彌散加權(quán)成像在輕度創(chuàng)傷性腦損傷中的應用價值

彭紫霖，邢 杰

(普陀醫(yī)院 放射科，浙江 舟山 316100)

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計[1]，到2020年創(chuàng)傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI)可能會成為患者死亡和致殘的主要原因之一。而大約80%的TBI患者被認為是輕度創(chuàng)傷性腦損傷(mTBI)[2]。大多數(shù)mTBI患者最終可完全康復，但也有部分患者在第一個月內(nèi)出現(xiàn)神經(jīng)認知問題，近四分之一患者可能在一年后出現(xiàn)神經(jīng)性后遺癥[3]。目前，mTBI患者創(chuàng)傷后遺癥發(fā)生及其影響因素的相關研究文獻并不多見。常見的成像技術如計算機斷層掃描和常規(guī)磁共振成像(MRI)已被廣泛應用于顱腦損傷中，以反映大腦的形態(tài)學變化[4]，但往往不能顯示彌漫性軸索損傷(diffuse axonal injury，DAI)。彌散加權(quán)成像(DWI)常用于無創(chuàng)性腦白質(zhì)病理學的研究，已被證明是揭示mTBI中細微腦改變的最有希望的方法之一[5]。有研究表明，DW-MRI特別是DWI有助于鑒別腦結(jié)構(gòu)中與TBI相關的改變[6]。本研究通過探討彌散加權(quán)成像在輕度創(chuàng)傷性腦損傷中的應用價值，望為臨床診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性選取2016年1月—2019年12月普陀醫(yī)院收治的mTBI患者80例(觀察組)，其中男54人，女26人；年齡20～65歲，平均(35.6±13.7)歲；根據(jù)美國康復醫(yī)學會及神經(jīng)外科學會和腦損傷基金會對輕度腦損傷的定義[7]確診。納入標準：有明確腦外傷史，傷后24 h內(nèi)伴有短暫意識喪失或意識改變(<30 min)，傷后24 h格拉斯哥昏迷量表(GCS)評分≥13分，采用常規(guī)CT 和MRI 檢查均未發(fā)現(xiàn)典型的軸索損傷征象。排除標準：腦卒中、腦瘤、多發(fā)性硬化等患者，具有神經(jīng)系統(tǒng)或精神疾病史、酒精中毒史，具有嚴重系統(tǒng)性疾病、血管阻塞和慢性阻塞性肺病史等。另選正常成年人40名作為對照組，其中男29名、女 11名；年齡21～66歲，平均(34.8±12.3)歲。2組性別、年齡差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

1.2 影像學觀察 所有研究對象均采用東芝16排CT進行頭顱冠狀位掃描，采用GE1.5T磁共振掃描機進行DWI檢查，彌散加權(quán)系數(shù)B值取0和1 000, TRTE: 10 300 ms/76 ms，層厚3 mm，層數(shù)90層，視野方向數(shù)25，層厚層同距為4.0 mm/0 mm，NEX=1，掃描時252 s。FOV 24 cm × 24 cm。

將DWI數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾EAW4.4工作站，應用Functool軟件進行后處理，得到每個層面的FA圖和ADC圖。分別在雙側(cè)內(nèi)囊前支、內(nèi)囊后支、額葉白質(zhì)、半卵圓中心測量DWI數(shù)據(jù)，ROI大小約為20～50像素，記錄其FA值和ADC值。測量雙側(cè)內(nèi)囊前支、內(nèi)囊后支、額葉白質(zhì)ROI置于額放射，半卵圓中心ROI置于視放射。胼胝體區(qū)由膝部至壓部依次設置ROI。選取ROI時避開出血灶、鄰近灰質(zhì)皮層、大血管、腦室、骨骼、竇腔空氣及腦組織邊緣。取兩側(cè)平均值進行比較分析。

1.3 血清學檢測 取研究對象肘部靜脈血5 mL，分離血清，留取2～3 mL，保存于-80℃。酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測血清可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體(suPAR)、膠質(zhì)細胞纖維酸性蛋白(GFAP)及血清Tau蛋白，所用試劑盒均購自美國ADI 公司。

1.4 統(tǒng)計學方法 應用SPSS21.0軟件處理數(shù)據(jù)，計數(shù)資料組間比較行χ2檢驗，計量資料組間比較行t檢驗。FA、ADC值與血清suPAR、GFAP、Tau的相關性應用Pearson相關分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 研究對象各ROI的FA和ADC值比較 觀察組和對照組常規(guī)MRI檢查均未見明顯異常(圖1a)，觀察組DWI 顯示ADC值未見明顯異常(圖1b)，部分ROI的FA 值下降(圖1c)。觀察組內(nèi)囊前支、內(nèi)囊后支、額葉白質(zhì)、半卵圓中心的 FA值均低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2組各觀察部位的ADC值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

