扩散张量成像对发育迟缓儿童脑白质的定量研究

何 丽，刘 斋，任庆云，雷立存

（河北医科大学第一医院放射科，河北石家庄050031）

扩散张量成像对发育迟缓儿童脑白质的定量研究

何 丽，刘 斋，任庆云*，雷立存

（河北医科大学第一医院放射科，河北石家庄050031）

目的应用扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术评价常规MRI平扫正常的发育迟缓儿童脑白质损伤。方法 选取12～36个月常规MRI平扫正常的20例发育迟缓儿童及20例同龄发育正常对照组儿童进行常规MRI平扫及DTI检查。分别测量4个浅部脑白质与5个深部脑白质感兴趣区（region of interest，ROI）的各向异性（fractional anisotropy，FA）值及平均扩散率（mean diffusivity，MD）值。结果发育迟缓组浅部脑白质FA值明显低于对照组（P＜0.05），发育迟缓组浅部脑白质及深部脑白质胼胝体压部MD值高于正常对照组（P＜0.05）；发育迟缓组深部脑白质FA值与对照组比较差异无统计学意义。结论 应用扩散张量成像FA值及MD值能早期定量诊断常规MR平扫正常的儿童脑白质发育迟缓。

发育障碍；弥散张量成像；脑白质病

儿童发育迟缓指儿童在运动、语言、认知、日常活动能力等发育领域存在一种或几种明显落后于同龄儿童的现象。以往采用常规MRI来描述脑白质发育迟缓的报道表明，10%～15%发育迟缓儿童被误诊或漏诊［1］。扩散张量成像（diffusion tensorimaging，DTI）利用水分子在组织中扩散特性，能在活体测量组织的微观结构变化，提供比常规MRI检查精确的髓鞘化信息。本研究采用DTI技术比较常规MRI平扫正常的发育迟缓患儿与正常儿童脑白质的髓鞘化程度，以探索早期定量描述发育迟缓患儿脑白质的发育情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2010年7月—2013年1月来本院就诊行常规MRI平扫未见异常的发育迟缓患儿20例为发育迟缓组，其中男性11例，女性9例，年龄12～36个月，平均（23.65±7.59）个月；排除肿瘤、炎症、发育畸形等疾病。另选择同期足月、神经系统查体阴性因其他原因就诊于我院行颅脑MRI平扫未见异常的儿童20例为对照组，其中男性11例，女性9例，年龄12～36个月，平均（23.70±7.60）个月；排除肿瘤、炎症、脑血管病、先天性疾病等改变。入选研究对象的常规MRI由2位放射科专家据婴幼儿脑白质发育的时间表及经验进行评定。本研究通过了医院伦理委员会的认证，检查前取得父母知情同意。2组性别、年龄等差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

20例发育迟缓患儿经儿科、神经内科专家确诊，Bayley婴儿发育量表［2］评分低于69分。其中4例患儿仅出现语言方面发育迟缓，表现为不会说话或只会说两三个叠音；9例患儿仅为运动方面发育迟缓，临床表现为不会独坐，独走不稳；3例患儿视听反应差；4例患儿表现为语言及运动发育迟缓并存。20例发育正常儿童Bayley婴儿发育量表评分均在80分以上，语言及运动能力正常。

1.2 检查设备及成像方法 所有扫描应用GE Signa Excite 1.5T MRI系统，头颈联合8通道NV线圈，检查序列包括常规颅脑及DTI序列扫描。常规MRI扫描，DTI序列采用单次激发自旋－平面回波成像（single-shot echo planar imaging，SSEPI），TR 12 000 ms／TE 100 ms，层厚4 mm，FOV 22 cm，矩阵128×64，NEX 2次，15个扩散梯度编码方向，扫描时间4分55秒，b值［3－4］分别为0、1 000 s／mm2。扫描范围包括全脑。由于患儿月龄较小，不能配合检查，进行头部MRI检查前均给予10%水合氯醛灌肠镇静，用量为1 m L／kg。

1.3 数据处理及测量 利用GE（ADW 4.4）工作站进行DTI分析。数据经过Function tool软件处理生成b0图、平均扩散率（mean diffusivity，MD）图及部分各向异性（fractional anisotropy，FA）图。在b0图上手工选取深部脑白质结构（胼胝体压部、胼胝体膝部、内囊前肢、内囊后肢及视放射）及浅部脑白质结构（额叶、颞叶、枕叶及半卵圆中心）感兴趣区（region of interest，ROI），软件自动生成FA值及MD值。在大脑脚层面颞角旁选取颞叶脑白质，在基底节层面选取内囊前肢、内囊后肢、胼胝体压部、胼胝体膝部、额叶、视放射、顶叶脑白质，于半卵圆中心层面选取半卵圆中心脑白质，两侧基本对称，ROI长轴方向与纤维束一致，范围16 mm2。

