彌散張量成像在腦室周圍白質軟化早期診斷中的應用價值

楊 柳，高 麗，劉艷萍，李 巖，馬遠寧

(1.河南省人民醫院兒科,河南 鄭州 450003;2.鄭州市兒童醫院神經內科,河南 鄭州 450000)

腦室周圍白質軟化(periventeic uler leukomacia，PVL)是患兒出生時因宮內、宮外缺氧、缺血等因素導致腦白質損傷，引起一系列神經損傷表現，如不同程度運動發育落后等，也有部分患兒伴有感覺、認知、交流、行為等障礙[1-2]，多見于早產兒和窒息存活兒童。嬰兒期屬于神經系統發育最快時期，早診斷、早治療是影響預后的關鍵因素。多數患兒因為缺乏特異的臨床表現未能早期發現、診斷并進行積極治療，導致出現腦癱、視力障礙等后遺癥[3]。有研究發現，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)檢查可為早產兒腦損傷的早期診斷提供準確的影像學依據[4]，但常規MRI無法全面顯示出PVL患兒腦白質受損情況,不利于對患兒癥狀進行詮釋。彌散張量成像 (diffusion tensor imagine,DTI) 是一種無創性影像技術,可通過各向異性分數 (fractional anisotropy,FA) 和平均彌散率 (mean diffusivity,MD) 等指標定量反映腦白質微結構改變[5]。DTI技術依據水分子在不同部位彌散的差異性，呈現出紅(X元素)、綠(Y元素)、藍(Z元素)3種纖維走形，可了解纖維束損傷、缺失，但不能量化具體纖維數量。髓鞘的神經纖維束中的水分子沿軸突方向的彌散速度遠大于垂直方向，有很強的方向依賴性和不均勻性，即彌散的FA。TRIVED等[6]首次將此項技術運用到腦癱患兒皮質纖維束改變的研究中，發現水分子在腦癱患兒白質纖維束FA明顯降低，證明了FA可作為神經纖維束損傷的量化指標，并用向量圖或彩色編碼空間纖維束變化。BASSERT等[7]研究顯示，人體神經纖維束之間具有連續的軸突方向，同時明確了纖維束在各個三維方向的走形路徑。本研究旨在探討是否可以通過DTI的FA值變化反映腦白質細微的病變，現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2014年1月至2016年10月河南省人民醫院小兒神經內科收治的PVL患兒25例(觀察組)，男14例，女11例，年齡0.1～1.9(0.5±0.1)歲。病例入組標準：(1)圍生期有缺氧、窒息等導致PVL高危因素；(2)能配合完成頭顱MRI檢查；(3)能夠配合完成DTI檢查；(4)患兒監護人知情同意，并簽訂知情同意書。另選擇孕期B超檢查疑似頭顱異常復查的10例嬰幼兒作為對照組，男6例，女4例，年齡0.3～1.5(0.7±0.2)歲。入組標準：(1)足月兒，圍生期無明顯缺氧、窒息等高危因素，認知、運動等各項功能發育正常；(2)常規MRI檢查未見明顯異常，且排除潛在可能引起腦神經系統白質纖維束變性的器質性病變，如顱內感染、占位、出血、腦白質發育不良等；(3)患兒監護人知情同意，并簽訂知情同意書。2組受試者的年齡、性別比較差異無統計學意義(P>0.05)。本研究通過河南省人民醫院倫理委員會的審核。

1.2 早期康復治療觀察組患兒早期康復治療采用Bobath療法及運動學習療法，體位控制調整肌張力，抑制異常運動模式，激發并強化正常運動功能，并給予鼠神經生長因子(廈門北大之路生物工程有限公司，國藥準字S20060052)9 000 AU，肌肉注射，隔日1次，2周為1個療程，共3個療程；神經節苷脂(長春翔通藥業有限公司，國藥準字H20066833)20 μg，靜脈滴注，每日1次，2周為1個療程，共3個療程。6個月后復查DTI，同時采用標準化運動技能測驗評分量化發育情況，50～69分為發育商輕度低下，35～49分為發育商中度低下，20～34分為發育商重度低下，<20分為發育商極重度低下[8]。對PVL患兒康復前后進行0～6歲小兒神經心理發育檢查表評估分析。

