功能磁共振技术在脑外伤所致精神障碍者精神伤残评定中的价值



功能磁共振技术在脑外伤所致精神障碍者精神伤残评定中的价值

汤涛1，张钦廷1，2，蔡伟雄1，刘超1，汤伟军3

（1.司法部司法鉴定科学技术研究所上海市法医学重点实验室，上海200063；

2.上海交通大学医学院附属精神卫生中心，上海200032；3.复旦大学附属华山医院，上海200040）

摘要：目的探索功能磁共振成像技术(SWI、DTI、BOLD－fMRI)在精神伤残评定中的运用价值。方法对被试对象进行精神伤残评定，收集被试受伤当时及近期头颅CT片；评残时对被试对象进行SWI和DTI检查，部分接受BOLD－fMRI检查。结果脑震荡患者评残时SWI、DTI均无脑器质性损害发现；SWI对脑器质性损害的检出率优于CT；DTI对检测脑白质纤维的完整性有效；BOLD数据的结果与行为学的结果和评残结果存在不一致。结论SWI在某些特定的病例（如临床表现与CT表现不一致），可作为一种寻找脑器质性损害证据的补充方法；DTI在一些特定案例（脑白质纤维受损）可能会有一定帮助，可以有选择地开展；运用SWI、DTI检查尚难以发现脑震荡患者存在脑器质性损害证据；BOLD-fMRI并不能提供更多更可靠的证据，实用价值不大。

关键词：法医精神病学；脑外伤；精神伤残；功能磁共振成像

学研究。E-mail:tangtaocheng@126.com。

创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）除引起颅内血肿外，还可导致脑实质多种损害，包括脑水肿、轴索及神经传导束损伤、脑血流状态变化以及脑组织代谢改变等，这些病变的存在与否及其程度、范围是影响病人生存及预后的重要因素[1-2]，会引起长期的认知障碍，包括记忆、智能下降、注意力障碍、信息处理减缓以及难执行综合征等。传统的结构脑影像学技术（头颅CT、常规MRI检查）能够大体反映脑损伤的病理形态以及脑结构形态的完整性，从中可以判断损伤的性质、部位和程度，以及原有伤病情况，对判断脑外伤后遗精神障碍的性质（器质性或功能性），以及事故、损伤、后遗症之间的关系具有一定价值。但实际操作中，头颅CT和常规MRI检查在精神伤残评定中主要作用似乎就是为了证实外伤时是否存在脑器质性损害，评残鉴定时往往不再复查，即使复查，伤者经治疗康复后，传统脑影像学检查往往显示损伤已吸收，对脑外伤所致精神障碍的诊断价值似乎不大了。另外，这两种检查尚难以发现脑组织的细微结构损伤、弥漫性损伤及脑血供状态改变、神经组织代谢异常等。文献报道[3]，多达67 %的轻度外伤性脑损伤传统脑影像学检查不能发现结构性异常，但部分伤者确实遗留明显的行为或认知改变。随着功能磁共振成像技术（functional Magnetic Resonance Imagine，fMRI）的诞生和不断发展，人们对脑损伤及其康复的研究开始从单一的形态结构学研究逐步向形态与功能及功能与分子相结合的研究方向发展。本研究主要采用功能磁共振的磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）、弥散张量成像（diffusion tensor imagination，DTI）以及血氧水平依赖效应成像（blood oxygen level dependent，BOLD，即狭义的fMRI）技术从分子水平及脑功能等不同侧面反映脑组织损害的病理改变，揭示与探讨结构影像学所不能提供的病变信息，探索功能磁共振技术在精神伤残评定中的运用价值。

1　对象与方法

1.1对象

共纳入34名研究对象，均来自于司法鉴定科学技术研究所司法鉴定中心，2011年8月至2012年8月期间完成的交通事故精神伤残评定对象。评残时间距受伤6个月以上，根据《中国精神障碍分类与诊断标准第三版（CCMD-3）》均被确诊为患有脑外伤所致精神障碍，其中2名因故未完成评残，1名不能配合检查，排除入组，共31名参与研究。

