張雨婷，李祿生，何 玲，蔡金華，梁 平，李映良，翟 瑄

（1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院放射科/兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地/兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 400014；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院小兒外科（國家重點(diǎn)臨床?？疲┥窠?jīng)外科 400014）

論著·臨床研究doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2017.30.007

磁共振彌漫張量成像對兒童彌漫性軸索損傷程度評估的定量研究*

張雨婷1，李祿生2△，何 玲1，蔡金華1，梁 平2，李映良2，翟 瑄2

（1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院放射科/兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地/兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 400014；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院小兒外科（國家重點(diǎn)臨床?？疲┥窠?jīng)外科 400014）

目的比較磁共振彌漫張量成像（DTI）各向異性分?jǐn)?shù)（FA）與入院時(shí)格拉斯哥意識障礙量表（GCS）對兒童彌漫性軸索損傷（DAI）患者損傷程度及預(yù)后判斷的價(jià)值。方法34例DAI患兒入院時(shí)采用GCS評分評價(jià)意識障礙程度，傷后2周內(nèi)行DTI檢查。健康體檢者23例行DTI檢查。測量各部位可視性病灶區(qū)和健側(cè)對稱處FA值及腦中線部位FA值，計(jì)算中線部位平均FA值降低程度及可視性病灶平均FA值降低程度。分析GCS評分、可視性病灶平均FA值降低程度及腦中線部位平均FA值與患兒意識障礙時(shí)間及傷后半年患兒恢復(fù)程度的相關(guān)性。結(jié)果腦中線部位平均FA值降低程度與患兒意識障礙時(shí)間及傷后半年患兒恢復(fù)程度呈顯著相關(guān)（r=0.519,P=0.002;r=0.669,P=0.000）；可視性病灶平均FA值降低程度及GCS評分與患兒意識障礙時(shí)間及傷后半年患兒恢復(fù)程度均呈低度相關(guān)或微弱相關(guān)（r=0.285,P=0.103;r=0.487,P=0.003;r=-0.241,P=0.169;r=-0.229,P=0.192）。腦中線部位平均FA值降低程度及可視性病灶平均FA值降低程度與傷后半年患兒恢復(fù)程度的相關(guān)性高于GCS評分。結(jié)論DTI為診斷DAI的敏感方法，較臨床普遍采用的GCS評分對DAI患兒的損傷程度及預(yù)后判斷更有價(jià)值。

彌漫性軸索損傷；磁共振成像,彌漫；各向異性分?jǐn)?shù)；格拉斯哥意識障礙量表

彌漫性軸索損傷（diffuse axonal injury，DAI）是指頭部在外力作用后引起的以腦白質(zhì)軸索彌漫性損傷為主要特征的一種創(chuàng)傷性腦損傷，是兒童顱腦損傷較為常見的一種損傷形式，以意識障礙為其主要臨床表現(xiàn)。DAI是病理組織形態(tài)學(xué)的診斷，在腦白質(zhì)及腦干發(fā)現(xiàn)有廣泛性分布的軸索收縮球是確診的依據(jù)。目前臨床早期準(zhǔn)確診斷和判斷預(yù)后較為困難，給臨床治療帶來一定的困擾，格拉斯哥意識障礙量表（Glasgow coma scale，GCS）評分為臨床普遍采用的判斷損傷程度及預(yù)后的依據(jù)，但缺乏特異性[1]。磁共振彌漫張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是目前唯一能應(yīng)用于活體、定量分析和評估腦白質(zhì)各向異性改變的技術(shù)，部分各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）是DTI檢查最常用的參數(shù)，被稱為“髓鞘損傷的探針”[2-3]。本研究探討可視性病灶平均FA值降低程度及腦中線部位平均FA值變化在DAI患兒損傷程度及預(yù)后判斷中的價(jià)值，并與GCS評分作為評價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行比較，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 資料與方法

