磁共振扩散张量成像在婴幼儿脑瘫诊断中的应用价值

张朋，刘鹏，刘杰，王颖，高修成，张见

南京医科大学附属南京儿童医院放射科，江苏 南京 210008

磁共振扩散张量成像在婴幼儿脑瘫诊断中的应用价值

张朋，刘鹏，刘杰，王颖，高修成，张见

南京医科大学附属南京儿童医院放射科，江苏 南京 210008

脑性瘫痪（Cerebral Palsy），简称脑瘫，通常是指在出生前到出生后一个月内由各种原因引起的非进行性脑损伤或脑发育异常所导致的中枢性运动障碍，是儿童最常见的脑损伤综合征[1]。脑瘫的病因有很多，且不同患儿其患病程度不一，及早确诊并制定合理的康复治疗计划是提高疗效的关键。处于婴幼儿期（0～3岁）的脑瘫患者，其语言、动作、视觉和听觉等身体机能尚处于发育的起始阶段，身体各项发育指标及发育进程亦都不尽相同，因此其脑瘫缺乏特异性体征，与一般的运动发育迟缓难于区别，给临床确诊及康复治疗带来了难度[2]。磁共振扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）能够直观地显示神经纤维束的走形和受损状况，可以为婴幼儿期脑瘫的确诊提供依据，对临床制定合理有效的诊疗康复计划具有重要意义。本文通过回顾性比较分析33例脑瘫患儿与33例正常婴幼儿的影像学资料，旨在探讨DTI在婴幼儿脑瘫诊断中的应用价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选择 2012年1月～2014年5月于我院经临床确诊的33例脑瘫婴幼儿作为脑瘫组，所有患者均无特异性临床症状，集中表现为体格、语言、智力或运动发育较同龄儿低下，单侧或双侧肢体肌张力高，协调性差及异常姿势等。其中男性21例，女性12例；早产儿12例，足月21例。年龄0.5～3岁，平均1.5岁。

选择33例正常婴幼儿作为对照组，均为足月产且排除罹患各种常见神经系统疾病的可能，其中男性19例，女性14例，年龄0.5～3岁，平均1.6岁。

1.2 检查方法

按照剂量1mL/kg，使受检者口服5%水合氯醛镇静。待其熟睡后采用SIEMENS Avanto 1.5T磁共振扫描仪，12通道头颅矩阵线圈。先行常规头颅磁共振扫描，包括T1WI、T2WI、FLAIR 和DWI序列。然后用平面回波序列（Echo Planar Imaging，EPI）进行DTI扫描，具体参数为：TR 6700 ms，TE 106 ms，b值1000 s/mm2，层厚4 mm，无间隔，FOV 23 cm×23 cm。

1.3 图像处理及分析

使用图像处理工作站对DTI原始数据进行处理，生成三维彩色编码张量图及各向异性（Fractional Anisotropy，FA）图。然后由两位高年资医师综合分析：① 在三维彩色编码张量图上观察神经纤维束的走形、数量、密度等；② 采用双盲法在FA图上分别以脑干皮质脊髓束、内囊前肢、内囊后肢、内囊膝、胼胝体膝部和胼胝体压部为兴趣区进行测量，兴趣区面积为10～15 mm2，每个兴趣区测量3次，取平均值。

1.4 统计学处理及分析

采用SPSS 19.0软件进行统计分析，脑瘫组和对照组的FA值比较采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组和脑瘫组的DTI表现

对照组和脑瘫组的DTI图像，见图1。

33例脑瘫患儿中，23例伴有不同部位和不同程度的神经纤维束稀疏、中断及走行异常；10例患儿神经纤维束改变不明显。

图1 对照组与脑瘫组的DTI图像

2.2 对照组和脑瘫组兴趣区的FA值比较

与对照组相比，脑瘫组脑干皮质脊髓束、内囊前肢、内囊后肢、内囊膝、胼胝体膝部和胼胝体压部等兴趣区的FA值较低，且差异均有统计学意义，见表1。

表1 脑瘫组和对照组兴趣区的FA值比较（±s，n=33）

表1 脑瘫组和对照组兴趣区的FA值比较（±s，n=33）

部位 FA值 t值 P值对照组 脑瘫组皮质脊髓束 0．422±0．059 0．387±0．038 3．119 P＜0．05内囊前肢 0．402±0．060 0．367±0．055 2．741 P＜0．05内囊后肢 0．403±0．047 0．378±0．049 2．294 P＜0．05内囊膝 0．430±0．044 0．378±0．056 3．791 P＜0．05胼胝体膝部 0．477±0．052 0．430±0．052 3．809 P＜0．05胼胝体压部 0．422±0．042 0．400±0．050 2．123 P＜0．05

