弥散张量成像在儿童脑性瘫痪早期诊断、合并症诊断、手术和康复疗效评价中的应用研究进展

柯少峰，李玲

1 海南医学院第一临床学院，海口 571000；2 海南省妇女儿童医学中心儿童康复科

脑性瘫痪一种持续性的中枢性运动和姿势发育障碍、活动受限综合征，它是因为发育中的胚胎或婴儿大脑的非进行性损害而导致的［1］，患病率约为2.46‰［2-3］。当前脑性瘫痪的诊断标准主要依赖于临床表现及相关量表评估，在脑性瘫痪发病早期其临床表现是不典型的，所以儿童脑性瘫痪在早期识别及诊断方面仍存在困难，因此在疾病发展早期进行影像学检查起到了重要作用。弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）基础上出现的一种磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）成像技术，能发现常规磁共振难以显示的病变，是无创显示脑白质纤维束间的联系及其病变的一种成像技术［4］。DTI的基本原理主要是利用水分子在不均匀的媒介中进行扩散运动时存在各向异性进行成像，这种各向异性在脑白质纤维束中的扩散最为具有代表性［5］。DTI 的常用量化参数指标包括表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）［6］、部分各向异性指数（fractional anisotropy，FA）［7］、平均弥散率（mean diffusion，MD）、轴向弥散率（axial diffusivity，AD）及径向弥散率（radial diffusivity，RD）等。目前DTI 在儿童脑性瘫痪早期诊断、合并症诊断、手术和康复治疗效果评价中已得到广泛应用，现将应用进展情况综述如下。

1 DTI在儿童脑性瘫痪早期诊断中的应用

目前脑性瘫痪患儿的诊断年龄在2 岁或以上［12］，在疾病早期实施一定康复措施，有助于改善脑性瘫痪患儿预后［13］，因此早期诊断对脑性瘫痪患儿的康复起到关键作用。共有5 项DTI 研究［14-18］显示，脑性瘫痪患儿早期已经出现神经纤维束损伤。极早产儿（＜32 周胎龄）及极低出生体重儿（BW＜1500 g）是婴儿发展为脑性瘫痪的重要危险因素［19］，行DTI检测可对脑性瘫痪患儿行早期诊断。PARIKH 等［14］对50 例极低出生体重患儿行DTI 扫描，并运用概率性纤维追踪技术行数据分析，在后续随访中有5 名婴儿被诊断为脑性瘫痪，结果显示上丘脑辐射（感觉区）FA 值降低结合皮质脊髓束RD 值升高对脑性瘫痪的早期诊断显示出较高的灵敏性（80%）和特异性（97%），该研究表明多个纤维束数据相结合可提高脑性瘫痪早期诊断的价值。上述纤维束选择集中于感觉运动区，但是脑性瘫痪患儿可出现语言、认知等方面障碍［1］，因此可结合除感觉运动区外其他纤维束。CHANDWANI 等［15］对263 名极早产儿行DTI 检测，运用基于Fixel的数据分析方法，并在校正胎龄3至4 个月时运用Hammersmith 婴儿神经学检查量表（Hammersmith Infant Neurological Examination，HINE）及全身运动质量评估（general movements，GMs）进行脑性瘫痪早期诊断，其中14 名婴儿诊断为脑性瘫痪；结果表明胼胝体、皮质脊髓束、丘脑上部辐射、丘脑后部辐射的FD、FC 和FDC 值显著降低并与诊断量表呈负相关。该研究采用FBA 分析方法评估一定程度上解决了纤维交叉的问题，但脑性瘫痪早期诊断主要采用HINE 联合GMs 量表进行诊断，这种诊断标准有待后期进行相关验证。

围产期脑损伤是足月儿及早产儿发展为脑性瘫痪的常见原因，DTI 可对围产期脑损伤的新生儿进行早期诊断。STEPHANIE 等［16］对12 例围产期脑损伤患儿行DTI 扫描，其中5 名婴儿诊断为脑性瘫痪，DTI 结果显示所有与运动相关的纤维束的FA 值均显著低于未发展为脑性瘫痪患儿，并且皮质脊髓束的FA 值＜0.5 可作为很好预测指标。WAGENAAR等［17］对45 例单侧围产期脑损伤婴儿，在出生后3 个月行DTI 扫描，其中27 例婴儿被诊断为单侧痉挛型脑性瘫痪，DTI 结果显示患侧皮质脊髓束FA 值明显降低，该研究表明皮质脊髓束的不对称性对早期诊断单侧痉挛性脑性瘫痪是可靠的，但该研究于出生后3 个月行DTI 扫描，而不是早期DTI。有研究［20］表明，出生后1 个月内进行扫描就可得出皮质脊髓束FA不对称性并进行相关预测。

