腦梗死后早期錐體束華勒氏變性的彌散張量成像

方珉 謝瑞滿 周林江

腦梗死后早期錐體束華勒氏變性的彌散張量成像

方珉*謝瑞滿△周林江※

目的 探討應用彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)檢測腦梗死后早期錐體束華勒氏變性的可行性。方法 選取起病14 d內(nèi)的大腦中動脈區(qū)腦梗死患者23例，在入院時行MRI與DTI檢查。采用工作站之Functool軟件，重建出平均彌散系數(shù)(mean diffusivity，MD)、各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)的參數(shù)圖。通過放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的方式獲得FA和MD值。ROI放置的部位包括:腦梗死區(qū)、腦梗死同側(cè)內(nèi)囊后支前部和大腦腳，以及上述部位對側(cè)相應區(qū)域。結(jié)果 最早在起病后第3天即可見腦梗死同側(cè)錐體束FA值下降，自起病7 d后所有患者均出現(xiàn)腦梗死同側(cè)錐體束FA下降，與對側(cè)錐體束FA比率為(0.89±0.09)，其差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)錐體束MD無明顯變化，與對側(cè)錐體束MD比率平均為(0.96±0.10)，其差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。結(jié)論 DTI可以在腦梗死后早期檢測到錐體束的華勒氏變性，最早為發(fā)病后第3 d。

腦梗死 錐體束 華勒氏變性 彌散張量成像

腦梗死后錐體束的華勒氏變性最早在損傷后1周內(nèi)即可發(fā)生［1］。常規(guī)MRI在腦梗死發(fā)生后4周內(nèi)無法顯示錐體束的華勒氏變性。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技術(shù)可以顯示神經(jīng)纖維細微解剖結(jié)構(gòu)變化;運用DTI技術(shù)不僅能早期檢測到華勒氏變性，而且可對此進行定量分析。為此我們對23例大腦中動脈區(qū)域腦梗死且發(fā)病時間在2周內(nèi)的患者進行DTI檢查，以期確定DTI用于檢查錐體束早期華勒氏變性的敏感性及最早出現(xiàn)參數(shù)變化的時間。

1 資料與方法

1.1 病例選擇標準 ①單側(cè)大腦中動脈區(qū)腦梗死的右利手患者，存在運動通路受損者，起病2周內(nèi);② 發(fā)病前無引起感覺運動缺損的卒中、脊髓病變、精神病及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病史;③病灶經(jīng)由MRI證實;④ 所有患者均知情同意。

1.2 一般資料 按照病例選擇標準，篩選出2008年11月至2009年8月間在我院住院治療的患者23例，男14例，女9例;年齡33～81歲，平均(58±15)歲;在入院時即行MRI與DTI檢查。發(fā)病至MRI檢查的間隔時間為5 h～14 d，平均(7.2±3.4)d。同時選10名年齡、性別相匹配的健康人做對照組。

1.3 MRI檢查方法

1.3.1 儀器 MRI檢查采用GE 3.0TMRI成像儀，標準頭線圈。

1.3.2 檢查方法 ①常規(guī)MRI檢查序列包括矢狀位及橫軸位SE序列T1WI，橫軸位FSE序列T2WI、FLAIR及DWI;②DTI數(shù)據(jù)采集:掃描采用單次激發(fā)SE EPI序列，取b值=0及1200 s/mm2，在25個方向上施加擴散梯度。DTI原始圖像輸入工作站(advantage workstation，GE)，經(jīng) Functool軟件處理獲得各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖及平均彌散量(mean diffusivity，MD)圖。

1.4 資料分析 使用工作站之Functool軟件，通過在上述FA及MD圖像上放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的方法獲得FA與MD值。ROI放置的區(qū)域包括:腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后支和大腦腳，以及上述部位對側(cè)相應區(qū)域(圖1、2)。取內(nèi)囊后支和大腦腳FA及MD值的平均值代表錐體束的FA及MD值。如果腦梗死累及內(nèi)囊后支，僅取大腦腳FA及MD值代表錐體束的FA及MD值。分別計算腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后支、大腦腳以及錐體束與對側(cè)相應區(qū)域的FA及MD值比率，計算方法為:腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后支、大腦腳以及錐體束FA及MD值/對側(cè)相應部位FA及MD值。以同樣的方法測量正常對照組內(nèi)囊后支和大腦腳FA及MD值。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 13.0進行統(tǒng)計學分析，配對t檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

23 例患者中，右側(cè)大腦中動脈供血區(qū)腦梗死14例，左側(cè)9例。3例為大腦中動脈主干供血區(qū)大面積腦梗死(3例梗死均累及內(nèi)囊后肢)(圖1)，其余20例為大腦中動脈分支供血區(qū)腦梗死(其中4例梗死累及內(nèi)囊后肢)(圖2)。

腦梗死病灶均表現(xiàn)為T1WI低信號，T2WI、FLAIR及DWI高信號，ADC圖呈低信號(圖1、2)。常規(guī)MRI錐體束走行區(qū)均未見異常信號。

