儿童颅后窝肿瘤术后小脑性缄默综合征神经影像学研究进展

2021-03-28李艳华

中国医学影像技术 2021年5期

李艳华，刘玥

(首都医科大学附属北京儿童医院放射科国家儿童医学中心，北京 100045)

小脑性缄默综合征(cerebellar mutism syndrome, CMS)又称颅后窝综合征(posterior fossa syndrome, PFS)、小脑认知情感综合征(cerebellar cognitive affective syndrome, CCAS)，也有学者[1]认为CMS是CCAS的极端且更为严重的表现形式。超过90%的CMS发生于儿童，临床表现为迟发性缄默、言语减少和情绪不稳定，持续1天至数月，恢复前可伴严重构音障碍。CMS是儿童颅后窝肿瘤术后的严重并发症之一，发病率约14.7%～47.6%，缄默症状往往于术后1～2天出现，缄默症状恢复后，认知、情感和运动功能其他缺陷常持续存在[2-3]。目前对于CMS的病理生理和解剖学基础尚未明确，相关假说包括血管痉挛引起小脑灌注不足、手术损伤引起小脑水肿或轴突损伤、大脑-小脑间神经功能障碍以及近端传出小脑通路(proximal efferent cerebellar pathway, PECP)结构热损伤等[4-9]。基于神经影像学研究[7-13]，目前普遍认为CMS与齿状核-丘脑-皮质通路(the dentato-thalamo-cortical pathway, DTC)受损有关。DTC是小脑核团向大脑皮层的重要传出通路，由齿状核(dentate nucleus, DN)通过对侧红核和丘脑延伸至对侧大脑皮层[10]。DN、小脑上脚(superior cerebellar peduncle, SCP)和中脑被盖(midbrain tegmentum， MT)构成DTC的近端部分，亦称为PECP，与CMS发生有关[11]。

T2WI、弥散加权成像(diffusion weighted imaging， DWI)等常规MRI以及弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)、动脉自旋标记成像(arterial spin-labeling imaging, ASL)、三维T1加权成像(3D-T1 weighted imaging, 3D-T1WI)及功能MRI(functional MRI, fMRI)等MR新技术可为研究儿童颅后窝肿瘤术后CMS发生和发展提供客观的影像学依据，推动了相关病理生理机制及解剖学研究。本文就儿童颅后窝肿瘤术后CMS神经影像学研究进展进行综述。

1 常规MRI

MRI组织分辨率高，广泛用于中枢神经系统研究。多项研究[5,11-13]结果表明，颅后窝肿瘤术后发生CMS患儿术后即刻和后期随访MRI均可见涉及PECP的信号异常。MORRIS等[11]发现双侧DTC通路受损程度与CMS发生呈正相关，且脑桥、中脑和小脑上脚T2信号异常与CMS之间存在相关性。也有研究[12]认为颅后窝肿瘤术后T2WI所见SCP和DN信号改变与CMS存在相关性。考虑到术后生理、病理和治疗因素等对影像学表现的影响，AVULA等[5]分析颅后窝术后即刻DWI，发现CMS发展与PECP、小脑蚓部和下蚓部异常扩散受限均存在显著相关性。CHUA等[13]发现颅后窝肿瘤术后DWI高信号区域，结合解剖位置，多涉及单侧或双侧DN或SCP，为CMS的危险因素，与MORRIS 等[11]的结果相符，提示手术损伤PECP是CMS的重要危险因素之一。此外，因手术过程使用超声吸引器会产生大量热量，MRI显示中暑者累及PECP结构扩散受限，与CMS患者极其相似[7，14]，故有学者[7]基于此提出热损伤假说。

由于DTC通路的近端结构还参与构成肌阵挛三角，后者是由DTC中的DN和对侧红核及下橄榄核(inferior olivary nucleus, ION)组成的神经环路，该结构被破坏导致肥大性下橄榄核变性(hypertrophic olivary degeneration, HOD)。 DTC通路和肌阵挛三角存在共同的解剖结构基础且在颅后窝肿瘤术后CMS患儿中可观察到；术后3～4周ION呈局灶性T2高信号，4～6个月出现ION肥大，3～4年后可表现为ION萎缩或恢复[14-15]，故有学者[14]认为CMS与HOD显著相关，以上研究结果均证实CMS存在PECP损伤。

