孫永兵，趙 鑫，邢慶娜，孟令松，何雄鵬，張小安

(鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450051)

孤獨(dú)癥譜系障礙(autism spectrum disorder， ASD)為廣泛腦發(fā)育障礙性疾病，主要癥狀為溝通能力缺陷、社交障礙、重復(fù)刻板行為及局限的興趣等。美國8歲以下兒童ASD患病率為1/54，男性遠(yuǎn)高于女性[1]。ASD患者存在神經(jīng)解剖學(xué)特征和大腦連通性改變[2]。作為大腦最大的白質(zhì)纖維束，胼胝體(corpus callosum， CC)對大腦半球信息傳輸至關(guān)重要[3]，其改變可能與癲癇、孤獨(dú)癥和精神分裂癥[4]等有關(guān)。 ASD患者CC面積減小，各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy， FA)降低[5]，大腦半球功能連通性降低[6]，但對于學(xué)齡前期ASD患兒研究較少。本研究采用MR彌散峰度成像(diffusion kurtosis imaging， DKI)技術(shù)評估3～5歲ASD患兒CC結(jié)構(gòu)改變及其與臨床心理評分的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2020年5月—2021年5月21例于鄭州大學(xué)第三附屬醫(yī)院首次確診為ASD的患兒(ASD組)，男13例，女8例，月齡37～58個月，平均(40.7±6.0)個月。納入標(biāo)準(zhǔn)：①月齡36～60個月，右利手；②出生孕周≥37周；③符合《美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊》第5版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-Ⅴ criteria, DSM-Ⅴ)診斷ASD標(biāo)準(zhǔn)[7]；④兒童孤獨(dú)癥評定量表(childhood autism rating scale， CARS)得分≥30分[8]；⑤無頭部外傷及驚厥史，無其他精神疾病史、無神經(jīng)系統(tǒng)疾病家族史及精神藥物治療史；⑥無局灶性或彌漫性腦內(nèi)病變；⑦接受治療前完成臨床評估及MR檢查。排除存在明顯出生缺陷者。同期納入20名年齡及性別等匹配的健康兒童作為對照組，男11名，女9名，月齡36～56個月，平均(43.2±5.5)個月。本研究經(jīng)院倫理委員會批準(zhǔn)(編號：2021-138-01)，監(jiān)護(hù)人同意并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa Pioneer 3.0T MR掃描儀，16通道頭部線圈。檢查前30 min以5%水合氯醛(0.5 ml/kg體質(zhì)量)灌腸，檢查時于外耳道插入棉球，固定頭部，于受試者入睡后使其仰臥，行顱腦MR掃描。完成常規(guī)序列掃描后，以平面回波序列采集顱腦矢狀位DKI，參數(shù)：TR 8 200 ms，TE 2.32 ms，層厚3 mm，層間距0，矩陣256×256，NEX 1，視野200 mm×200 mm，彌散梯度方向數(shù)量25，b值=0、1 000和2 000 s/mm2，掃描時間2 min 43 s，層數(shù)20；采集層面包括正中矢狀面，清楚顯示穹隆、前聯(lián)合、中腦導(dǎo)水管、小腦原裂和錐前裂。基于Witelson五分法[9]于放大的正中矢狀切面圖像上劃分CC，以線段連接CC最前端和最后端，再以4條與之垂直的垂線劃分CC(圖1)。

圖1 CC分區(qū)示意圖 Ⅰ區(qū)(前1/3)：前額、前運(yùn)動和輔助運(yùn)動區(qū)；Ⅱ區(qū)(前中體)：運(yùn)動區(qū)；Ⅲ區(qū)(后中體)：軀體，后頂葉皮層；Ⅳ區(qū)(峽部)：后頂葉皮層，顳上區(qū)；Ⅴ區(qū)(壓部)：枕骨，顳下；ACC：CC前部；PCC：CC后部

