急性轻型创伤性脑损伤的静息态脑功能磁共振成像的研究

黄钢材 侯刚强 谢井文 杨春勤

【摘要】 目的：研究并探討急性轻型创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）患者的静息态脑功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）特征，为临床诊断提供指导依据。方法：选取2015年1月-2017年10月在本院就诊的急性轻型TBI患者30例为观察组，另选取同期在院进行体检的健康志愿者30例为对照组。两组均开展螺旋CT、静息态脑fMRI检查，以临床确诊结果为参照，比较螺旋CT、静息态脑fMRI对急性轻型TBI的诊断灵敏度、特异度、准确率；分析螺旋CT、静息态脑fMRI诊断结果与临床确诊结果间的诊断一致性；分析两组静息态脑fMRI图像。结果：静息态脑fMRI的诊断灵敏度、特异度、准确率分别为96.67%、93.33%、95.00%，均高于螺旋CT的80.00%、73.33%、76.67%，比较差异均有统计学意义（P<0.05）；经一致性检验分析，静息态脑fMRI诊断TBI的结果与临床确诊结果间的一致性良好（Kappa=0.725），而螺旋CT诊断结果与临床确诊结果间的一致性中等（Kappa=0.519），不及静息态脑fMRI；对照组的默认网络分布于2个集群，1群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为3/-42/36，2群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-48/69/39；观察组的默认网络分布于4个集群，1群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-9/60/-9，2群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为33/-12/39，3群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-42/12/54，4群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为48/27/45。结论：静息态脑fMRI图像中可见急性轻型TBI患者脑区默认网络功能发生异常改变，通过静息态fMRI检查可予以准确诊断，对其脑区默认网络功能改变予以灵敏反映。

【关键词】 急性轻型创伤性脑损伤； 诊断； 静息态脑功能磁共振成像

【Abstract】 Objective：To study and explore the characteristics of resting brain functional magnetic resonance imaging（fMRI） in patients with acute mild traumatic brain injury（TBI） and to provide guidance for clinical diagnosis.Method：A total of 30 patients with acute mild TBI from January 2015 to October 2017 in our hospital were selected as observation group and another 30 healthy volunteers who received physical examination in the same period were selected as control group.Spiral CT examination and resting brain fMRI examination were performed in two groups.Refer to the results of clinical diagnosis，the diagnostic sensitivity，specificity and accuracy of spiral CT and resting state brain fMRI in acute light TBI were compared.The diagnostic consistency between spiral CT and resting state brain fMRI and clinical diagnosis results were analyzed，the resting state brain fMRI images in two groups were analyzed.Result：The diagnostic sensitivity，specificity and accuracy of resting state fMRI were 96.67%，93.33% and 95.00% respectively，which were all higher than 80.00%，73.33% and 76.67% of spiral CT，the differences were statistically significant（P<0.05）.The conformance test showed that the results of the resting state brain fMRI diagnosis of TBI were in good agreement with the clinical diagnosis（Kappa=0.725），while the diagnostic results of spiral CT and the clinical diagnosis were moderate（Kappa=0.519），not as good as the resting state fMRI.The default network of control group was distributed in 2 clusters，X，Y and Z axis coordinate of the 1 groups of MNI peaks were 3/-42/36，and X，Y and Z axis coordinate of the 2 groups MNI peaks were -48/69/39.The default network of observation group was distributed in 4 clusters，X，Y and Z axis coordinate of the 1 groups of MNI peaks were -9/60/-9，X，Y and Z axis coordinate of the 2 groups of MNI peaks were 33/-12/39，X，Y and Z axis coordinate of the 3 groups of MNI peaks were -42/12/54，X，Y and Z axis coordinate of the 4 groups of MNI peaks were 48/27/45.Conclusion：Abnormal changes of brain default network function can be observed in patients with acute mild TBI on resting brain fMRI images，accurate diagnosis can be made by resting state fMRI examination，and sensitively reflect the change of the default network function in the brain area.

【Key words】 Acute mild traumatic brain injury； Diagnosis； Resting brain functional magnetic resonance imaging

First-authors address：Nanshan Peoples Hospital，Shenzhen 518052，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2018.15.001

急性轻型创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）特指伤后意识丧失不足30 min的闭合性颅脑损伤，患者多存在认知功能受损等脑震荡后症状，临床上需对其脑功能损伤进行明确，以给予及时治疗，避免遗留症状[1-3]。近年来，静息态脑功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技术被逐渐用于TBI诊断中，本研究为探讨急性轻型TBI患者的静息态脑fMRI特征，选取急性轻型TBI患者与健康志愿者各30例进行研究。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2015年1月-2017年10月在本院就诊的急性轻型TBI患者30例为观察组，另选取同期在院进行体检的健康志愿者30例为对照组。纳入标准：观察组经临床症状、颅部CT检查，明确为急性轻型TBI，对照组经全身体检未发现任何异常；对研究知情同意。排除标准：意识障碍者、认知障碍者、精神障碍者以及合并脑血管病变者。两组均符合本研究纳入标准及排除标准。本研究获伦理学委员会批准。

1.2 方法 两组均开展螺旋CT、静息态脑fMRI检查。先进行螺旋CT检查，采用德国西门子螺旋CT机，管电压125 kV，管电流125 mA，矩阵512×512，窗宽85～110 HU，层厚、层距均为5 mm，对受检者颅部进行常规轴位薄层扫描，获取图像后传送至后处理站进行处理。再行静息态脑fMRI检查，采用德国西门子磁共振扫描仪，行常规T1WI、T2WI、T2FLAIR序列扫描，再采用平面回波序列进行静息态脑扫描，采用静息态功能磁共振处理软件对数据进行处理[4]。