脑室周围白质损伤（periventricular white matter injury，PWMI）是白质损伤的主要形式，是痉挛性脑性瘫痪的主要原因［21］，常规MRI 能有效对PWMI 进行诊断，但无法对白质损伤进行进一步量化。JIANG 等［18］对39例PWMI婴儿在6到18个月时行DTI扫描，其中有20人被诊断为脑性瘫痪，DTI结果显示脑性瘫痪患儿皮质脊髓束（大脑脚、内囊及放射冠水平）FA 值降低。该研究表明皮质脊髓束中内囊水平损伤与脑性瘫痪诊断呈强相关性，可能与内囊中下行运动神经轴突密集集中相关，但部分DTI 扫描是在脑性瘫痪诊断前几个月进行的，对脑性瘫痪的早期诊断仍有待考究。目前在DTI对脑性瘫痪患儿早期诊断的研究中，相当一部分的研究发现脑性瘫痪患儿在早期大多都有皮质脊髓束的损伤，因此皮质脊髓束的损伤在脑性瘫痪患儿发生相关运动障碍起着至关重要的作用。

2 DTI在儿童脑性瘫痪合并症诊断中的应用

脑性瘫痪患儿除运动障碍外，可同时有智力低下、癫痫、听力障碍、语言障碍及情绪异常等合并症。儿童脑性瘫痪合并症的诊断主要依赖相关量表，主观性较强，缺乏一定的现实依据及准确性，而DTI 相比于量表能无创显示脑白质结构，为其提供相应的脑白质损伤的客观依据，准确性较高。在常规MRI 及CT 扫描中，LEGAULT 等［22］发现，在213 例脑性瘫痪患儿中深部灰质损伤更易引起脑性瘫痪患儿发生言语障碍，但常规MRI及CT扫描无法提供具体量化标准。于涛等［23］对比研究27 例脑性瘫痪合并语言发育迟缓患儿，结果提示合并语言发育迟缓脑性瘫痪患儿Broca区及弓状纤维束FA值明显低于对照组，提示脑性瘫痪患儿合并语言发育迟缓表现为大脑中语言相关脑区广泛损伤，并且Broca 区及弓状纤维束受损较Wernick 区严重。GALLI 等［24］运用TBBS 行数据分析，发现9名脑性瘫痪患儿合并视知觉障碍的左侧上纵束FA、AD 值明显降低，RD 值明显升高，该研究表明合并视知觉障碍的脑性瘫痪患儿可能与上纵束受损有关，但目前该研究样本量少，缺乏一定适用性。LUCIA 等［25］对20 例单侧痉挛型脑性瘫痪患儿（分为左半球病变及右半球病变）进行吞咽困难调查量表（Dysphagia Disorders Survey，DDS）及DTI 的评估，发现在左半球病变的患儿中胼胝体的FA 值降低及RD 值的增加，与DDS 评分成正比，而在右半球病变中，未发现有相关性，该研究表明左半球胼胝体可能有支配吞咽功能的神经纤维束穿行，左侧胼胝体受损，更易造成吞咽困难的发生，但目前该研究样本量较少及缺乏空白对照，其研究准确性有待进一步考究。OLGA等［26］对37例痉挛性型脑性瘫痪患儿进行认知、皮博迪图片词汇测验（Peabody Picture Vocabulary Test，PPVT-IV）及DTI扫描，结果表明PPVT-IV 评分与左侧颞叶平均MD值呈负相关，在胼胝体压部，两侧颞叶连间纤维束FA 值与PPVT-IV 评分呈正相关。在目前研究中对合并症的研究较少及所获取样本量较少，并且选择的脑区相对单一，缺乏一定的普适性，在未来可加强上述两方面的研究。