尽管常规MRI可为探索CMS的神经解剖学提供重要信息，但多为结构成像，无法提供脑功能信息，预测儿童颅后窝肿瘤术后CMS价值有限。

2 DTI

DTI可显示脑白质纤维束。目前普遍认为手术致DTC损伤在CMS发生发展中扮演重要角色。多项研究[8-9,11,16-18]对颅后窝肿瘤患儿于术前、术中(或术后即刻)及术后随访过程中行DTI，以期确切评估DTC中脑白质纤维束受损时间、损伤严重程度及其与CMS症状严重程度之间的相关性。范国锋等[16]发现，颅后窝肿瘤术后非CMS患儿双侧DN和小脑上、中、下脚的FA值与术前差异均无统计学意义，而CMS患儿术后双侧DN和小脑下脚FA值呈先下降再升高趋势，初步推测儿童颅后窝肿瘤术后CMS与DN及小脑下脚相应结构受损有关。术前全脑DTI研究[17]结果显示，与语言未受损患者相比，CMS患者术前即存在丘脑-皮质通路异常。有学者[18]对9例CMS患者行头部DTI，发现术后双侧SCP脑白质发生变化，其各向异性分数(fractional anisotropy, FA)降低，且术后1年双侧SCP脑白质改变仍存在。MORRIS等[11]分析术后即刻DTI，CMS双侧小脑上脚、穹隆、右侧角回和左额上回附近白质区FA明显减低。一项基于小脑DTI的研究[8]指出，儿童颅后窝肿瘤术后左侧SCP的FA较术前显著降低，恢复较晚的CMS患儿术后左侧SCP的FA明显低于术后恢复较早者，且随访过程中存在共济失调与左侧SCP的FA持续降低有关；推测术后即刻SCP的FA降低与水肿及一过性轴突损伤有关，随访过程FA持续降低可能提示更持久的轴突损伤，而术前MRI显示肿瘤分布的左侧偏向性可能是导致SCP单侧FA降低的原因之一。上述研究表明，DTC损伤与颅后窝肿瘤术后发生CMS风险有关，尤其DTC近端组成部分DN、SCP受损在CMS发生发展中扮演重要角色。DTI不仅有助于提高对CMS神经解剖学及病理生理机制的认识、评估DTC的完整性，更有利于指导临床制定个体化手术方案，尽可能避免损伤术区脑白质纤维束。目前对CMS的诊断仍无统一标准[18]，有待统一标准后进行多中心、前瞻性研究。

3 ASL

ASL无需对比剂即可实现脑血流定量测量。CMS临床症状与幕上功能障碍有关，CMS患者可能存在脑皮质血流量异常。YECIES等[9]应用ASL技术评估CMS术后即刻及语言恢复后皮质血流量，与术后非CMS患儿相比，CMS患儿术后即刻ASL成像显示右侧额叶灌注显著减少，左侧额叶亦存在灌注减少趋势，且症状缓解后双侧额叶血流灌注明显增多，证明CMS患儿额叶灌注减少于术后即刻出现、随症状缓解而恢复，额叶血流灌注减少与CMS症状明显相关。亦有研究[6]结果显示颅后窝肿瘤术后CMS患儿在临床症状缓解的同时脑灌注得到改善。以上研究提示，作为DTC的近端组成部分，小脑核团术后损伤会引起作为该通路远端组成部分的额叶灌注改变，导致与主要损伤区域相连的DTC远端大脑区域功能减低或丧失，为进一步探索CMS病理生理基础及治疗方法提供了新的方向。

4 fMRI

fMRI技术在脑功能、尤其脑网络研究中应用广泛，已用于研究多种认知障碍性疾病。ALBAZRON等[19]对比分析正常人与CCAS患者的静息态功能连通性MRI(rs-fcMRI)，发现CCAS(包括语言功能受损但尚未出现缄默症状及CMS患儿)与小脑传出通路损伤密切相关，与其关系最密切的小脑区域在功能上与丘脑背内侧核相连，而病变部位与丘脑背内侧核之间的连通性越高，发生CCAS的可能性越大，提示小脑与丘脑特定区域连接完整性破坏程度与发生CCAS相关。既往研究[20]证实，前额叶皮层46区(prefrontal cortex area 46, PFC 46)参与组成语言系统，该脑区涉及多种语言功能，包括语言运动编码、语音处理、语言匹配及语句加工，在语言表达中具有核心作用，且与小脑小叶CrusⅠ、CrusⅡ和Ⅸ存在纤维投射。多项研究[21-23]结果提示，小脑存在2个运动代表区(分别位于小脑小叶Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ及小脑小叶Ⅷ)和3个非运动代表区(分别位于小脑小叶Ⅵ/CrusⅠ、CrusⅡ/ⅦB及Ⅸ/Ⅹ)。任务态fMRI研究[21]发现，不同任务状态下会有不同小脑区域激活，如运动任务中小脑小叶Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ和Ⅷ区激活，语言任务中双侧小脑小叶CrusⅠ/Ⅱ、Ⅸ、右侧Ⅵ区激活，工作记忆任务中双侧小脑小叶CrusⅠ/Ⅱ、Ⅵ和ⅦB激活，情感任务中左侧小脑小叶CrusⅡ、Ⅵ、蚓部CrusⅡ和双侧Ⅹ激活。以上结果证实小脑不仅参与运动产生，还参与工作记忆、语言、社交和情感的处理；且小脑与额叶存在纤维投射，小脑-额叶联系中断将导致认知、情感和社会功能受损，CCAS患儿的一系列语言和认知情感症状与之具有一致性。上述结果展现出小脑在认知发展中的重要性及fMRI在CMS研究中的广阔前景。临床症状与功能影像学相结合的前瞻性纵向分析将有助于揭示CMS发生机制。

5 3D-T1WI

ALBAZRON等[19]将3D重建术后病变映射至模板脑并进行减影分析，发现颅后窝肿瘤术后CCAS患儿小脑传出通路损伤明显大于术后无CCAS患儿，且小脑传出通路损伤与CCAS症状发展存在相关性。有学者[24]开展非假设驱动的完全自动化匹配研究，将术后出现和未出现CMS患儿在三维空间中与正常小脑和脑干模板进行匹配分析，以有效避免特定假说的限制，发现了6个与CMS相关的潜在影像学生物标记，分别位于右侧小脑小叶Ⅴ、Ⅸ、Ⅰ-Ⅳ和Ⅷa。上述发现与脑网络研究语言任务中存在双侧小脑小叶CrusⅠ/Ⅱ、Ⅸ、右侧Ⅵ区激活具有一定重叠,与CMS患儿存在语言障碍相符合。随着对小脑功能连接及其在认知、情感中作用的理解，今后研究应密切结合临床症状与小脑功能和解剖结构，充分发挥3D-T1WI分辨率高的优势，通过结构协变网络研究进一步探索CMS的神经解剖学及功能联系。