徐莉 郭翔 陳月芹*

孤獨癥譜系障礙（autism spectrum disorder，ASD）是一類以社交、情感互動障礙，以及興趣狹隘、行為刻板為基本特征的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病。ASD患病率呈逐年上升趨勢，美國8 歲兒童ASD 的患病率為1.7%[1]，而我國0～6 歲ASD 患病率為1.8‰[2]。ASD 病因不明，目前認(rèn)為是由遺傳、發(fā)育和環(huán)境因素的相互作用而引起[3]。MRI 技術(shù)憑借無創(chuàng)、客觀及安全等優(yōu)勢逐漸成為ASD 診療過程中重要的輔助檢查手段[4]。其中，擴散張量成像( diffusion tensor imaging，DTI)是目前唯一能在活體組織中無創(chuàng)性顯示白質(zhì)纖維束完整性和方向的技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)ASD病人存在廣泛的全腦白質(zhì)纖維束微結(jié)構(gòu)的異常，且這種異常與年齡、性別和臨床癥狀嚴(yán)重程度均有著相關(guān)性[5-6]。本文就DTI 技術(shù)原理及該技術(shù)在ASD 中的應(yīng)用進行綜述。

1 DTI 原理及數(shù)據(jù)分析方法

DTI 是在擴散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展而來，能夠提供三維空間內(nèi)水分子擴散速度和方向的定量信息[7]。DTI 最常用的定量參數(shù)包括部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）、平均擴散率（mean diffusion，MD）、軸向擴散率（axial diffusivity，AD）及徑向擴散率（radial diffusivity，RD)。FA 值能用于定量測量腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的各向異性，從而反映腦白質(zhì)纖維束的完整性，受白質(zhì)纖維束中神經(jīng)纖維密度、軸突直徑和髓鞘形成程度的影響。MD 值可以測量平均擴散程度，該參數(shù)與方向無關(guān)，可反映髓鞘形成的程度、細胞間隙和軸突密度。AD 值代表水分子沿擴散主軸方向的擴散速率，可反映軸突生長情況。RD 值代表水分子在垂直于擴散主軸方向的擴散速率，可反映髓鞘形成情況。在對ASD 病人的研究中，F(xiàn)A 值和MD 值的應(yīng)用最為廣泛。

目前基于DTI 的ASD 研究中，常采用以下3 種分析方法進行DTI 定量分析：①基于手動勾畫興趣區(qū)（ROI）的分析方法，即在DTI 參數(shù)圖上人工勾畫ROI，再對區(qū)域內(nèi)的參數(shù)值進行分析，找出參數(shù)差異。②基于體素的分析（voxel-based analysis，VBA），該方法是從基于體素的形態(tài)學(xué)分析（voxel-based morphometry，VBM）發(fā)展而來，是一種通過對全腦的所有體素進行統(tǒng)計分析，將有顯著差異的腦白質(zhì)區(qū)域顯現(xiàn)出來的全自動分析方法。③基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計（tract-based spatial statistics，TBSS），該方法以纖維束示蹤為基礎(chǔ)，其核心是基于全腦FA圖創(chuàng)建所有受試者的平均FA 骨架圖，從而顯示白質(zhì)纖維束微結(jié)構(gòu)的完整性。相對于ROI 方法，TBSS方法無需勾畫特定腦區(qū)，具有更強的可重復(fù)性；相對于VBA，TBSS 無需對圖像進行高斯平滑處理，具有更強的準(zhǔn)確性和可比性。因此，TBSS 分析方法在ASD 的DTI 研究中應(yīng)用更為廣泛[3，7]。

2 DTI 對全腦白質(zhì)纖維束的評價

ASD 病人的DTI 影像上可見全腦白質(zhì)纖維束完整性存在廣泛異常。大部分研究發(fā)現(xiàn)ASD 病人的胼胝體、扣帶束、上縱束、下縱束、勾狀束、丘腦前輻射及內(nèi)囊前后肢等纖維束FA 值較正常人降低，而MD 值升高，認(rèn)為是由于全腦纖維束密度降低、髓鞘化欠佳、軸突完整性受損以及腦結(jié)構(gòu)連接性降低所致[8-11]。少數(shù)研究結(jié)果不一致，如Rowley 等[12]發(fā)現(xiàn)額葉、外囊及胼胝體區(qū)FA 值較正常人無明顯異常，而MD 值減低；Kato 等[13]發(fā)現(xiàn)左側(cè)上縱束FA 值較正常人升高，MD 值較正常人減低[12-13]。也有研究[14]發(fā)現(xiàn)ASD 病人全腦白質(zhì)纖維束無明顯異常。上述研究結(jié)果的差異可能與各研究中病人的年齡、性別、智力及頭圍等的不同有關(guān)。

