深部腦白質(zhì)缺血患者磁共振彌散張量成像分析

杜亞強(qiáng)，雷立存，武延華，郝 青，張 云，張晨光

深部腦白質(zhì)缺血是50歲以上老年人最常見的腦部結(jié)構(gòu)、生化、代謝變化，這種變化在磁共振成像(MRI)上顯示腦白質(zhì)異常的高信號(hào)，對(duì)老年人的智力障礙發(fā)展可能起一定作用[1]。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種可以觀察、評(píng)價(jià)腦白質(zhì)纖維完整性的技術(shù)[2],可以定量地測(cè)定表觀彌散系數(shù)(ADC值)和部分各相異性值(FA值),二者可以清晰地反映腦白質(zhì)纖維的損傷,而且可以顯示在常規(guī)MRI上看似正常的腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常。使定量地評(píng)價(jià)深部腦白質(zhì)缺血患者腦白質(zhì)異常成為可能。本研究旨在探討DTI在深部腦白質(zhì)缺血患者腦白質(zhì)的改變以及其病變程度與DTI指標(biāo)的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2011年5月—2012年5月河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院通過顱腦MRI確診為深部腦白質(zhì)缺血患者30例為缺血組，其中男17例,女13例；年齡56～82歲。臨床癥狀為頭暈、頭痛,無其他特異癥狀。另選擇同時(shí)期顱腦MRI檢查正常者30例為對(duì)照組,其中男15例,女15例；年齡50～80歲。均排除肝、腎、甲狀腺疾病及糖尿病患者。兩組性別和年齡具有均衡性。

1.2 檢查方法 均接受常規(guī)MRI檢查和DTI檢查。采用GE Signa Excite 1.5T 超導(dǎo)型磁共振機(jī)，顱腦八通道相控陣表面線圈。

1.2.1 常規(guī)MRI掃描參數(shù) 采用橫軸位快速自旋回波T2WI,重復(fù)時(shí)間(TR) 4 000 ms,回波時(shí)間(TE)400 ms,掃描視野(FOV)24 cm×24 cm,矩陣256×256。T2WI-液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(FLAIR),TR 4 000 ms,TE 400 ms,翻轉(zhuǎn)時(shí)間(TI)2 000 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm,矩陣256×256，矢狀位快速自旋回波T1WI-FLAIR,TR 4 000 ms,TE 400 ms,FOV 24 cm×24 cm,矩陣256×256，TI 2 000 ms,層厚6 mm，間隔1 mm。

1.2.2 DTI掃描參數(shù) 采用單次激發(fā)自旋回波成像，TR 8 000 ms,TE選取最小,一般為74.7 ms,FOV 24 cm×24 cm,矩陣256×256，b值為1 000 s/mm2,掃描方向15個(gè)，層厚4 mm，間隔0.5 mm。

1.3 影像學(xué)分析 深部腦白質(zhì)缺血的影像評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)腦室周圍異常信號(hào)范圍、融合程度與腦白質(zhì)容積之比,將深部腦白質(zhì)缺血患者的MRI表現(xiàn)分為輕度、中度、重度。輕度:異常信號(hào)影少于腦白質(zhì)1/4,限于側(cè)腦室前、中、后的腦室周圍區(qū),可見散在、小的局限性異常信號(hào)影；中度:異常信號(hào)影占腦白質(zhì)1/4～1/2,在側(cè)腦室前、中、后,皮質(zhì)下腦白質(zhì)區(qū)可見局灶性、非融合性或部分融合性異常信號(hào)影；重度:異常信號(hào)影占1/2以上,融合成片,貫穿整個(gè)腦白質(zhì)區(qū)[3]。其中輕度10例，中度12例，重度8例。將DTI原始數(shù)據(jù)采用Function tool軟件進(jìn)行后處理，為了保證研究的科學(xué)性，本研究首先對(duì)對(duì)照組患者的雙側(cè)額葉、頂葉、枕葉、顳葉、內(nèi)囊、海馬旁回、胼胝體、扣帶回固定區(qū)域在b值為0即T2WI圖像上進(jìn)行測(cè)量，額葉感興趣區(qū)(ROI)放置在顯示胼胝體膝部最前端的層面，頂葉ROI放置在中央溝之后，枕葉ROI放置在連續(xù)3個(gè)層面的視放射神經(jīng)纖維上，在每個(gè)部位都測(cè)量3次，取其均值，F(xiàn)A圖及ADC圖測(cè)量自動(dòng)生成。并由兩名具有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)影像醫(yī)師在不了解臨床資料的情況下參照對(duì)照組測(cè)量部位對(duì)缺血組進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，ROI范圍大小為(16±2)mm2(海馬旁回的測(cè)量根據(jù)其實(shí)際形態(tài)而定)。