1.4 统计学方法 应用SPSS19.0统计软件进行数据分析，计量资料以±s表示，组间比较采用独立样本的t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 脑白质FA值比较 发育迟缓组浅部脑白质额叶、颞叶、枕叶及半卵圆中心FA值均低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05或＜0.01）；而2组间深部脑白质胼胝体压部、胼胝体膝部、内囊后肢、内囊前肢、视放射FA值差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2 脑白质MD值比较 发育迟缓组浅部脑白质额叶、颞叶、枕叶、半卵圆中心及深部脑白质胼胝体压部MD值均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；而2组深部脑白质胼胝体膝部、内囊后肢、内囊前肢、视放射MD值差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表1 2组各测量部位FA值比较Table 1 Comparison of FA values in two groups（n＝20，±s）

表1 2组各测量部位FA值比较Table 1 Comparison of FA values in two groups（n＝20，±s）

组别 胼胝体膝部 胼胝体压部 内囊后肢 内囊前肢 视放射 额叶 颞叶 枕叶 半卵圆中心对照组 0.661±0.080 0.691±0.059 0.583±0.040 0.450±0.062 0.411±0.055 0.342±0.053 0.395±0.043 0.340±0.054 0.464±0.076发育迟缓组0.642±0.075 0.678±0.059 0.586±0.047 0.428±0.056 0.402±0.048 0.253±0.053 0.366±0.050 0.237±0.043 0.404±0.047t 0.943 0.937 0.201 1.217 0.652 4.737 2.845 6.943 2.740P 0.358 0.360 0.843 0.239 0.522 0.000 0.010 0.000 0.013

表2 2组各测量部位MD值比较Table 2 Comparison of MD values in two groups（n＝20，±s，×103mm2／s）

表2 2组各测量部位MD值比较Table 2 Comparison of MD values in two groups（n＝20，±s，×103mm2／s）

组别 胼胝体膝部 胼胝体压部 内囊后肢 内囊前肢 视放射 额叶 颞叶 枕叶 半卵圆中心对照组 0.945±0.089 0.922±0.077 0.828±0.034 0.835±0.032 0.953±0.067 0.892±0.054 0.939±0.071 0.927±0.049 0.868±0.050发育迟缓组0.957±0.067 0.964±0.116 0.834±0.044 0.851±0.049 0.965±0.093 0.931±0.060 0.990±0.106 0.954±0.050 0.914±0.084t 0.449 2.132 0.391 1.323 0.468 2.710 2.290 2.711 2.109P 0.659 0.046 0.700 0.202 0.645 0.014 0.034 0.014 0.048

3 讨 论

3.1 DTI技术 DTI技术是在磁共振扩散加权成像基础上发展起来的，是目前惟一一种无创的定量判断髓鞘化进程的方法。它能反映脑水分子在组织中弥散的各向异性的程度，勾画出脑白质纤维的分布及排列，在显示脑组织白质纤维精细结构，尤其是在显示白质纤维的髓鞘完整性上具有明显优势。FA值及MD值是用于定量分析大脑白质纤维各向异性的主要参数［5］。脑白质的发育成熟是髓鞘形成的过程，髓鞘的形成使其周围水分子横向的扩散运动受限而表现出较强的扩散各向异性。随着轴突髓鞘的形成、破坏或脱失，而表现出各向异性的升高或减低。随着婴幼儿脑白质髓鞘化进展，FA值逐渐升高至成年基本结束，成人脑白质FA值高于新生儿及婴幼儿，FA值可以定量反映脑白质髓鞘化程度，即脑白质的发育成熟程度。MD值为MRI体素内各方向扩散幅度的均值，代表某一体素内水分子扩散的大小或程度平均水平，主要反映水分子扩散的速度。本研究采用文献中较常用的FA值及MD值来观测发育迟缓患儿脑白质的发育情况。