1.2工具和方法

对所有被试对象进行精神伤残评定，收集被试受伤当时及治疗过程中的头颅CT片；评残时对所有对象进行SWI和DTI检查，其中12名接受BOLD－fMRI检查。

功能磁共振检查在复旦大学附属华山医院放射科进行。磁共振机器为西门子公司的Magnetom Verio 3T，扫描参数：SWI：TR：28 ms，TE：20 ms，FlipAngle：15，层厚：1.2 mm，间隔：0，FOV：158 mm×230 mm，矩阵：202×320，层面内分辨率：0.72mm；DTI：TR：8500ms，TE：87ms，b值：0、1000，方向数：20，层厚：3mm，间隔：0，FOV：230mm×230mm，矩阵：128×128，层面内分辨率：1.8 mm。BOLD-fMRI检查采用T2*WI epi-BOLD序列，参数：TR：2000 ms，TE：30ms，FlipAngle：90，FOV：240mm，矩阵：64×64，层厚：4mm，measurements：178。

在接受BOLD-fMRI检查前，所有被试均接受任务培训，并在磁共振外电脑上进行练习。检查任务采用刺激反应相容性效应（Stimulus－Response Compatibility effect，SSRC），其中包含相容性和不相容性各48个实验，fMRI扫描的同时记录反应时和反应准确率。

刺激反应相容性定义：当一定的刺激和反应匹配会产生较好较快的结果时，这样的S-R匹配就具有了相容性。

空间刺激为屏幕上出现的白色小方块；基线（背景任务）持续20 s；呈现提示相容性或不相容性的符号刺激，持续4s；呈现实验任务，一个试验持续2 s，一个组有16个试验，故一个组持续32s。

反应选择：受试者根据每次任务出现前的提示符号，获知本次任务相容还是不相容。相容性：屏幕左侧出现白色方块，则左侧按键，屏幕右侧出现白色方块，则右侧按键反应；不相容性：屏幕左侧出现白色方块，则右侧按键，屏幕右侧出现白色方块，则左侧按键反应。

2　结果

2.1一般情况

共31名对象完成研究任务，性别：男性25名，女性6名，年龄：18~67岁，平均43.7岁。31名患者中除3名脑震荡以外，其余28名在车祸当时CT检查均有阳性发现（有脑器质性损害），包括硬脑膜外下血肿、蛛网膜下腔出血、脑挫裂伤等。

2.2 SWI、DTI检查发现

受伤时CT检查阴性的3名脑震荡患者，评残时SWI、DTI均无阳性发现。

受伤时CT检查阳性的28名患者，评残时19名患者SWI检查有阳性发现，阳性检出率为67.9 %，而鉴定近期CT检查只有6名患者为阳性，检出率为27.3%。SWI阳性患者中，16名近期随访CT表现已经为阴性，SWI阴性患者中，只有3名CT表现为阳性。经配对卡方检验，McNemar X2为8.89，确切概率法的p=0.0044，p<0.05（见表1）。评残时10名患者SWI检查比受伤时CT检查发现有新的脑损伤病灶，而伤后随访CT均未有新的脑损伤病灶发现。

表1　评残时SWI、CT阳性检测率频数表

评残时9名患者DTI有阳性发现，阳性检出率为32%。

脑硬膜下出血、脑硬膜外出血、蛛网膜下腔出血吸收后，评残时SWI、DTI均无阳性发现。

2.3 BOLD检查发现

相容性任务：反应的准确率：8 %~96 %；反应时：408~1 074 ms。相容任务准确率有9例（伤残分布于7~10级）低于50%，占75%。

不相容性任务：反应的准确率：0 ~60 %；反应时：429~1097ms。不相容性任务准确率有11例（伤残分布于7~10级）低于50%，占91.7 %；4例（伤残分布于8~9级）不相容性任务准确率高于相容任务。

