弥散张量成像观察皮层下脑梗死后海马相关神经纤维继发性损害☆

刘中华 吴文军 曾进胜杨昂

认知障碍在脑卒中后普遍存在[1]，严重影响患者的预后及生活质量，有的甚至最终发展为血管性痴呆[2]。随着脑梗死研究的不断深入，实验证据证明除梗死灶所在脑区外，其他与该部位有神经纤维联系的远隔区域也出现继发性神经变性，其主要以华勒氏变性为主[3-5]，并且这种损害可能影响了患者神经功能的恢复[6-7]。皮层下脑梗死导致的神经纤维损害是否也累及了海马的相关神经联系纤维，海马是否也存在继发性的远隔损害目前尚不清楚。新近发展起来的磁共振DTI技术是在体检测中枢神经系统神经纤维束完整性的良好工具。本研究应用DTI成像技术检测皮层下脑梗死后不同时期海马相关神经纤维的动态弥散变化，评估神经纤维结构的完整性。

1 对象与方法

1.1 研究对象 连续收集2009年1月至2012年1月在我院入院治疗的经头颅MRI扫描证实为单侧脑室体旁辐射冠区和/或半卵圆中心的急性期（病程＜7d）脑梗死患者15例，其梗死灶均为单一病灶，直径＞1.0 cm，常规MRI的T1、T2、FLAIR和DWI成像序列上除病灶外无其他异常信号区域，既往无脑及脊髓疾病史。全部患者均为首次卒中发病，均符合世界卫生组织制订的缺血性脑卒中诊断标准[8]。选择年龄、性别及文化程度相匹配的健康志愿者13名作为研究对照。

1.2 MRI检测及神经功能评定

1.2.1 MRI序列及扫描方法 每例患者分别在发病的第1周（W1）、3个月（M3）和6个月（M6）共进行3次MRI检测。对照组仅行1次MRI检测。采用PHILIPS 1.5T MRI扫描仪（PHILIPS Achieva Re⁃lease 2.6.3.5 MR Systems），场强23 mT·m-1，梯度切换率120 mT.m-1.ms-1，标准头线圈，成像序列为T1flair、T2WI、FLAIR、DTI。成像参数分别为 T1-FLAIR：层厚5 mm，TR2,250 ms/TE7.7 ms，激发次数（NEX）=2。传统FLATR：层厚3 mm，TR 8,000/TE120/TI 2,200ms，NEX=2，视野为24×24 cm2。DTI采用单次激发自旋回波-平面回波技术，参数如下：层厚3 mm，层距0，TR 10,000/TE 100 ms，NEX=2，矩阵128×128，FOV 24×24 cm2，弥散加权系数b=0、b=1000（s.mm-2），弥散敏感梯度方向为 15个。扫描基线为前后联合线。快速自旋回波T2参数如下：层厚3 mm，TR 3800 ms/TE 120 ms。以上扫描使用软垫将头固定。

1.2.2 DTI图像后处理及分析 把DTI数据转移到工作站，使用3×3的中值滤过。获得的DTI图像用双回波平面回波成像序列和斜坡采集稳定地减少了，但是没有完全消除几何变形。在参考图像上用自动化图像配准软件，对配准的图像进行校准，消除几何变形。通过这样的校准，DTI数据以像素-像素的基础计算。使用PHILIPS Achieva Re⁃lease 2.6.3.5 MR Systems软件包，手工描绘双侧海马各感兴趣区。海马解剖学边界在配准的FLAIR像上确定。核团的边界以脑室的脑脊液来确定。感兴趣区纤维走行边界依据解剖学位置用FA图来确定。共测定8处ROI：海马头、海马体、海马尾、海马旁回头、海马旁回体、海马旁回尾、扣带、穹窿；左右各一，共16个感兴趣区；每个区域均计算出MD值和FA值。为了消除可能的偏差，每个部位及感兴趣区的测定取值3次，取其平均值作为研究数据（图1）。

