磁共振扩散张量成像在缺血缺氧脑病患儿中的临床应用

黄 莹 张 岚 黄婷婷 邢 威 吴云虎 韩东明

1)新乡医学院第一附属医院，河南 新乡 453100 2)河南中医药大学第一附属医院，河南 郑州 450000

胎儿及围生期婴幼儿由于宫内窘迫、产程延长、新生儿窒息、新生儿重症肺炎、新生儿缺氧缺血性脑病等病因会导致脑组织不同程度的损伤，从而引起一系列后遗改变。缺血缺氧是脑瘫(cerebral palsy，CP)发生的独立危险因素[1-2]，研究显示缺血缺氧脑病患儿发展为CP的概率为正常儿童的9.8倍[3]。CP不仅引起运动障碍，同时常伴智力缺陷、癫痫、行为异常、精神障碍及视听觉、语言障碍[4]，给家庭、社会造成严重负担和危害[5-6]。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)具有无创、无辐射以及空间分辨率高等优点，可以用于评估脑损伤程度及预后[7]。磁共振扩散张量成像(magnetic resonance diffusion tensor imaging，DTI)能够定量描绘脑白质神经纤维束的走行方向、疏密程度以及损伤等情况，对颅脑MR平扫不能发现的微小病变非常敏感[8]。本研究拟采用DTI技术对缺血缺氧脑病患儿的脑部病灶进行定量评估，旨在寻找CP患儿脑损伤的关键部位及参数，指导临床早期干预。

1 资料与方法

1．1一般资料前瞻性纳入2016-12—2018-12于河南中医药大学第一附属医院行MRI头颅平扫及DTI检查的患儿40例，根据随访结果分为CP组和非CP组各20例，2组间年龄匹配，间隔不超过1个月。CP组男10例，女10例，磁共振检查年龄(23.2±17.5)月。非脑瘫组男10例，女10例，磁共振检查年龄(17.8±14.7)月。2组性别、年龄、出生体质量、胎龄比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。纳入标准：(1)行磁共振头颅平扫及DTI检查；(2)年龄<2岁；(3)有缺血缺氧脑病史；(4)磁共振图像及临床资料完整；(5)随访至2岁以后临床最终确定诊断，诊断符合CP的标准[9]。排除标准：(1)进行性发展的神经肌肉性疾病；(2)合并遗传代谢性疾病、脑积水、颅内感染、颅脑发育畸形等；(3)既往接受过选择型脊神经后根切断术、周围神经选择性切断术、下肢矫形外科手术等。本研究经医院医学伦理委员会审核通过，均与患儿家长签署知情同意书。

表1 CP组和非CP组临床资料比较

1．2 方法

1．2．1 检查方法：使用飞利浦公司3.0T Ingenia超导型磁共振，头颅8 通道线圈。对于不能配合的患儿，灌肠10%的水合氯醛(0.5 mL/kg，最大剂量10 mL)，待患儿熟睡后进行MR检查。扫描序列及参数如下：3D-T1WI(TR 7.8ms，TE 3.8 ms，层厚2 mm，层间距-1 mm，层数120，FOV 180 mm×240 mm×120 mm，矩阵180×227)；轴位T2WI(TR 1 608 ms，TE 80 ms，层厚5 mm，层间隔1 mm，层数18，FOV 230 mm×230 mm×107 mm，矩阵384×208)；轴位T2-FLAIR(TR 7 000 ms，TE 120 ms，TI 2 250 s，层厚5 mm，层间隔1 mm，层数18，FOV 240 mm×219 mm×120 mm，矩阵356×157)；矢状位T2WI(TR 2 500 ms，TE 234 ms，层厚2 mm，层间隔-1 mm，层数120，FOV 240 mm×219 mm×120 mm，矩阵240×221)。DTI扫描参数：FOV 220 mm×220 mm×120 mm，矩阵112×110，层厚2 mm，层数60，间隔0，TR 9 000 ms，TE 93 ms，方向32，b值1 000 s/mm2，激励1次。

1．2．2 图像后处理：将原始数据传送至PHILIS Portal星云工作站，生成FA-DTI张量图并勾画ROI，ROI大小为(10±2)mm2，FA值测量2次取平均值，尽量在病灶区域勾画(图1)。所有FA值由两位医师(分别具有6 a及9 a的儿科影像诊断经验)在不知道患儿临床资料及最终诊断的情况下独立勾画ROI并测量，对于意见不一致的经讨论确定最终结果。测量区域包括双侧大脑脚、内囊前肢、内囊膝部、内囊后肢、半卵圆中心、皮质脊髓束、下纵束、丘脑后辐射、额叶白质、顶叶白质、胼胝体膝部、胼胝体体部、胼胝体压部。

图1 ROI测量部位示意图A：大脑脚(红色圆圈)；B：内囊前肢(红色圆圈)，内囊膝部(黄色圆圈)，内囊后肢(玫红色圆圈)，丘脑(白色圆圈)，丘脑后辐射(蓝色圆圈)，胼胝体膝部(橙色圆圈)，胼胝体压部(绿色圆圈)；C：半卵圆中心区(黄色圆圈)