1.3 圖像分析 將DKI導(dǎo)入iQuant工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得FA、平均彌散率(mean diffusivity， MD)、軸向彌散率(axial diffusivity， Da)、徑向彌散率(radial diffusivity， Dr)及平均峰度(mean kurtosis， MK)圖，并依次導(dǎo)入ITK-SNAP 3.8.0軟件。由1名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師參照FA圖，于清晰顯示CC的正中矢狀切面，以最小體素圓形測量工具，分別于CC前三分之一、前中體、后中體、峽部和壓部勾畫ROI，使其均處于解剖部位中心，測量3次后取平均值作為結(jié)果，見圖2。

圖2 ASD患兒，男，42個月 A～E.分別為腦矢狀位DKI FA圖(A)、MD圖(B)、Da圖(C)、Dr圖(D)及MK圖(E) (紅色、綠色、深藍(lán)色、黃色及青色依次代表CC的Ⅰ～Ⅴ區(qū))

表1 ASD患兒與對健康兒童基本資料比較

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。以頻數(shù)表示計數(shù)資料，采用χ2檢驗(yàn)比較組間性別差異；以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較組間基本資料及CC各分區(qū)DKI參數(shù)差異。采用單因素方差分析比較組內(nèi)CC各分區(qū)DKI參數(shù)差異，以Bonferroni校正進(jìn)行多重比較。以多元線性回歸分析ASD組CARS評分與CC各分區(qū)DKI參數(shù)的關(guān)系。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料 ASD組與對照組性別、年齡、體質(zhì)量及出生體質(zhì)量差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。ASD組平均CARS得分為(35.68±0.82)分。

2.2 CC各分區(qū)DKI參數(shù) ASD組CC Ⅰ區(qū)FA、Ⅱ區(qū)FA和Da、Ⅳ區(qū)FA均高于對照組(P均<0.05)，Ⅰ區(qū)MD和Dr、Ⅱ區(qū)Dr和MK、Ⅳ區(qū)MD、Dr和MK、Ⅴ區(qū)FA、Da和MK均低于對照組(P均<0.05)。ASD組CC各區(qū)FA、MD和Dr差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；Ⅴ區(qū)Da低于Ⅱ區(qū)(P<0.05)；Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ區(qū)MK均低于Ⅴ區(qū)(P均<0.05)。對照組CC各分區(qū)Da差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；Ⅲ、Ⅴ區(qū)FA高于Ⅰ區(qū)(P均<0.05)，Ⅴ區(qū)MD、Ⅲ和Ⅴ區(qū)Dr均低于Ⅰ區(qū)(P均<0.05)；Ⅴ區(qū)FA高于Ⅱ區(qū)(P<0.05)，Ⅴ區(qū)Dr和MK均低于Ⅱ區(qū)(P均<0.05)；Ⅴ區(qū)FA高于Ⅳ區(qū)(P<0.05)，Ⅴ區(qū)MD、Dr和MK均低于Ⅳ區(qū)(P均<0.05)。見表2。

2.3 回歸分析 CARS評分(Y)與CC Ⅱ和Ⅳ區(qū)DKI參數(shù)存在線性回歸關(guān)系，回歸方程分別為：Y(Ⅱ區(qū))=-159.162+0.225×FA-0.017×MD-0.007×Da+0.114×Dr-0.001×MK；Y(Ⅳ區(qū))=-28.285+0.063×FA-0.037×MD+0.015×Da+0.026×Dr+0.001×MK。見表3。

3 討論

DKI由彌散張量成像(diffusion tensor imaging， DTI)發(fā)展而來，其參數(shù)中，F(xiàn)A反映水分子彌散的方向[10]，主要受軸突直徑及髓鞘化程度影響；MD為水分子在組織空間內(nèi)的平均彌散系數(shù)，與組織內(nèi)水含量有關(guān)；Da和Dr分別反映平行和垂直于纖維束方向的彌散率；并引入峰度指標(biāo)監(jiān)測組織非高斯彌散行為[11]。生物組織(如大腦)內(nèi)均存在非高斯彌散，由微觀膜、細(xì)胞器和神經(jīng)元隔間等復(fù)雜組織產(chǎn)生[12]。峰度增加是大腦發(fā)育和成熟的特征[13]，或意味著病變復(fù)雜性增加[14]；MK為彌散峰度的均值。本研究以3～5歲ASD患兒作為研究對象[15]，探討其CC結(jié)構(gòu)改變。