1.3 观察指标及判定标准 （1）以临床确诊结果（对照组为确诊阴性，观察组为确诊阳性）为参照，计算和比较螺旋CT、静息态脑fMRI对急性轻型TBI的诊断灵敏度、特异度、准确率。灵敏度=真阳性/（真阳性+假阴性）×100%；特异度=真阴性/（真阴性+假阳性）×100%；准确率=（真阳性+真阴性）/总例数×100%。（2）采用一致性检验方法，分析螺旋CT、静息态脑fMRI诊断结果与临床确诊结果间的诊断一致性[5-6]。（3）分析两组静息态脑fMRI图像，包括默认网络分布情况及MNI峰坐标。

1.4 统计学处理 使用SPSS 19.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，组间比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验；一致性系数计算采取Kappa检验，Kappa<0.4即一致性较差，Kappa在0.4～0.7之间即一致性中等，Kappa>0.7即一致性良好。以P<0.05為差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料比较 观察组男17例，女13例；年龄23～69岁，平均（46.05±17.24）岁。对照组男16例，女14例；年龄21～70岁，平均（45.23±16.89）岁。两组患者一般资料比较差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

2.2 螺旋CT、静息态脑fMRI的诊断灵敏度、特异度、准确度比较 螺旋CT、静息态脑fMRI对TBI的诊断结果，见表1；静息态脑fMRI的诊断灵敏度、特异度、准确率均高于螺旋CT，比较差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.3 螺旋CT、静息态脑fMRI诊断结果与临床确诊结果间的一致性分析 经一致性检验分析，静息态脑fMRI诊断TBI的结果与临床确诊结果间的一致性良好（Kappa=0.725），而螺旋CT诊断结果与临床确诊结果间的一致性中等（Kappa=0.519），不及静息态脑fMRI。

2.4 两组静息态脑fMRI图像分析 （1）对照组的默认网络分布于2个集群，1群包括内侧前额叶皮质区、背外侧前额叶皮层、右侧颞中回、右侧颞下回、海马，其MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为3/-42/36；2群包括左侧颞中回、左侧颞下回、左右顶下小叶左角回，其MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-48/69/39。（2）观察组的默认网络分布于4个集群，1群包括内侧前额叶皮质区、右侧颞上回、左侧颞中回、楔前叶前扣带回，其MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-9/60/-9；2群包括眶内额下回、眶内额中回，其MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为33/-12/39；3群包括左侧额中回、额极、背外侧前额叶皮层、左侧额上回，其MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-42/12/54；4群包括右侧额中回、右侧额上回，其MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为48/27/45。

3 讨论

随着经济水平的不断提高，交通业和建筑业发展速度较高，交通事故、高空坠落事故频发，导致TBI的发生率出现增高趋势[7-8]。TBI属于常见脑部损伤，主要是指患者颅部在外力作用下受创，其中，急性轻型TBI是一种常见的颅脑损伤类型，主要是指伤后意识丧失不足30 min、遗忘时间不足24 h、格拉斯哥昏迷指数在13～15分的脑损伤，这类患者的致死风险不及重型颅脑损伤，但往往存在认知功能受损，甚至会遗留永久性后遗症[9-11]，因此，临床上也应对急性轻型TBI予以重视。

明确急性轻型TBI的伤情及脑功能受损情况是给予这类患者有效治疗、减少其后遗症的关键，以往，临床诊断多依靠螺旋CT，螺旋CT可对患者头皮损伤、皮下异物、颅骨骨折等伤情予以反映，但在急性轻型TBI诊断中，螺旋CT易出现漏诊[12-15]。近年来，磁共振技术被逐渐用于诊断创伤性脑损伤，磁共振成像是目前软组织分辨率最高的一种影像学检查方法，尤其是近几年静息态脑fMRI的应用，使磁共振技术针对颅脑损伤的诊断准确得到提高[12]。静息态脑fMRI检查时无须患者进行任何操作，可根据患者脑区默认网络分布、MNI峰坐标，对患者脑区功能连接情况予以显示，可灵敏反映颅脑损伤患者的脑功能情况，对其是否存在脑损伤予以反映[16-20]。

本研究结果显示，以临床确诊结果为参照，静息态脑fMRI对急性轻型TBI的诊断灵敏度、特异度、准确率均高于螺旋CT（P<0.05），且静息态脑fMRI诊断结果与临床确诊结果间的一致性良好，优于螺旋CT。这充分说明静息态脑fMRI对急性轻型TBI的诊断准确性较高，可对脑损伤予以灵敏反映。研究结果显示，对照组的默认网络分布于2个集群，1群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为3/-42/36，2群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-48/69/39；观察组的默认网络分布于4个集群，1群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-9/60/-9，2群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为33/-12/39，3群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为-42/12/54，4群MNI峰的X轴、Y轴、Z轴坐标分别为48/27/45。以上研究结果可看出，急性轻型TBI患者的脑区功能连接相比于健康志愿者出現减弱，可能与其存在认知功能受损有关。

综上所述，静息态脑fMRI图像中可见急性轻型TBI患者脑区默认网络功能发生异常改变，通过静息态fMRI检查可予以准确诊断，对其脑区默认网络功能改变予以灵敏反映。

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