擴(kuò)散張量成像對發(fā)育遲緩兒童腦白質(zhì)的定量研究

何 麗，劉 齋，任慶云，雷立存

（河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院放射科，河北石家莊050031）

擴(kuò)散張量成像對發(fā)育遲緩兒童腦白質(zhì)的定量研究

何 麗，劉 齋，任慶云*，雷立存

（河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院放射科，河北石家莊050031）

目的應(yīng)用擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)評價常規(guī)MRI平掃正常的發(fā)育遲緩兒童腦白質(zhì)損傷。方法 選取12～36個月常規(guī)MRI平掃正常的20例發(fā)育遲緩兒童及20例同齡發(fā)育正常對照組兒童進(jìn)行常規(guī)MRI平掃及DTI檢查。分別測量4個淺部腦白質(zhì)與5個深部腦白質(zhì)感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）值及平均擴(kuò)散率（mean diffusivity，MD）值。結(jié)果發(fā)育遲緩組淺部腦白質(zhì)FA值明顯低于對照組（P＜0.05），發(fā)育遲緩組淺部腦白質(zhì)及深部腦白質(zhì)胼胝體壓部MD值高于正常對照組（P＜0.05）；發(fā)育遲緩組深部腦白質(zhì)FA值與對照組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論 應(yīng)用擴(kuò)散張量成像FA值及MD值能早期定量診斷常規(guī)MR平掃正常的兒童腦白質(zhì)發(fā)育遲緩。

發(fā)育障礙；彌散張量成像；腦白質(zhì)病

兒童發(fā)育遲緩指兒童在運動、語言、認(rèn)知、日常活動能力等發(fā)育領(lǐng)域存在一種或幾種明顯落后于同齡兒童的現(xiàn)象。以往采用常規(guī)MRI來描述腦白質(zhì)發(fā)育遲緩的報道表明，10%～15%發(fā)育遲緩兒童被誤診或漏診［1］。擴(kuò)散張量成像（diffusion tensorimaging，DTI）利用水分子在組織中擴(kuò)散特性，能在活體測量組織的微觀結(jié)構(gòu)變化，提供比常規(guī)MRI檢查精確的髓鞘化信息。本研究采用DTI技術(shù)比較常規(guī)MRI平掃正常的發(fā)育遲緩患兒與正常兒童腦白質(zhì)的髓鞘化程度，以探索早期定量描述發(fā)育遲緩患兒腦白質(zhì)的發(fā)育情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2010年7月—2013年1月來本院就診行常規(guī)MRI平掃未見異常的發(fā)育遲緩患兒20例為發(fā)育遲緩組，其中男性11例，女性9例，年齡12～36個月，平均（23.65±7.59）個月；排除腫瘤、炎癥、發(fā)育畸形等疾病。另選擇同期足月、神經(jīng)系統(tǒng)查體陰性因其他原因就診于我院行顱腦MRI平掃未見異常的兒童20例為對照組，其中男性11例，女性9例，年齡12～36個月，平均（23.70±7.60）個月；排除腫瘤、炎癥、腦血管病、先天性疾病等改變。入選研究對象的常規(guī)MRI由2位放射科專家據(jù)嬰幼兒腦白質(zhì)發(fā)育的時間表及經(jīng)驗進(jìn)行評定。本研究通過了醫(yī)院倫理委員會的認(rèn)證，檢查前取得父母知情同意。2組性別、年齡等差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

20例發(fā)育遲緩患兒經(jīng)兒科、神經(jīng)內(nèi)科專家確診，Bayley嬰兒發(fā)育量表［2］評分低于69分。其中4例患兒僅出現(xiàn)語言方面發(fā)育遲緩，表現(xiàn)為不會說話或只會說兩三個疊音；9例患兒僅為運動方面發(fā)育遲緩，臨床表現(xiàn)為不會獨坐，獨走不穩(wěn)；3例患兒視聽反應(yīng)差；4例患兒表現(xiàn)為語言及運動發(fā)育遲緩并存。20例發(fā)育正常兒童Bayley嬰兒發(fā)育量表評分均在80分以上，語言及運動能力正常。