1．1一般資料 選擇2014年3月至2016年1月在本院治療的DAI患兒34例，男19例，女15例；年齡1個(gè)月至13歲，0～3歲5例，3～6歲15例，6歲以上14例，平均（5.50±3.45）歲?；純壕螪AI臨床及影像診斷標(biāo)準(zhǔn)。其中車禍傷24例，墜落傷10例；根據(jù)入院時(shí)GCS評分，輕度意識障礙（13～15分）5例，中度意識障礙（9～12分）17例，重度意識障礙 （3～8分）12例；所有患兒傷后立即出現(xiàn)意識障礙，意識障礙時(shí)間小于3 d 15例，3～7 d 6例，>7～15 d 9例，大于15 d 4例；治療方法為急性期防止繼發(fā)性腦損傷及亞急性期營養(yǎng)支持為主的綜合性治療。病情穩(wěn)定后行后期康復(fù)治療，半年后隨訪恢復(fù)良好14例，肢體運(yùn)動(dòng)障礙17例，面癱2例，語言障礙2例，智力障礙2例，創(chuàng)傷性精神障礙1例?；純河趥?周內(nèi)完成常規(guī)磁共振成像（MRI）及DTI檢查。選擇本院同期正常體檢的對照組23例，男14例，女9例，年齡1～12歲，平均（4.96±3.07）歲，行常規(guī)MRI及DTI檢查。所有對象由監(jiān)護(hù)人簽署知情同意書，研究經(jīng)本院倫理委員會審核并通過。DAI組和對照組的性別和年齡差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

1．2方法

1.2.1診斷標(biāo)準(zhǔn) 目前臨床診斷DAI主要根據(jù)損傷機(jī)制、傷后意識障礙及持續(xù)時(shí)間，無明確定位體征及影像學(xué)（主要是CT）除外其他局灶性腦挫裂傷等[4]，并無統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)。影像學(xué)表現(xiàn)以腦白質(zhì)內(nèi)彌漫性或散在多發(fā)小病灶為特征。其好發(fā)部位在灰、白質(zhì)交界處，半卵圓中心深部腦白質(zhì)，胼胝體及內(nèi)囊等處。CT和MRI平掃診斷敏感性均較差。DTI靈敏度高于T1、T2、FLAIR序列，可以明確診斷[5]。

1.2.2圖像數(shù)據(jù)采集 采用GE Signa propeller HD 1.5 T超導(dǎo)磁共振掃描儀及標(biāo)準(zhǔn)頭部鳥籠線圈。常規(guī)MRI掃描采用快速自旋回波序列，軸位DTI掃描采用單次激發(fā)自旋回波平面成像。掃描時(shí)間252 s（TR/TE：9 000 ms/83．2 ms，彌漫加權(quán)系數(shù)b值取0和1 000，方向數(shù)25，層厚4.0 mm，層間距1.0 mm，NEX=l，視野24 cm×24 cm）。

1.2.3圖像后處理 在GE公司的AW4．4工作站上進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，產(chǎn)生FA圖及三維纖維束成像圖（3D-DTT圖）。在FA圖上選取可視性病灶及健側(cè)對稱處作為興趣區(qū)（region of interest，ROI），測量同一部位相近3處FA值后取平均值。測量腦中線結(jié)構(gòu)可視性病灶平均FA值包括胼胝體、內(nèi)囊、中腦、腦橋及延髓。計(jì)算中線部位平均FA值降低程度（對照組中線部位FA值-中線部位FA值/對照組中線部位FA值）及可視性病灶平均FA值降低程度[（健側(cè)FA值-患側(cè)FA值）/健側(cè)FA值+中線部位FA值降低程度/病灶數(shù)目]。ROI為標(biāo)準(zhǔn)圓形，面積30～35 mm2?？梢曅圆≡钣?名神經(jīng)外科醫(yī)生及2名影像科醫(yī)生共同確認(rèn),胼胝體膝部、壓部ROI選擇示意圖見圖1。將傷后半年隨訪患兒按恢復(fù)程度分為恢復(fù)良好（指不遺留肢體運(yùn)動(dòng)障礙、語言障礙、智力障礙及創(chuàng)傷性精神障礙等后遺癥）和恢復(fù)不良（指遺留肢體運(yùn)動(dòng)障礙、語言障礙、智力障礙及創(chuàng)傷性精神障礙等一種或多種后遺癥）兩大類。分析GCS評分、可視性病灶平均FA值降低程度及腦中線部位平均FA值與患兒意識障礙時(shí)間及傷后半年患兒恢復(fù)程度的相關(guān)性。