腦梗死區(qū)、梗死區(qū)同側(cè)內(nèi)囊后肢、大腦腳、錐體束及其對側(cè)相應部位的FA及MD值見表1。腦梗死區(qū)FA明顯下降(圖2b)，與對側(cè)相應部位的比率平均為(0.65±0.31)，其差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01);腦梗死區(qū)MD下降(圖2c)，與對側(cè)相應部位的比率平均為(0.73±0.21)，其差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。腦梗死同側(cè)內(nèi)囊后支FA下降(圖2d)，與對側(cè)內(nèi)囊后支FA比率平均為(0.90±0.08)，其差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)內(nèi)囊后支MD無明顯變化(圖2e)，與對側(cè)內(nèi)囊后支MD比率平均為(0.99±0.11)，其差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。腦梗死同側(cè)大腦腳FA下降(圖1b，2f)，與對側(cè)大腦腳 FA比率平均為(0.89±0.12)，其差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)大腦腳MD變化不明顯，與對側(cè)大腦腳MD比率平均為(0.96±0.14)，其差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。腦梗死同側(cè)錐體束FA下降，與對側(cè)錐體束FA比率平均為(0.89±0.09)，其差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);腦梗死同側(cè)錐體束MD無明顯變化，與對側(cè)錐體束MD比率平均為(0.96±0.10)，其差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

正常對照組左、右側(cè)內(nèi)囊后支、大腦腳及錐體束FA及MD值均無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。

23 例患者中有3例為大腦中動脈主干腦梗死患者，病灶累及額、顳、頂葉和內(nèi)囊，起病距行DTI的時間分別為5 h、3 d、11 d，最早出現(xiàn)錐體束FA值下降為起病后第3天，與對側(cè) FA值相比下降16%(圖1a，b)。除起病5 h的患者外另兩例患側(cè)大腦腳處FA值較健側(cè)顯著降低(16%，19%)。發(fā)病7 d以后的患者全部出現(xiàn)患側(cè)錐體束的FA值下降(圖3)。

表1 病灶側(cè)及對側(cè)不同部位FA及MD值【±s(最小值 －最大值)】

表1 病灶側(cè)及對側(cè)不同部位FA及MD值【±s(最小值 －最大值)】

FA 值MD 值(n×10－3mm2s－1)部位病變側(cè) 對側(cè) 病變側(cè) 對側(cè)病灶0.278 ±0.112(0.108～0.564)0.458 ±0.168(0.160～0.864)5.81 ±1.78(3.35～10.05)7.97 ±1.07(4.82～10.01)內(nèi)囊0.592 ±0.09(0.37～0.73)0.655 ±0.093(0.445～0.865)7.22 ±1.35(5.89～11.7)7.33 ±0.87(6.66～9.45)大腦腳0.624 ±0.10(0.380～0.772)0.702 ±0.050(0.590～0.800)8.46 ±1.28(6.71～11.9)8.86 ±1.04(6.56～10.1)錐體束0.619 ±0.082(0.432～0.754)0.690 ±0.055(0.573～0.832)7.93 ±1.29(6.31～11.90)8.29 ±0.74(6.55～10.1)

圖1 右側(cè)大腦中動脈主干供血區(qū)腦梗死(發(fā)病第3 d)。1a:DWI顯示右側(cè)額顳頂葉腦梗死(高信號)。1b:大腦腳水平FA圖顯示右側(cè)錐體束FA較對側(cè)下降(右側(cè)FA值為0.626，左側(cè)FA值為0.742，所畫圈為測量的感興趣區(qū))

圖2 左側(cè)大腦中動脈供血區(qū)腦梗死(發(fā)病后13 d)。2a:DWI顯示左側(cè)額顳葉腦梗死(高信號;2b:FA圖顯示病灶區(qū)FA值較對側(cè)明顯下降(所畫圈為測量的感興趣區(qū));2c:MD圖顯示病灶區(qū)MD值較對側(cè)明顯下降(所畫圈為測量的感興趣區(qū));2d:內(nèi)囊水平FA圖顯示左側(cè)內(nèi)囊后肢FA值較右側(cè)下降;2e:內(nèi)囊水平MD圖(與1d同一平面)顯示兩側(cè)內(nèi)囊后肢MD值無明顯差異;2 f:大腦腳水平FA圖顯示左側(cè)錐體束FA值明顯下降

圖3 不同時間點患者的錐體束FA比率

3 討論

現(xiàn)代神經(jīng)病理學研究表明腦梗死后錐體束的華勒氏變性最早在損傷后1周內(nèi)即可發(fā)生［1］。DTI是利用組織中水分子擴散運動存在的各向異性來探測組織微觀結(jié)構(gòu)的成像方法。DTI可以在活體檢測人類大腦白質(zhì)纖維束的完整性。我們的結(jié)果表明，腦梗死后2周內(nèi)(最早第3天)DTI即能顯示錐體束的華勒氏變性，早于CT及常規(guī)MRI檢查。

