彌散張量成像技術對急性腦梗死患者的皮質脊髓束行三維重建的臨床價值

盛杰鑫 黃光建 王 波 楊 超 王 萌*

腦梗死是臨床較為常見的腦血管疾病，其病死率和殘疾率較高。腦梗死后約有75%左右的患者會出現不同程度的運動功能障礙，較為嚴重的可導致患者殘疾[1]。腦梗死發生后，由于梗死病灶神經細胞的死亡或神經纖維的中斷，會引起與之相聯系的神經纖維功能缺失，進而引起肢體功能的障礙[2]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)基礎上發展出來的一種無創的、能夠對活體水分子彌散的測量和成像的方法。通過對纖維束的三維重建，清晰、準確的顯示纖維束的受損程度，直觀的展現腦梗死對神經纖維的結構改變，能夠用于臨床腦梗死的評估及預后情況的預測[3]。

皮質脊髓束(corticospinal tract，CST)與患者肢體運動功能密切相關，其損傷后會引起運動功能障礙。CST是在運動皮質和脊髓核團間發揮聯系作用的主要纖維，能夠支配肢體肌肉的隨意運動[4]。本研究旨在分析DTI對急性腦梗死患者的CST進行三維重建的應用價值，研究其對腦梗死患者運動功能障礙的影響。

表1 急性腦梗死患者患側與健側白質DTI各參數比較(±s)

表1 急性腦梗死患者患側與健側白質DTI各參數比較(±s)

注：表中DCavg為白質平均擴散系數；FA為部分各向異性系數；RA為相對各向異性系數；I-VR為容積比。

部位 例數 DCavg(×10-3 mm2/s) FA RA I-VR患側 54 0.350±0.112 0.412±0.124 0.230±0.064 0.125±0.024健側 54 0.761±0.104 0.524±0.130 0.501±0.070 0.322±0.020 t值 -18.265 -4.270 -19.630 -42.518 P值 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月至2017年10月在漢中市中心醫院治療的54例急性腦梗死患者，其中男性35例，女性19例；年齡31～72歲，平均年齡(54.16±9.41)歲。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①均經頭顱X射線計算機斷層成像(computed tomography，CT)、MRI證實；②均為初次單側發病，且發病3 d內；③為頸內動脈系統腦梗死，梗死僅累及白質；④患者及家屬知情同意。

(2)排除標準：①合并有心臟、肺等臟器疾病；②血液系統疾病、顱內其他病變；③惡性腫瘤等；④有MRI檢測禁忌證。

1.3 儀器設備

采用Philips Ingenia 3.0T型磁共振掃描儀(荷蘭飛利浦公司)。

1.4 檢查方法

采用常規MRI平掃無異常后，使用Philips Ingenia 3.0T型磁共振掃描儀進行DTI檢查。DTI采用單次激發平面回波成像序列，掃描參數：彌散敏感因子(b)值為1000 s/mm2，48層，層間距為0 mm，層厚為2.5 mm，視野24 cm×24 cm，掃描時間為350 s，擴散敏感梯度方向為15個。

1.5 觀察指標

由副主任醫師和主治醫師各1名對圖像進行分析，利用Philips intelispace portal軟件，重建患者的CST，根據梗死灶與病變處CST的空間位置關系及纖維束的完整程度對CST受累情況進行分級。

白質平均擴散系數(average diffusion coefficient，DCavg)；部分各向異性系數(fractional anisotropy，FA)，指彌散的各向異性部分與彌散張量總值的比值，反應了各向異性成分占整個彌散張量的比例，取值在0～1之間。相對各向異性系數(relative anisotropy，RA)為各向異性和各向同性成分的比例，取值在0～1之間。容積比(volume ratio，I-VR)等于橢球體的體積與半徑為平均擴散率的球體體積之比，取值在0～1之間。

1.6 評定標準

(1)CST受累情況分為3個等級：①1級為CST不穿過梗死病灶，形態完整；②2級為CST臨近梗死病灶，纖維束受壓變形移位；③3級為CST穿過梗死病灶，纖維束有破壞或中斷。

(2)日常生活活動能力(activity of daily living，ADL)量表評分：采用改良Barthel指數(modified Barthel index，MBI)進行評定，總分為100分，分數越高，患者肢體功能越好。

1.7 統計學方法

采用SPSS 19.0軟件對數據進行統計分析，計量資料采用(±s)表示，兩組間比較使用t檢驗，多組間比較采用方差分析，計數資料比較使用x2檢驗；相關性采用Spearman相關分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患側與健側白質DTI各參數比較

患側白質DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于健側白質，其差異有統計學意義(t=-18.265，t=-4.270，t=-19.630，t=-42.518；P＜0.05)，見表1。

