磁共振弥散张量成像技术在轻中度脑损伤中的应用

潘孝根 李捷 潘海鹏 赵凯宇 劳群*

随着世界工业的不断发展，创伤成为危害人类健康的一大危险因素，其中脑外伤发生率约占全身各部位外伤的20%左右，致死致残率高居全身创伤首位。有文献报道，在美国每年有>1.1万人因车祸和暴力导致脑外伤，约30%的人不能正常学习和生活［1］。我国创伤性脑损伤（TBI）患者也在逐年增多，其中以中、青年人占大多数。轻中度脑外伤患者可以得到不同程度的恢复，但仍有部分患者会有头痛、记忆力衰退、健忘等，重症患者会留下严重后遗症［2］。对于轻中度脑外伤导致的后遗症，缺乏客观的判断标准。近年来，随着磁共振弥散张量成像（DTI）技术的发展，为脑外伤后导致神经束损伤的检出提供更为优越的方法［3］。本文旨在探讨脑外伤患者颅脑DTI的表现及对预后评判中的价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2016年10月至2018年10月本院25例轻中度脑外伤患者的临床资料，其中男21例，女4例；包括车祸伤16例，坠落伤3例，其它外伤6例。颅脑损伤病灶局限于额颞叶皮层，首诊格拉斯哥评分（GCS）9~15分，临床表现均有头痛，记忆力下降，健忘及不同程度认知功能障碍，4例表现有偏侧肢体运动功能障碍。伤后对患者>6个月时间的随访并评定其认知功能预后（mRS），由精神科医师出具蒙特利尔认知评估量表（MoCA）对25例患者进行认知功能评估。

1.2 方法 （1）磁共振扫描：采用GE公司的Signa 1.5T HDX型超导型磁共振扫描仪，梯度场23 mT/m，切换率120 T/m/s.8通道头颅线圈，常规扫描方向是横断及冠状位，扫描序列T1加权（TR1415 ms/TE27 ms/TI740 ms），T2加权（TR3800 ms /TE105 ms），FLAIR（TR8402 ms/TE127 ms /TI2100 ms），DWI（TR6000 ms TE98 ms，B值0 s/mm2和1000/mm2），扫描层厚5 mm，间距0.5 mm，矩阵256×192，NEX 2次。层厚5 mm，间距0.5 mm。DTI扫描运用自旋-平面回波技术（SE-EPI）（TR10000 ms/TE115 ms），层厚5 mm，间距0，弥散系数b=0和b=1000，弥散敏感梯度方向15个。扫描方向为横断及冠状。（2）DTI测量方法及图像后处理技术：应用美国GE公司提供的AW工作站，采用funtool4.4分析软件。采用KUSANO等［4］方法，以T1和T2或FLAIR为参考图像，横轴位上，测量外伤病灶侧及非病灶侧部分各向异性FA值和平均扩散率MD值，观察病灶远端额前回神经束的FA值变化。对颞叶损伤累及内囊的患者，在大脑脚水平测量病灶侧及同平面非病灶侧FA值和MD值。同时对患者进行>6个月的DTI追踪成像。

1.3 统计学方法 采用SPSS 13.0统计软件。计量资料以（±s）表示，采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 损伤部位 额叶损伤19例，单侧额颞叶复合损伤6例，其中4例颞叶损伤累及内囊。

2.2 MRI表现 首次MRI检查均在外伤后3 d内，后期动态检查从伤后15 d开始。首次MRI检查信号表现为脑实质内长T1混杂T2信号改变，出血表现为斑片状或灶样短T2信号，伤后15 d~6个月随访，表现为单侧额叶及颞叶损伤后均遗留有小的囊变软化灶，单侧额叶皮层有囊变灶19例，单侧颞叶皮层囊变灶3例，其中4例内囊后支有小的囊变灶，MRI信号表现为长T1长T2信号改变，边界清楚，信号均一，17例囊变灶周围脑沟有增宽改变。其中4例内囊后支小囊变灶患者，合并有同侧大脑脚萎缩改变，但MRI信号改变不明显。额前束病灶侧FA值明显低于非病灶侧。大脑脚病灶侧的FA值明显低于非病灶侧。额前叶神经束病侧FA值较健侧明显下降（0.45±0.06 vs 0.50±0.05），差异有统计学意义（P<0.05）。大脑脚病灶侧FA平均值为0.38 非病灶侧平均值为0.48，平均值相差0.1。DTI图像表现，19例额叶损伤和6例额颞叶复合损伤患者表现为部分额前回神经束的中断，较非病灶侧数目减少。颞叶损伤累及内囊的病灶侧则表现为锥体束的损伤且部分中断。在锥体束受累及的4例中，有偏侧肢体运动功能障碍。