2 結(jié) 果

2．1DAI患兒影像學(xué)表現(xiàn) 輕度DAI患兒CT平掃未見明顯異常，MRI平掃T1WI、T2WI序列隱約可見胼胝體、雙側(cè)額葉散在斑點(diǎn)狀稍長T1長T2異常信號。而DTI序列可清晰顯示DAI患兒的病灶，并可以定量分析和評估白質(zhì)各向異性改變，白質(zhì)纖維束成像可顯示腦外傷后白質(zhì)纖維束的形態(tài)變化，見圖2。中重度DAI患兒的CT、MRI、DTI表現(xiàn)更明顯，顯示胼胝體、基底節(jié)多發(fā)病變，白質(zhì)纖維束受損，明顯稀少，見圖3。

2.2DAI患兒可視性病灶FA值的測量結(jié)果 DAI患兒可視性病灶FA值（0.12±0.06）與健側(cè)對稱處FA值（0.17±0.09）比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-6.801，P<0.01）。

2.3DAI患兒腦中線部位FA值的測量結(jié)果 DAI患兒腦中線部位胼胝體膝部FA值（0.22±0.07）、胼胝體壓部FA值（0.30±0.14）與對照組（0.32±0.08、0.43±0.07）比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.461、3.851，P<0.01）。

2.4DAI患兒平均FA值降低程度及GCS評分與患兒臨床表現(xiàn)的相關(guān)性分析 DAI患兒平均FA值降低程度及GCS評分與患兒臨床表現(xiàn)的相關(guān)性分析見表1。其中腦中線部位平均FA值降低程度與患兒意識障礙時(shí)間及傷后半年患兒恢復(fù)程度呈顯著相關(guān)。

A：解剖示意圖；B：DTI原始圖像；C：FA圖；ROI 1：胼胝體膝部；ROI 2:胼胝體壓部
圖1胼胝體膝部、壓部ROI選擇示意圖

A：CT平掃；B、C：MRI平掃（T1WI、T2WI）；D:彌漫加權(quán)成像掃描；E：DTI FA圖；F：白質(zhì)纖維束成像
圖2輕度DAI患兒影像學(xué)表現(xiàn)

A、B：CT平掃；C、D：MRI平掃（T2FLAIR、T2WI）；E、F：白質(zhì)纖維束成像
圖3中重度DAI患兒影像學(xué)表現(xiàn)

2.5平均FA值降低程度及GCS評分與傷后半年患兒恢復(fù)程度的關(guān)系 將可視性病灶平均FA值降低程度分為輕、中、重3組，3組患兒預(yù)后比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=12.544，P<0.05）。將腦中線部位平均FA值降低程度分為輕、中、重3組，3組患兒預(yù)后比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=17.412，P<0.05）。將患兒意識障礙程度根據(jù)GCS評分分為輕、中、重3組，3組患兒預(yù)后比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=3.882，P<0.05），見表2。

