脑瘫儿童深部灰质损伤MRI分级系统的临床价值比较

刘 衡，王苗苗，王小玗，赵慧芳，吴 亮，蒋昊翔，刘聪聪， 李贤军，金 超，孙亲利，马敬伟，王 辉，杨 健

(1. 西安交通大学第一附属医院影像科，陕西西安 710061；2. 西安交通大学生物医学信息工程教育部 重点实验室，生命科学与技术学院，生物医学工程系，陕西西安 710049；3. 西安中医脑病医院 脑病科，陕西西安 710032；4. 陕西省康复医院影像科，陕西西安 710049)

脑瘫(cerebral palsy, CP)儿童中约70%～90%的颅脑磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)表现异常[1]。其中，深部灰质损伤(deep gray matter injury, DGMI)约占12.8%～36.3%[2]，根据病因又可分为新生儿缺血缺氧性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy, HIE)型和核黄疸型[3]，前者主要累及基底节、丘脑及内囊后肢[4]，后者主要损伤苍白球中后部[5]。其中，基底节、丘脑在儿童运动和姿势控制中占有重要作用，围产期急性缺氧缺血导致其损伤是新生儿死亡和脑瘫的重要原因[6]。因此，HIE型DGMI患儿临床结局不容乐观。然而，部分研究亦发现DGMI患儿运动损伤轻重不一[4,6-8]。

MRI被认为是最佳的在体研究HIE型DGMI的影像学方法[1]。欧洲小儿脑瘫监测组织培训指南[9]和KRAGELOH等[8]，基于MRI横断位、斜冠状位T2WI图像，根据基底节、丘脑、中央区皮层/皮层下以及海马的改变将DGMI分为3级，CHOI等[7]将其分为4级。目前，国内外尚缺乏针对以上2种DGMI分级方法的一致性检验。本文拟通过Kappa检验评价2种MRI分级系统的一致性，以探寻一种较好的方法用于HIE型DGMI临床工作和系列研究。

此外，目前临床上主要采用粗大运动功能分级系统(gross motor function classification system, GMFCS)和手功能分级系统(manual ability classification system, MACS)评价CP儿童运动功能、手功能障碍[10-11]。但对于DGMI的CP儿童，MRI所显示的DGMI程度与CP儿童运动功能、手功能障碍的关系尚不明确，国内尚缺乏针对以上2种MRI分级系统与GMFCS、MACS的关系研究。因此，本文拟通过相关分析探讨CP儿童深部灰质损伤与运动、手功能障碍的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2016年3月1日-2017年6月24日，经西安交通大学第一附属医院影像科颅脑MRI检查，表现为HIE型深部灰质(基底节、丘脑)损伤的CP患儿。

纳入标准：①符合脑瘫诊断标准[1]；②颅脑MRI表现为深部灰质损伤(主要累及基底节、丘脑及内囊后肢[4])；③新生儿缺血缺氧性脑病史。同时满足以上3条者纳入分析。本研究为回顾性研究，已获得医院伦理委员会的批准，并免除签署知情同意书。

1.2 MR检查方法 MR扫描采用美国GE公司Signa HDxt 3.0 T MR扫描仪和8通道头颅相控阵线圈。年龄较小不能配合的患儿，均给予100 g/L水合氯醛(0.5 mL/kg，最大剂量10 mL)口服或灌肠，待入睡后进行MR检查。患儿在检查床包裹严实避免受凉，置于扫描床后，外耳道用耳塞堵塞，并在头部两侧用海绵固定，减少扫描过程中噪音对患儿的影响，同时减少运动伪影。

扫描序列及参数：轴位3D-FSPGR T1WI TR 10 ms，TE 4.6 ms，层厚1 mm，无间隔扫描，FOV 180 mm×180 mm，矩阵256×256；轴位FSE T2WI TR 4 200 ms，TE 120 ms，层厚4.0 mm，层间隔1.0 mm；轴位T2-FLAIR TR 4 200 ms，TE 120 ms，层厚4.0 mm，层间隔1.0 mm；斜冠状位FSE T2WI(即海马短轴面)层厚5.0 mm，间隔1.5 mm；轴位扫描平行于前-后联合线(AC-PC线)。

1.3 CP儿童DGMI不同分级系统评价 不同工作经历的2名影像科医师(A：副主任医师，10年影像诊断工作经历，现从事3年儿童神经影像专业研究与工作；B：住院医师，3年影像诊断工作经历)，基于不同分级系统(三分级[8-9]，四分级[7])分别评价14例DGMI的CP儿童颅脑MRI图像。评价中，不提供受试者年龄、性别、症状等相关临床信息。此外，当DGMI的改变符合2种不同级别的判断标准时，以高级别为准。每名影像科医师将14例颅脑MRI图像根据2种 不同的MRI分级方法(表1、表2，图1、图2)评价。

表1 脑瘫儿童深部灰质损伤MRI三分级标准[8-9]

Tab.1 Three classification criteria for deep gray matter injury in children with cerebral palsy[8-9]

