弥散加权成像在轻度创伤性脑损伤中的应用价值

彭紫霖，邢 杰

(普陀医院 放射科，浙江 舟山 316100)

据世界卫生组织统计[1]，到2020年创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)可能会成为患者死亡和致残的主要原因之一。而大约80%的TBI患者被认为是轻度创伤性脑损伤(mTBI)[2]。大多数mTBI患者最终可完全康复，但也有部分患者在第一个月内出现神经认知问题，近四分之一患者可能在一年后出现神经性后遗症[3]。目前，mTBI患者创伤后遗症发生及其影响因素的相关研究文献并不多见。常见的成像技术如计算机断层扫描和常规磁共振成像(MRI)已被广泛应用于颅脑损伤中，以反映大脑的形态学变化[4]，但往往不能显示弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury，DAI)。弥散加权成像(DWI)常用于无创性脑白质病理学的研究，已被证明是揭示mTBI中细微脑改变的最有希望的方法之一[5]。有研究表明，DW-MRI特别是DWI有助于鉴别脑结构中与TBI相关的改变[6]。本研究通过探讨弥散加权成像在轻度创伤性脑损伤中的应用价值，望为临床诊治提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性选取2016年1月—2019年12月普陀医院收治的mTBI患者80例(观察组)，其中男54人，女26人；年龄20～65岁，平均(35.6±13.7)岁；根据美国康复医学会及神经外科学会和脑损伤基金会对轻度脑损伤的定义[7]确诊。纳入标准：有明确脑外伤史，伤后24 h内伴有短暂意识丧失或意识改变(<30 min)，伤后24 h格拉斯哥昏迷量表(GCS)评分≥13分，采用常规CT 和MRI 检查均未发现典型的轴索损伤征象。排除标准：脑卒中、脑瘤、多发性硬化等患者，具有神经系统或精神疾病史、酒精中毒史，具有严重系统性疾病、血管阻塞和慢性阻塞性肺病史等。另选正常成年人40名作为对照组，其中男29名、女 11名；年龄21～66岁，平均(34.8±12.3)岁。2组性别、年龄差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 影像学观察 所有研究对象均采用东芝16排CT进行头颅冠状位扫描，采用GE1.5T磁共振扫描机进行DWI检查，弥散加权系数B值取0和1 000, TRTE: 10 300 ms/76 ms，层厚3 mm，层数90层，视野方向数25，层厚层同距为4.0 mm/0 mm，NEX=1，扫描时252 s。FOV 24 cm × 24 cm。

将DWI数据传输到GEAW4.4工作站，应用Functool软件进行后处理，得到每个层面的FA图和ADC图。分别在双侧内囊前支、内囊后支、额叶白质、半卵圆中心测量DWI数据，ROI大小约为20～50像素，记录其FA值和ADC值。测量双侧内囊前支、内囊后支、额叶白质ROI置于额放射，半卵圆中心ROI置于视放射。胼胝体区由膝部至压部依次设置ROI。选取ROI时避开出血灶、邻近灰质皮层、大血管、脑室、骨骼、窦腔空气及脑组织边缘。取两侧平均值进行比较分析。

1.3 血清学检测 取研究对象肘部静脉血5 mL，分离血清，留取2～3 mL，保存于-80℃。酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(suPAR)、胶质细胞纤维酸性蛋白(GFAP)及血清Tau蛋白，所用试剂盒均购自美国ADI 公司。

1.4 统计学方法 应用SPSS21.0软件处理数据，计数资料组间比较行χ2检验，计量资料组间比较行t检验。FA、ADC值与血清suPAR、GFAP、Tau的相关性应用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象各ROI的FA和ADC值比较 观察组和对照组常规MRI检查均未见明显异常(图1a)，观察组DWI 显示ADC值未见明显异常(图1b)，部分ROI的FA 值下降(图1c)。观察组内囊前支、内囊后支、额叶白质、半卵圆中心的 FA值均低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)；2组各观察部位的ADC值差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