2 結(jié)果

2.1 MRI表現(xiàn) 輕度深部腦白質(zhì)缺血患者橫軸位T2WI-FLAIR可見雙側(cè)腦室旁斑點(diǎn)狀高信號(hào)影,邊緣欠清晰；中度深部腦白質(zhì)缺血患者可見兩側(cè)腦室旁均有散在斑片狀高信號(hào)影,邊緣欠清晰,右側(cè)腦室前部分,融合成片；重度深部腦白質(zhì)缺血患者可見兩側(cè)腦室旁均有融合呈大片狀高信號(hào)影,邊緣模糊(見圖1、2)。

2.2 對(duì)照組與缺血組不同部位ADC值和FA值比較 對(duì)照組與缺血組額葉、頂葉ADC值和FA值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩組枕葉、顳葉、內(nèi)囊、海馬旁回、胼胝體、扣帶回ADC值和FA值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，見表1)。

2.3 不同病變程度深部腦白質(zhì)缺血患者額葉、頂葉ADC值和FA值比較 輕度組、中度組、重度組深部腦白質(zhì)缺血患者額葉、頂葉ADC值和FA值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；其中中度組、重度組較輕度組深部腦白質(zhì)缺血患者額葉、頂葉ADC值升高，額葉、頂葉FA值降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；重度組較中度組深部腦白質(zhì)缺血患者額葉、頂葉ADC值升高，額葉、頂葉FA值降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見表2)。

注：A為測(cè)量部位的T2WI圖，B、C為FA值圖 注：A輕度患者，B中度患者，C重度患者

圖1 測(cè)量部位和方法示意圖圖2 深部腦白質(zhì)缺血患者M(jìn)RI表現(xiàn)

Figure1 Schematic measurement site and methodsFigure2 MRI of deep white matter ischemia patients

表1 對(duì)照組與缺血組不同部位ADC值和FA值比較

Table2 Comparison of ADC values and FA values of frontal lobe and parietal lobe in the deep brain white matter ischemia patients

組別例數(shù)ADC值 額葉 頂葉 FA值 額葉 頂葉 輕度組100.83±0.02 0.81±0.05 0.49±0.05 0.52±0.02 中度組120.86±0.04* 0.87±0.03* 0.45±0.07* 0.46±0.03* 重度組 8 0.88±0.02*△0.91±0.04*△0.39±0.05*△0.40±0.05*△F值6.5549.9957.23413.331P值0.0000.0000.000 0.000

注：與輕度組比較，*P<0.05；與中度組比較，△P<0.05

3 討論

3.1 DTI的成像原理及與深部腦白質(zhì)缺血病理改變的相關(guān)性 DTI是目前活體檢測(cè)軸突和髓鞘損傷的惟一檢查方法，而且可以定量地檢測(cè)腦白質(zhì)的病變，目前在中樞神經(jīng)系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛[4-6]，其通過檢測(cè)水分子的彌散程度來確定腦白質(zhì)損傷的程度，通過施加多個(gè)彌散敏感梯度方向來確定腦白質(zhì)纖維束的走行方式，而且可以通過測(cè)量ADC值和FA值來定量地分析病變的范圍和程度。ADC值的升高和FA值的降低提示腦白質(zhì)的完整性遭到了破壞[7]。深部腦白質(zhì)缺血的主要病因是大腦半球深部腦白質(zhì)深穿支動(dòng)脈的透明變性，彈力組織的變性主要病因?yàn)榇竽X半球深部腦白質(zhì)深穿支動(dòng)脈透明變性、管壁中層增厚、彈力組織變性及血管周圍間隙的擴(kuò)大,結(jié)果造成半卵圓中心及側(cè)腦室旁腦白質(zhì)局限性或彌散性脫髓鞘和壞死,并見多數(shù)較小囊性腦白質(zhì)梗死[8]。對(duì)于在常規(guī)MRI表現(xiàn)正常的部位，是否也發(fā)生了上述改變，應(yīng)用DTI就可以檢測(cè)這種病理改變，而且通過ADC值和FA值定量分析，可以明確病變的范圍和程度。