2.2 不同CST受累分級患者患側白質DTI各參數比較

CST受累分級3級患者患側白質DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級1級和2級患者；CST受累分級2級患者患側白質DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級1級患者，3個不同CST受累分級比較，其差異均有統計學意義(F=12.034，F=11.816，F=9.146，F=7.224；P＜0.05)，見表2。

2.3 不同CST受累分級患者ADL評分比較

CST受累分級3級患者治療后4周，ADL評分為(40.03±12.05)分，明顯低于CST受累分級1級的(93.24±12.43)分和2級患者的(78.81±13.30)分；CST受累分級2級患者治療后4周ADL評分明顯低于CST受累分級1級患者，3個不同CST受累分級ADL評分比較，差異有統計學意義(F=243.164，P＜0.05)，見表3。

2.4 相關性

將患者CST受累分級與治療后4周ADL評分進行Spearman秩相關分析，結果顯示CST受累分級與ADL評分呈負相關(r=-0.304，P＜0.05)。

3 討論

腦梗死發生后，由于梗死病灶的局部血流受阻，血供不足，導致梗死區域下游的纖維束表現出繼發性的髓鞘變性或逆行的軸突變性，嚴重情況下可致神經元壞死[5]。由于神經纖維髓鞘、軸突發生病變和損壞，導致發揮功能的神經纖維的完整性被破壞，整個纖維束的神經沖動傳輸功能被破壞，引起運動功能障礙，嚴重情況下會使患者致殘[6-7]。

表2 不同CST受累分級患者患側白質DTI各參數比較

表3 不同CST受累分級患者治療后4周ADL評分比較(分)

DTI利用腦組織內水分子的彌散性成像，由于水分子在不同組織所處的內環境不同，引起擴散運動的方向不同，反映組織結構的完整性[8]。DTI由DWI發展而來，DTI能夠顯示腦白質內神經纖維束的情況，并對其進行定量分析[9]。DTI可以無創顯示活體神經纖維束，通過連續多次的不同方位的彌散成像，測定神經纖維的完整性和走行方向，通過計算機處理獲得神經纖維的單一方向顯像和整體成像，從而建立清晰和完整的三維CST的立體形態，顯示出纖維束與病灶區的相互關系，在無創及活體狀態下分析纖維束的形態，能夠準確顯示神經纖維束的損害程度[10-11]。

DTI能夠通過計算腦梗死亞急性期梗死區遠端CST的病變程度，預測患者運動功能轉歸狀況[12]。FA的水平與運動功能成正相關，FA能夠反映白質纖維的完整性，其大小與纖維的致密性、平行性及髓鞘的完整程度相關，白質纖維越密集，髓鞘越厚，局部水分子的彌散性越強，FA的值越大[13-14]。CST結構的完整性與腦梗死后患者運動功能的損傷程度具有一定的相關性，通過DTI測定CST的完整性可預知腦梗死后患者運動功能的變化[15]。

本研究結果顯示，通過DTI進行腦梗死患者CST的三維重建后CST受累分級3級患者患側白質DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級1級和2級患者；CST受累分級2級患者患側白質DCavg、FA、RA和I-VR明顯低于CST受累分級1級患者，表明CTS受累為1級的患者，可能由于梗死位置未穿過CST，不影響其完整性和結構，對其功能損害較低，經治療后，患者的神經功能也會隨之恢復；CTS受累為2級的患者，可能由于梗死病灶周圍的局部充血、周圍水腫，使CST表現為受壓迫，但不致神經纖維束壞死，未破壞纖維束的完整性及結構，通過治療使病灶軟化，病灶周圍水腫消退，神經功能恢復；CTS受累為3級的患者，可能由于梗死病灶完全穿過CTS，導致其纖維束由于缺血、缺氧而壞死，使神經纖維束發生中斷、數目減少，破壞CTS的完整性和結構，引起患者運動障礙，治療后，由于神經纖維受損嚴重而難以恢復。

通過結合ADL評分對患者的肢體功能進行評定，聯合對CST的形態分級，分析與患者的運動功能。本研究結果顯示，治療4周后，ADL評分隨CTS受累分級的增加而降低，通過Spearman秩相關分析發現，CST受累分級與ADL評分呈負相關，表明CTS受累越高，ADL評分在治療后越低，患者肢體功能恢復程度越差，可能由于CST的結構完整性對肢體的功能有明顯的影響，受累較輕，則治療后肢體功能能夠快速恢復；而受累嚴重者，治療后ADL評分較低，患者的肢體功能難以通過治療恢復。

DTI技術對CST進行三維重建，能夠預測急性腦梗死患者肢體的轉歸情況，表明利用腦內各組織水分子各向擴散的差異性，利用DTI建立患者CST的三維結構，通過分析其受累情況和完整度，可在臨床推廣使用。