局灶性腦梗死后，遠離梗死灶的錐體束遠端神經(jīng)纖維發(fā)生華勒氏變性已被動物實驗及尸體解剖的病理檢查所證實［2－5］。在本項研究中所有患者梗死區(qū) FA值及MD值均顯著降低，而病變側(cè)錐體束的FA值下降，MD值變化不明顯，無論是否存在內(nèi)囊受累。這表明梗死灶遠端的錐體束與梗死區(qū)發(fā)生著不同的擴散變化，錐體束的擴散變化類似于實驗動物視神經(jīng)的華勒氏變性［6］，這提示錐體束發(fā)生繼發(fā)性逐漸分解破壞的過程，即華勒氏變性的過程。在一項大腦中動脈區(qū)腦梗死的小樣本研究中，起病2周內(nèi)即可見病灶側(cè)大腦腳 FA 值的降低［7］。Thomalla等［8］運用DTI技術(shù)觀察2例腦梗死后錐體束的華勒氏變性，最早在起病第5天發(fā)現(xiàn)FA值的降低。

我們用DTI技術(shù)檢測到錐體束的華勒氏變性最早發(fā)生于起病后第3天，表現(xiàn)為FA值的降低，而起病7 d后所有患者均出現(xiàn)患側(cè)錐體束FA值的降低，這早于以往的一些臨床研究［7－9］。我們的研究發(fā)現(xiàn)與兩項動物實驗的結(jié)果相一致:Song等［10］給視網(wǎng)膜缺血的大老鼠視神經(jīng)行DTI和病理序貫檢查，發(fā)現(xiàn)在缺血后2～7 d即可見FA值降低，同時病理可見視神經(jīng)軸索的崩解，2周左右出現(xiàn)髓鞘的崩解和星形膠質(zhì)細胞浸潤，這些結(jié)果造成MD值變化不大;刁金美等［6］發(fā)現(xiàn)大老鼠視神經(jīng)夾傷后3 d，遠側(cè)段軸索出現(xiàn)微管的解聚和降解，5 d左右出現(xiàn)軸膜受損，神經(jīng)絲蛋白降解，符合早期華勒氏變性的特點。

我們的結(jié)果顯示DTI可早期檢測腦梗死后錐體束的華勒氏變性，F(xiàn)A值下降出現(xiàn)早且下降顯著者見于大腦中動脈主干梗死的患者，說明錐體束的華勒氏變性嚴重。這3例大腦中動脈主干梗死的患者錐體束通路上的額葉中央前回的錐體細胞、皮質(zhì)下白質(zhì)纖維(半卵圓中心、放射冠)及內(nèi)囊后肢均受累;而其余患者的病損部位多位于基底節(jié)、放射冠、半卵圓中心等處，錐體束的上運動神經(jīng)元和近端軸索未同時受累的患者，其FA值的下降出現(xiàn)于1周后。我們的結(jié)果亦顯示所有7例內(nèi)囊后肢受累者，同側(cè)錐體束的FA值下降明顯，因為此處錐體束比較集中，腦梗死累及的錐體束纖維多甚至完全受累，故易造成遠端錐體束變性，華勒氏變性程度嚴重。這表明錐體束的華勒氏變性的出現(xiàn)早晚和嚴重程度可能與梗死的部位和范圍密切相關(guān)。本研究也顯示隨著梗死時間的延長，F(xiàn)A值呈下降趨勢。表明隨著時間的發(fā)展，發(fā)生華勒氏變性的結(jié)構(gòu)逐漸降解，與病理研究相符［11－12］，對此我們將另文報道。

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Diffusion tensor imaging in detection of early Wallerian degeneration of the pyram idal tract after cerebral in-farction.

FANGMin，XIE Ruiman，ZHOU Linjiang.The department of radiology，Huashan Hospital，F(xiàn)udan University，Shanghai200240，China.Tel:021－64308151.

ObjectiveTo investigate the feasibility of using diffusion tensor imaging(DTI)for detection of early Wallerian degeneration of the pyramidal tract after cerebral infarction.M ethods Total23 patientswithmiddle cerebral artery infarction were recruited.All caseswere assessed using DTIwithin 14 days following stroke attack.Quantitative FA and MD were obtained in region of interest(ROI)in infarction regions，the posterior limb of the internal capsule(PLIC)and cerebral peduncle(CP)along the ipsilateral pyramidal tract(CST).The indices of FA and MD of the ipsilateral regions were compared with those ofmatched contralateral regions.Results FA of the ipsilateral CST began to decrease at the third day and FA showed decrease in all cases after7 days following attack.FA values of the affected side were lower in the affected side than in the unaffected side(P＜0.05)and MD valueswere notdifferentbetween two sides(P＞0.05).Conclusions DTI can detectWallerian degeneration of CST as early as the 3 days after stroke attack.

Cerebral infarction Pyramidal tract Wallerian degeneration Diffusion tensor imaging

R743.3

A

* 復旦大學附屬第五人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科(上海 200240)

E-mail:zhoulinjiang@hotmail.com)

△復旦大學附屬中山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

※復旦大學附屬華山醫(yī)院放射科

2010－09－07)

(責任編輯:李 立)

·綜 述·