磁敏感加权成像在脑外伤中的应用

徐玉芸李 梅丁小龙吴利忠冯东福

随着国内交通、建筑事业的发展,创伤性脑损伤(traumatic brain in jury,TBI)的患者也在逐年增多,其中青中年人占多数。轻中度脑外伤患者可以得到不同程度的恢复,但是仍有部分会有头痛、记忆力衰退、健忘等;重症患者留下严重后遗症,增加社会负担。因此早期诊断和治疗非常重要。脑外伤的严重程度和脑外伤的类型、部位、出血灶的多少相关,应用新的技术成像可以更早的诊断,并能够发现更多小的病灶[1]。本研究对常规CT、MRI及DTI、SWI显示出血性病灶的能力进行比较,以优化检查方法。

方 法

1.临床材料

收集我院2008年7月至2009年8月经临床证实首次脑外伤患者,年龄18～55岁,无酗酒、高血压、脑梗死、脑肿瘤、炎症等病史。共34例患者入选,男性 26例,女性8例,平均年龄35.0岁。车祸伤 23例,坠落伤2例,打击伤及摔伤9例,入院时GCS5～8分9例,9～12分 6例,13～15分 19例。根据GCS评分,分为轻度 TBI组19例(GCS 13～15分)和中重度TBI组15例(GCS 5～12分),其中经临床诊断为弥漫性轴索损伤(DAI)患者为5例。

2.检查方法

使用美国GE1.5T双梯度MR仪,常规行轴位T1WI(TR/TE1850/10m s,T I750ms),T2WI(TR/TE 4140/85ms),FLAIR(TR/TE6675/120m s,TI 2000m s),DWI(TR/TE6000/82m s),层厚 6.0mm,层距1.0mm,矩阵为180×256,视野为 240mm×240mm。DTI(TR/TE9000/83.2ms,方向为25,b值取 0和 1000),层厚为 4mm,层距为0mm。SWI(TR/TE41/25m s,翻转角为15°),层厚为 2mm,层距为0mm,矩阵为384×256.所有病例均在外伤后当天做CT检查,10d内行MRI检查。

3.图像的分析及处理

SWI所采集的相位图像及强度图像经过GE后处理软件重建成层厚为4mm,层距为0mm图像。所有MRI及CT图像由本院MRI室两位经验丰富的医师进行分析讨论,计算各检查方法所示出血灶的数目,不提供患者病史。

4.统计学处理

所有数据采用SPSS17.0统计学软件分析,不同检查方法两两间比较采用非参数方法K rustal-Waliis检验,轻度和中重度TBI组间的SWI所测病灶数目比较采用Mann-Whitney U检验,以P＜0.05为差异有统计学意义。各方法及SWI所示不同部位病灶数目与GCS评分的相关性检验采用Spearman方法进行相关性分析,P＜0.01认为有相关性。

结 果

MR图像显示脑内多发出血灶(图1),多见于双侧大脑半球皮髓质交界处,病灶呈点状、斑片状、条索状、团块状改变,其中以额叶及颞叶居多,额叶病灶多在近脑中线区。颞叶病灶多在颞中回区;脑干及胼胝体、基底节、丘脑病灶相对较小,呈斑点状、小片状改变。

本组34例TBI患者SWI共发现1040个病灶,其中额顶叶540个,颞枕叶403个,中线结构97个,单个病例中脑内最多病灶数目为200个,最少为2个,余各方法分别显示:T1W I234个、T2W I305个、FLA IR 423个、DW I230个、DT I193个、CT 98个。SWI检出率最高,是FLAIR序列的2.5倍,CT的10倍,所有的病例SWI均显示更多出血灶,即SWI＞FLA IR＞T2WI＞T1WI≥DWI＞DTI＞CT(表1)。不同检查方法两两间比较经K-W分析得出,T1WI与DWI间无明显差异,其他方法均有明显统计学意义,中重组患者平均出血灶为45个,轻度组的平均出血灶20个,两组间比较有明显统计学意义。

表1 不同检查方法两两间经K-W检验

SWI、T1WI、T2WI、FLA IR、DWI、DTI检测出血灶数与GCS均呈负相关,SWI显示中线结构出血灶数与GCS也呈负相关性,CT所显示出血灶总数及与GCS无明显相关,SWI所示双侧颞枕叶出血灶在P＜0.05时有明显相关性,在P＜0.01水平无明显相关(表2)。

表2 不同检查方法以及SWI所示不同部位病灶数与GCS相关性

讨 论

SWI是一种反映组织间的磁敏感度差异的新对比度增强技术,通常采用3D梯度回波序列(3D-SPGR)在所有的方向上流动补偿,通过一次薄层采集可以同时获得原始相位图和强度图,原始相位图经过低通滤波后的图像与其本身相减影就获得了由于磁敏感效应而引起的相位改变,即相位图。使用相位图与强度图相乘数次最终获得磁敏感影像,提高影像的对比,容易检测出引起局部磁场不均匀的病变,突出显示了微小出血灶[2-4],另外因为静脉血的“磁敏感”效应,SWI在颅内血管畸形、脑血管疾病、脑肿瘤、脑功能成像、神经变性疾病有着广泛的运用。脑内铁蛋白属于超顺磁性物质,SWI显示铁的蓄积与Parkinson病、Alzheimer病、Huntington病有关联[5]。