1.2 檢查設(shè)備及成像方法 所有掃描應(yīng)用GE Signa Excite 1.5T MRI系統(tǒng)，頭頸聯(lián)合8通道NV線圈，檢查序列包括常規(guī)顱腦及DTI序列掃描。常規(guī)MRI掃描，DTI序列采用單次激發(fā)自旋－平面回波成像（single-shot echo planar imaging，SSEPI），TR 12 000 ms／TE 100 ms，層厚4 mm，F(xiàn)OV 22 cm，矩陣128×64，NEX 2次，15個擴(kuò)散梯度編碼方向，掃描時間4分55秒，b值［3－4］分別為0、1 000 s／mm2。掃描范圍包括全腦。由于患兒月齡較小，不能配合檢查，進(jìn)行頭部MRI檢查前均給予10%水合氯醛灌腸鎮(zhèn)靜，用量為1 m L／kg。

1.3 數(shù)據(jù)處理及測量 利用GE（ADW 4.4）工作站進(jìn)行DTI分析。數(shù)據(jù)經(jīng)過Function tool軟件處理生成b0圖、平均擴(kuò)散率（mean diffusivity，MD）圖及部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）圖。在b0圖上手工選取深部腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)（胼胝體壓部、胼胝體膝部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢及視放射）及淺部腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)（額葉、顳葉、枕葉及半卵圓中心）感興趣區(qū)（region of interest，ROI），軟件自動生成FA值及MD值。在大腦腳層面顳角旁選取顳葉腦白質(zhì)，在基底節(jié)層面選取內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、胼胝體膝部、額葉、視放射、頂葉腦白質(zhì)，于半卵圓中心層面選取半卵圓中心腦白質(zhì)，兩側(cè)基本對稱，ROI長軸方向與纖維束一致，范圍16 mm2。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本的t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 腦白質(zhì)FA值比較 發(fā)育遲緩組淺部腦白質(zhì)額葉、顳葉、枕葉及半卵圓中心FA值均低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05或＜0.01）；而2組間深部腦白質(zhì)胼胝體壓部、胼胝體膝部、內(nèi)囊后肢、內(nèi)囊前肢、視放射FA值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 腦白質(zhì)MD值比較 發(fā)育遲緩組淺部腦白質(zhì)額葉、顳葉、枕葉、半卵圓中心及深部腦白質(zhì)胼胝體壓部MD值均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；而2組深部腦白質(zhì)胼胝體膝部、內(nèi)囊后肢、內(nèi)囊前肢、視放射MD值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表1 2組各測量部位FA值比較Table 1 Comparison of FA values in two groups（n＝20，±s）

表1 2組各測量部位FA值比較Table 1 Comparison of FA values in two groups（n＝20，±s）

組別 胼胝體膝部 胼胝體壓部 內(nèi)囊后肢 內(nèi)囊前肢 視放射 額葉 顳葉 枕葉 半卵圓中心對照組 0.661±0.080 0.691±0.059 0.583±0.040 0.450±0.062 0.411±0.055 0.342±0.053 0.395±0.043 0.340±0.054 0.464±0.076發(fā)育遲緩組0.642±0.075 0.678±0.059 0.586±0.047 0.428±0.056 0.402±0.048 0.253±0.053 0.366±0.050 0.237±0.043 0.404±0.047t 0.943 0.937 0.201 1.217 0.652 4.737 2.845 6.943 2.740P 0.358 0.360 0.843 0.239 0.522 0.000 0.010 0.000 0.013

表2 2組各測量部位MD值比較Table 2 Comparison of MD values in two groups（n＝20，±s，×103mm2／s）

表2 2組各測量部位MD值比較Table 2 Comparison of MD values in two groups（n＝20，±s，×103mm2／s）

組別 胼胝體膝部 胼胝體壓部 內(nèi)囊后肢 內(nèi)囊前肢 視放射 額葉 顳葉 枕葉 半卵圓中心對照組 0.945±0.089 0.922±0.077 0.828±0.034 0.835±0.032 0.953±0.067 0.892±0.054 0.939±0.071 0.927±0.049 0.868±0.050發(fā)育遲緩組0.957±0.067 0.964±0.116 0.834±0.044 0.851±0.049 0.965±0.093 0.931±0.060 0.990±0.106 0.954±0.050 0.914±0.084t 0.449 2.132 0.391 1.323 0.468 2.710 2.290 2.711 2.109P 0.659 0.046 0.700 0.202 0.645 0.014 0.034 0.014 0.048