3 DTI 在儿童脑性瘫痪手术治疗效果评价中的应用

颈总动脉交感神经网剥脱术是治疗痉挛型脑性瘫痪的一个重要手术方法，目前常见的疗效评估方法主要以相关量表在术前及术后进行评估［27］，目前DTI 的影像学检查结果可以提供一定的参考依据。董双君等［28］对30 例痉挛性脑性瘫痪患儿术前、术后6 个月进行检测，结果表明脑性瘫痪患儿内囊后肢和大脑脚白质纤维束FA值明显增加，且与粗大运动功能分级系统（gross motor function classification system， GMFCS）呈负相关，可见DTI 对脑性瘫痪患儿运动功能恢复提供了客观依据。脐带血间充质干细胞鞘内输注是目前新兴治疗脑性瘫痪患儿的一项手术方法，脐带血间充质干细胞主要通过修复受损神经细胞、释放神经营养物质等方面发挥治疗作用［29］。MORTEZA 等［30］对36例脑性瘫痪患儿行脐带血间充质干细胞输注，在术前及术后1年行DTI 扫描，结果显示与对照组相比，实验组的皮质脊髓束及丘脑后放射FA 值明显增加，MD 值明显降低，这与ZHANG 等［31］研究结果一致。上述研究中DTI 在脑性瘫痪患儿相关术后评价能提供相关影像学相关依据，具有一定的客观依据，但目前对于脑性瘫痪患儿绝大多数手术方式主要是改善脑性瘫痪患儿肢体运动障碍，在改善神经系统功能方面仍处于起步阶段，这也间接导致DTI 对其临床相关应用较少，相信在不久将来DTI能为脑性瘫痪患儿相关手术选择及术式指定提供一定依据。

4 DTI 在儿童脑性瘫痪康复治疗效果评价中的应用

目前对于脑性瘫痪患儿康复治疗效果评价，主要通过相关量表进行评价，导致结果缺乏一定客观性，DTI 检测能弥补这一不足，并为后期康复方案调整及制定提供一定的依据。郝明珠等［32］对13 例脑性瘫痪患儿在进行康复前及经6～12 个月常规康复治疗后，均行一次DTI扫描，结果提示双侧内囊后肢区、右枕叶白质区、右侧内囊前肢区、右额叶白质区的FA 值较康复前有所升高。该研究表明DTI 能为康复治疗效果评价提供客观依据，但该研究未同相关量表结合，缺乏一定准确性。董双君等［33］对35 例痉挛型脑性瘫痪患儿在进行系统康复前及系统康复1年后行DTI评估，结果显示康复前后患儿内囊后肢及大脑脚部位FA 值有所增加，并与GMFCS 呈负相关。AZIZI等［34］对14名脑性瘫痪患儿进行康复疗效评估，其中9 名儿童接受反重力跑步机训练（AlterG），另外5名儿童接受常规康复训练（着重于下肢训练），在干预前后均行DTI 扫描，结果显示AlterG组皮质脊髓束FA值增加均大于常规训练组，与相关临床评估一致。YANNICk 等［35］对23 例单侧痉挛性脑性瘫痪患儿进行手-臂双侧强化训练（Hand-Arm Bimanual Intensive Training， HABIT），并采用手功能分级系统（manual ability classification system，MACS）及ABILHAND 量表评价其康复治疗效果，两次DTI结果表明，康复前后两侧皮质脊髓束FA 值显著升高及MD 值降低，与临床评估改善相一致。脑性瘫痪儿童的康复是一项长期而又艰巨的工作，需要家庭、医疗、社会的共同帮助，需要分阶段对其康复效果进行评估。DTI 技术可为临床评价提供客观的数值分析，有助于全面监测脑性瘫痪患儿的康复效果，也为患儿进一步制定康复治疗方案提供客观理论支持。

综上所述，DTI 是目前唯一能够无创显示活体大脑白质纤维束间的形态结构、联系及病变并进行相关数据分析的MRI 技术，在一些神经相关性疾病的研究得到广泛应用。目前DTI在儿童脑性瘫痪早期诊断、合并症诊断、手术和康复治疗效果评价中的等方面应用得到一定进展，但目前该研究受到样本量及影像学技术限制，得出的结论缺乏一定代表性。相信在未来随着影像学技术发展及分析方法不断成熟及深入，期待其在儿童脑性瘫痪方面的应用得到新突破。在未来可在这几个方面进行研究：①通过DTI 技术，可以更深入地了解脑部损伤对神经纤维束和连接的影响，从而有助于揭示脑瘫发病机制；②可以了解不同脑瘫患儿大脑个体差异，从而制定更精准治疗计划；③有助于帮助定位治疗靶点，如经颅磁刺激治疗，实现精准治疗。