兒童腦性癱瘓彌散張量成像研究進展

虎玉龍，商立民 綜述 王 宏 審校

兒童腦性癱瘓彌散張量成像研究進展

虎玉龍1,2，商立民3綜述 王 宏1審校

腦癱；磁共振；彌散張量成像

腦性癱瘓(cerebral palsy，CP)，簡稱腦癱，一般是指自受孕起始至嬰兒期內各種非進行性腦損傷所致的，以運動障礙和姿勢異常為主要特點的綜合征。腦癱患兒常伴有感覺、認知、語言、視覺、行為等方面的障礙，及癲癇發作、繼發性骨骼肌及關節的發育異常[1]。腦癱發病率為2.0‰～2.5‰，早產、新生兒窒息、低出生體重等是引發腦癱的常見高危因素[2-4]。腦癱的臨床分型包括痙攣型、不隨意運動型、共濟失調型、肌張力低下型、混合型，其中痙攣型為最常見類型[5]。腦癱是導致兒童持久性發育障礙、活動受限以及肢體殘疾的主要原因，多數腦癱患兒經過早期干預后，癥狀均有顯著的改善，所以早期診斷、早期治療是腦癱患兒能否預后良好的關鍵[6]。

1 腦癱的常規MRI表現

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)具有安全無創、較高的軟組織分辨率、多方位成像等優勢，現已成為腦癱影像學檢查的首選方法。有70%～90%腦癱患兒在常規MRI中有異常表現，其影像學表現可分為4種類型。(1)早產兒型：主要表現為腦室旁白質軟化，多見于痙攣型雙癱或四肢癱的早產兒，其發生率約占所有腦癱患兒的30%～40%；(2)足月兒型：包括皮質、皮質下梗死、多發囊性腦軟化等，病變部位可發生于基底節區、大腦皮質、丘腦等；(3)先天性發育畸形：包括無腦回畸形、無腦裂畸形、腦穿通性囊腫和皮質發育不良等；(4)無法分類型：包括腦萎縮、大腦中動脈梗死、半側腦萎縮等[7-10]。大多數腦癱患兒在常規 MRI中有陽性表現，但在實際工作中發現，仍有部分腦癱患兒常規MRI可未見異常。此外，部分臨床癥狀較重的腦癱患兒，其常規MRI僅表現為范圍較小的腦白質異常信號，上述情況使得常規MRI檢查結果與腦癱患兒臨床癥狀之間很難建立一個穩定的聯系。常規MRI在腦癱的診斷及預后判斷中尚存在一定局限性，所以國內外學者把彌散張量成像技術(diffusion tensor imaging，DTI)應用于腦癱的研究，并取得了一定進展。

2 DTI的臨床應用

在體外液體中，水分子在各方向運動的速率是一致的，其運動軌跡近似球體，稱為各項同性。但在中樞神經系統中，水分子的自由擴散受到細胞結構及細胞膜特性的限制，使其在各方向的擴散速率產生差異，其運動軌跡近似橢球體，稱為各項異性。DTI是一種非創傷性檢查方法，能夠定量測量水分子彌散的各項異性，經過計算后可以清晰的顯示大腦白質纖維形態，使得DTI技術在中樞神經系統得到廣泛應用。

2.1 評估正常兒童大腦發育 嬰幼兒大腦灰、白質在常規MRI上的對比度與成人相反。例如，在T1加權像上(T1WI)，成人表現為腦白質信號高于腦灰質，但嬰幼兒腦白質信號要低于腦灰質。組織學研究已證實，嬰幼兒隨著大腦發育成熟，白質纖維髓鞘化逐漸完成，可以導致上述大腦灰、白質對比度發生改變[11]。影像學上將大腦灰、白質對比度的改變作為判斷嬰幼兒大腦發育成熟的指標，但上述方法存在一定主觀性，缺乏量化標準，給進一步研究帶來困難。

在大腦的發育過程中，白質纖維髓鞘化逐漸完善，細胞排列更加緊密，細胞內含水量減少等因素導致大腦白質纖維中水分子在垂直于軸突長軸方向上的彌散能力受限。DTI能夠反映水分子在各矢量方向上彌散能力的改變，從而提示大腦白質纖維在成熟過程中微觀結構改變的信息[12]，即隨著年齡增長，表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)逐漸降低，各項異性分數(fractional anisotropy，FA)逐漸增高，FA、ADC值可作為判斷大腦發育狀況的有效指標[13，14]。肖江喜等[15]研究正常兒童腦白質發育規律，結果顯示正常兒童腦白質FA值隨年齡增加，并與年齡呈對數正相關。此外，該研究發現胼胝體FA值最高，腦灰質最低，余依次為內囊后肢、小腦中腳、半卵圓中心、內囊前肢、視放射、額頂葉白質、丘腦等。Won-jin等[16]選取了87名健康兒童及青少年作為受試對象研究其大腦白質各感興趣區FA值、ADC值隨年齡的變化規律，并得出了與上述相似的結論。

2.2 評估早產兒大腦發育 早產、低出生體重、極低出生體重均是造成嬰幼兒腦白質損傷的高危因素，有極大的可能會導致運動發育遲緩，嚴重者會導致腦癱。Arzoumanin等[17]對137例早產兒進行18～24個月的追蹤隨訪，結果發現其中3例發展為腦性癱瘓，10例表現為神經系統發育異常。DTI掃描顯示該13例受試者較余神經發育正常受試者的內囊后肢FA值顯著降低。Bru?ne等[18]使用粗大運動分級系統(gross motor function classification system，GMFCS)和貝利嬰幼兒發展量表(bayley scales of infant development version 3，BSID-Ⅲ)評估64名早產兒2年內的生長發育情況。該研究認為GMFCS分級高于Ⅱ級者考慮為腦癱，BSID評分低于規范標準者考慮為神經運動功能發育遲緩。DTI掃描結果表明：根據BSID-Ⅲ考慮為神經運動功能發育遲緩的早產兒，在內囊后肢的FA值較其他受試對象降低、ADC值升高；根據GMFCS考慮為患有腦癱的早產兒內囊后肢FA也表現為降低，結果具有統計學意義。DTI可早期發現腦白質纖維的異常改變，可以做到對早產兒運動功能發育的預測，從而指導臨床早期干預治療。