表2 ASD患兒與對健康兒童CC各分區(qū)DKI參數(shù)比較

表3 ASD患兒CARS得分與CC各分區(qū) DKI參數(shù)回歸分析結(jié)果

相比對照組，本研究ASD組CC Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ區(qū)FA增高而Dr降低，提示CC可能存在軸突或髓鞘變性，使纖維內(nèi)水分子徑向彌散阻力增大，即ASD組CC存在發(fā)育異常，與常琛等[16]研究結(jié)果相符，但與SUI等[17]結(jié)論不同，考慮與后者樣本年齡較大有關(guān)；Ⅱ區(qū)Da增高、MK降低而Ⅴ區(qū)Da、FA和MK均降低，提示ASD組Ⅱ區(qū)和Ⅴ區(qū)可能存在軸突口徑或纖維填充異常，導(dǎo)致組織成分復(fù)雜性降低、大腦成熟度下降(MK減小)及水分子Da改變。ASD組Ⅰ和Ⅳ區(qū)MD低于對照組，表明ASD組CC水分子平均彌散度下降。本研究發(fā)現(xiàn)ASD組Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ區(qū)CC均存在微結(jié)構(gòu)改變，與BOGER-MEGIDDO等[18]結(jié)論相符。白芝蘭等[19]認(rèn)為ASD患兒CC前部及體部均存在微結(jié)構(gòu)改變，而本研究CC Ⅲ區(qū)無明顯異常，考慮與CC分區(qū)方法不同有關(guān)。

本研究ASD組CC各分區(qū)FA、MD和Dr無顯著差異，而Ⅱ區(qū)與Ⅴ區(qū)Da，Ⅴ區(qū)與Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ區(qū)MK均存在差異；對照組CC各分區(qū)除Da外其余DKI參數(shù)均存在差異，其中Ⅰ區(qū)和Ⅴ區(qū)FA、MD及Dr均存在差異。對照組CC各分區(qū)間存在結(jié)構(gòu)差異驗(yàn)證了WITELSON等[9]的結(jié)論，而ASD組部分節(jié)段無顯著差異提示其CC結(jié)構(gòu)可能已發(fā)生改變，即各部分趨于同質(zhì)化；ASD組大部分彌散參數(shù)無差異而部分分區(qū)MK存在差異，提示DKI檢測CC微結(jié)構(gòu)改變較DTI更為敏感。

大腦為一個整體，CC在處理兩側(cè)大腦半球信息中發(fā)揮重要作用；兩側(cè)大腦半球的運(yùn)動纖維信息傳遞受阻可致出現(xiàn)重復(fù)刻板行為等癥狀。本研究線性回歸分析結(jié)果表明，ASD組CC Ⅱ和Ⅳ區(qū)DKI參數(shù)與CARS評分相關(guān)。Ⅱ區(qū)主要投射CC運(yùn)動纖維束，Ⅳ區(qū)峽部主要投射后頂葉皮層和顳葉纖維束[20]。顳葉主要參與處理聽覺信息和情緒精神活動。ASD患兒Ⅳ區(qū)結(jié)構(gòu)異?？芍缕湔J(rèn)知行為、決策和社會行為調(diào)節(jié)異常。本研究所獲2個回歸方程的R2均>0.50，即擬合度較好，表明DKI技術(shù)有助于發(fā)現(xiàn)ASD患兒CC微結(jié)構(gòu)改變并評估其嚴(yán)重程度，從而指導(dǎo)治療。

綜上所述，3～5歲ASD患兒CC存在結(jié)構(gòu)改變，其中Ⅱ和Ⅳ區(qū)CC的DKI參數(shù)與臨床心理評分具有相關(guān)性。但本研究樣本量較小，且未使用精細(xì)評分量表，僅討論CARS總分，且僅關(guān)注CC，可能忽略其他因素對腦組織改變的影響，有待進(jìn)一步完善。