腦白質疏松癥與跌倒相關性的DTI 研究

劉英琦 ，張 靜 ，呂子鑫 ，魏延濤 ，馮照明 ，薛 薇

（1. 蘭州市西固區人民醫院磁共振科，甘肅 蘭州 730060；2. 蘭州大學第二醫院磁共振科，甘肅 蘭州 730000）

65 歲以上老年人每年有近30%的意外跌倒，而且隨老齡化不斷增加[1]。 中老年人跌倒可能造成身體殘疾、心理社會問題，生活質量下降，造成昂貴醫療費用[2]。 中老年人的跌倒與身體缺陷、步態和平衡不穩、視力障礙、慢性疾病、神經障礙等有關[3]。

在腦白質疏松癥（Leukoaraiosis，LA）相關疾病的研究中，Baezner 等[4]認為LA 與步態和運動有關。LA 嚴重程度與步態和運動功能紊亂有關，并且發現側腦室和額葉深部腦白質平衡功能下降是造成摔倒的獨立預測因子[5]。DTI 研究[6]顯示，在患有腦小血管病的老年患者無論在T2WI 顯示高信號還是常規MR 序列表現正常，都出現平衡功能紊亂。 Groot 等[7]研究顯示，LA 病變不是突發的，是一個逐漸的過程，可能在常規MR 檢查看似正常的腦白質區域， 已經發生了潛在的腦白質改變。 因此利用DTI 序列其更精細、更敏感的優勢，對LA 病變的病理層面進行更深入的認識。

1 對象與方法

1.1 研究對象

收集 2017 年 6 月—2018 年 3 月 66 例受檢者，按MR 影像表現，使用量表Fazekas[8]作為本研究的分級標準，分為健康對照組（LA 0 級，22 例），LA 組（LA 1～3 級，44 例）；結合臨床資料，過去的 3 月內有無對身體造成傷害的跌倒病史， 聯合步態評估量表（最高分14 分，最低分0 分，少于14 分說明有平衡功能障礙）、Berg 平衡功能評估量表 （＜40 有摔倒風險；0～20 限制輪椅；21～40 輔助性步行，41～56 完全獨立） 分為LA 無跌倒風險組與LA 跌倒風險組，各組間基本情況相匹配。

使用MMSE 和MoCA 對受檢者進行認知功能評分，認知功能及步態、平衡量表均進行3 次評分，取平均值， 均由經規范化培訓后神經內科主治醫生進行評估。被試者被告知本實驗的目的與內容，征得同意并自愿簽署知情同意書， 本研究獲得蘭州市西固區人民醫院倫理委員會批準。

①納入標準：無磁共振禁忌癥；年齡50～80 歲中老年人，無精神、神經病史；右利手；無顱腦外傷史、腦器質性病變和顱腦手術史；體內無金屬植入異物，能夠完成約半小時的常規及DTI 功能MR 檢查。

②排除標準：MR 禁忌癥者；幽閉恐懼癥；患有癡呆；明顯運動障礙；各種原因引起嚴重視力障礙；骨關節及肌肉病變患者；嚴重的全身感染；腫瘤；腦卒中；腦干、幕下病變及嚴重小腦萎縮；免疫代謝性中樞系統病變；帕金森；癲癇；有特殊藥物服用史，并經MRA 檢查，排除腦血管病變。

1.2 檢查設備和檢查方法

①檢查設備： 飛利浦Achieva1．5 超導磁共振掃描儀，16 通道的頭頸聯合線圈； 后處理工作站-MATLAB，Virtual BOX；基于纖維束追蹤分析軟件-TBSS。

②檢查方法和參數： 患者仰臥位， 頭部固定于16 通道陣列頭頸聯合線圈， 耳部塞適量的泡沫海綿，減少噪聲和頭動，行磁共振常規序列、T1WI-3D及DTI 序列檢查。

T1WI-3D 參數：TR=8.3 ms，TE=3.9 ms， 層數=360，Voxel-size=1 mm3，FOV=256 mm，flip angle=8；DTI 參數：TR=11 480.4 ms，TE=70.6 ms，flip angle=90，層數=64， 層厚 2 mm， voxel-size=2 mm3， FOV=24 cm， 矩陣=128×128，b=0 s/mm2，b=1 000 s/mm2，方向32。

1.3 數據處理

將 T1WI-3D 和 DTI 數據轉化成 4D NIfTI nii格式，同時轉換 DTI 數據的梯度編碼文件.bvec 和.bval。將NIfTI 圖像和.bvec 文件數據導入FSL 軟件處理：①頭動、渦流校正；②去頭皮、顱骨，提取腦白質信息（threshold=0.2） 并將 DTI 數據配準到 b=0 的圖像上；③使用FSL 計算各向異性分數（FA）圖。 采用TBSS 方法分析， 將 FA 圖配準到目標圖像 FMRIB58。 選取閾值 FA 值范圍 0.2，通過 TBSS 可以顯示組間FA 值差異圖，并提取纖維束。

1.4 統計分析

2 結果

LA 患者跌倒風險組、無跌倒風險組及對照三組之間MMSE，MoCA 和Breg 平衡量表差異有統計學意義，見表1。

LA 跌倒風險組FA 值與LA 無跌倒風險組和對照組FA 值在多個腦區存在差異（圖1）。 使用TBSS提取 8 條纖維束 FA 值有差異，P＜0.05（表 2）。

LA 患者低跌倒風險組全腦FA 值降低，病變區域FA 值較LA 無跌倒風險降低，在MR 常規序列表現正常腦區，FA 值低于另外 2 組（表 3），其差異有統計學意義；LA 無跌倒風險組與健康對照組白質區域FA 值相比差異無統計學意義。

表1 三組受檢者基本情況比較

圖1 紅色標記區為LA 患者跌倒風險組FA 值明顯減低的腦白質纖維束分布圖，綠色為標記平均纖維束骨架。Figure 1. Distribution of white matter fiber bundles with significantly decreased FA values in the LA patients at risk of falling was shown in the red labeled area, and the average fiber bundle skeleton was shown in the green labeled area.