1.3 MRI和DTI檢查采用3.0T超導型MRI成像儀進行常規掃描。入組時分別對觀察組及對照組患者進行頭顱MRI、DTI檢查，治療后6個月再次對觀察組患兒進行MRI、DTI檢查，檢查前30 min所有受試者統一口服100 g·L-1水合氯醛溶液鎮靜(0.5 mL·kg-1)，熟睡后獲取常規T1、T2、FLAIR等序列。采用DTI進行白質纖維束示蹤成像，將皮質脊髓束(corticospinal system，CST)、內囊前肢(anterior limb of internal capsule，ICAL)、內囊后肢(posterior limb of internal capsule，ICPL)、胼胝體膝部(genu of corpus callosum，GCC)、胼胝體壓部(splenium of corpus callosum，SCC)、扣帶束(cingulate gyrus，CG)作為本次研究的興趣部位(region of interest，ROI)。測量ROI的FA值時，每個部位選取2 mm范圍，分別測量3次，取其平均值。觀察對應部位DTI彩圖中受損纖維束數量、方向；檢測FA值的大小；觀察DTI及FLAIR異常信號情況。

2 結果

2.1 2組受試者頭顱MRI表現觀察組患兒常規頭顱MRI表現為側腦室周圍、半卵圓中心等白質纖維部位FLAIR序列高信號，22例患兒側腦室前后角及周圍、半卵圓中心等部位可見少量散在點片狀T2、FLAI高信號，其對應腦室結構無明顯改變。3例患兒側腦室周圍、半卵圓中心部位可見大片狀的T2高信號，FLAIR序列高信號，可見腦室輕微擴張。6例患兒伴有不同程度VEP-P2潛伏期延長，N2-P2振幅降低，3例患兒雙側高頻聽閾異常。對照組受試者頭顱MRI腦實質未見明顯異常，腦白質髓鞘化進程基本同月齡，腦室無擴大。

2.2 2組受試者頭顱DTI表現比較結果見表1。DTI的彩色圖能夠較好的顯示出大腦內白質纖維束走向、多少以及缺失。與對照組比較，觀察組患兒CST、ICAL、ICPL、GCC、SCC、CG等部位均存在不同程度的破壞甚至缺失，其相應的FA值顯著降低。觀察組患兒ICAL左側和右側、ICPL右側、GCC、CST左側和右側FA值均顯著低于對照組，差異有統計學意義(P<0.05);ICPL左側、SCC、CG左側和右側FA值與對照組比較差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 2組受試者FA值比較

部位FA對照組(n=10)觀察組(n=25)tPICAL 左側0.610±0.0440.511±0.0532.6400.018 右側0.585±0.0520.498±0.0612.1100.043ICPL 左側0.622±0.0540.568±0.0861.8690.085 右側0.611±0.0820.543±0.0572.0110.045 GCC0.683±0.0300.583±0.0762.8800.008 SCC0.692±0.0800.644±0.0531.3940.181CST 左側0.633±0.0270.558±0.1842.2320.036 右側0.681±0.0730.568±0.3043.6010.001CG 左側0.324±0.7090.252±0.1102.0320.050 右側0.300±0.0760.240±0.9091.7730.092

2.3 觀察組受試者治療前后FA值比較結果見表2。觀察組患兒治療后復查DTI發現，纖維束缺失、斷裂較治療前無明顯變化。觀察組患兒治療后ICAL右側、ICPL左側和右側、GCC、SCC、CST左側和右側、CG左側FA值均顯著高于治療前，差異有統計學意義(P<0.05);ICAL左側、CG右側FA與治療前比較差異無統計學意義(P>0.05)。

表2 觀察組患兒治療前后各纖維束FA值比較

部位FA治療前(n=25)治療后(n=25)tPICAL 左側0.511±0.0530.546±0.1041.3110.219 右側0.498±0.0610.578±0.0572.5520.018ICPL 左側0.568±0.0860.623±0.0292.2980.033 右側0.543±0.0570.598±0.0112.0770.045 GCC0.613±0.0770.706±0.0362.8370.008 SCC0.644±0.0530.671±0.1081.4700.018CST 左側0.558±0.1840.656±0.0743.7450.001 右側0.568±0.3040.679±0.0384.0010.000CG 左側0.252±0.1100.274±0.0690.9920.036 右側0.240±0.9090.278±0.0171.2200.236

2.4 觀察組患者治療前后發育商比較康復治療前觀察組患者中發育商輕度低下7例，中度低下12例，重度低下5例，極重度低下1例；治療后發育商正常6例，輕度低下10例，中度低下7例，重度低下2例；治療后發育商較治療前明顯提高，差異有統計學意義(χ2=8.658，P=0.003)。