3 DTI 對特定腦白質(zhì)纖維束的評價

當(dāng)ASD 病人腦白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)受損時，可導(dǎo)致局部腦區(qū)及多個腦區(qū)間連接性減低，引發(fā)相應(yīng)的臨床癥狀?；贒TI 技術(shù)分析特定纖維束或腦組織結(jié)構(gòu)，并將FA 值或MD 值與臨床量表指標(biāo)相關(guān)聯(lián)，有助于發(fā)現(xiàn)ASD 病人白質(zhì)纖維束異常與臨床癥狀的相關(guān)性。研究多集中在特定纖維束，包括胼胝體、丘腦前輻射、扣帶束及上縱束。

3.1 胼胝體 胼胝體是連接雙側(cè)大腦半球的最大聯(lián)合纖維，具有信息傳遞和整合功能。Temur 等[15]發(fā)現(xiàn)ASD 病人胼胝體膝部、壓部與體部FA 值較正常人降低；但Wolff 等[16]發(fā)現(xiàn)ASD 病人胼胝體壓部FA值高于正常對照組；常等[17]發(fā)現(xiàn)4～5 歲ASD 病人胼胝體膝部FA 值高于正常對照組。雖然各研究結(jié)果之間存在差異性，但均證實ASD 病人胼胝體的微結(jié)構(gòu)存在異常，并且這些異常區(qū)域的投射纖維均連接前額葉皮質(zhì)。有研究者[11，18]發(fā)現(xiàn)，ASD 病人的胼胝體FA 值與兒童孤獨癥評定量表中“對環(huán)境變化的適應(yīng)”的得分呈正相關(guān)，即FA 值越小，病人對環(huán)境變化適應(yīng)性越弱，刻板重復(fù)行為越多。此外，有研究[5]發(fā)現(xiàn)，發(fā)育商與左側(cè)胼胝體壓部FA 值呈正相關(guān)，語言表達和語言理解與左側(cè)胼胝體體部FA 值呈正相關(guān)，即FA 值越低，ASD 病人的發(fā)育商、語言表達及語言理解能力越低。

3.2 丘腦前輻射 丘腦前輻射是腦內(nèi)的主要投射纖維，它穿過內(nèi)囊前肢將下丘腦和邊緣結(jié)構(gòu)纖維與額葉皮質(zhì)相連接，與語言、注意力、執(zhí)行功能及認(rèn)知功能相關(guān)[19]。Nair 等[19]應(yīng)用DTI 發(fā)現(xiàn)ASD 病人丘腦前輻射FA 值降低、MD 值升高，認(rèn)為這些異?？赡苁茿SD 出現(xiàn)認(rèn)知障礙及執(zhí)行功能障礙癥狀的原因。

3.3 扣帶束及上縱束 扣帶束及上縱束是腦內(nèi)主要的聯(lián)絡(luò)纖維?？蹘饕B接扣帶回，與情感、認(rèn)知及行為關(guān)系密切。Li 等[20]研究發(fā)現(xiàn)右側(cè)扣帶束FA值較正常對照組升高，并且與面部情感識別功能受損呈正相關(guān)。Jung 等[21]研究結(jié)果顯示，ASD 病人扣帶束FA 值降低、MD 值升高。Thakkar 等[22]認(rèn)為扣帶束受損（FA 值降低）后，其與周圍纖維連通性減低，由此可導(dǎo)致ASD 病人社會情感交流障礙及行為限制和重復(fù)。上縱束連接額葉、頂葉和顳葉，是Broca區(qū)和Wernicke 區(qū)之間信息交換的重要結(jié)構(gòu)。Im 等[23]發(fā)現(xiàn)ASD 病人左側(cè)上縱束FA 值降低、MD 值升高，并且左側(cè)上縱束FA 值與孤獨癥診斷訪談量表-修訂版(autism diagnostic interview-revised，ADI-R)中的社會互動得分呈負(fù)相關(guān)，即FA 值越低，病人社交障礙癥狀越重。