图1A-2B为正常成人DTI纤维束；图3A-3B为右侧额颞叶外伤，DTI显示右侧锥体纤维束稀少，部分纤维束中断；图4A-5B分别为左侧颞叶外伤和右侧颞叶外伤并累及基底节，DTI分别显示患侧椎体束减少、部分中断；图6A-6B为双侧额颞叶轻度脑外伤病例，DTI显示双侧锥体束纤维较稀少，前份部分纤维束中断

3 讨论

DTI是在磁共振弥散加权基础上发展起来的一项新技术，是利用组织中的水分子的各向异性特征进行成像。用FA值表示，FA值是描述大脑锥体束各向异性特征的主要参数之一。其大小与神经髓鞘的完整性、纤维的致密性有关，能够反映白质纤维是否完整，可以对神经束微观结构的变化进行观察，是目前唯一能够用于检测活体神经束完整性的技术［5］。

外伤患者神经轴突膜的损伤，导致神经元轴索平行方向的弥散受限，而细胞骨架网的受损可能使垂直方向上弥散增加。另外，由于发射器所致横向弥散增加，结果导致各向异性下降，FA值下降。患者由于轴质运输受限及局部细胞器的堆积，导致局部结构及轴索肿胀，并使细胞渗透增加，这些均使FA下降。神经生理学已经证实神经的传导、运动功能主要依赖其纤维束的完整性［5］。近年来研究报道脑损伤与相关神经束完整性的关系，认为神经束与FA 值的大小有相关，FA值下降越大，神经束损伤程度越大［1，3］。已有较多文献报道锥体束损伤与运动功能恢复的关系，在大脑脚测量FA值，可以推断锥体束损伤的程度［6］。并通过DTI的动态观察可以预测锥体束损伤后中长期预后［7］的研究提示，额叶皮层及额前束的结构改变与人类情绪和精神状况改变有关，并可以通过功能磁共振检测其变化［8］。MICHAEL等［1］通过磁共振DTI技术研究20例轻度脑损伤患者，在常规磁共振图像上并未发现异常改变，但通过DTI技术测量发现在额前叶神经束FA值有明显下降，认为患者额叶有神经束的损伤存在，其临床表现与其相符。NIOGI等［3］观察34例脑震荡患者后发现在胼胝体、基底节及额前叶神经束均可发现FA值的改变，推断这些改变与外伤有关。WADA等［9］观察51例慢性期脑外伤后有认知功能障碍的患者，测量上纵束、额前叶及岛叶的FA值低于正常人，认为这些部位FA值下降与认知功能部分缺失有关。

有文献报道，可以通过测量锥体束远端FA值判断锥体束受损程度［6］。本资料结果显示，病侧和非病侧额前叶神经束的FA值存在差异，提示病侧额前束受损，再根据临床上可能出现相应的症状相互印证。在本组随访患者中，病灶>1个月MRI表现为囊变软化灶，为损伤后慢性后遗期改变，DTI显示，病变区神经束不同程度中断，在受伤中断的神经束远端4~8周后可以出现继发性的变性（华勒氏变性），其发生机制是脑损伤后，该部位皮质或皮质下白质因损伤、缺血等原因而发生坏死，损伤区远侧轴索及髓鞘崩解，雪旺细胞增生并吞噬消化崩解的轴索和髓鞘碎屑，锥体细胞与其轴突的联系被切断，锥体束失去营养来源即发生华勒氏变性［10］。作者认为通过病灶远端的神经束测量FA值比较直观，可以减少测量误差。

DTI技术对诊断额前叶神经束损伤导致的认知功能部分损伤有一定的意义。但脑损伤常可以累及胼胝体等其他部位，本文仅探讨额前叶神经束的损伤，存在局限性，且病例数较少，观察时间短，因此需要进一步研究。