SWI应用于脑外伤的研究目前尚不是很多,国内未见有应用于脑外伤的报道。SWI新成像技术使得层面内和层面间的分辨率更高,清楚地勾勒病灶的边界。有些出血灶虽在多个方法的图像上均能显示,但是SWI能够更清晰地显示出血灶的边缘并且显示更大的面积。SWI类FLAIR抑制水成像,使得侧脑室周围、胼胝体以及靠近脑沟表面的出血灶能够更好地显示,且由于其基于磁敏感效应,所以能比FLAIR显示更多的出血灶。以往发现的出血灶多位于双侧额叶,SWI能显示颞枕叶密集斑点状小的低信号灶,明显较其他方法显示更多,可能表明颞枕部的脑外伤不单独造成对冲伤,还有颞枕叶局灶的、直接的、小的脑挫裂伤。SWI显示众多小于10mm2,而其他方法显示的出血灶都比较大,CT本身分辨率较磁共振低,显示更差。Tong等[6]的研究发现,SWI对于病灶的检测要比常规的梯度回波成像更为敏感,SWI诊断出血灶的数量接近T2＊WI的6倍;诊断出血灶的体积几乎是T2＊WI的2倍,病灶可小于10mm2。本组病例中所得结果SWI所检测病灶远远高于其他序列,并且部分病灶仅在SWI显示,更加明确地显示脑损伤的范围,颅内出血灶的数目,所以更准确地反映创伤的严重程度,对创伤性脑损伤病人的治疗和康复都非常重要。有研究表明检测到的病变数目和大小范围与神经功能状态及中远期恢复的程度负相关[7,8]。精确识别和定位小的出血病灶,能够提供更有效的损伤性质及预期临床预后信息,有利于脑部创伤或疑似DA I病人的评估、治疗以及康复管理。

在诸序列中虽然SWI比T2WI、FLA IR能显示更多数目的出血灶,但Sigmund等[9]研究表明SWI检测的病灶体积较T2WI、FLA IR明显少,仅约四分之一,表明SWI对于病灶的水肿范围显示不足。DWI、DT I也有较SWI独特的一面:DWI不仅可以显示直接的损伤,还可以在早期发现外伤后继发性缺血灶,DT I是DWI的进一步发展,能够显示病灶阴性的区域脑白质的损伤[10]。一些其他病变的低信号可能会被误认为是出血灶而导致SWI可能被过估,颅内的钙化灶,一些小的血管,部分同时有蛛网膜下隙出血患者的脑沟内出血灶可能被看做是灰质层的出血灶、腔隙性梗死灶等,一定程度上限制了SWI的应用。钙化灶特别是双侧基底节区容易有钙质沉积,而DA I患者基底节区也是微小出血灶的好发位置,钙质是反磁性物质因而相位值为负值,出血灶的主要分解产物为顺磁性相位值为正值,且结合CT,较易与出血灶鉴别;小的血管通常显示为连续走形,可以在多个层面显示;腔隙性梗死灶内有含铁血黄素的沉积,引起周围组织磁敏感差异,SWI显示为低信号,但腔隙性梗死灶好发于双侧基底节区及侧脑室旁,在T2WI呈高信号,可以鉴别。另外,SWI对于局部磁场不均匀性特别敏感, 因此在某些磁化率差异特别大的区域,其成像受到一定的限制,如颅底的含气鼻窦,由于存在气-组织平面,两者的磁化率差异极大,因此造成局部特别强的伪影,这个时候就需要结合其他方法来判断。尽管CT检测病灶能力远远小于磁共振,但可以简单快速地判断大的血肿、硬膜外及硬膜下血肿、中线结构是否移位,直接提示患者是否需要马上接受手术治疗,所以CT扫描仍然是首选检查。

GCS是目前广泛应用于脑外伤的诊断,与患者的意识密切相关,被用来判断病情和评估预后情况。SWI及其他MRI检查所示出血灶数与GCS呈明显负相关,病灶数越多,GCS评分值越低,而CT的出血灶数与GCS评分无明显相关,一些GCS评分很低的临床诊断为DAI的CT表现为阴性,这表明MRI表现与GCS评分更吻合,较CT能进一步明确脑外伤患者的损伤情况,临床医师可依据MRI给患者更好的治疗,提高患者的预后。中线结构出血灶数与GCS呈明显相关,可能因为脑干具有重要的结构及功能,在脑干中存有网状结构,它可影响躯体运动,调节肌张力,参与睡眠、觉醒和警觉,调节内脏活动,与呼吸、心跳及血压有着密切的关系,因此脑干网状结构中的生命中枢损伤,则临床GCS评分低。

综上所述,SWI明显较其他方法显示更多的出血灶,从而提高脑外伤的明确诊断,特别是当临床疑有DA I时,SWI序列应作为常规和首选序列,可以从影像学角度证实DA I的存在,即使对于那些不典型的病例也有极大的诊断价值,为TBI的早期临床诊断、治疗及预后评估提供可靠的影像学依据。

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