3 討論

新生兒早期因缺血缺氧，體內的血流重新分配，髓鞘化缺陷，白質明顯減少。常規頭顱MRI僅嚴重受損白質區域信號增高，但病變輕微者MRI表現不明顯，不易辨別。頭顱MRI顯示出明顯異常時腦白質可能已經出現缺失，甚至斷裂。DTI技術是通過水分子在各個方向的擴散程度來評估不同方向纖維束的完整性，FA值可對腦白質的損傷進行定量評估。PVL患兒早期給予干預治療后，神經癥狀明顯緩解，而MRI表現無明顯改變。將FA值作為一個定量分析參數指標，其范圍是0～1，組織中水分子擴散越慢，FA值信號越低。腦白質損傷早期，白質細胞毒性水腫，導致髓鞘神經纖維束之間間隙變窄，限制水分子向神經纖維束走形的方向運動，FA值明顯降低，當病情逐漸加重出現血管源性水腫后，細胞損傷破裂，自由水增加，FA值進一步降低[9]。

本研究采用DTI示蹤技術，分別選定CST、ICAL、ICPL、GCC、SCC、CG作為ROI，觀察組患兒ROI白質纖維束較對照組明顯紊亂、缺失、中斷，與國外報道一致[10]。觀察組患兒進行早期干預治療后，其FA值增高，同時進行其他相關的輔助檢查，例如腦干側聽、視覺誘發電位等，神經系統發育較前好轉。SUZUKI等[11]研究發現，PVL患兒FA值降低的部位，主要位于雙側CST、內囊前后肢、半卵圓中心后部、上縱束、視輻射等。這些部位白質發育不良，會導致運動、認知、視力、聽力等多方面的發育落后。解剖學上將腦白質區分為聯絡纖維、聯合纖維、投射纖維，聯絡纖維聯系同側大腦皮質各個不同區域，聯合纖維即為聯絡左右側大腦，如胼胝體、前聯合、穹隆聯合，形成一個功能整體，正常行使極為復雜的功能活動[12-14]。投射纖維連接了皮層及皮層下部分結構往返纖維，而內囊區集中了絕大部分上下走形纖維，在神經系統中傳遞了大量的信息。FILIPPI等[15]對腦發育遲緩合并運動發育落后患兒不同部位腦白質進行比較，結果發現，除內囊外，其他白質部位的FA值遠遠落后于同齡正常兒童。本研究中PVL患兒CST、ICAL、ICPL、GCC、SCC、CG纖維束缺失、中斷表現顯著，說明它們在人類運動功能的生理機制中起重要作用[16]。劉娜等[17]分別對PVL行常規聽力、視力電生理檢測，發現5例患兒存在不同程度的視覺障礙，其嚴重程度與PVL的嚴重程度特別是與三角區周圍白質減少、側腦室后角擴大以及胼胝體的變薄顯著相關，皮層的激活需要完整的視覺放射纖維的傳導通路，視放射纖維束損傷程度與視覺損傷有直接關系，給予營養神經及視覺刺激等干預治療3個月后，臨床表現中追視、追聽較治療前靈敏，電生理傳導延遲明顯好轉，與本次研究相一致。SCHMITHOMT等[18]對正常兒童進行白質纖維束追蹤發現，GCC、SCC、CG相應的FA值與認知功能有相關性。

PVL患兒早期進行干預治療，受損的纖維束能夠進行修復及功能代償，腦癱后遺癥概率大大下降。腦白質發育過程是連續的，以1～2歲最快，此期間不僅突觸數目和神經連接回路迅速增多，軸突髓鞘也增加明顯。FA值會隨著年齡增長逐漸改變，嬰幼兒各部位腦白質FA值明顯低于成年人。盡管神經細胞不能再生，但纖維束受到損傷后會出現軸突繞道投射、樹突分叉及纖維束間非神經性的連接，仍可保持完整的纖維回路，代償其功能[19]。觀察組患兒經過早期積極的干預治療后，FA值明顯增高，受損髓鞘功能逐漸代償，神經系統發育評估也證實明顯好轉。然而纖維束損傷超過自身修復代償范圍，形成膠質增生，會導致各種后遺癥，如癲癇、腦癱等。通過DTI對PVL患兒進行早期診斷、早期治療，在臨床中是非常必要的。FA值是否可以對PVL患者進行程度分級，指導臨床診斷、治療，尚需要大樣本數據來論證。