磁共振及其波谱用于脑代谢物水平与重型颅脑损伤患者预后的相关性分析

陈小宝，黄剑，钱锁开

（1.江西嘉佑曙光骨科医院脑系科，南昌 330000）

创伤性颅脑损伤约占全身损伤的15%， 其中20%为重型颅脑损伤 （Severe Traumatic Brain Injury，STBI）， 患者通常致残率及致死率较高，是45 岁以下个体意外死亡的首要原因[1]。颅脑损伤累及非特异性上行性网状激动系统时会导致患者出现不同程度的意识障碍，STBI 患者意识障碍时间较长，长期处于最小意识状态，甚至是植物人，因此其是否能够清醒及预后情况的判断是神经外科医生需要迫切解决的问题[2]。 但是临床目前尚无预判创伤性颅脑损伤昏迷患者意识恢复情况的方法，伤后早期主要根据症状、体征以及CT 等影像学表现来判断STBI 患者的预后。 磁共振（MRI）可很好地显示脑组织损伤呈现的细小改变， 不会受颅骨伪影的影响，可明确颅脑损伤的部位及范围；磁共振波谱成像（MRS）通过测量化合物“化学位移”的改变来测定化合物水平，以非侵入性的方法测定脑内化合物含量，从分子方面进行诊断[3]。 因此本研究应用MRI+MRS，探究其判断颅脑损伤程度及预后的可靠性，指导临床实际工作，加速患者康复， 减少致残及致死率， 现将所得结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象 取2020 年10 月至2021 年3 月我院收治的30 例STBI 患者为研究对象， 设为观察组，纳入标准：（1）按照《颅脑创伤性昏迷诊断与治疗》[4]对STBI 昏迷的规定，存在头部外伤史，并经头颅影像学检查确诊；（2）头颅影像学检查显示颅骨骨折、颅内血肿、脑干损伤及广泛脑挫裂伤；（3）年龄18～65 岁，伤后昏迷时间≥12 h；（4）格拉斯哥昏迷评分（GCS）为3～8 分；（5）经过治疗后生命体征稳定，仍持续昏迷时间＞4 周；（6）经过我院伦理委员会同意，患者或家属签署知情同意书。 排除标准：（1） 受伤前就存在严重疾病或可能导致患者预后不良的严重复合伤；（2）妊娠期女性。观察组中男18 例，女12 例，年龄28～64 岁，平均（46.39±10.06）岁。 同时选取于本院进行体检的30 名健康者作为对照组，男16 例，女14 例，年龄25～62 岁，平均（44.95±10.33）岁。 两组性别、年龄等一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法 观察组病例生命体征相对平稳，在伤后4～6 周时，判定可以脱离心电监护和呼吸机且能耐受约0.5 h 的MRI 检查， 使用GE Signa Excite HD 3.0 超导型磁共振扫描仪进行全脑检查， 扫描序列包括T1WI（TR/TE=400 ms/15 ms）、T2WI（TR/TE=3000 ms/100 ms）、MRS （TR/TE=10000 ms/95 ms、Matrix=128×128、FOV=24、 层厚=4 mm、 层间距=0 mm、磁场强度=500 T/m、梯度切换率=150 mT/ms、TR/TE=5000 ms/980 ms、 层厚=5 mm、 层间距=1.0 mm）。 通过FSL v.5.0 在T1 上定位并绘制2 个脑区：丘脑（板内核或者网状核）和中脑。 每个脑区绘制2 次感兴趣区， 并将制作的感兴趣区导入ADW4.4 工作站，通过MRS 测量上述脑区的N-乙酰天冬氨酸（NAA）、胆碱化合物（Cho）和总肌酸（肌酸+磷酸肌酸）（Cr）变化，通过计算代谢物化学位移处所对照波峰下面积积分， 作为化合物浓度的相对定量值， 并计算NAA/Cr、NAA/Cho 和Cho/Cr 值。

1.3 预后评估标准 伤后6 个月采用格拉斯哥预后评分（GOS）评估患者预后。 患者神志清晰，能够完全恢复正常社交和工作， 遗留轻微后遗症为5分；患者性格、行为、认知有轻度障碍，伴有言语困难、共济失调等轻度残疾，但部分生活能勉强自理为4 分；患者意识状态恢复正常，但伴有较严重的肢体残疾，日常生活需他人协助为3 分；患者仅有最小反应(如随着睡眠/清醒周期，眼睛能睁开)，或长期昏迷为2 分； 患者死亡为1 分。 依据GOS 评分分为预后不良组（1～3 分）和预后良好组（4～5 分）。

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0 软件处理数据，计量资料以（±s）表示，采用独立样本t 检验，各参数与GOS 评分采用Spearman 相关性分析、以相关系数r 表示两资料间的相关性，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比较 观察组NAA/Cr、NAA/Cho 水平均明显低于对照组（P<0.05），而Cho/Cr 明显高于对照组（P<0.05），见表1。

表1 两组NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比较(±s)

表1 两组NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比较(±s)

组别 NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cho观察组（n=30）对照组（n=30）t 值P 值1.37±0.16 1.66±0.18 5.216<0.001 2.05±0.18 1.66±0.20 5.782<0.001 1.03±0.21 1.34±0.25 4.207<0.001

2.2 不 同 预 后STBI 患 者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比较 30 例STBI 患者中预后良好19 例，预后不良11 例， 见表2。 预后良好患者NAA/Cr、NAA/Cho 水平明显高于预后不良患者，Cho/Cr 水平明显高于预后不良患者（P<0.05），见表3。

