MRI及DTI检查在急性期轻度脑外伤患者脑组织检查中的应用

叶宏达 罗小平 丁建荣 林德照

轻度急性脑外伤的临床表现多样，传统观点表示，其仅存在暂时性的中枢神经系统功能障碍，但仍有部分患者可遗留程度不一的永久认知功能障碍或神经缺陷[1]。有研究发现，积极治疗能够抑制继发性损伤[2]。常规CT 和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查难以准确反映急性期轻度脑外伤患者的微观结构损伤，临床诊断缺乏特异性。近年来随着MRI 技术的不断进展，弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）可非侵入性的反映脑组织微结构改变[3～5]。本次研究通过分析MRI及DTI 在急性期轻度脑外伤患者脑组织检查中的结果，探讨两者在急性期轻度脑损伤诊断中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2019 年7 月至2020 年10 月温州市中医院急诊科收治的急性期轻度脑外伤患者为病例组，纳入标准包括[6]：①闭合性脑外伤；②有轻微头晕、头痛等非特异性症状；③昏迷时间在30 min 内，伤后遗忘时间小于24 h；④头颅CT检查提示颅内无异常；⑤受伤30 min 后格拉斯哥昏迷评分13～15 分；⑥脑脊液和神经系统检查无明显变化，神经系统和生命体征无阳性；⑦临床资料完整。并剔除：①有凝血功能障碍的患者；②放射检查提示出血、肿瘤等颅内疾病的患者；③药物所致的认知改变的患者；④精神障碍史和脑外伤史的患者；⑤MRI 检查禁忌证的患者；⑥糖尿病、高血压等疾病患者。共有67 例患者符合要求入组，其中男性36 例、女性31 例；年龄20～55 岁，平均年龄（31.06±3.32）岁；受教育年限6～19年，平均年限（11.46±2.02）年；受伤至检查时间2～6 h，平均为（4.03±0.55）h；损伤原因：斗殴伤13 例、坠落伤15 例、交通伤39 例；同期纳入48 例健康者作为对照组，均无精神活性药滥用史及精神疾病史、无重大躯体疾病，无MRI 扫描禁忌证，其中男性22 例、女性26 例；年龄21～57 岁，平均年龄（31.44±3.16）岁。两组性别、年龄比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05）。

1.2 方法 所有患者入院时均接受常规MRI 序列扫描：用GE 1.5T Signa HDxt 超导型MR 成像仪，最大梯度场为33 mT/m，梯度切换率为120 T/m/s，8 通道SENSE 头线圈。受试者取仰卧，头先进，用海绵垫将头部和颈部固定，身体长轴和检查床长轴保持一致。头部放置在头部线圈头托内，取面部中线作为矢状定位光标。首先进行轴位T1加权成像平扫，再予以矢状位T2加权成像，然后进行磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）检查。最后予以DTI 检查，在各项同性方向分别加以扩散敏感梯度，扫描约为5 min。

1.3 图像处理和分析 将所有研究者的扫描原始数据上传至配套的处理工作站，采集连续、清晰的血管图像。图像采集后，由2 名经验丰富的影像专家分析图像，二者意见一致为同一结果，SWI 序列可见低信号，或者中间低信号伴周围高信号的“鸟眼征”、“晕征”、“爆米花征”提示轻度脑外伤。用软件包进行图像分析和重建，自动重组得到表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图和各向异性分数（fractional anisotropy，FA）图，测定胼胝体压部和膝部、内囊、脑桥、额叶白质、颞叶白质左右两侧的ADC值、FA值平均值。

1.4 观察指标 按照常规MRI 平扫和SWI 扫描结果有无异常分为病例Ⅰ组（有异常）和病例Ⅱ组（无异常）。并比较各组脑组织FA、ADC值，并观察病例Ⅰ组与病例Ⅱ组入院当天的Rivermead 脑震荡后综合征评分（Rivermead post-concussion symptoms questionnaire，RPQ），总分为64 分，分数越高提示症状越明显[7]。

1.5 统计学方法 采用SPSS 18.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（）表示。计量资料组间比较采用方差分析和t检验；设P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规MRI 序列和SWI 检查结果 67 例急性期轻度脑外伤患者MRI平扫、SWI检查发现异常16 例为病例Ⅰ组，余下51 例MRI 平扫和SWI 检查提示颅脑图像无异常为病例Ⅱ组。

2.2 病例组与对照组的脑组织FA值比较见表1

由表1 可见，病例组内囊、额叶白质、颞叶白质的FA 值低于对照组，差异均有统计学意义（t分别=5.72、9.91、8.24，P均＜0.05），病例组与对照组胼胝体压部、胼胝体膝部和脑桥FA 值比较，差异均无统计学意义（t分别=1.23、1.79、1.42，P均＞0.05）；病例Ⅰ组内囊、额叶白质、颞叶白质的FA 值均低于病例Ⅱ组（t分别=4.22、11.63、4.89，P均＜0.05），病例Ⅰ组和病例Ⅱ组胼胝体压部、胼胝体膝部和脑桥FA 值比较，差异均无统计学意义（t分别=1.34、1.46、0.86，P均＞0.05）。

表1 病例组与对照组的脑组织FA值比较

2.3 病例组与对照组的脑组织ADC 值比较结果见表2

表2 病例组与对照组的脑组织ADC值比较

由表2可见，病例组额叶白质、颞叶白质的ADC值低于对照组，差异均有统计学意义（t分别=4.34、3.98，P均＜0.05），病例组与对照组内囊、胼胝体压部、胼胝体膝部和脑桥ADC 值比较，差异均无统计学意义（t分别=1.77、0.55、1.08、0.83，P均＞0.05）。病例Ⅰ组额叶白质、颞叶白质的ADC 值均低于病例Ⅱ组（t分别=2.10、2.44，P均＜0.05），病例Ⅰ组和病例Ⅱ组组内囊、胼胝体压部、胼胝体膝部和脑桥ADC 值比较，差异均无统计学意义（t分别=0.21、0.19、0.36、0.63，P均＞0.05）。