12个被试间的结果差异较大，所有不相容任务与相容任务激活程度间均存在不同程度的差异，激活分布区域很散；部分被试存在较明显的头动伪影。

3　讨论

3.1 SWI在精神伤残评定中运用

SWI成像原理[4-5]：当出血时，脱氧血红蛋白转变为高铁血红蛋白，高铁血红蛋白稳定性差，易于解体，最终被巨噬细胞吞噬引起组织内含铁血黄素沉积，含铁血黄素为高顺磁性物质，表现为SWI图像上的低信号，因此，SWI能够比常规梯度回波序列更敏感地显示出血，甚至是微小出血。

SWI对于评价弥漫性轴索损伤（diffuse axonal injury）非常有价值[6]，DAI经常表现为皮质下深层白质内点状出血，而CT或常规MRI都难以显示。SWI通过检测组织之间磁敏感性上的差异，最终由于包含有顺磁性的脱氧血红蛋白产物（脱氧血红蛋白，高铁血红蛋白，含铁血黄素）在不同组织区域内存在，而出现相位差异。已有研究表明[7]，SWI较常规MRI在检测DAI患者病变的大小、容积和出血分布上敏感性要高出3~6倍。另外，SWI对于检测其他检测方法难以发现的脑干创伤也特别有用。CT和常规MRI序列上能够显示大范围的出血，但是小的剪切伤所致的小出血点只能通过SWI发现。

在交通事故精神伤残评定实践中，患者受伤时存在脑器质性损害证据是评残的前提，鉴定人对此一般都很重视，而往往忽视鉴定时影像学检查结果，我们常常看到鉴定时患者脑CT检查示“未见明显异常”或“出血已吸收”、“挫裂伤已吸收”，保险公司对此常提出异议，认为凭什么仍诊断“脑外伤所致精神障碍”；鉴定时常碰到患者临床表现与其脑CT发现并不完全相符，难以用CT发现解释患者的临床表现。本研究发现SWI对脑内微出血病灶的敏感性很高，在鉴定时（一般距受伤半年以上）往往仍能发现原有损伤病灶，且有的还能发现CT未发现的新的病灶，脑外伤随时间推移，SWI的检测效率与CT的检测效率不同，差异有统计学意义，评残时SWI的阳性检出率要优于CT，显然能提高鉴定的准确性和可信度。

但SWI检查也会受到一些因素的影响，如靠近颅底处（乳突）或者靠近气腔处（副鼻窦等）会有磁敏感伪影，所以这些区域的病灶有可能被遗漏；检查时间较CT为长，部分患者会不配合出现头动伪影，影响图像的诊断。在硬膜下、硬膜外出血、蛛网膜下腔出血吸收后，到伤残评定的时候较难有阳性发现。

3.2 DTI在精神伤残评定中运用

DTI成像原理[4-5]：在人体生理条件下，水分子的弥散受组织内的细胞膜和大分子的影响，随方向改变而变化，这种现象称弥散各向异性，具有很强的方向依赖性。弥散各向异性在脑白质纤维束中表现最为明显，由于疏水的细胞膜和髓鞘的作用，水分子的弥散运动在与神经纤维走行一致的方向受限最小，运动最快，而在与神经纤维垂直的方向受限最大，运动最慢。DTI是利用脑实质中水弥散的各向异性进行定量成像的方法。

DTI可用于评价脑白质纤维的完整性，我们这组病例的阳性发现率不高，原因可能为：DTI技术本身对出血不是很敏感；靠近颅底处（乳突）或者靠近气腔处（副鼻窦等）也会有磁敏感伪影，所以这些区域的病灶有可能被遗漏；检查时间较长，部分患者会不配合出现头动伪影，影响图像的诊断。