3 討 論

3.1 DTI技術(shù) DTI技術(shù)是在磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是目前惟一一種無創(chuàng)的定量判斷髓鞘化進(jìn)程的方法。它能反映腦水分子在組織中彌散的各向異性的程度，勾畫出腦白質(zhì)纖維的分布及排列，在顯示腦組織白質(zhì)纖維精細(xì)結(jié)構(gòu)，尤其是在顯示白質(zhì)纖維的髓鞘完整性上具有明顯優(yōu)勢。FA值及MD值是用于定量分析大腦白質(zhì)纖維各向異性的主要參數(shù)［5］。腦白質(zhì)的發(fā)育成熟是髓鞘形成的過程，髓鞘的形成使其周圍水分子橫向的擴(kuò)散運動受限而表現(xiàn)出較強(qiáng)的擴(kuò)散各向異性。隨著軸突髓鞘的形成、破壞或脫失，而表現(xiàn)出各向異性的升高或減低。隨著嬰幼兒腦白質(zhì)髓鞘化進(jìn)展，F(xiàn)A值逐漸升高至成年基本結(jié)束，成人腦白質(zhì)FA值高于新生兒及嬰幼兒，F(xiàn)A值可以定量反映腦白質(zhì)髓鞘化程度，即腦白質(zhì)的發(fā)育成熟程度。MD值為MRI體素內(nèi)各方向擴(kuò)散幅度的均值，代表某一體素內(nèi)水分子擴(kuò)散的大小或程度平均水平，主要反映水分子擴(kuò)散的速度。本研究采用文獻(xiàn)中較常用的FA值及MD值來觀測發(fā)育遲緩患兒腦白質(zhì)的發(fā)育情況。

3.2 發(fā)育遲緩的臨床特征 兒童發(fā)育遲緩是發(fā)育性殘疾的一種，分為體格發(fā)育落后、運動發(fā)育落后、語言發(fā)育落后、智力發(fā)育落后、心理發(fā)展落后等，生長發(fā)育遲緩表現(xiàn)往往是多方面的，但也可以某一方面為突出表現(xiàn)。本研究患兒存在運動或語言的發(fā)育遲緩。有報道［6］顯示5歲以下兒童發(fā)育遲緩患病率為1%～3%，考慮其可能與遺傳及圍產(chǎn)期生物因素有關(guān)，是目前重要的公共衛(wèi)生和社會問題，約15%的發(fā)育遲緩患兒因常規(guī)MRI表現(xiàn)正常而被漏診或誤診。因早期兒童大腦的發(fā)育尚不完善及易受其他因素影響等特點，目前大多研究認(rèn)為0～3歲是發(fā)育遲緩兒童早期識別和干預(yù)的關(guān)鍵期。

3.3 DTI技術(shù)對腦白質(zhì)發(fā)育的診斷價值 兒童腦白質(zhì)的發(fā)育成熟是個連續(xù)的過程，兒童腦白質(zhì)的FA值隨著年齡的增長而增加［7－8］。沈全力等［9］認(rèn)為MD值與FA值結(jié)合，DTI技術(shù)能定量地分析腦白質(zhì)髓鞘化進(jìn)程，為臨床上區(qū)分是生理性髓鞘未形成還是病理性髓鞘化延遲或脫髓鞘病變提供了有效的途徑。