分级MRI-T2WI描述Ⅰ级单侧或双侧基底节或丘脑病变Ⅱ级Ⅰ+中央区皮层及皮层下病变Ⅲ级Ⅱ+海马病变

表2 脑瘫儿童深部灰质损伤MRI四分级标准[7]

Tab.2 Four classification criteria for deep gray matter injury in children with cerebral palsy[7]

分级MRI-T2WI描述Ⅰ级单侧豆状核后外侧,伴或不伴内囊病变Ⅱ级双侧豆状核后外侧、丘脑腹外侧核高信号Ⅲ级Ⅱ+中央区皮层及皮层下病变Ⅳ级Ⅲ+海马病变

1.4 临床分级 本研究采用中文版GMFCS和MACS，在MRI检查前后1周内，由2名儿童康复科评估师对患儿粗大运动功能、手功能进行评估。其中，GMFCS是临床常用的评估CP患儿粗大运动功能的可靠、有效方法，Ⅰ、Ⅱ级为轻度运动功能障碍，Ⅲ、Ⅳ级为中、重度运动功能障碍[8]；MACS被推荐用于4～18岁 CP患儿上肢功能的评价，研究表明MACS亦可应用于2～5岁的CP儿童[11-12]。

图1 脑瘫儿童深部灰质损伤Ⅰ级(T2加权图像)

Fig.1 Grade I pattern on axial T2-weighted images

A：左侧豆状核后外侧斑片状长T2信号(白箭)，1/3级或1/4级；B：左侧豆状核后外侧片状长T2信号，伴内囊小片状长T2信号(白箭)，1/3级或1/4级。

图2 脑瘫儿童深部灰质损伤(Ⅱ～Ⅳ级)

Fig.2 Grade Ⅱ-Ⅳ pattern on axial MRI images

A：双侧丘脑腹外侧核、双侧豆状核后外侧斑片状长T2信号(白箭)，1/3级或2/4级；B：双侧半卵圆中心、中央区皮层条片状长T2信号(白箭)，2/3级或3/4级；C：双侧海马体积缩小(白箭)，3/3级或4/4级。

1.5 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件，正态分布连续变量采用均数±标准差表示，病例数采用人数/(百分比)，P<0.05为差异有统计学意义。2名阅片者基于不同的分级系统，根据分级标准评价CP儿童DGMI，采用Kappa检验，分别计算不同分级系统的组内及组间一致性。评价水准[13]：Kappa<0，一致性极差；0.00～0.20，微弱；0.21～0.40，弱；0.41～0.60，中度；0.61～0.80，显著一致；>0.81，一致性极佳。两种MRI分级系统与GMFCS/MACS相关性采用Spearman相关分析，进一步对MRI四分级法与GMFCS/MACS的相关性分析采用偏相关分析。

2 结 果

2.1 脑瘫患儿纳入分析流程图 见图3、表3，14例DGMI的CP儿童，根据MRI三分级法，Ⅰ～Ⅲ级分别有8例、4例、2例；根据MRI四分级法，Ⅰ～Ⅳ级分别有4例、4例、4例、2例。本组患儿GMFCS和MACS分级情况见表4；两种MRI分级方法的组内和组间一致性见表5。

图3 缺血缺氧型深部灰质损伤脑瘫患儿流程图

Fig.3 Flow chart of DGMI children with cerebral palsy

表3 脑瘫儿童的临床信息

Tab.3 Clinical information of children with cerebral palsy

一般资料统计量性别(%) 男9(64.3) 女5(35.7)MRI检查时年龄(月)55.2±16.8(36.3～99.4)胎龄(周)38.9±1.8(35～41)早产(<37周)2(14.3)足月(≥37周)12(85.7)脑瘫类型 痉挛型四肢瘫2(14.3) 痉挛型双瘫1(7.1) 痉挛型偏瘫4(28.6) 不随意运动型3(21.4) 混合型4(28.6)

数字表示方式为例数(百分比)或均数±标准差(最小值-最大值)。

2.2 MRI三分级法与GMFCS、MACS的相关性分析 MRI三分级法与GMFCS分级无相关(r=0.053，P>0.05)，与MACS分级亦无相关(r=0.128，P>0.05)。

2.3 MRI四分级法与GMFCS的相关性分析 MRI四分级法与GMFCS呈正相关，相关系数r=0.605，P=0.02(表6)。使用偏相关分析(调整年龄、体质量、性别)，MRI与GMFCS的相关系数r=0.743，P=0.009。

2.4 MRI四分级法与MACS的相关性分析 MRI四分级法与MACS呈正相关，相关系数r=0.779，P=0.001(表7)。使用偏相关分析(调整年龄、体质量、性别)，MRI与MACS的相关系数r=0.810，P=0.003。

表4 脑瘫儿童GMFCS、MACS分级

Tab.4 GMFCS and MACS of children with cerebral palsy [(n, %)]

表5 2种MRI分级方法的组内和组间一致性评价

Tab.5 The reliability of two grading systems of intra-observer and inter-observer