3.2 发育迟缓的临床特征 儿童发育迟缓是发育性残疾的一种，分为体格发育落后、运动发育落后、语言发育落后、智力发育落后、心理发展落后等，生长发育迟缓表现往往是多方面的，但也可以某一方面为突出表现。本研究患儿存在运动或语言的发育迟缓。有报道［6］显示5岁以下儿童发育迟缓患病率为1%～3%，考虑其可能与遗传及围产期生物因素有关，是目前重要的公共卫生和社会问题，约15%的发育迟缓患儿因常规MRI表现正常而被漏诊或误诊。因早期儿童大脑的发育尚不完善及易受其他因素影响等特点，目前大多研究认为0～3岁是发育迟缓儿童早期识别和干预的关键期。

3.3 DTI技术对脑白质发育的诊断价值 儿童脑白质的发育成熟是个连续的过程，儿童脑白质的FA值随着年龄的增长而增加［7－8］。沈全力等［9］认为MD值与FA值结合，DTI技术能定量地分析脑白质髓鞘化进程，为临床上区分是生理性髓鞘未形成还是病理性髓鞘化延迟或脱髓鞘病变提供了有效的途径。

本研究结果显示，发育迟缓组浅部脑白质测量部位（额叶、颞叶、枕叶及半卵圆中心）的FA值显著低于对照组，而浅部脑白质测量部位及深部脑白质胼胝体膝部MD值显著高于对照组。深部脑白质纤维束较浅部纤维束密集，较浅部脑白质不易发生严重损伤，深部脑白质的发育时间早于周围的浅部脑白质［10］。浅部脑白质的发育晚于深部脑白质，更容易受到损伤，从而在DTI成像中表现为FA值降低，胼胝体膝部发育晚于胼胝体压部，其MD值高于对照组。Filippi等［11］对2～8岁发育迟缓儿童进行DTI发现，除内囊后肢外，其余研究部位脑白质FA值均低于正常对照组，而半卵圆中心、放射冠、内囊前后肢、顶枕叶与额颞叶皮层下白质以及胼胝体膝部与压部MD值高于正常对照组。与本组研究结果略有不同，分析其原因可能为本研究患儿年龄较小，且脑白质损伤的程度不一，对照组脑白质也处于发育过程中，对结果产生一定的影响。Ding等［12］对常规MRI脑表现正常的发育迟缓儿童胼胝体进行研究，发现其胼胝体膝部FA值低于正常对照组，MD值高于正常对照组，表明发育迟缓儿童胼胝体膝部存在微观结构的异常。Jeong等［13］研究显示右利手脑白质发育迟缓患儿左侧弓状纤维的FA值低于正常对照组，表明其语言网络区的发育异常。本研究通过DTI观察到发育迟缓患儿的脑白质异常改变是弥漫性的，临床上多表现为运动或语言的发育迟缓，本研究未针对具体相对应的功能区进行研究。另外，本研究不足之处还在于未能对发育迟缓儿童进行追踪复诊，对FA值及MD值异常部位未纵观其髓鞘发育情况。

总之，发育迟缓儿童浅部脑白质的FA值低于正常发育儿童，发育迟缓儿童浅部脑白质及深部胼胝体膝部MD值高于正常发育儿童，DTI技术对于发育迟缓儿童脑白质细微结构的损伤比常规MRI更敏感，并能为患儿的早期诊治及其随访监测提供依据。

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（本文编辑：赵丽洁）

Quantitative study of diffusion tensor imaging in white matter of developmental delay children

HE Li，LIU Zhai，REN Qing-yun*，LEI Li-cun
（Department of Radiology，the First Hospital of Hebei Medical Universtiy，Shijiazhuan g 050031，China）

ObjectiveTo observe the changes of white matter by using diffusion tensor imaging（DTI）in developmental delay children with normal routine MRIResults.MethodsTwenty patients（aged 12－36 months）with developmental delay and the twenty cases of monthold matched normal development children were studied by conventional MRI and DTI technology.Fractional anisotropy（FA）and mean diffusivity（MD）values were measured in five regions of deep white matter and four regions of shallow white matter.Comparison were made in FA and MD values of developmental normal and development delay children.ResultsFA value in shallow white matter of developmental delay children was lower than that of control group（P＜0.05），MD values in shallow white matter and corpus callosum knee of developmental delay children was higher than that of control group（P＜0.05）.ConclusionDTI may quantify the injuries of white matter microstructure in developmental delay children with normal routine MRIResults.

developmental disabilities；diffusion tensor imaging；leukoencephalopathies

R749.93

A

1007-3205（2015）01-0038-04

2014－05－09；

2014－07－01

河北省医学科学研究重点课题（20120294）

何丽（1980－），女，河北藁城人，河北医科大学第一医院主治医师，医学硕士，从事放射学诊断研究。

*通讯作者

10.3969／j.issn.1007-3205.2015.01.014