應用擴散張量成像研究腦梗死后早期皮質脊髓束Waller變性與運動功能的相關性

方 珉 謝瑞滿 周林江 李 克

皮質脊髓束Waller變性是由于它的上運動神經元或軸突的損傷而引起其遠端的軸突和髓鞘順行性變性。引起皮質脊髓束Waller變性的原因中最常見者為腦梗死。隨著高場MRI設備的不斷完善,運用彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)來評價和研究腦卒中后Waller變性所致超微結構的變化已成為可能。運動功能損害是腦梗死后最嚴重的并發癥之一,早期評估對腦梗死后的治療和康復至關重要。本文應用DTI研究腦梗死后早期皮質脊髓束Waller變性與運動功能的相關性。

方 法

1.病例選擇標準

單側大腦中動脈區梗死的右利手患者,存在運動通路受損者,起病至DTI檢查間隔在14d內;病前無引起感覺運動缺損的卒中、脊髓病變、精神病及其他神經系統疾病史;病灶經由MRI證實;所有患者均給予腦梗死常規治療;所有患者均知情同意。

2.一般資料

符合標準的連續16例患者納入研究,其中第一組8人,發病至DTI檢查的間隔時間為3～7d;第二組8人,間隔時間為8～14d。所有患者均存在一側肢體的運動功能缺損(表1)。患者神經功能缺損的嚴重程度用NIHSS(national institutes of health stroke scale)量表評估,運動功能完整性評估用M I(motricity index)量表,評價預后用mRS(modified rankin scale),在MRI檢查前2h及起病90d后進行評估。

3.MRI檢查方法

表1 患者基本資料和臨床數據

MRI檢查采用GE 3.0T MRI成像儀,標準頭線圈,行橫軸位T1WI和T2WI掃描。DTI數據采集采用單次激發SE EPI序列,層厚5mm,DTI每層可獲得26幅原始圖像,總計約486幅原始圖像。DTI原始圖像輸入工作站(advantage workstation,GE),經Functool軟件處理獲得各向異性分數 (fractional anisotropy,FA)圖及平均彌散量(mean diffusivity,MD)圖。

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(regions of interest,ROI)的方法獲得FA與MD值。ROI放置的區域包括:雙側的大腦腳、上位腦橋、下位腦橋。取大腦腳、上位腦橋、下位腦橋FA及MD值的平均值代表遠端片段皮質脊髓束的FA及MD值。取腦梗死同側皮質脊髓束與對側FA及MD值比率代表rFA和rMD。

5.統計學處理

使用SPSS13.0軟件包對數據進行統計學分析,首先對各組數據進行正態性檢驗,計量資料均以均數±標準差形式表示。比較病變側與對側皮質脊髓束FA及MD改變采用配對t檢驗,比較rFA改變與神經運動功能評分的相關性采用Spearman相關分析,取P＜0.05為差異有顯著性。

結 果

1.病側皮質脊髓束DTI參數變化

腦梗死后第1周(第一組)病側與健側皮質脊髓束或大腦腳部位的FA值(t=-1.759,P=0.12;t=-1.911,P=0.10)和MD值(t=-1.475,P=0.18;t=-1.998,P=0.11)相比均無顯著性差異。而發病第2周 (第二組)病側皮質脊髓束的DTI參數發生明顯變化,病側與健側皮質脊髓束或大腦腳的FA值(t=-3.725,P=0.007;t=-3.529,P=0.01)具有顯著性差異;MD值在雙側間比較差異無顯著性(表2,圖1)。

2.腦梗死后病側皮質脊髓束DTI參數變化與臨床預后的相關性

用Spearman相關分析發現rFA與DTI檢查時的NIHSS、MI無相關性,而與腦梗死3個月后的NIHSS(r=-0.756,P=0.030)、M T(r=0.731,P=0.040)和mRS(r=-0.741,P=0.035)相關(圖2)。腦梗死后8～14d皮質脊髓束的rFA與腦梗死后3個月的 NIHSS、mRS呈負相關,與MI呈正相關。rFA越低,NIHSS積分越高,而MI積分越低。且rFA＜0.85者mRS均為4分。