3 讨论

脑瘫是儿童最常见的颅脑损伤疾病之一，病因多样，程度不一。由于婴幼儿患者年龄较小，身体尚处于发育期，个体之间身体指标差异性较大，这就为脑瘫的确诊带来了困难，导致一些患儿得不到及时的康复治疗，影响其最终的恢复效果[3]。近年来，随着设备和技术的不断进步，国内外医疗工作者应用磁共振技术对脑瘫患者进行了深入的影像学研究，特别是利用DTI功能成像，可以直观地显示脑神经纤维束的受损状况，可作为一项重要的参考指标为患儿康复治疗计划的制定和实施提供依据。

DTI是在扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）的基础上发展起来的一项新技术，是在分子水平上研究组织中水分子随机运动的一种无创性磁共振功能成像。常规的磁共振成像如T2WI、FLAIR、MTI（Magnetization Transfer Imaging，磁化传递成像），虽然可以显示大脑白质和灰质的差别，但这些成像方法不能显示大脑白质纤维的走行方向，因此也就不能提供完全的白质纤维的解剖信息。DTI反映了大脑白质纤维束（White Matter Fiber，WMF）中水分子弥散的方向依赖特性，其FA图像可以显示大脑白质纤维的结构和各向异性特征，如显示内囊、胼胝体、外囊等结构。DTI能够测量水分子在三维空间扩散的方向和程度，描述组织的各向异性特点，精确地研究脑白质纤维的走形方向。部分各向异性是弥散各向异性和整个弥散的比值，取值范围是0～1，其中0表示最大各向同性。脑组织的神经冲动传导通过脑白质纤维束来实现，而脑白质纤维束具有显著的各向异性特征，即水分子沿着纤维束方向扩散时，阻力较小，但穿越纤维时阻力较大，FA值减低，这与神经细胞突触直径、神经细胞膜成分及结构、神经细胞轴突髓鞘化程度与完整性、神经胶质细胞的数量和排列以及细胞外间隙容积等因素密切相关。儿童脑白质纤维髓鞘化发育是脑组织成熟的重要标志，FA值随髓鞘化的进展而升高，所以FA值是判断脑白质成熟的重要指标。三维立体彩色编码张量图则可以精确地显示神经纤维束的走向以及脑白质结构的细微变化。一旦异常情况破坏了脑白质纤维的正常发育，则会出现神经纤维束数量稀疏、走向绕行、交叉和中断等现象。脑白质损伤越严重，FA值越小，神经纤维束走形和分布就越差[4-6]。本研究发现，患儿胼胝体膝部、胼胝体压部、内囊前肢、内囊后肢、内囊膝、皮质脊髓束等兴趣区均伴有不同程度的FA值降低，且神经纤维束显示正常区域亦伴有不同程度的FA值降低，提示该部位有脑白质神经纤维受损，可以为脑瘫患儿的确诊提供依据，使其得到尽早治疗。

脑瘫患儿的预后康复进展是医生和家属关注的重点。DTI可提供明确的白质纤维束受损状况及程度，可为医生制定诊疗康复计划提供依据，也能使家属有一个合理的心理预期。人的大脑的不同区域有不同的生理作用，而语言、运动、听觉、视觉等中枢在大脑中也有不同的区域定位。当大脑不同中枢区域受损时，脑瘫患儿将表现出相应的功能障碍，且与受损程度呈正相关。例如胼胝体是连接两侧大脑半球的运动中枢、语言中枢和参与共济运动的重要组织区域，当胼胝体受损时可出现两侧大脑半球的连接失效；皮质脊髓束主管肢体运动功能，当其受损时，患儿可出现肢体运动功能障碍[7]。因此，在进行DTI扫描时应根据患儿的临床表现，重点对其对应区域进行图像分析与数据处理，为临床制定康复计划提供依据。