3.3脑震荡患者SWI、DTI检查

脑震荡[8]一直以来争议颇多，问题的焦点在于形成临床症状的病理改变，近年来认识到，脑干网状结构受损是脑震荡后意识障碍的本质，同时，外伤时脑脊液在脑室内震动，颅内压力急剧改变，脑血管功能紊乱等对整个大脑功能的改变起着一定的作用。动物实验表明，脑震荡在显微镜下可见器质性损害，光镜下可见脑组织水肿、充血，静脉血流变慢，灰质、白质、胼胝体、软脑膜的下面有小而不明显的点状出血，有时可见脑内毛细血管轻度撕裂和破裂，神经元肿胀，神经轴索尤其在脑干部位出现增粗、肿胀，有的轴索弯曲或呈串球状，断端可见收缩球，电镜下可见神经细胞粗面内质网脱粒、中央染色体溶解、线粒体显著肿大等，上述显微镜下改变，通常是良性的，并且是可逆的，但是功能性改变往往会转为器质性改变，遇到不利条件或反复多次发生脑震荡，这些可逆性功能紊乱逐渐演变为更稳定的器质性改变，如拳击运动员的脑萎缩、损伤性癫痫和脑水肿正是由于这个原因。临床上发现脑震荡后遗症发生率明显高于脑挫裂伤，儿童明显低于成人，表明心理因素是症状群的主要诱发因素。

在鉴定实践中，脑震荡精神伤残评定备受争议，持反对观点者认为，脑震荡并非脑器质性损害，其后遗精神障碍（脑震荡后综合症）实质上属于神经症性质，系功能性精神障碍，非脑器质性损害所导致，所以不宜评定精神伤残。本研究只收集到3例临床诊断脑震荡的典型病例，结果发现患者受伤时CT及评残时SWI、DTI均无阳性发现，提示脑震荡精神伤残评定应慎重对待。

3.4 BOLD-fMRI在精神伤残评定中运用

BOLD-fMRI成像原理[4-5]：血液中氧合血红蛋白是逆磁性物质，而脱氧血红蛋白是顺磁性物质，当脑组织兴奋时，局部流入大量氧含量丰富的新鲜血液，从而使局部脱氧血红蛋白含量下降，顺磁性物质减少，脑功能成像时功能活动区的皮层表现为高信号，以此实现MR成像。fMRI能在特定的脑功能活动时对脑组织进行实时的功能成像，对人脑在生理和病理状态下的功能活动进行有效的评价。

颅脑损伤患者常伴有认知功能损害，其中执行功能是一个很重要的维度，反应抑制在执行功能中具有重要作用，SSRC是一种选择性反应时任务，能很好的揭示反应抑制的情况。本研究采用该任务刺激，目的是想了解被试局部功能区的残留或同侧辅助功能区及对侧功能区的代偿情况，为脑功能的恢复情况提供较为客观评价。而本研究结果显示，12个被试间的结果差异较大，所有不相容任务与相容任务激活程度间均存在不同程度的差异，激活分布区域很散；75%相容任务准确率低于50 %，相容性任务准确率低于50 %数据可信度差，该测验类似“二项必选数字测验”；部分不相容性任务准确率高于相容任务，如果被鉴定人能配合检查，理论上不应出现此种情形；部分被试存在较明显的头动伪影。提示BOLD检测结果和临床检查的结果存在不一致。

4　结论

SWI由于其对微出血（陈旧或新鲜）的高敏感性，可以作为一种辅助检查的方法补充现有手段的不足；由于技术上的一些局限（检查部位，检查时间），目前SWI尚不作为首选的检查方法应用于司法鉴定，但在某些特定的病例（如临床表现与CT表现不一致），可作为一种寻找脑器质性损害证据的补充方法。

DTI可以观察脑白质纤维的完整性，在一些特定案例可能会有一定帮助，可以有选择地开展。

运用SWI、DTI检查尚难以发现脑震荡患者存在脑器质性损害证据。

对脑功能的研究，采用不同的任务可以检测不同对应的功能，但脑外伤所致精神障碍病理机制、临床表现十分复杂[5]，相同或类似部位的损伤可能对应不同功能的受损，因此单一任务的测试在不同患者可能会有较大的差异。个性化的测试需要大量的准备时间和检查时间，这在实践中是不太现实的。患者的文化程度不一，对任务的理解能力有较大的差异，接受的刺激程度会存在差异，且患者在接受某刺激时不能完全排除其他因素的干扰，不同患者的心理状态不同，交通事故精神伤残评定的患者受经济利益驱动，不能排除存在故意不配合检查（故意装坏）可能。由于上述原因，BOLD-fMRI可以作为一种研究手段应用于司法鉴定，并不能提供更多更可靠的证据，实用价值不大。

参考文献：

[1]Munson S，Schroth E，Ernst M. The role of functional neuroimaginginpediatricbraininjury[J].Pediatrics，2006，（117）: 1372-1381.