3.2 對(duì)照組與缺血組不同部位ADC值和FA值比較 本研究發(fā)現(xiàn)在深部腦白質(zhì)缺血患者額葉、頂葉ADC值升高而FA值下降，表明這些部位已經(jīng)發(fā)生了超早期的損傷，而枕葉、顳葉、內(nèi)囊、海馬旁回、胼胝體、扣帶回的ADC值和FA值沒有明顯變化，說明此時(shí)上述部位尚未發(fā)生明顯的病理改變，額葉和頂葉是深部腦白質(zhì)缺血最先累及的部位，在測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)看似正常的腦白質(zhì)其實(shí)已經(jīng)發(fā)生了改變，這可能與下列的病理改變相關(guān)，小血管的病變導(dǎo)致可連接的纖維發(fā)生了改變、神經(jīng)結(jié)纏繞、髓鞘丟失、Wallerian變性、周圍膠質(zhì)細(xì)胞增生等[9]，這些病理改變均可以導(dǎo)致DTI指標(biāo)中的FA值發(fā)生變化，且在早期已經(jīng)發(fā)生了改變。這就表明了應(yīng)用DTI為腦白質(zhì)的早期變化提供有用的指標(biāo)，而且應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)可以研究深部腦白質(zhì)缺血的發(fā)病原理和機(jī)制。

3.3 深部腦白質(zhì)缺血患者病變程度與ADC值和FA值的關(guān)系 本研究發(fā)現(xiàn)隨著深部腦白質(zhì)病變程度的加重，ADC值升高，而FA值下降，F(xiàn)A值可反映神經(jīng)纖維完整性及損傷情況,FA值越高,說明組織的各向異性越強(qiáng),結(jié)構(gòu)排列越規(guī)則緊密。當(dāng)腦組織微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或與其他結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系纖維損傷后,FA值下降,反映了腦組織中神經(jīng)纖維的損傷程度，由此可見ADC值和FA值可以作為量化指標(biāo)。應(yīng)用DTI可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI表現(xiàn)正常而實(shí)際已發(fā)生早期腦白質(zhì)異常的變化，從而對(duì)這些患者可以進(jìn)行早期的臨床干預(yù)，采取適當(dāng)?shù)闹委?，?huì)極大改善患者的生活質(zhì)量，延緩病情的發(fā)展。

DTI作為近年發(fā)展起來的一項(xiàng)新的掃描技術(shù)，為腦功能成像的一種。可以在活體上無創(chuàng)地反映腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的變化、O′Sullivan等[10]對(duì)深部腦白質(zhì)缺血的研究中提出，深部腦白質(zhì)的神經(jīng)病理學(xué)改變只能在尸檢后得到，很難獲得疾病的早期資料。Steingart等[11]首先在105例正常志愿者中發(fā)現(xiàn)了9例深部腦白質(zhì)缺血患者，并且認(rèn)為深部腦白質(zhì)缺血是早期癡呆的標(biāo)志。額葉是連接上縱束和胼胝體聯(lián)絡(luò)纖維的主要的腦白質(zhì)纖維束[12]，顳葉是大腦的情緒和認(rèn)知的中樞，研究表明這些部位的改變可能與認(rèn)知功能相關(guān)[13]。所以DTI可以將額葉和頂葉深部腦白質(zhì)缺血的診斷推向更早的階段，應(yīng)用DTI能夠量化評(píng)價(jià)深部腦白質(zhì)缺血患者腦白質(zhì)的改變，通過正常組和深部腦白質(zhì)缺血組的比較可以看出，DTI發(fā)現(xiàn)在深部腦白質(zhì)缺血病變以外的腦白質(zhì)改變，這些腦改變影響著患者的認(rèn)知功能[14]，從而對(duì)深部腦白質(zhì)異常所導(dǎo)致的疾病進(jìn)行早期干預(yù)和治療。

