑腹后外侧核，传递对侧躯干、四肢的痛温觉和粗略触压觉。由丘脑发出的丘脑中央辐射到达胼胝体前2/3的外侧缘，部分到达皮层（图6）。

桥连纤维（图7蓝色）由脑桥前上方横行穿过，在胼胝体（图7紫色）两侧上行，止于额顶叶的大脑皮层，且部分纤维束穿越到对侧，部分纤维束到达额下回。

图6　DTT显示脊髓丘脑束、丘脑中央辐射、胼胝体之间的毗邻关系图6a～6c　分别为DTT右面观、左面观、右面观。紫色为脊髓丘脑束（图6a）、胼胝体（图6c），青色为丘脑中央辐射　图7　DTT显示桥连纤维与胼胝体之间的毗邻关系　图7a　桥连纤维DTT示意图　图7b，7c　分别为DTT左面观、前面观。蓝色为桥连纤维，紫色为胼胝体

3　讨论

DTI是一种MRI脑功能成像。因为人体组织内水分子微观环境不同，其弥散运动在各个方向也不同步，即水分子弥散的距离不相等，这种弥散运动表现为各向异性。DTI是在DWI的基础上发展起来的用于观察水分子弥散运动的MRI新技术，在6个及以上的不同非共线性方向上施加敏感梯度，目前最多可在128个方向成像。因此，DTI采集的是水分子在三维空间内的运动信息，可定量分析组织内水分子的弥散特性，测量白质纤维的微观结构特性，确定白质纤维束的空间排列方向，无创、无痛苦、检测迅速，为影像学与其病理生理的相关性研究提供了新方法，有助于进一步了解脑组织结构和人类行为的相关性。但不同人群的同一纤维束略有差异，可能与成长、生活、学习环境及职业等有关，不同的生活环境及用脑习惯，会导致大脑在神经网络发育中有所不同。胼胝体将两侧大脑半球密切联系成一个整体，让人们的感知可随心所欲、协调联动，每个传导束就是发布不同号令的专用线路，不同指令有着不同的传导通路，不同疾病导致的传导束不同部位短路或断裂均会引起相应的临床症状，因此保护大脑、开发大脑意义重大。

胼胝体作为脑内最大的联合纤维，结构变化可一直持续到青春期。DTI可全方位观察胼胝体与另外纤维束及上下传导路的关系，为临床其他的病因诊断提供更多信息。

综上所述，胼胝体在调节两侧半球间联系及功能协调上有重要作用，人类通过胼胝体将存储在大脑皮层的各种信息进行整合，从而学习、掌握各种技能。DTI对确定诊疗计划有重要意义，可广泛用于判断预后、指导治疗，对神经系统疾病和脑功能研究有巨大的潜在优势。

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