圖1 mTBI患者常規(guī)MRI和DWI影像圖Figure 1 Routine MRI and DWI images of mTBI patients

表1 觀察組和對照組各ROI的FA和ADC值比較Table 1 Comparison of FA and ADC values of each ROI

2.2 血清學檢測結(jié)果 觀察組血清suPAR、GFAP、Tau水平高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 觀察組和對照組血清suPAR、GFAP、Tau水平比較

2.3 各ROI區(qū)FA值與血清suPAR、GFAP、Tau水平的相關性分析 經(jīng)Pearson相關性分析，結(jié)果顯示：mTBI患者內(nèi)囊前支、內(nèi)囊后支、額葉白質(zhì)和半卵圓中心的FA 值與血清suPAR、GFAP、Tau水平呈顯著負相關(P<0.05)，見表3。

表3 各ROI區(qū)FA值與血清suPAR、GFAP、Tau水平的相關性分析Table 3 Correlation analysis of FA values in each ROI region with serum suPAR, GFAP and Tau levels

3 討論

美國康復醫(yī)學會和輕度腦外傷研究組認為輕度腦損傷為：短暫失去意識<30 min，暫時性定向障礙<24 h，事故發(fā)生時精神狀態(tài)變化，30 min 后GCS為13～15分。而其中彌漫性軸索損傷是腦損傷中特殊類型，死亡率和傷殘率更高，約50%的腦損傷患者CT 和常規(guī)MRI檢查表現(xiàn)正常，對于輕度腦損傷患者的檢出率更低。因此，常常導致不能及時有效地評估病情和治療，從而錯過了最佳治療時機，造成遠期后遺癥[8]。近年來，彌散張量成像(DTI)在常規(guī)MR成像基礎上迅速發(fā)展并逐漸優(yōu)化，對腦損傷的診斷表現(xiàn)出更高的敏感性和準確性，并避免了CT射線輻射的問題，為臨床診治該類患者提供了新的方法。

有研究指出，輕度腦損傷患者認知功能受損與大腦白質(zhì)損傷有關[9]。DTI 利用布朗運動的水分子三維空間彌散信息進而定量分析腦組織微結(jié)構(gòu)的改變，尤其對腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化十分敏感，可通過FA、ADC值來反映組織微結(jié)構(gòu)損傷情況。其中，F(xiàn)A 值取值范圍0～1，可反映水分子各向異性成分占整個彌散張量的比例，從而用于評價軸索損傷程度[10]，當患者大腦神經(jīng)纖維完整性受到損傷時，F(xiàn)A 值則降低。ADC值可根據(jù)水分子的擴散快慢反映總體的擴散能力和受阻情況，進而反映細胞完整性等信息。Mohammadian等[11]認為FA值有望成為一種有前途的腦外傷后白質(zhì)異常的影像學生物標記物，陶僅德等[12]認為FA 值相比ADC值更能反映腦白質(zhì)受損情況。本研究發(fā)現(xiàn)，觀察組患者內(nèi)囊前支、內(nèi)囊后支、額葉白質(zhì)、半卵圓中心的 FA值均顯著低于對照組，而ADC值與對照組無顯著差異。可見，F(xiàn)A 值更能反映腦白質(zhì)受損情況。

既往研究表明[13]，suPAR水平與TBI患者病情嚴重程度相關。GFAP是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種特異性蛋白，對維持腦內(nèi)髓鞘形成和神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)具有重要作用。當大腦損傷時，GFAP 的聚合物分解為蛋白片段，從損傷的膠質(zhì)細胞中溢出，進入細胞間隙，并通過血-腦屏障進入血液中，使得GFAP 水平升高[14]。Tau是一種僅在神經(jīng)元中表達的微管結(jié)合蛋白，對維持神經(jīng)元穩(wěn)定、細胞間信息的傳遞具有重要功能。TBI發(fā)生后，患者腦損傷灶周圍Tau的水平和磷酸化水平均明顯升高，輕中度創(chuàng)傷性腦損傷患者Tau表達水平可有效反映損傷程度[15]。本研究表明，觀察組血清suPAR、GFAP、Tau水平明顯高于對照組，mTBI患者內(nèi)囊前支、內(nèi)囊后支、額葉白質(zhì)和半卵圓中心的FA 值與血清suPAR、GFAP、Tau水平呈顯著負相關。可見，DTI檢查指標FA 值與血清學指標可從不同角度反映mTBI傷后病理生理的改變情況。

綜上所述，DTI 對診斷mTBI 較為敏感，相比ADC值，F(xiàn)A 值更能反映mTBI患者腦白質(zhì)的受損情況，且與血清學指標水平具有顯著的相關性，可聯(lián)合用于評估m(xù)TBI病情和預后。