分级系统Kappa值组内一致性组间一致性三分级法0.873*0.873*四分级法0.901*0.611*

*P<0.001。

表6 MRI四分级法与GMFCS的相关性

Tab.6 Correlation between four-grading system of MRI and GMFCS

GMFCSMRI分级[n(%)]Ⅰ(n=13)Ⅱ(n=1)Ⅲ(n=6)Ⅳ(n=4)r值P值Ⅰ3(75.0)-1(25.0) -Ⅱ--3(100.0) -Ⅲ--2(66.7)1(33.3)0.605*0.02Ⅳ-1(33.3) -2(66.7)Ⅴ-- -1(100.0)

注：“-”代表无，*P<0.05。

表7 MRI四分级法与MACS的相关性

Tab.7 Correlation between four-grading system of MRI and MACS

MACSMRI分级[n(%)]Ⅰ(n=13)Ⅱ(n=1)Ⅲ(n=7)Ⅳ(n=3)r值P值Ⅰ3(100.0)- - -Ⅱ--5(100.0) -Ⅲ-1(33.3)1(33.3)1(33.3)0.779*0.001Ⅳ--1(50.0)1(50.0)Ⅴ-- -1(100.0)

注：“-”代表无，*P<0.05。

3 讨 论

MRI是早期评估脑损伤位置及程度的最佳方式。因此，建议尽早对CP患儿行MRI检查，以确定脑部病变并获得对临床结局的预测。研究表明，新生儿颅脑MRI对于白质损伤CP儿童临床结局预测价值较高，但对灰质损伤CP儿童预测价值较低[14]。因此，对于DGMI的CP儿童，应再次进行MRI检查以评估其预后。目前，对于CP儿童DGMI的MRI评价主要采用三分级法和四分级法，但对以上2种分级方法的一致性检验尚缺乏[3-7]。此外，对于DGMI的CP儿童，目前主要采用GMFCS、MACS评价其运动和手功能[10-11]，但国内尚缺乏针对以上2种MRI分级方法与GMFCS、MACS的关系研究。本研究纳入3岁以上DGMI的HIE型CP儿童颅脑MRI图像，根据文献[6-8]对其分级，并比较不同分级对临床结局的预测价值。

DGMI的CP患儿多为足月儿，其与缺氧缺血性脑病儿童颅脑MRI表现类似，主要累及基底节、丘脑腹外侧核[8]。早产儿大部分的丘脑信号异常是继发性损伤，而不是直接损伤[15]。较重的脑室周围白质软化可累计丘脑，但主要损伤丘脑枕部[16]。本组病例足月儿12例，早产儿2例。本研究显示，2种分级方法组内、组间一致性均较好，四分级法与GMFCS、MACS呈正相关，三分级法与后两者均无相关。四分级法将豆状核、丘脑分开评价，结果表明豆状核与丘脑损伤对CP儿童粗大运动功能、手功能均有影响，且影响程度不同，其中基底节病变多位于豆状核(壳核、苍白球)后外侧，丘脑损伤多位于腹外侧核。以往研究亦表明，HIE病史的CP儿童深部灰质损伤程度与粗大运动功能相关，其中苍白球损伤与粗大运动功能密切相关，且独立于其它损伤脑区[17-18]。因此，儿童时期MRI检查能有效评估DGMI的CP儿童的粗大运动功能。

在DGMI的CP患儿中，双侧DGMI不伴锥体束损伤，通常引起锥体外束异常，临床表现为不随意运动型CP[19]。REID等[17]研究显示，壳核、苍白球损伤多见于混合型或不随意运动型CP，尤其是皮层-皮层下病变不广泛者。本组病例，痉挛型CP 7例，混合型4例，不随意运动型3例。广泛皮层-皮层下病变和白质丢失的CP患儿，临床常伴有癫痫，尤其是海马、颞叶萎缩患儿。这与缺血缺氧性脑病患儿海马病变与癫痫有关一致，且癫痫发生的可能性与皮层损伤严重程度有关[20-21]。

本研究为回顾性试验，病例数较少，且部分患儿失访导致其临床信息不全，患儿年龄跨度亦较大，较小儿童的功能分类可能随着年龄变化而变化，特别是GMFCS、MACS在Ⅱ～Ⅳ级的患儿。因此，在以后的研究中应扩大样本量、比较同一年龄段的患儿。同时，CP儿童DGMI的MRI表现多样，不同研究制定的MRI评估方法存在差异。比如：部分研究仅纳入双侧深部灰质损伤患儿[6,20]，部分研究还纳入矢状旁分水岭区或白质部位损伤患儿[17,22]。为了更好地理解深部灰质损伤脑瘫儿童的脑结构与功能的关系，应采用统一的评估DGMI的MRI方法。

综上所述，本研究表明MRI四分级法是一个可重复的、一致性较高的评价CP儿童HIE型DGMI的方法；同时显示MRI四分级法与GMFCS、MACS密切相关，可用于初步判断粗大运动功能、手功能损伤程度。

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