1．3统计学分析应用SPSS 22.0软件进行统计学分析。计量资料采用均数±标准差表示，计数资料采用频数或百分比表示。采用Kolmogorov-Smirnov检验对所有计量资料行正态性检验，如符合正态分布，采用两样本独立t检验；如为偏态分布，则采用Mann-WhitneyU检验。磁共振检查年龄、胎龄、出生体质量、FA值比较采用两独立样本t检验，性别比较采用χ2检验。所有分析均为双侧检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2．12组FA值比较2组间双侧大脑脚、内囊后肢、半卵圆中心、皮质脊髓束、下纵束、丘脑后辐射、顶叶白质、胼胝体膝部、胼胝体体部、胼胝体压部FA值比较差异均有统计学意义(P<0.05)，双侧内囊前肢、内囊膝部、额叶白质FA值比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2、图2。

表2 CP组和非CP组FA值比较

注：*P<0.05

图2 DTI彩色张量，A～C：痉挛型双瘫，女，19月，PVL；D～F：正常，男，18月，颅脑未见异常

3 讨论

胎儿及围生期婴幼儿由于多种原因会导致缺血缺氧脑损伤[10-11]。新生儿脑组织主要依靠血液中的氧分和葡萄糖供能，缺血缺氧会降低脑细胞的能量供给[12-13]。机体为了氧化供能，通过无氧酵解代谢产生大量的乳酸和酮体；同时高能磷酸盐水平下降，跨细胞离子泵功能失调，水分子弥散运动发生异常，大量的乳酸堆积在细胞内会发生细胞酸中毒及细胞毒性水肿[14]，血脑屏障被大量氧自由基破坏，脑组织的损伤进一步加重，最终引起脑梗死、脑软化灶及脑萎缩[15-17]，尤其是早产儿[18]。因此，早期定量评估缺血缺氧脑损伤的程度对于早期干预至关重要。

DTI是目前在体无创评估脑白质纤维束损伤的最为有效的方法，能发现常规颅脑平扫不能发现的隐匿损伤，DTI可以直观地反映脑组织白质纤维束的走行、稀疏及破坏等状态，有助于评价疗效及预测神经发育结局[19-20]。FA值可以定量反映脑白质纤维束髓鞘化的程度，是评价脑白质损伤或功能障碍的最为敏感的参数[21]。FA值的高低与神经纤维束发育的程度及完整性相关[22-23]。

本研究发现，双侧大脑脚、内囊后肢、半卵圆中心、皮质脊髓束、丘脑后辐射、下纵束、顶叶白质、胼胝体膝部、胼胝体体部、胼胝体压部FA值在2组间差异有统计学意义(P<0.05)，CP组FA值均低于非CP组。皮质脊髓束是最大的下行神经纤维束，起源于中央前后回的锥体细胞，下穿经过内囊后肢及大脑脚，普遍认为与运动功能相关，控制骨骼肌的随意运动[24-25]。缺血缺氧可导致髓鞘形成障碍或纤维损伤，也可导致近端神经元破坏后，远端轴索失营养的华勒(Wallerian’s)变性，从而引起下行运动通路传导阻滞，出现痉挛型双瘫或四肢瘫[26]，因此，皮质脊髓束的损伤与痉挛型CP的发生关系密切。研究发现[27]，脑组织感觉运动传导通路是环形的，丘脑后辐射损伤导致与皮层的感觉运动联系变少，引起皮质脊髓束的传导功能阻碍，加重了运动功能障碍。胼胝体是最大的连合纤维，是整合双侧大脑半球的高级运动中枢和认知功能联系的通道[28]。CP组患儿胼胝体形态多变薄[29]，在胼胝体体部、压部更为明显，DTI表现为白质纤维束走行稀疏、缺损、断裂。胼胝体的损伤导致双侧大脑半球出现失联状态，导致认知和情感的异常障碍、语言视力障碍、癫痫、运动障碍等严重后果。下纵束属于联络纤维，联系颞枕皮质各部，而颞枕叶与认知功能相关。研究证明，下纵束、前额叶、后枕叶的FA值和IQ呈正相关[30]，额顶枕区联络纤维束损伤后，信息的传输及加工不能有效地进行，导致患儿出现不同程度的认知及运动功能障碍。本研究中，2组间左右内囊前肢、内囊膝部及额叶白质FA值差异无统计学意义(P>0.05)，髓鞘化的发育规律为由后往前，因此内囊前肢、内囊膝部及额叶白质因缺血缺氧造成的损伤时间相对靠后，损伤程度相对稍低，与CP的关系不大。

本研究还存在一些不足，只测量FA值较为单一，随着DTI技术的发展，有更多的参数可以共同参考；同时病例数较少，需要进一步扩展样本量；只测量了白质损伤，灰质损伤未进行测量，也是我们下一步深入研究的方向。

本研究发现双侧大脑脚、内囊后肢、半卵圆中心、皮质脊髓束、丘脑后辐射、下纵束、顶叶白质、胼胝体膝部、胼胝体体部、胼胝体压部的FA值降低，有助于早期评估病情及预测预后，指导临床早期干预。