擴散張量成像在新生兒腦髓鞘發育中的初步研究

郭莉莉，王德杭，張輝，陶維靜，柏根基*

近年來，早產兒的生存率顯著增加，在早產兒存活者中常常可以觀察到智力、注意力及行為損害[1-4]。圍產期的高危因素與這些損害或大腦發育異常的相關性還沒有被徹底研究出，很多方面不為人所知[5-7]。此外，由于這些損傷在常規MRI序列診斷時不可見或者不能可靠檢測出，所以MRI在診斷這些發育異常時受到質疑[8-9]。

研究髓鞘在新生兒期的發展具有重要臨床價值[10-13]。本研究通過對入組足月兒和早產兒擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)的對照研究，比較腦內不同部位腦髓鞘化程度以及足月兒和早產兒的髓鞘化差異。

1 材料與方法

1.1 研究對象

新生兒接受MRI檢查并成功完成常規MR和DTI檢查，包括37～42周的足月胎齡39例，早產兒糾正胎齡到40周，61例。納入研究的個體標準：(1)新生兒需要進行MRI檢查以排除可能由其他疾病引起的腦損傷，并且在腦的常規MRI檢查中沒有異常；(2)無明顯神經系統癥狀和體征。該研究經醫院倫理委員會批準，所有受試嬰兒家長均口頭告知并簽署知情同意書。

61例早產兒出生時平均胎齡為(30.6±2.6)周(26～36+5周)，早產兒出生體重平均為(1920±580.4) g (910～3500 g)；39例足月兒平均胎齡為(38.5±1.5)周(37～42周)，出生體重平均(3100±450) g (2100～4500 g)。MRI檢查日齡：早產兒組平均為出生后(38.2±28.1) d(3～106 d)，足月兒組平均在出生后(9.4±5.8) d (0.5～28 d)。比較各組出生Apgar評分和體重，結果顯示差異無統計學意義(P＞0.05)。

1.2 掃描方法

嬰兒接受10%水合氯醛溶液(劑量0.5 mL/kg)灌腸后檢查。采用Siemens MAGNETOM Avanto 1.5 T磁共振機和頭部矩陣線圈。常規軸位T1WI、T2WI、矢狀位T1WI和擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列掃描，DTI掃描采用單激發SE-EPI序列(TR 2700 ms，TE 88 ms，矩陣128×128，b=1000 s/mm2，擴散敏感梯度方向數12個，層厚/層間距為4 mm/1 mm，激勵次數4。所有序列的掃描基線和掃描層數均一致。FOV 180 mm×180 mm。

1.3 圖像處理

原始數據傳遞到Syngo MR工作站，利用Neuro 3D軟件自動生成b=0、1000 s/mm2和各向異性分數(fractional anisotropy，FA)圖。在FA圖上手動選擇20個感興趣區(region of interest，ROI)，由軟件自動生成FA值。ROI簡稱如下：內囊前肢(anterior limb of internal capsule，ALIC)；內囊后肢(posterior limb of internal capsule，PLIC)；側腦室前角旁白質(frontal periventricular zone，FPVZ)；側腦室后角旁白質(occipital periventricular zone，OPVZ)；胼胝體膝部和壓部(corpus callosum，CC)；半卵圓中心中央部(centrum semiovale，CS)；室管膜下區(subventricular zone，SZ)；外囊(external capsule，EC)；小腦中腳區(middle cerebellar peduncles，MCP)。根據不同解剖部位調整的每個ROI尺寸(5+4) mm2，試圖將ROI放置在測量的解剖位置的中心以避免相鄰結構部分的體積效應的影響。為了減小測量誤差，測量每個部件的FA值3次，并取平均值。其中胼胝體膝部和壓部是單側測量，其余均是雙側測量，半卵圓中心在新生兒圖像中分為兩個層面，選擇a平面為接近中央區，b平面為接近腦皮層區，測量人員是經過培訓的兩名影像科醫生。