[2]Levine B，Fujiwara E，O’Connor C，etal.Invivo characterization of traumatic brain injury neuropathology with structural and functional neuroimaging[J]. Neurotrauma，2006，（23）:1396-1411.

[3]Henninger N，Sicard KM，Ki Z，et al. Differential recovery of behavioral status and brain function assessed with functional magnetic resonance imaging after mild traumatic brain injury in the rat[J]. Crit Care Med，2007，（35）:2607-2614.

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[5]刘树伟，尹岭，唐一源.功能神经影像学[M].山东：山东科学技术出版社，2011：25-69.

[6]陈祥民，刘增胜.颅面部损伤影像诊断与司法鉴定[M].北京：人民卫生出版社，2012：14-154.

[7]雷霆，陈坚，陈劲草.颅脑损伤[M].上海：上海科学技术出版社，2010：106-120.

[8]江基尧.现代颅脑损伤学[M].上海：第二军医大学出版社，2010：97-273.

（本文编辑：管唯）

鉴定制度

Forensic System

Evaluation of Functional Magnetic Resonance Imaging in the Assessment of Psychiatric Impairment Induced by Traumatic Brain Injury

TANG Tao1，ZHANG Qin-ting1，2，CAI Wei-xiong1，LIU Chao1，TANG Wei-jun3

(1. Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine，Institute of Forensic Science，Ministry of Justice，Shanghai 200063，China; 2. Shanghai Mental Health Center，School of Medicine，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200032，China; 3. Shanghai Huashan Hospital，Shanghai 200040，China)

Abstract:Objective To explore the application of Functional Magnetic Resonance Imaging in the assessment of psychiatric impairment induced by traumatic brain injury. Method The patients' CT scan images of skull，including those scanned right after the incident of injury and recently，were collected，and then the forensic assessment of mental disorder for these patients was conducted. During the assessment，SWI and DTI were used. In addition，some of the patients were required to undertake BOLD-fMRI. Results There was no finding of organic brain damage in the patients with brain concussion，according to the results of SWI and DTI. In comparison to CT，SWI has a higher rate in detecting organic brain damage. DTI is effective in examining the completeness of brain white matter fiber. The BOLD results were inconsistent with those of behaviour study and impairment assessment. Conclusion For some cases，particularly when there is inconsistence between clinical manifestations and CT results，SWI can be considered as an additional method to search for organic brain damage evidence. DTI can be useful and selectively applied in cases of brain white matter fiber injury. It is still difficult to detect evidence for the existence of organic brain damage in the patients with brain concussion using SWI and DTI. Because BOLD-fMRI cannot provide additional or more reliable evidence，it is of little value in forensic practice.

Key words：forensic psychiatry；traumatic brain injury; mental impairment induced by brain damage; functional magnetic resonance imaging

通信作者：张钦廷（1975—），男，主任法医师，硕士，主要从事法医精神病学研究。E-mail: zhangqinting@126.com。 蔡伟雄（1967—），男，主任法医师，博士，主要从事法医精神病学研究。E-mail: tsaise@126.com。

作者简介：汤涛（1966—），男，主任法医师，主要从事法医精神病

基金项目：国家自然科学基金（81001354）；上海市法医学重点实验室资助项目（14DZ2270800）

收稿日期：2015-06-12

文章编号：1671-2072-（2015）05-0029-05

doi:10.3969/j.issn.1671-2072.2015.05.005

文献标志码:A

中图分类号：DF795.3