1.2.3 神经功能评定 在每次MRI检测前2 h采用NIHSS和MoCA两量表评定卒中患者的神经功能缺失及认知能力状况。

1.3 统计学方法 患者组内DTI数据及临床评分应用重复测量数据的方差分析(analysis of variance,ANVOA)，发现测量指标总体上的差异有统计学意义后，不同时间点之间的两两比较(W1和M3，M3和M6，W1和M6)用LSD法，与对照组之间用t检验进行比较。为揭示梗死后海马相关神经纤维继发性损害对患者神经功能恢复进程的影响，用Spea⁃man法分析患者DTI数据与各临床评分在观察期内变化的百分数[(M6－W1/W1)×100%］之间的相关关系（检验水准α=0.05）。所有数据使用SPSS 16.0统计软件进行处理。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 临床资料 所有15例患者，9例男，6例女，患者和对照组之间性别构成相同。患者年龄（57.18±13.15）岁与对照组年龄（57.81±13.96）岁差异无统计学意义(P＞0.05)。所有患者均有一侧肢体运动功能不同程度的受损，部分患者有失语、同侧面部中枢性轻偏瘫、肢体感觉减退等。其中患有高血压者4例，糖尿病1例，高血压合并糖尿病3例（其中1例合并嗜烟），高血脂者2例，高血压合并高血脂者2例，嗜烟酒者1例，高血压合并嗜烟者2例。

2.2 临床神经功能评定 患者在观察期间，神经功能均较发病时明显恢复，躯体症状、日常生活自理能力及语言能力均有改善。统计学结果显示，M3和M6与W1比较，NIHSS评分有显著下降，MoCA评分有显著性提高；M3同M6比较，NIHSS评分差异不显著，而MoCA评分仍有显著性提高（表1）。这说明患者在发病3个月内卒中导致的神经功能缺失恢复较快，3个月至6个月时恢复已不明显，但是认知功能在6个月内一直有逐渐恢复。

2.3 MRI检测结果 对所测定的8个感兴趣部位共16个ROI的DTI数据结果分析表明：M6时病灶侧海马体、海马尾、海马旁回头、海马旁回体、扣带和穹窿处感兴趣区的FA值同W1、M3、对照组以及相同时间点的病灶对侧相同区域比较，FA值均有显著性减小，MD值却无显著性变化；所有感兴趣区在M3与W1、对照组比较FA值均无显著性变化（表2）。

2.4 DTI数据与患者各临床评分变化的百分数之间的相关关系 Spearman相关分析结果显示，除海马旁回尾部位外，病灶侧其余各部位FA值与NI⁃HSS、MoCA评分均呈负相关（P＜0.05）（表3）。

3 讨论

DTI是在磁共振扩散加权成像（diffusion weighted magnetic resonance imaging,DWI）基础上发展起来的一种新的磁共振动能成像方法。它在发现脑梗死病变中较常规MRI更敏感。Werring[9]等对5例脑梗死患者在发病后2～6个月内行DTI检查，发现这些患者梗死区的FA显著降低，MD显著增高。目前，多数研究认为各向异性分数（FA）和平均扩散系数（MD）会因脑梗死发病时间不同呈现不同的变化规律。还可以通过DTI成像技术，测量脑白质ROI的MD值及FA值来描述白质纤维的扩散各向异性特性，发现脑白质病变的组织扩散异常，评估白质纤维的结构完整性或病理改变[10]。本研究就是通过这一技术检测皮层下脑梗死后海马相关神经纤维的弥散变化，从而评估不同时期海马相关神经纤维的完整性。结果表明，在发病后6个月时病灶侧的海马相关神经纤维——海马体、海马尾、海马旁回头、海马旁回体、扣带和穹窿这6处FA值有明显下降，MD值无显著性变化。有统计学差异的海马相关神经纤维部位均位于梗死病灶同侧，它们在发病3个月时变化不明显，而在发病6个月时已检测到有损伤，这说明海马相关神经纤维与梗死灶之间存在着继发性的远隔神经损害。

图1 脑梗死病灶及各感兴趣区（右侧为例）

表1 患者各时间点临床评分 ()

表1 患者各时间点临床评分 ()

1）与M3比较，P＜0.05

n NIHSS MoCA 1515 W19.78±3.521)16.18±4.871)M33.45±2.1021.27±5.42 M63.32±2.7625.27±2.901)