表1 FA值及GCS評分與患兒意識障礙時(shí)間及傷后半年患兒恢復(fù)程度的相關(guān)性

表2 平均FA值降低程度及GCS評分與傷后半年患兒恢復(fù)程度的比較（n）

3 討 論

外傷性腦損傷（TBI）是引起人類殘疾和死亡的重要原因之一，兒童缺乏安全意識和自我保護(hù)能力，TBI一直是威脅兒童健康的主要因素之一。TBI主要包括腦震蕩、DAI、腦挫裂傷、原發(fā)性腦干損傷及下丘腦損傷等。DAI是兒童最常見和最嚴(yán)重的TBI形式之一[6]。由于顱骨的保護(hù),大腦不易受到暴力直接的損傷,但不同質(zhì)量的組織因形成相對位移而產(chǎn)生的剪切力會對神經(jīng)軸索、毛細(xì)血管造成損傷，因而腦深部白質(zhì)更易發(fā)生損傷即軸索損傷。胼胝體、內(nèi)囊是投射和聯(lián)絡(luò)纖維高度集中的區(qū)域，負(fù)責(zé)軀體感覺和運(yùn)動(dòng)等重要信息的傳遞，也是DAI最常累及的部位。其病理改變以軸索回縮、斷裂和最終神經(jīng)纖維分解為特征。在腦白質(zhì)及腦干發(fā)現(xiàn)有廣泛性分布的軸索收縮球是確診的依據(jù)[7]。

因而，DAI實(shí)際是病理組織形態(tài)學(xué)的診斷，目前尚無統(tǒng)一的臨床診斷和判斷預(yù)后的標(biāo)準(zhǔn)。國際上普遍采用GCS評分作為急性期判斷傷情輕重的依據(jù)。GCS評分結(jié)合早期CT檢查對于早期TBI傷情判斷有一定的指導(dǎo)作用,但對于判斷預(yù)后和指導(dǎo)臨床搶救及后期康復(fù)卻不盡如人意。尤其是兒童，不同年齡階段由于神經(jīng)功能發(fā)育水平不同，配合度較差，統(tǒng)一的GCS評分標(biāo)準(zhǔn)更不能很好地反映早期的意識情況從而判斷損傷程度[8]。本研究中，盡管根據(jù)不同年齡患兒使用改良GCS評分[9]，但結(jié)果仍然是早期GCS評分與傷后半年患兒恢復(fù)程度呈微弱相關(guān)，也證實(shí)用GCS評價(jià)DAI損傷程度的準(zhǔn)確性較差。傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查，頭顱CT及MRI平掃對DAI的漏診率極高[5]。所以至今臨床尚沒有很好的早期診斷DAI并判斷其損傷程度的方法，這已成為制約DAI救治、康復(fù)及預(yù)后判斷的瓶頸。神經(jīng)科學(xué)發(fā)展迅猛，而DAI的相關(guān)研究卻明顯滯后，嚴(yán)重制約了其個(gè)體化治療的發(fā)展。

DTI是由彌漫加權(quán)成像技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展而來的一項(xiàng)新型MRI技術(shù)，可利用彌漫敏感梯度從多個(gè)方向?qū)λ肿拥膹浡飨虍愋赃M(jìn)行量化，從而反映活體組織內(nèi)的細(xì)微結(jié)構(gòu)、神經(jīng)纖維束的走向及受損情況、膜滲透性和溫度方面的信息。DTI對白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變十分敏感，可定量分析和評估白質(zhì)各向異性改變。白質(zhì)纖維束成像可顯示腦白質(zhì)纖維束的走行和分布，并可觀察白質(zhì)纖維束的完整性和空間方向性，可顯示腦外傷后白質(zhì)纖維束的形態(tài)變化[10]。

FA是DTI檢查最常用的參數(shù)，是彌漫各向異性成分與整個(gè)擴(kuò)散張量的比值，反映各向異性程度，數(shù)值在0與1之間，0代表最大各向同性，1代表最大各向異性。FA值的變化與神經(jīng)元脫失、神經(jīng)纖維走行方向改變有關(guān)，因此被稱為“髓鞘損傷的探針”。FA值的高低與白質(zhì)纖維束的方向有關(guān)，平行纖維越多，方向一致性越強(qiáng)，F(xiàn)A值越高；相反，F(xiàn)A值越低。近幾年國外已有學(xué)者對DTI與DAI患兒神經(jīng)功能恢復(fù)的相關(guān)性進(jìn)行了初步的研究。認(rèn)為DTI不僅是檢測DAI患兒的有效方法，對DAI患兒認(rèn)知功能障礙的檢測也有效。在TBI患兒中，損傷灶越小，F(xiàn)A值越高，F(xiàn)A值的變化越小，預(yù)后越好。FA值可定量評估軸索損傷的程度，可作為評價(jià)DAI嚴(yán)重程度的指標(biāo)[11]。但如前文所述，兒童DAI的早期臨床診斷和預(yù)后判斷更為困難，目前尚少見相關(guān)研究報(bào)道。