2.3 腦癱診斷 DTI在腦癱中的應用價值最重要體現在診斷方面。王欣欣等[19]發現，42例臨床確診為腦癱的患兒中有36例在常規MRI中表現異常，包括腦室周圍白質軟化，腦萎縮、腦裂畸形等， 6例患兒顱腦常規MRI未見異常。該6例患兒與性別、年齡相匹配的健康兒童對比，結果發現,腦癱患兒半卵圓中心FA值降低、ADC值增高，差異有統計學意義。DTI可為常規MRI表現正常的腦癱患兒提供更多的診斷信息。Arrigoni 等[20]對比研究25例腦癱患兒，結果發現在以小腦腳、皮質脊髓束、丘腦后輻射、胼胝體壓部、外囊、視神經及視輻射等為感興趣區域的FA值顯著低于健康對照組。應用DTI定量分析腦癱患兒腦白質纖維的改變，有助于診斷常規MRI表現未見異常的“隱匿性”腦癱，對于診斷腦癱具有較高的應用價值[6]。

2.4 評估腦癱嚴重程度 腦癱的定義強調了患兒以活動受限和姿勢障礙為特征，但并不包含其癥狀嚴重程度的描述。精確的病情分級對患者治療方案的制定及預后判斷有重要的指導意義。在GMFCS被廣泛應用之前，臨床醫師只能根據腦癱患兒的認知能力、行走能力等來進行大致推測或根據臨床經驗進行簡單的輕度、中度、重度的分級。該分級缺乏一定的客觀性和統一標準，因此難以進行深入性研究[21]。GMFCS是基于腦癱患兒運動能力隨年齡變化規律所設計的一套分級系統，能夠客觀反映腦癱患兒粗大運動功能的發育情況[22]。粗大運動功能被評為I 級的腦癱患兒，其運動能力表現與同年齡的健康兒童表現一致，但在完成速度、平衡能力、協調能力方面存在一定欠缺，粗大運動為IV級的患兒多數不能控制其頭部不自主運動，并在多數情況下存在軀體姿勢異常和自主運動障礙。

粗大運動功能分級系統只能根據腦癱患兒的典型運動表現進行分級，并不能定量的對腦癱患兒嚴重程度進行評估。DTI聯合GMFCS可以定量對腦癱患兒嚴重程度進行評估。李同歡等[23]對痙攣型腦癱患兒嚴重程度與DTI參數的相關性進行研究，發現45例痙攣性腦癱患兒內囊后肢、大腦腳腹側、腦橋FA值較健康對照組降低，ADC值不同程度升高，差異具有統計學意義；研究者將45例痙攣型腦癱患兒根據其GMFCS等級進行分組，對比其組間差異，結果顯示：隨著粗大運動功能分級加重，各部位ADC值逐漸升高，FA值逐漸降低，差異具有統計學意義，攣型腦癱患兒運動功能障礙程度與DTI檢查結果有相關性。

2.5 評估腦癱康復療效 Jin等[24]將DTI技術應用于腦癱患兒康復治療后上肢運動功能的評估中。研究收集了36例偏癱型腦癱患兒，在治療前、后對比患兒雙側皮質脊髓束的纖維束數量(fiber number，FN)及FA值。結果表明：治療前、后患側與對側皮質脊髓束FN、FA均有一定程度增高，且患側增高程度顯著高于對側。治療前后DTI參數的變化量與偏癱上肢功能分級評分(functional level of hemiplegia scale，FxL)變化量進行相關性分析。結果表明，治療前、后FN、FA值的改變量與評分改變存在顯著正相關性。張曉凡等[25]運用DTI和彌散張量纖維束示蹤成像對腦癱患兒早期診斷及康復評價進行研究。研究從300例腦癱患兒中隨機追蹤隨訪治療1年后的90例腦癱患兒并行DTI掃描，自身對比發現有78例隨訪患兒治療前、后同感興趣區FA值有不同程度升高；經單因素方差分析，右側大腦腳、兩側內囊后肢、胼胝體膝部、胼胝體壓部、左側弓狀束、右側扣帶回、雙側內囊前肢、雙側內囊膝、左側丘腦后輻射康復前、后差異具有統計學意義。此外，對比該90例隨訪腦癱患兒大腦纖維，69例腦癱患兒大腦纖維束可直觀顯示有不同程度增多和走行方向的改善。應用DTI可為評估腦癱患兒預后及治療效果提供直觀的參考信息。

綜上所述，DTI已經在臨床工作中得到廣泛應用，但缺乏大樣本研究的報道，多數研究只能進行自身或與健康對照組對比，仍然缺乏定量的標準值。此外，在以感興趣區(region of interest，ROI)為基礎的研究中，所選取的ROI數量也較為有限，存在一定局限性。期望在以后的研究中，進行大樣本量的研究得出各個感興趣區FA等參考量的標準值，可以定量評估腦白質纖維的損傷程度。

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(2016-08-23收稿 2016-09-28修回)

(責任編輯 郭 青)

虎玉龍，碩士研究生。

1.100039 北京，武警總醫院磁共振科；2.121000，錦州醫科大學；3.116013，武警遼寧總隊醫院大連分院外科

王 宏，E-mail:wanghongmri@sina.com

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