2.4 RPQ 评分比较 病例Ⅰ组与病例Ⅱ组RPQ 评分分别为（9.11±0.95）分与（8.78±1.13）分，两组比较，差异无统计学意义（t=1.06，P＞0.05）。

3 讨论

脑外伤是中青年和儿童最常见的致残和致死疾病，近年来急性期脑外伤的发生率不断增加，以轻度脑外伤最为常见，多数轻度脑外伤患者可恢复正常，部分急性期轻度脑外伤患者能够发生脑震荡综合征，以易激惹、失眠、眩晕、记忆力下降等为主要表现。急性期轻度脑外伤的神经系统检查多无阳性体征，易延误最佳治疗时机，导致远期后遗症。有研究指出，在一定时间窗内及时抑制断裂性轴突损伤，可有效改善脑外伤患者预后[6]。早期准确地反映脑外伤病变类型、部位和程度，对脑内继发性损伤的预防有重要作用。

CT 主要反映解剖结构及组织密度改变，对于微出血病灶、弥漫性轴索损伤和迟发性脑出血检出的敏感性和准确性较低。常规MRI 检查结果与颅脑创伤患者病情程度和预后的相关性不强。临床研究报道，常规MRI 和CT 检查对早期脑外伤的检测价值有限，仅可发现组织结构形态学的异常变化，难以准确反映脑功能性损伤程度和继发的脑组织水肿和脑缺氧缺血，且CT对非出血的颅内损伤病灶易发生假阴性结果[7]。MRI 对非出血病灶的显示较CT 有一定优势，但出血灶在常规MRI 中呈多样表现，容易受到系列因素的影响，轻度脑外伤和微小病灶的假阴性率较高。张会文等[8]研究也发现，常规MRI 或CT 检查正常的轻度颅脑损伤患者可能存在器质性病变。本次研究结果显示，67 例患者中，常规MRI扫描仅提示5 例患者存在脑损伤病灶。

脑外伤的病理表现较复杂，可出现微小出血灶、脑水肿、脑组织代谢产物改变等，对脑血流量、脑组织密度、脑白质纤维束完整性有一定影响。弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）无法直接显示轴索病理改变，且对出血灶检出的敏感性欠佳。DTI 是在DWI 基础上发展的MR 技术，其通过水分子弥散运动的各向异性成像，检查水分子位移情况。正常组织内水分子弥散受周围组织结构及细胞本身结构的影响，导致其在各个方向的弥散程度差异，因此，DTI 能够在活体状态下反映脑组织结构的完整性及连续性。据研究分析，DTI 能够从多种角度反映脑外伤患者的病理生理变化和病程进展，在常规MRI 显示正常的脑组织区域，DTI 检查提示各向异性呈降低变化[9]。FA 值为DTI 的主要参数之一，能够对水分子各向异性程度进行定量分析，其值下降能够间接表明白质纤维结构完整性受到破坏及相应的神经传导功能降低，反映大脑白质的受损程度。ADC 值能够反映水分子弥散能力，其值下降表明水分子扩散能力受到限制，存在细胞毒性水肿。DTI通过ADC和FA值变化，可对颅脑损伤程度进行定量和定性评价。杨国庆等[10]研究报道，脑损伤程度越重，FA 值越低，与格拉斯哥昏迷量表评分有明显相关性。但近年来有研究表示，弥漫性轴索损伤是轻中度脑外伤患者发生神经功能、意识障碍的主要因素，对此类患者病情和预后评价有重要作用[11]。弥漫性轴索损伤能够导致轴索肿胀及断裂，使其走形方向发生变化，从而导致FA 值改变。任月勤[12]研究也表明，ADC及FA改变和颅脑损伤患者弥漫性轴索损伤程度有关。

本次研究结果显示，急性期轻度脑外伤患者部分脑组织的FA 值较健康人群下降（P＜0.05），可能原因为轴索包膜能够决定白质纤维各向异性，急性期轴索损伤引起轴索肿胀和扭曲，导致轴向扩散降低，使FA 值下降。另外，脑外伤引起的神经炎症反应对扩散也有一定影响。同时本次研究结果还显示，急性期轻度脑外伤患者脑组织ADC 值相对较低，考虑与细胞异常代谢引起细胞毒性水肿和神经细胞肿胀有关。动物实验也发现，早期轻度脑外伤小鼠，神经轴膜受损，水分子在受损轴索中的弥散运动受到限制，脑组织ADC 值有所降低[13]。总之，急性期轻度脑外伤患者通过观察FA 值和ADC 值能够量化急性期轻度脑外伤的受损程度，客观评价患者病情。但本次研究结果显示，MRI 平扫和SWI 检查有无异常患者之间的RPQ 评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），表明常规MRI平扫及SWI扫描正常和异常的急性期轻度脑外伤患者FA 值及ADC 值与RPQ 评分无显著相关性，提示DTI 数据和临床症状缺乏相关性，考虑与急性期轻度脑外伤患者病情程度较轻，临床表现不明显有关，因此临床更应加强对急性期轻度脑外伤患者的重视程度，预防继发性脑损伤和相关后遗症。

综上所述，DTI 较常规MRI 检查更能尽早发现急性期轻度脑外伤患者脑组织微结构的异常变化。但本次研究的样本例数较少，结果可能存在一定偏差，且因条件及时间有限，未对轻度脑外伤患者进行定期的系统随访，研究结果缺乏动态变化，因此本次研究结果有待更多研究进一步探讨。