筆者的研究表明DAI患兒腦中線部位平均FA值降低程度與患兒意識障礙時(shí)間呈顯著相關(guān)，可視性病灶平均FA值降低程度及GCS評分與患兒意識障礙時(shí)間呈微弱相關(guān)，前者的相關(guān)性略高于后者。腦中線部位平均FA值降低程度與傷后半年患兒恢復(fù)程度呈顯著相關(guān)，可視性病灶平均FA值降低程度與傷后半年患兒恢復(fù)程度均呈低度相關(guān)；GCS評分與傷后半年患兒恢復(fù)程度呈微弱相關(guān)；腦中線部位平均FA值降低程度及可視性病灶平均FA值降低程度與傷后半年患兒恢復(fù)程度的相關(guān)性高于GCS評分。提示DTI為診斷DAI的敏感序列，較臨床普遍采用的GCS評分對DAI患兒的損傷程度及預(yù)后判斷更有價(jià)值。腦中線部位的FA值與DAI的意識障礙時(shí)間和遠(yuǎn)期預(yù)后均有較強(qiáng)的相關(guān)性，優(yōu)于可視化病灶的FA值和GCS評分，提示腦中線部位的FA值是診斷DAI和判斷預(yù)后最敏感的指標(biāo)。這是本研究與目前國內(nèi)外其他已報(bào)道研究的最大區(qū)別，既往研究主要集中于可視化病灶[12]。而本研究同時(shí)分析腦中線部位的FA值和可視化病灶的FA值，得到這樣的結(jié)果，分析原因可能是DAI損傷部位通常較為復(fù)雜，可視化病灶雖然是損傷最嚴(yán)重的部位，但并不一定是影響預(yù)后最大的部位。而腦中線部位是重要的神經(jīng)功能傳導(dǎo)束集中的區(qū)域，盡管不一定有普通MRI掃描下的可視化病灶，但其損傷后導(dǎo)致的神經(jīng)功能障礙更為明顯。

盡管本研究在DAI患兒診斷技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)步,提示DTI可能成為DAI的早期診斷和預(yù)后判斷的更為可靠和準(zhǔn)確的手段。但作為單中心的臨床研究，偏倚較大，又不能進(jìn)行組織病理學(xué)的證實(shí)，所以其可靠性仍有待進(jìn)一步研究。

[1]姜曙,鞠延,賀民,等.56例腦彌漫性軸索損傷的臨床分析[J].中華創(chuàng)傷雜志,2000,16（10）:589-591.

[2]Marquez de la Plata CD,Yang FG,Wang JY,et al.Diffusion tensor imaging biomarkers for traumatic axonal injury:analysis of three analytic methods[J].J Int Neuropsychol Soc,2011,17（1）:24-35.

[3]Huisman TA,Schwamm LH,Schaefer PW,et al.Diffusion tensor imaging as potential biomarker of white matter injury in diffuse axonal injury[J].AJNR Am J Neuroradiol,2004,25（3）:370-376.

[4]何永生，黃光富，章翔.新編神經(jīng)外科學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2014.

[5]潘恩源，陳麗英.兒科影像診斷學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2007.

[6]Tong KA,Ashwal S,Holshouser BA,et al.Diffuse axonal injury in children:clinical correlation with hemorrhagic lesions[J].Ann Neurol,2004,56（1）:36-50.

[7]Adams JH,Doyle D,Graham DI,et al.Diffuse axonal injury in head injuries caused by a fall[J].Lancet,1984,2（8417/8418）:1420-1422.