4 DTI 在評價年齡和性別對腦白質(zhì)纖維束影響中的應(yīng)用

不同年齡的ASD 病人腦白質(zhì)纖維束生長發(fā)育軌跡與正常同齡人相比有所不同。ASD 病人在幼兒期（1～3 歲）全腦白質(zhì)纖維束呈快速生長，F(xiàn)A 值明顯升高[24]；到學(xué)齡前期（4～7 歲）時，部分腦纖維束發(fā)育速度緩慢，F(xiàn)A 值開始減低[25]；在兒童晚期、青春期及青年早期（7～25 歲），全腦白質(zhì)纖維束發(fā)育速度明顯減慢，F(xiàn)A 值明顯減低[10-11]；在中青年時期（25～55 歲），全腦白質(zhì)纖維束發(fā)育速度接近正常人，F(xiàn)A 值、MD值與正常同齡人無明顯差異[14]。ASD 病人異常的腦白質(zhì)發(fā)育軌跡能夠解釋其腦容量的異常變化，即ASD 病人在幼兒期時的腦容量大于正常發(fā)育的兒童，而在兒童晚期時腦容量不再增加，成年后腦容量接近正常同齡人[26-27]。

此外，ASD 病人中男女比例明顯不同，有研究[28]認(rèn)為男性患病率約為女性的4 倍。但女性病人的癥狀往往較為嚴(yán)重，可表現(xiàn)出更加嚴(yán)重的智力和行為問題[6，28]。有研究[6，29]采用DTI 技術(shù)分析不同性別ASD 病人間的腦白質(zhì)纖維束差異發(fā)現(xiàn)，相比男性病人，女性病人的聯(lián)合纖維與投射纖維FA 值降低更加顯著。但是，性別是如何影響ASD 癥狀的原因尚未知曉。

5 DTI 在ASD 與其他精神疾病鑒別中的應(yīng)用

ASD 病人的臨床癥狀復(fù)雜多樣，部分癥狀與多動癥、強迫癥、抑郁癥及智力障礙等疾病的癥狀相似，DTI 可用于部分疾病間的鑒別。例如，有研究[30-31]利用DTI 技術(shù)對比ASD 病人與多動癥病人，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ASD 病人的胼胝體、內(nèi)囊、小腦及上縱束FA 值均降低，但多動癥病人的內(nèi)囊FA 值較ASD 病人降低更加明顯；另有研究[32]發(fā)現(xiàn)ASD 合并強迫癥病人左側(cè)鉤狀束FA 值顯著低于ASD 病人。但DTI 技術(shù)對ASD、抑郁癥及智力障礙間的鑒別存在局限性。有研究[33]顯示ASD 合并抑郁癥病人雙側(cè)內(nèi)囊前肢及放射冠FA 值均減低，與單純抑郁癥病人相似；另有研究[34]發(fā)現(xiàn)額枕束、扣帶束FA 值在ASD 與智力障礙病人均減少，鑒別較為困難。因此，DTI 可為ASD與多動癥及強迫癥鑒別提供客觀依據(jù)，但對ASD 與其他精神疾病的鑒別仍需進一步深入研究。

6 小結(jié)

綜上所述，DTI 在ASD 的研究中具有廣泛的應(yīng)用價值，尤其在評價全腦及特定纖維束微結(jié)構(gòu)的損傷，分析年齡、性別與臨床癥狀的相關(guān)性等方面，發(fā)揮著重要的作用。但是，由于研究人群及研究方法的不一致性，導(dǎo)致結(jié)果仍存在異質(zhì)性，相關(guān)病理機制也仍待進一步研究。如何解決這一異質(zhì)性是今后研究的重點，相信隨著多模態(tài)MRI 及人工智能在這一研究領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，未來有希望發(fā)現(xiàn)一致性的神經(jīng)病理依據(jù)，從而更好地對ASD 進行早期診斷。