總之，DTI較常規(guī)MRI能夠提供更多的診斷信息，通過測(cè)量ADC值和FA值可以更加準(zhǔn)確地測(cè)定病變的范圍和程度，而且隨著深部腦白質(zhì)缺血程度的加重，額葉、頂葉的病變程度逐漸加重。DTI可以為臨床評(píng)價(jià)深部腦白質(zhì)病變的程度和評(píng)價(jià)治療效果提供一定的客觀參考指標(biāo)。

本研究存在一些不足，樣本量偏少，沒有長期的隨訪觀察記錄，因此需要大樣本的研究和長期大量的隨訪記錄來證實(shí)，仍需熟練地應(yīng)用DTI來為臨床工作做出更明確診斷。

1 楊天祝.臨床應(yīng)用神經(jīng)解剖[M].北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社,2002:692.

2 Le Bihan D,Mangin JF,Poupon C,et al.Diffusion tensor imaging:concepts and applications [J].J Magn Reson Imaging,2001,13(4):534-546.

3 Steingart A,Hachinski VC,Lau C，et al.Cognitive and neurologic findings in subjects with diffuse white matter lucencies on computed tomographic scan(leuko-araiosis)[J].Arch Neurol,1987,44(1):32-35.

4 Clemm von Hohenberg C,Pasternak O,Kubicki M,et al.White matter microstructure in individuals at clinical high risk of psychosis:A whole-brain diffusion tensor imaging study[J].Schizophrenia Bulletin,2013,6:1-9.

5 李翠寧，劉懷軍，耿左軍，等.腦梗死出血性轉(zhuǎn)化的磁共振擴(kuò)散張量成像參數(shù)圖特點(diǎn)分析[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2013，16(8)：2845-2847.

6 王加充，趙建農(nóng)，王鵬程，等.磁共振彌散張量成像對(duì)腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)腫瘤患者偏癱肢體術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能的評(píng)估價(jià)值[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2013，16(10)：3637-3639.

7 Basser PJ,Mattiello J,LeBihan D.MR diffusion tensor spectroscopy and imaging[J].Biophys J,1994,66(1):259-267.

8 高元桂,蔡幼銓,蔡祖龍.磁共振成像診斷學(xué)[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,1993:234.

9 Neil JJ,Shiran SI,Mckinstry RC,et al.Normal brain in human newborns:apparent diffusion coefficient and diffusion anisotropy measured by using diffusion tensor MR imaging[J].Radiology,1998,209(1):57-66.

10 O′Sullivan M,Summers PE,Jones DK,et al.Normal-appearing white matter in ischemic leukoaraiosis:a diffusion tensor MRI study[J].Neurology,2001,57(12):2307-2310.

11 Steingart A，Hachinski VC,Lau C,et al.Cognitive and neurologic findings in demented patients with diffuse white matter lucencies on computed tomographic scan(leuko-araiosis)[J].Arch Neurol,1987,44(1):36-39.

12 Leifer D,Buonanno FS,Richardson EP Jr.Clinicopathologic correlations of cranial magnetic resonance imaging of periventricular white matter[J].Neurology,1990,40(6):911-918.

13 Zhou Y，Lin FC，Zhu J,et al.Whole brain diffusion tensor imaging histogram analysis in vascular cognitive impairment[J].J Neural Sci,2008,268(1/2):60-64.

14 雷立存,杜亞強(qiáng),何麗,等.深部腦白質(zhì)缺血與輕度認(rèn)知功能障礙MR擴(kuò)散張量成像的相關(guān)性[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2013(10):737-740.