表2 兩組病側與健側皮質脊髓束的DTI參數比較

討 論

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構的成像方法。DTI可以在活體檢測人類大腦白質纖維束的完整性。在正常排列整齊緊密的白質纖維束中,由于軸索和髓鞘的屏障作用,水分子的擴散總是平行于纖維束的方向遠大于垂直于纖維束的方向,由此產生了各向異性。在病理情況下如大腦中動脈區域腦梗死后,運動中樞皮質的錐體細胞或其近端軸索如皮質下白質纖維束、內囊后肢皮質脊髓束等受累,其遠端軸索即會發生Waller變性,各向異性發生變化。因此,DTI適合于早期、定量研究腦梗死后皮質脊髓束Waller變性[1]。

本研究結果顯示腦梗死后3～7d內總體上FA值的降低不明顯,與健側相比差異無顯著性;腦梗死8～16d內的FA值下降明顯,與健側相比差異具有顯著性;腦梗死后8～16d皮質脊髓束的rFA與腦梗死后3個月的NIHSS、mRS呈負相關,與M I呈正相關,且rFA＜0.85者mRS均為 4分。

以往的研究表明皮質脊髓束Waller變性的程度與神經功能缺損程度呈正相關,即Waller變性越重神經功能缺損越重,尤其是與運動功能相關[2-4]。這有助于早期對腦梗死患者的預后做出判斷,從而制定相應的治療方案,以促進患者的功能恢復。本研究表明rFA的降低與患者早期的NIHSS和MI無明顯相關性,考慮是由于時間尚短,神經功能尚未完全恢復所致。而發病后3個月的NIHSS和MI評分與rFA的降低高度相關。腦梗死3個月后使用mRS對運動功能恢復情況進行評估,發現rFA與mRS呈負相關,且rFA＜0.85者mRS評分均為4分,這表明rFA越高,其神經運動功能恢復越好;rFA越低,患者的預后越差。這也提示了腦梗死早期神經功能缺損與組織的水腫、占位效應的程度及側支循環的建立程度有關,而遠期運動功能的恢復卻與皮質脊髓束的完整性及方向性的保存有關[5]。本研究結果與以往的研究相符[6-7],即FA值的降低反映了軸索完整性的破壞、Waller變性的發生,而且FA值降低越明顯,Waller變性的程度越嚴重。Waller變性的程度與運動功能缺損的嚴重程度、功能恢復的程度高度相關。本研究進一步說明:FA值明顯下降的患者運動功能恢復緩慢且不完全;rFA＞0.85的患者運動功能恢復良好。腦梗死第2周的皮質脊髓束FA值變化有助于預測梗死3個月后運動功能受損的恢復情況。

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2.Maeda T,Ishizaki K,Yura S.Can diffusion tensor imaging predict the functional outcome of supra-tentorial stroke?No To Shinkei,2005,57:27-32

3.Parmar H,Golay X,Lee KE,et al.Early experiences with diffusion tensor imaging and magnetic resonance tractography in stroke patients.Singapore Med,2006,47:198-203

4.LiangZJ,ZengJS,Liu SR,et al.Aprospective studyof secondary degeneration followingsubcortical infarction usingdiffusion tensor imaging.J Neurol Neurosurg Psychiatry,2007,78:581-586

5.Harsan LA,Poulet P,Guignard B,et al.Astrocytic hypertrophy in dysmyelination influences the diffusion anisotropyof white matter.Neurosci Res,2007,85:935-944

6.M?ller M,Frandsen J,Andersen G,et al.Dynamic changes in corticospinal tracts after stroke detected byfibretracking.J Neurol NeurosurgPsychiatry,2007,78:587-592

7.Yoshioka H,Horikoshi T,Aoki S,et al.Diffusion tensor tractography predicts motor functional outcome in patients with spontaneous intracerebral hemorrhage.Neurosurgery,2008,62:97-103