痉挛型脑瘫患儿相关大脑皮层形态学变化的磁共振研究＊

钟玉辉 沈龙山,2,3, 程 雯 陈刘成 王震寰

1.蚌埠医学院第二附属医院放射科 (安徽 蚌埠 233040)

2.数字医学与智慧健康安徽普通高校重点实验室 (蚌埠医学院)蚌埠医学院临床应用解剖研究所 (安徽 蚌埠 233004)

3.蚌埠医学院医学影像学院 (安徽 蚌埠 233030)

4.蚌埠学院文学与教育学院 (安徽 蚌埠 233000)

5.蚌埠医学院第一附属医院放射科 (安徽 蚌埠 233004)

6.蚌埠医学院人体解剖教研室 (安徽 蚌埠 233030)

痉挛型脑性瘫痪(Spastic Cerebral Palsy，SCP)是脑瘫中最常见和最典型的一类，它是指胎儿或婴幼儿时期脑部持续存在的非进行性损伤，致使患儿活动姿势受限和运动功能低下的一类症候群[1]。临床上新生儿的脑损伤以脑室周围白质损伤(periventricular white matter injury，PWMI)较为常见，也是SCP患儿的主要病因[2]。痉挛型脑瘫除了损伤与执行功能相关的脑室旁白质区[3]，还较常累及大脑皮层、基底节、丘脑等结构，并提示大脑皮层的损伤与SCP患儿运动功能障碍密切相关[4-6]。目前关于SCP患儿大脑皮层形态学变化的MRI研究相对较少，其损伤机制与运动功能障碍的关系有待进一步探索[7-8]。本研究重点分析磁共振成像(MRI)检测SCP患儿大脑皮层的形态学变化，并探究部分脑部功能区与患儿执行功能障碍及运动功能损伤是否存在相关性，为临床精准诊疗及预后提供一定价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料选取2020年09月至2021年09月于蚌埠市第一人民医院确诊为痉挛型脑瘫儿童的45例为SCP组，另选取我院45例正常儿童作为对照组。SCP组中，男26例，女19例;年龄0～9岁，平均(3.5±2.5)岁，MRI检查时平均体重(14.49±6.01)kg；对照组中，男29例，女16例;年龄 0～8 岁，平均(3.6±2.0)岁，MRI检查时平均体重(15.92±4.59)kg。

纳入标准: SCP组：符合痉挛型脑瘫儿童诊断标准，以《中国脑性瘫痪康复指南(2015)》中标准[9]为准；年龄＜18 岁;无其他疾病史；MRI图像质量能够满足后处理要求；无MRI检查禁忌证；获取家长知情同意，并按要求配合研究。对照组: 在我院健康体检的正常儿童；无其他疾病史；年龄、性别与观察组匹配；MRI图像质量能够满足后处理要求；父母或监护人知情同意。

1.2 检查方法使用GE 750W 3.0T核磁共振，标准头线圈扫描受试者，获取原始图像数据。扫描准备: 安抚受试者情绪，部分患儿无法配合检查，临床可适量注射苯巴比妥(20mg/kg)或地西泮，待入睡后进行磁共振检查。采用轴位T1WI序列获取图像并以Dicom格式存储。扫描参数: 重复时间(TR)1750 ms、回波时间(TE) 24 ms、层厚5 mm、矩阵大小288×192。原始图像评估: 两名及以上高年资主任医师，对检查者图像进行综合分析、严格判断，诊断意见不统一者予以排除。

1.3 图像处理采用Free Surfer V.5.3.0软件对获取的图像进行后处理。(1)三维建模:通过头皮去除、Talairach坐标转换、灰白质精细分割和拓扑修正等一系列流程，重构出大脑表层的原始轮廓图，并基于该轮廓图完成三维建模。(2)容积分割:对模型进行二次加工和处理，使其表面曲张呈球状，并将各脑区数据与之匹配，以网格的形式呈现，其中灰、白质交界处至灰质/脑脊液边缘的距离为皮层厚度。一例8岁正常男性儿童3D T1WI图像经Free Surfer软件处理后清晰、全面、完整地显示，如图1所示。

图1 经Free Surfer软件处理后各脑区示意图

1.4 运动功能评估运用GESELL评分表对患儿粗大、精细动作进行评定，并按照发育商(development quotient，DQ；DQ=实际发育水平的年龄/实际年龄)进行分级。GMFM-88评分表主要对患儿的粗大运动功能进行动态或预后评估，是目前应用较为广泛的方法。

1.5 统计学分析运用SPSS 26.0软件对数据分析处理，定量资料先进行正态性检验，然后利用卡方检验分析两组数据性别有无统计学差异，t检验分析年龄及MRI检查时平均体重有无统计学差异，多因素方差分析比较2组数据，结果用()表示，P＜0.05具有统计意义。使用Spearman秩相关分析法对差异脑区皮层形态学特征与粗大、精细运动分级和GMFM-88评分进行相关性分析。

2 结果

2.1 SCP组和对照组基本资料2组儿童性别、年龄及MRI检查时平均体重均无统计学差异 (P＞0.05)，结果见表1。

表1 2组基本资料

2.2 全脑皮层形态学数据比较SCP组和对照组按年龄各分为(0-3 y)、(4-6 y)、(＞6 y)3组。SCP组的两侧额上回、左侧扣带回、右侧楔前叶、右侧颞中回及左侧中央前回的皮层体积均显著低于对照组(均P＜0.05) 。见表2。SCP组的两侧额上回、右侧额中回、左侧扣带回、右侧颞中回及左侧中央前回的皮层表面积 均显著低于对照组(均P＜0.05) 。见表3。SCP组的两侧额上回、左侧扣带回、右侧颞中回及左侧中央前回的皮层厚度均显著低于对照组(均P＜0.05) 。见表4。