1.4 統計學分析

采用SPSS 15.0軟件分析，配對t檢驗分析左右半球相同部位的FA值、胼胝體膝部和壓部FA值差異有無統計學意義，單因素方差分析用于確定足月和早產兒之間FA值差異是否存在統計學意義，P＜0.05表示差異有統計學意義，P＜0.01表示差異有非常顯著性統計學意義。

2 結果

左右半球之間FA值的平均值差異無統計學意義(P＞0.05)。分別比較早產兒和足月兒組內胼胝體膝部和壓部FA值，兩者差異均有統計學意義(P＜0.05)，將其分開作為兩個ROI討論分析。各ROI的FA值見表1。

早產兒和足月兒組間相同部位FA值比較，早產兒低于足月兒。單因素方差分析結果(見表2、圖1)表明，ALIC、PLIC、CCS、CSb、EC和MCP兩組比較差異有統計學意義(P＜0.05)。CCG、FPVZ、OPVZ、CSb、SZ兩組比較差異無統計學意義(P＞0.05)。

表1 足月兒和早產兒各ROI腦白質FA值Tab. 1 FA values of ROIs in white matter in term infants and premature infants

表2 足月兒和早產兒各ROI腦白質FA值比較Tab. 2 Comparison of FA values between term and preterm infants in white matter of all ROIs

早產兒和足月兒組內各白質區FA值不同(見圖2、3)，兩組內均發現PLIC高于ALIC，OPVZ高于FPVZ，CCS高于CCG，各差異均有統計學意義(P＜0.05)。CSa和CSb比較差異無統計學意義(P＞0.05)。其中FPVZ的FA值最低，CCS和PLIC的FA值最高。

3 討論

3.1 早產兒和足月兒髓鞘發育比較

圖1 足月兒和早產兒各ROI腦白質FA值比較Fig. 1 Comparison of FA values between term infants and preterm infants in white matter of all ROIs.

圖2 早產兒組內各ROI兩兩比較Fig. 2 Pairwise comparison of ROIs in premature infant group.

圖3 足月兒組內各ROI兩兩比較Fig. 3 Pairwise comparison of ROIs in term infant group.

有學者[16]發現新生兒和嬰兒腦髓鞘形成的白質各向異性逐漸增加，FA則增加。因而本研究通過DTI檢查準確監測髓鞘化進程，客觀評價腦成熟度。實驗中所選興趣區的FA值早產兒低于足月兒，其中內囊前后肢、胼胝體壓部、半卵圓中心b區及外囊和小腦中腳區兩組FA值比較差異有統計學意義，提示這些區域早產兒髓鞘成熟晚于足月兒；胼胝體膝部、側腦室前、后角旁白質、半卵圓中心a區、室管膜下區的FA值兩組比較差異無統計學意義，是否是由于樣本含量的問題，需要進一步去證實。國際上學者[17-18]的嬰兒髓鞘發育實驗發現結論和本研究類似，但是數據量分別局限于足月兒和早產兒。本研究將足月兒和早產兒FA值對照研究，為臨床上早產兒的髓鞘研究提供了基礎。

3.2 不同部位髓鞘發育比較

腦內不同部位的FA值不同。在實驗中，足月兒和早產兒組腦內內囊后肢FA值均高于前肢，胼胝體壓部高于膝部，側腦室后角旁白質高于前角，內囊和胼胝體高于側腦室前角白質，這符合髓鞘化的基本規律，大腦白質的深部區域高于外周，后部高于前部。體現出腦內不同部位髓鞘形成時間的差異[19]，也反映了外周白質髓鞘成熟晚于深部白質[20]。此外，Rasmussen等[21]發現白質纖維松散或緊密排列，白質纖維的方向也是不同區域不同FA值的原因[19]。

綜上所述，DTI的FA值定量評價腦髓鞘發育成熟度，早產兒和足月兒相同區域FA值的不同，這表明早產兒髓鞘成熟晚，并且不同區域FA值不同反映髓鞘形成時間的差異。由于新生兒期的大腦處于連續髓鞘形成過程中，因此動態追蹤是必要的。在這個年齡段正常數據的測量對髓鞘發育、延遲及病變提供研究基礎，以判斷早產兒是否存在智力和運動障礙等后遺癥。

利益沖突：無。