图1 mTBI患者常规MRI和DWI影像图Figure 1 Routine MRI and DWI images of mTBI patients

表1 观察组和对照组各ROI的FA和ADC值比较Table 1 Comparison of FA and ADC values of each ROI

2.2 血清学检测结果 观察组血清suPAR、GFAP、Tau水平高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 观察组和对照组血清suPAR、GFAP、Tau水平比较

2.3 各ROI区FA值与血清suPAR、GFAP、Tau水平的相关性分析 经Pearson相关性分析，结果显示：mTBI患者内囊前支、内囊后支、额叶白质和半卵圆中心的FA 值与血清suPAR、GFAP、Tau水平呈显著负相关(P<0.05)，见表3。

表3 各ROI区FA值与血清suPAR、GFAP、Tau水平的相关性分析Table 3 Correlation analysis of FA values in each ROI region with serum suPAR, GFAP and Tau levels

3 讨论

美国康复医学会和轻度脑外伤研究组认为轻度脑损伤为：短暂失去意识<30 min，暂时性定向障碍<24 h，事故发生时精神状态变化，30 min 后GCS为13～15分。而其中弥漫性轴索损伤是脑损伤中特殊类型，死亡率和伤残率更高，约50%的脑损伤患者CT 和常规MRI检查表现正常，对于轻度脑损伤患者的检出率更低。因此，常常导致不能及时有效地评估病情和治疗，从而错过了最佳治疗时机，造成远期后遗症[8]。近年来，弥散张量成像(DTI)在常规MR成像基础上迅速发展并逐渐优化，对脑损伤的诊断表现出更高的敏感性和准确性，并避免了CT射线辐射的问题，为临床诊治该类患者提供了新的方法。

有研究指出，轻度脑损伤患者认知功能受损与大脑白质损伤有关[9]。DTI 利用布朗运动的水分子三维空间弥散信息进而定量分析脑组织微结构的改变，尤其对脑白质微观结构的变化十分敏感，可通过FA、ADC值来反映组织微结构损伤情况。其中，FA 值取值范围0～1，可反映水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例，从而用于评价轴索损伤程度[10]，当患者大脑神经纤维完整性受到损伤时，FA 值则降低。ADC值可根据水分子的扩散快慢反映总体的扩散能力和受阻情况，进而反映细胞完整性等信息。Mohammadian等[11]认为FA值有望成为一种有前途的脑外伤后白质异常的影像学生物标记物，陶仅德等[12]认为FA 值相比ADC值更能反映脑白质受损情况。本研究发现，观察组患者内囊前支、内囊后支、额叶白质、半卵圆中心的 FA值均显著低于对照组，而ADC值与对照组无显著差异。可见，FA 值更能反映脑白质受损情况。

既往研究表明[13]，suPAR水平与TBI患者病情严重程度相关。GFAP是中枢神经系统中一种特异性蛋白，对维持脑内髓鞘形成和神经元的结构具有重要作用。当大脑损伤时，GFAP 的聚合物分解为蛋白片段，从损伤的胶质细胞中溢出，进入细胞间隙，并通过血-脑屏障进入血液中，使得GFAP 水平升高[14]。Tau是一种仅在神经元中表达的微管结合蛋白，对维持神经元稳定、细胞间信息的传递具有重要功能。TBI发生后，患者脑损伤灶周围Tau的水平和磷酸化水平均明显升高，轻中度创伤性脑损伤患者Tau表达水平可有效反映损伤程度[15]。本研究表明，观察组血清suPAR、GFAP、Tau水平明显高于对照组，mTBI患者内囊前支、内囊后支、额叶白质和半卵圆中心的FA 值与血清suPAR、GFAP、Tau水平呈显著负相关。可见，DTI检查指标FA 值与血清学指标可从不同角度反映mTBI伤后病理生理的改变情况。

综上所述，DTI 对诊断mTBI 较为敏感，相比ADC值，FA 值更能反映mTBI患者脑白质的受损情况，且与血清学指标水平具有显著的相关性，可联合用于评估mTBI病情和预后。