本研究結(jié)果顯示，發(fā)育遲緩組淺部腦白質(zhì)測量部位（額葉、顳葉、枕葉及半卵圓中心）的FA值顯著低于對照組，而淺部腦白質(zhì)測量部位及深部腦白質(zhì)胼胝體膝部MD值顯著高于對照組。深部腦白質(zhì)纖維束較淺部纖維束密集，較淺部腦白質(zhì)不易發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷，深部腦白質(zhì)的發(fā)育時間早于周圍的淺部腦白質(zhì)［10］。淺部腦白質(zhì)的發(fā)育晚于深部腦白質(zhì)，更容易受到損傷，從而在DTI成像中表現(xiàn)為FA值降低，胼胝體膝部發(fā)育晚于胼胝體壓部，其MD值高于對照組。Filippi等［11］對2～8歲發(fā)育遲緩兒童進(jìn)行DTI發(fā)現(xiàn)，除內(nèi)囊后肢外，其余研究部位腦白質(zhì)FA值均低于正常對照組，而半卵圓中心、放射冠、內(nèi)囊前后肢、頂枕葉與額顳葉皮層下白質(zhì)以及胼胝體膝部與壓部MD值高于正常對照組。與本組研究結(jié)果略有不同，分析其原因可能為本研究患兒年齡較小，且腦白質(zhì)損傷的程度不一，對照組腦白質(zhì)也處于發(fā)育過程中，對結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。Ding等［12］對常規(guī)MRI腦表現(xiàn)正常的發(fā)育遲緩兒童胼胝體進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其胼胝體膝部FA值低于正常對照組，MD值高于正常對照組，表明發(fā)育遲緩兒童胼胝體膝部存在微觀結(jié)構(gòu)的異常。Jeong等［13］研究顯示右利手腦白質(zhì)發(fā)育遲緩患兒左側(cè)弓狀纖維的FA值低于正常對照組，表明其語言網(wǎng)絡(luò)區(qū)的發(fā)育異常。本研究通過DTI觀察到發(fā)育遲緩患兒的腦白質(zhì)異常改變是彌漫性的，臨床上多表現(xiàn)為運動或語言的發(fā)育遲緩，本研究未針對具體相對應(yīng)的功能區(qū)進(jìn)行研究。另外，本研究不足之處還在于未能對發(fā)育遲緩兒童進(jìn)行追蹤復(fù)診，對FA值及MD值異常部位未縱觀其髓鞘發(fā)育情況。

總之，發(fā)育遲緩兒童淺部腦白質(zhì)的FA值低于正常發(fā)育兒童，發(fā)育遲緩兒童淺部腦白質(zhì)及深部胼胝體膝部MD值高于正常發(fā)育兒童，DTI技術(shù)對于發(fā)育遲緩兒童腦白質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的損傷比常規(guī)MRI更敏感，并能為患兒的早期診治及其隨訪監(jiān)測提供依據(jù)。

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（本文編輯：趙麗潔）

Quantitative study of diffusion tensor imaging in white matter of developmental delay children

HE Li，LIU Zhai，REN Qing-yun*，LEI Li-cun
（Department of Radiology，the First Hospital of Hebei Medical Universtiy，Shijiazhuan g 050031，China）

ObjectiveTo observe the changes of white matter by using diffusion tensor imaging（DTI）in developmental delay children with normal routine MRIResults.MethodsTwenty patients（aged 12－36 months）with developmental delay and the twenty cases of monthold matched normal development children were studied by conventional MRI and DTI technology.Fractional anisotropy（FA）and mean diffusivity（MD）values were measured in five regions of deep white matter and four regions of shallow white matter.Comparison were made in FA and MD values of developmental normal and development delay children.ResultsFA value in shallow white matter of developmental delay children was lower than that of control group（P＜0.05），MD values in shallow white matter and corpus callosum knee of developmental delay children was higher than that of control group（P＜0.05）.ConclusionDTI may quantify the injuries of white matter microstructure in developmental delay children with normal routine MRIResults.

developmental disabilities；diffusion tensor imaging；leukoencephalopathies

R749.93

A

1007-3205（2015）01-0038-04

2014－05－09；

2014－07－01

河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點課題（20120294）

何麗（1980－），女，河北藁城人，河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院主治醫(yī)師，醫(yī)學(xué)碩士，從事放射學(xué)診斷研究。

*通訊作者

10.3969／j.issn.1007-3205.2015.01.014