表2 各时间点DTI数据资料 ()（FA：为常数）

表2 各时间点DTI数据资料 ()（FA：为常数）

1）与M6比较，P＜0.05。W1与M3、W1与对照和M3与对照比较均P＞0.05；各时间点及对照的MD值比较均P＞0.05

部位海马头海马体海马尾海马旁回头海马旁回体海马旁回尾扣带穹窿患者组梗死侧 患者组梗死对侧M60.236±0.0270.247±0.0370.278±0.5020.275±0.0370.355±0.0320.361±0.0330.505±0.0460.318±0.066指标FA FA FA FA FA FA FA FA对照组0.234±0.0260.249±0.0171)0.262±0.0431)0.281±0.0491)0.360±0.0371)0.358±0.0570.499±0.0631)0.302±0.0311)W10.238±0.0380.251±0.0381)0.267±0.0561)0.287±0.0411)0.361±0.0471)0.362±0.0720.506±0.0551)0.311±0.0591)M30.232±0.0210.247±0.0131)0.266±0.0511)0.279±0.0431)0.369±0.0611)0.362±0.0370.516±0.0431)0.299±0.0481)M60.230±0.0320.201±0.0400.218±0.0400.228±0.0500.312±0.0570.365±0.0720.443±0.0700.247±0.050 W10.233±0.0400.258±0.0410.275±0.0530.272±0.0340.360±0.0440.359±0.0480.496±0.0430.312±0.067 M30.240±0.0340.259±0.0190.266±0.0410.288±0.0490.361±0.0310.357±0.0360.518±0.0620.307±0.050

表3 FA值变化的百分数与各临床评分之间的相关关系

近年来随着脑梗死研究的不断深入，越来越多的动物实验及尸体解剖的病理检查已证实局灶性脑梗死后，远隔梗死灶区域的神经纤维发生顺行性或逆行性变性[11-13]。DTI的研究发现，幕上局灶性梗死后远离病灶的锥体束FA值从早期、慢性期早期到慢性期呈逐渐减少的趋势，观察到与梗死灶相联系的锥体束远端纤维变性的程度与时程[14-16]。在本研究中随着时间的延长，梗死病灶远隔的海马相关神经纤维在发病半年时检测到不完整性，证实了海马联系纤维也可以在梗死后出现继发性损害。其原因可能与海马的纤维联系广泛有关。

海马的纤维联系包括传入纤维和传出纤维。在海马的传入纤维中，主要有来自内嗅皮层的穿通纤维通路(perforant paths,PP通路)和来自于隔核的隔核-海马纤维。内嗅区还从颞叶的新皮质、前额叶皮质、杏仁核簇的基底外侧核、海马结构、隔核、中缝背核及蓝斑等部位接受广泛的传入。发自内嗅区的纤维主要投射于齿状回分子层及CA1区腔隙分子层。传入纤维自内侧隔核发出通过穹窿和海马伞至CA3、CA4区及齿状回，于扣带皮质的扣带纤维投射至前下托和内嗅区，两侧海马可以通过海马连合相互连结。此外,下丘脑、丘脑前核、中缝核及蓝斑也有纤维经穹窿至海马[17]。穹窿是海马的主要传出通路，除终止于乳头体外，还有纤维止于扣带回、隔核、视前区、下丘脑外侧区、丘脑前核等。此外，穹窿中也含有海马的传入纤维以及联系两侧海马的连合纤维。海马的传出纤维主要是两侧的海马伞，其到达海马后端时呈弓形位于胼胝体压部的下方，形成穹窿脚，穹窿脚绕过丘脑的后端，左右汇合成为穹窿体，最后投射到下丘脑。海马与皮质及皮质下中枢广泛联系的主要是Papez环路。接受新皮质信息的海马，其传出纤维经穹窿至下丘脑乳头体，下丘脑发生乳头丘脑束至丘脑前核，丘脑前核发出纤维至扣带回，扣带回又发出纤维至海马。这样，海马、下丘脑、丘脑前核和扣带回间就形成了一个环路，海马是它的中心环节。近年来研究认为此环路可能与学习、记忆有关。海马是学习记忆功能[18-19]的重要脑区，因纤维联系广泛所以在脑缺血时经常累及，这些结构功能特点很好地解释了本研究中脑梗死后逐渐出现海马损害的原因，海马结构损害的持续存在必将逐渐影响到患者的认知功能，并影响脑神经功能恢复。

研究中虽然检测到半年时海马相关神经纤维有继发性损害，但是用MoCA量表测评出的结果并未发现半年时认知功能有显著下降。可能是由于损害较轻，量表暂时没有反应出这一变化，同时也从另一方面说明MoCA量表对继发性损害引起认知障碍的检测仍缺乏灵敏性，需寻找更灵敏更准确的认知功能测定方法。

本研究首次利用DTI成像技术发现局灶性皮层下脑梗死患者存在梗死后病变同侧海马相关神经纤维的继发性远隔损害，这种损害的存在可能会阻碍神经及认知功能的恢复。

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