表2 观察组两组不同预后GOS 评分及病例数比较

表3 不同预后STBI 患者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比较(±s)

表3 不同预后STBI 患者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平比较(±s)

亚组 NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cho预后良好（n=19）预后不良（n=11）t 值P 值1.52±0.18 1.09±0.16 9.164<0.001 1.51±0.21 1.74±0.17 4.599<0.001 1.11±0.22 0.88±0.24 3.742<0.001

2.3 STBI 患 者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水 平 与预后的相关性 Spearman 相关性分析显示，STBI患者GOS 评分与NAA/Cr、NAA/Cho 水平呈正相关（P<0.05），而与Cho/Cr 水平呈负相关（P<0.05），见表4。

表4 STBI 患者NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho 水平与预后的相关性

3 讨论

颅脑损伤患者具有病情危重、变化快、病死率高的特点，其总病死率高达30%～50%[5]。 严重的颅脑损伤往往累及上行通路的中脑及丘脑板内核、网状核，导致患者持续昏迷。STBI 导致的意识障碍是影响患者预后的主要因素，给患者家庭、社会带来一系列问题。 目前临床尚无准确预判患者预后的检测方法，但随着神经影像技术的发展，可从此方面重新认识意识障碍， 并探究这一技术在STBI患者意识障碍中的应用效果。

对昏迷患者预后的预测需要多种检测数据综合评定才能得出结论， 这就需要我们在临床中不断摸索和认识。 每种检测手段在技术上都会有一定的缺陷，因此，研究如何将神经行为学、影像学、神经电生理学及各种生化指标有机地结合， 从而提高脑外伤昏迷预后预测的准确性是非常必要的。CT 可作为检查颅脑外伤的首选方法，可有效诊断多种疾病，但其具有一定局限性，例如对幕下病灶及小病灶的检查率不高， 因此对于颅脑外伤的病变无法全部检出。 MRS 可测定化合物的含量及浓度，进而反映患者颅内受伤部位及程度，有利于STBI 患者的诊断及预后判断。 MRS 所观察到的代谢变化显著早于CT、MRI 及弥散张量成像（DTI）所检测到的脑内形态学变化， 甚至可以检出CT、MRI 及弥散张量成像（DTI）所不能检测到的微小病变， 因而其可及时准确地诊断重型颅脑损伤并指导治疗， 有效地降低重型颅脑损伤患者的致残率和死亡率，提高治愈率[6]。 这在一定程度上避免了延误治疗和不必要的治疗，从而降低医疗费用，减轻患者家庭的经济负担。 重型颅脑损伤患者如果早期、中期行MRS 检查，有助于查明患者昏迷原因，明确有微小病灶的脑组织的代谢情况，尤其是脑干和基底节区的微小出血梗死灶， 从而避免多次CT 及MRI 复查，减少盲目的治疗。

本 研 究 结 果 显 示，STBI 患 者NAA/Cr、NAA/Cho 水平均明显低于对照组，Cho/Cr 水平偏高。 分析其原因， 脑损伤后将引发一系列复杂的神经生化紊乱而致继发性脑损伤。 早期最突出的神经生化紊乱是脑代谢紊乱，其中NAA 由神经元线粒体合成后分布于其胞体和突起中， 直接反映神经元的密度和活性，其降低或消失反映神经元损伤、死亡或代谢抑制，NAA 能灵敏地反映神经细胞损伤情况。Cr 是与脑内细胞能量代谢有关的物质，对维持细胞能量代谢起到重要作用[7]。Cho 由胆碱、磷脂酰胆碱和甘油脂磷脂酰胆碱组成， 主要作为膜磷脂构成细胞膜或作为神经递质的乙酰胆碱而存在，主要反映神经胶质细胞的变化。 已有动物实验研究表明，NAA (或NAA/Cr) 浓度降低和Cho （或Cho/Cr）浓度升高是头部闭合性脑损伤患者在伤后几天至数周最具特征性的改变。 脑损伤发生后，神经元线粒体功能受损致NAA/Cr 值下降，神经细胞变性和细胞膜破坏则使Cho/Cr 值升高， 两者的综合作用使NAA/Cho 值下降更为显著。 预后良好患者NAA/Cr、NAA/Cho 水平明显高于预后不良患者，而Cho/Cr 则明显偏低，这是因为NAA 是评定神经元损伤严重程度的生化指标， 其下降表示神经元代谢异常，Cr 用作内部基准值，NAA/Cr 表明神经细胞的损伤程度， 比值越低表示神经细胞损伤越严重。 而Cho 峰值与膜磷脂中胆碱浓度有关，可反映细胞损伤情况， 因此当患者颅脑损伤越严重时，NAA/Cr、NAA/Cho 水平均越低，Cho/Cr 越高预后越差。 并且，相关性分析显示STBI 患者GOS评分与NAA/Cr、NAA/Cho 水平呈正相关， 与Cho/Cr 呈负相关， 表明STBI 患者行MRI+MRS 检查结果与患者预后有相关性。 但本研究尚且存在许多有待深入进行的研究， 首先本研究纳入样本量较少，并且本次研究中选择丘脑板内核、网状核和中脑等部位，但对于STBI 患者来说，豆状核、岛叶、侧脑室枕角周围白质等轴索损伤灶也是MRS 检查的靶点，日后研究中可扩大样本量、增加检查部位等进一步研究， 更全面的了解受伤部位与预后的关系。

综上所述，MRI+MRS 检查方法在STBI 患者中有较好的检查效果， 合适靶点的检查结果能够较好预测患者预后情况， 检查结果与患者预后具有一定相关性。