表2 2组大脑皮层体积差异脑区比较(单位mm3)

表3 2组大脑皮层表面积差异脑区比较(单位mm2)

表4 2组大脑皮层厚度差异脑区比较(单位mm)

2.3 SCP组有统计学意义脑区与粗大、精细运动功能分级及GMFM-88评分的相关性分析SCP组中有统计学意义的脑区与粗大运动功能分级、精细运动功能分级均无相关性。但两侧额上回、左侧扣带回及左侧中央前回与GMFM-88评分具有相关性。详见表5。

表5 SCP组中有统计学意义的脑区与运动功能分级及GMFM-88评分相关性

3 讨论

目前国际平均脑瘫发病率约22.11‰[10]，伴随围生医疗技术的发展，脑瘫发病率却逐年递增。痉挛型脑瘫是由于幼儿时期脑发育过程中的损伤导致运动功能障碍和姿势异常，患儿的生活质量受到严重影响[11]。有研究发现[12]，痉挛型脑瘫不仅损伤脑室周围白质，还累及大脑皮层、基底节和小脑等结构，并提示大脑皮层的损伤与SCP患儿运动功能障碍密切相关[13-15]。因此，全面了解患儿脑部病变特征，并探索其与患儿执行功能及运动功能之间的关系是目前重要的课题。

MRI具有无辐射、软组织分辨高、安全无创等诸多优势，已普遍用于脑瘫患儿脑损伤的评估[16]。80%以上存在颅脑异常的脑瘫患儿能通过结构磁共振成像(structural magnetic resonance,sMRI)清晰显示[17]，并用于评估脑损伤及预测功能结局[16,18,19]。2017 年 Novak 等[19]研究表明sMRI对于灰白质损伤及深部白质病变具有较好的预测评估，但微观结构的变异尚不能全面分析。弥散张量成像(DTI)能够清晰并完整地显示脑神经纤维走形，发现更细微的神经纤维改变情况[20]，各向异性分数(fractional anisotropy，FA)是通过可靠性分析得出的常用DTI指标[21]，有研究表明CP儿童的FA值存在广泛减低[22-24]与粗大运动功能紧密相关[25]，可作为潜在标志物用于 CP 的预测[26,27]。然而，检查时间长且后处理较为繁琐使其不能广泛应用于临床。因此，基于常规MRI图像客观评估更契合临床实际情况。

以往研究多为痉挛型脑瘫的诊断价值及各种诊疗方案的效能比较，较少关注SCP患儿脑表面皮层的形态学变化。本研究分析磁共振成像(MRI)检测SCP患儿大脑皮层的形态学变化，并联合粗大、精细运动功能分级及GMFM-88评分量表进行分析。高分辨率磁共振以3D T1WI结构图像清晰、全面、完整地显示SCP患儿各脑区的形态学特征［28-29］。本研究结果显示: SCP组的部分脑功能区的体积、表面积及皮层厚度均较对照组显著减低，说明SCP患儿脑皮层形态学变化差异对于患儿的早期诊断具有重要提示意义。额上回、中央前回是大脑皮层发育中较高级的区域，即额叶，主要负责躯体运动功能控制，额叶损伤可引起沟通交流障碍、精神异常和自主运动障碍等症状。SCP患儿常出现肢体的不自主运动，与额叶受损引起的症状有一定相似性。相关研究表明[30]，扣带回主要对来自顶叶空间位置及运动过程的信息进行加工处理和学习，然后向前运动皮层传递，对于整个运动功能执行过程中非常重要。本研究结果显示:两侧额上回、左侧扣带回及左侧中央前回与GMFM-88评分具有显著相关性，提示额叶及扣带回受损与患儿的执行及运动功能有关。执行功能是额叶调节机体设立目标、制定方案并有序实施所需要相互协作的高级认知功能，在日常行为、社交生活中扮演着重要作用[31]，因此，通过检测SCP患儿的脑皮层形态学变化，联合临床量表评估，做到SCP患儿的早发现、早诊断、早治疗，尽可能改善儿童日常生活和学习的状况。

本研究存在如下不足：(1)样本量较少。本研究共收集71例脑瘫患儿，其中60例痉挛型脑瘫患儿，10例图像质量差去除，5例未做量表评估，剩余入组45例SCP患儿，未来将继续收集病例扩充样本量。(2)为排除患儿的年龄因素，将所采集到的数据分为(0-3 y)、(4-6 y)、(＞6 y)三组进行分析和评估，对于年龄偏大的痉挛型脑瘫患儿的评估是否存在一定偏倚。(3)欧洲脑瘫监测中心(Surveillance of Cerebral Palsy Europe，SCPE)将痉挛型脑瘫分为三大类：痉挛型偏瘫、双瘫和四肢瘫，本研究中痉挛型双瘫40例，痉挛型偏瘫和四肢瘫仅为5例，未来在扩大样本量的基础上，对痉挛型脑瘫儿童各亚型脑皮层形态学变化作进一步探究。

4 结论

综上所述，MRI扫描SCP患儿并对其大脑皮层形态学变化进行科学分析，发现SCP患儿部分脑区体积、表面积及皮层厚度较正常儿童减小，两侧额上回、左侧扣带回及左侧中央前回与患儿执行功能障碍及运动功能损伤具有相关性，旨在帮助临床早期干预及精准诊疗，改善患儿生存状况，减轻家庭的负担。