[8]孫駭浪,魯中原,張建,等.32例兒童彌散性軸索損傷的臨床分析[J].中華小兒外科雜志，2013，34（11）:806-809.

[9]謝敏,裴莉敏.彌漫性軸索損傷的CT診斷探討[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué),2012,40（2）:178-181.

[10]Kinnunen KM,Greenwood R,Powell JH,et al.White matter damage and cognitive impairment after traumatic brain injury[J].Brain,2011,134（Pt 2）:449-463.

[11]Spitz G,Maller JJ,O′Sullivan R,et al.White matter integrity following traumatic brain injury:the association with severity of injury and cognitive functioning[J].Brain Topogr,2013,26（4）:648-660.

[12]馮振廣,李牧,夏爽,等.聯(lián)合磁敏感加權(quán)成像和擴(kuò)散加權(quán)成像對腦彌漫性軸索損傷的診斷和預(yù)后評價(jià)[J].中華創(chuàng)傷雜志,2014,30（1）:33-38.

AquantitativestudyonevaluationofchilddiffuseaxonalinjuryseveritybyusingMRdiffusiontensorimaging*

ZhangYuting1，LiLusheng2△，HeLing1，CaiJinhua1，LiangPing2，LiYingliang2，ZhaiXuan2

（1.DepartmentofRadiology,AffiliatedChildren′sHospital,ChongqingMedicalUniversity/MinistryofEducationKeyLaboratoryofChildDevelopmentandDisorders,ChongqingInternationalScienceandTechnologyCooperationCenterforChildDevelopmentandDisorders/KeyLaboratoryofPediatricsinChongqing,Chongqing400014,China;2.DepartmentofNeurosurgery,PediatricSurgery（NationalKeyClinicalSpecialist）,AffiliatedChildren′sHospital,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing400014,China）

ObjectiveTo compare the value of fractional anisotropy（FA）of MR diffusion tensor imaging（DTI） and Glasgow coma scale（GCS） at admission for judging the injury severity and prognosis of diffuse axonal injury （DAI）．MethodsThirty-four patients with DAI adopted the GCS score to evaluate the conscious disturbance levels at admission and conducted the DTI examination within 2 weeks.Twenty-three individuals undergoing healthy physical examination conducted the DTI examination.The FA values of visuality lesion area in various sites,healthy side symmetric site and cerebral midline site were measured.The reduction degree of mean FA value at midline site and visuality lesions were measured.The correlation between GCS score,mean FA value reduction degree in visuality lesions and mean FA value at cerebral midline site with consciousness disorder time and recovery degree in half a year after injury was analyzed.ResultsThe reduction degree of mean FA value at cerebral midline site was significantly correlated with consciousness disorder time and recovery degree in half a year after injury（r=0.519,P=0.002;r=0.669,P=0.000）;the mean FA value reduction degree in visuality lesions and GCS score had low or weak correlation with consciousness disorder time and recovery degree in half a year after injury（r=0.285,P=0.103;r=0.487,P=0.003;r=-0.241,P=0.169;r=-0.229,P=0.192）.The correlation between mean FA reduction degree in cerebral midline site and mean FA value reduction degree in visuality lesions with the recovery degree in a half years after injury was higher than that in GCS score.ConclusionDTI is a sensitive sequence for diagnosing DAI and has much more value for judging the injury degree and prognosis than the GCS score generally adopted by clinic．

diffuse axonal injury； magnetic resonance imaging,diffusion；fractional anisotropy；Glasgow coma scale

重慶市科委科技攻關(guān)（應(yīng)用技術(shù)研發(fā)類）基金資助項(xiàng)目（cstc2012gg-yyjs10013）。

張雨婷（1983-），主治醫(yī)師，博士，主要從事兒科影像診斷的研究?！?/p>

，E-mail:404616073@qq.com。

651.1

A

1671-8348（2017）30-4196-04

2017-01-19

2017-04-07）