表2 LA 跌倒風險組較健康對照組相比FA 值降低區域的腦白質纖維束

左側皮質脊髓束、左側上縱束、左側內囊前肢和左側前丘腦輻射的FA 值降低與LA 跌倒風險組的平衡功能下降有明顯的相關性（P<0.05）。 與MMSE無相關性（P>0.05）（表 4）。

3 討論

LA 由加拿大神經病學者Hachinski 等[9]于1987年首先提出影像學概念， 指腦室旁或皮質下斑點狀或斑片狀改變，CT 低密度，MR T2WI 高信號。 病理學基礎是腦白質病變， 病變白質纖維髓鞘腫脹甚至脫失，星形細胞增生樣改變，神經細胞軸突破壞[10]。電鏡下則髓鞘板層斷裂， 腦白質深部可見腔梗及小動脈壁粥樣硬化， 周圍腦室水腫， 深部灰質核團萎縮，胼胝體菲薄等病理改變[11]。

表3 三組受檢者的全腦FA 值比較

表4 LA 跌倒風險組纖維束與平衡功能、MoCA、MMSE 的關系

LA 起病隱匿，與典型的腦血管事件不同，無急性神經功能癥狀，無癥狀中老年人也可發現。 LA 患者常見的臨床表現是認知障礙， 隨LA 病變進展出現癡呆、尿失禁、下肢功能障礙，甚至跌倒。 據報道LA 患者中80%會有步態不穩而致的跌倒。

2005 年歐洲預防跌倒的共識將跌倒定義為：滑倒或絆倒，是指突然發生、非故意的體位改變，平衡突然喪失而跌至地面、地板或以下更低的平面[12]。跌倒可能造成身體殘疾、 心理社會問題， 生存質量下降，造成昂貴的醫療費用。 對LA 跌倒風險患者早期干預，能夠降低LA 患者跌倒不良事件的發生率。

DTI 是唯一無創在活體顯示腦白質纖維束的影像檢查， 根據水分子沿纖維束長軸的移動速度比垂直于纖維束移動快的特性來成像[13]。最常用的參數：FA 值反映纖維束結構完整性[14]。 LA 的 DTI 研究可通過活體組織中水分子的彌散評定腦白質結構的各向異性，了解腦白質微觀結構變化。

LA 跌倒風險患者部分腦區FA 值降低，跌倒風險組與健康對照組不僅病變白質區域FA 值有差異， 而且在常規MRI 表現正常區域的白質FA 值也有差異。

從LA 跌倒風險組與健康對照組FA 值差異腦區，提取到8 條纖維束，雙側皮質脊髓束、雙側下枕額束，左側上縱束、左側內囊前肢、左側丘腦輻射，表明LA 跌倒風險組的投射纖維和聯纖維束微結構的改變，可以解釋LA 患者導致平衡功能下降相關的，運動和執行功能的減退。

全腦分析示LA 患者跌倒風險組的看似正常區域FA 值也有變化， 證明DTI 能夠顯示在常規MRI序列被檢出前LA 跌倒風險患者的腦白質纖維束的微觀結構潛在的變化。 步態、 平衡功能、MoCA、MMSE 評分作為協變量， 進行TBSS 分析顯示：LA跌倒風險組，左側下枕額束、左側內囊前肢、前丘腦輻射等纖維束FA 值的減低與MMSE 的降低有關。左側皮質脊髓束、上縱束、內囊前肢和前丘腦輻射的FA 值降低與LA 跌倒風險組的平衡功能下降有關。

本研究用DTI 顯示LA 白質纖維束完整性的破壞，能夠顯示白質纖維束微結構潛在改變，DTI 上表現為FA 值的降低，這些改變導致LA 患者認知功能下降，還與步態及平衡功能下降相關，它提示了LA患者白質纖維束受到損傷的早期病理改變， 證實了DTI 的敏感性。

LA 病變不是無害的影像學表現， 增加卒中，與認知、運動功能下降相關[15]。 盡管T2加權和FLAIR序列較CT， 能夠檢出更小的LA 病灶，DTI 技術，通過FA 值的改變揭示LA 早期病灶， 先于常規影像學，發現早期LA 白質纖維束微結構的改變，揭示其病理改變，為具有跌倒風險的LA 患者識別、判斷病情提供重要的影像依據。

本研究存在一定的局限性，樣本量不夠大，需增加樣本量， 來衡量組內及組間的差異和LA 病變的纖維束破壞情況；其次，本實驗時間跨度不夠長，不能追蹤顯示LA 患者DTI 參數值改變，來反映LA 病程的變化。 對LA 患者跌倒風險進行前瞻性臨床預警，仍然需要進行深入的臨床和影像研究。