综上所述，DTI是研究脑白质神经纤维束受损状况的重要技术，可作为磁共振诊断脑瘫患儿颅脑受损情况的重要补充手段。虽然其在成像过程中易受磁敏效应、部分容积效应和噪声等因素的影响而导致图像变形，使一些小的纤维束无法显示，且在图像分析处理过程中易受人为因素影响[8-9]，但仍然是现在检查脑白质纤维束的主要方法。相信随着磁共振设备软硬件技术水平的提高，DTI在颅脑损伤特别是脑瘫患者的诊疗过程中将发挥更重要的作用。

[1] 张朋,陈岩,刘鹏．磁共振在脑瘫诊疗中的研究进展[J]．中国医疗设备,2014,(5):71-73,163．

[2] Provenzale JM,Isaacson J,Chen S,et al．Correlation of apparent diffusion coeffient and fractional anisotropy values in the developing infant brain[J]．AJR Am J Roentgenol,2010,195(6):456-462．

[3] Brissaud O,Amirault M,Villega F,et al．Efficiency of fr-actional anisotropy and apparent diffusion coefficient on diffusion tensor imaging in prognosis of neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy:a methodologic prospective pilot study[J]．AJNR Am J Neuroradiol,2010,31(2):282-287．

[4] Nagae LM,Hoon AH Jr,Stashinko E,et al．Diffusin tensor imaging in children with periventricular leukomalacia:variability of injurries to white matter tracts[J]．AJNR Am J Neuroradio, 2007,28(7):1213-1222．

[5] 祁英,王晓明．扩散加权成像在早期诊断早产儿局灶性脑白质损伤及其预后的价值[J]．临床放射学杂志,2010,29(4):515-518．

[6] 王珊珊,范国光,王慈,等．MR扩散张量成像评价脑室旁白质软化症脑性瘫痪患儿认知功能的研究[J]．中华放射学杂志, 2010,46(3):203-208．

[7] 于荣,侯梅．脑性瘫痪MRI研究进展[J]．中国康复理论与实践, 2007,12(13):1124-1126．

[8] 鲍秀兰．早期干预降低早产儿脑瘫发生率研究[J]．医学研究杂志, 2008,37(7):2-4．

[9] 佟欣,薛辛东,富建华．磁共振在早产儿脑白质损伤中的应用价值[J]．中国新生儿杂志,2012,27(4):275-278．

Significance of Applying DTI in the Diagnosis of Cerebral Palsy in Infants with Developmental Delays

ZHANG Peng, LIU Peng, LIU Jie, WANG Ying, GAO Xiu-cheng, ZHANG Jian
Department of Radiology, Nanjing Children's Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210008, China

目的 探讨磁共振张量成像（DTI）在婴幼儿脑瘫诊断中的应用价值。方法 选取33例脑瘫婴幼儿作为脑瘫组，33例正常婴幼儿作为对照组，分别对其行DTI检查。观察神经纤维束的改变，研究DTI成像特点及其与脑瘫的相关性，并采用统计学方法比较脑瘫组和对照组感兴趣区的各向异性（FA）值。结果 33例脑瘫患儿中，23例伴有不同部位和不同程度的神经纤维束稀疏、中断及走行异常，10例患儿神经纤维束改变不明显；脑瘫组患儿感兴趣区的FA值较低，与对照组相比有显著差异（P＜0.05）。结论 DTI异常表现与脑性瘫痪具有相关性，DTI检查有助于对婴幼儿脑瘫做出早期诊断，为制定合理的诊疗方案提供依据。

发育迟缓；婴幼儿；脑瘫；磁共振张量成像；各向异性

Objective To explore the significance of applying DTI (Diffusion Tensor Imaging) in the diagnosis of cerebral palsy in infants with developmental delays. Methods Thirty-three cases of cerebral palsy infants were selected as the cerebral palsy group, while 33 cases of healthy children as the control group. Then, DTI was performed on both the groups so as to observe the changes of the fiber tracts and research DTI features and its relevance with cerebral palsy. Additionally, the statistical method was applied to compare each FA (Fractional Anisotropy) value in the ROIs (Region-of-Interest) between the cerebral palsy group and the control group. Results Of 33 cerebral palsy infants, sparse and interrupted fiber tracts with abnormal orientation were revealed in different extent in 23 cases on different regions; no obvious changes of fiber tracts were revealed in 10 cases. The FA value in the ROIs of the cerebral palsy group was lower than that of the control group. There were significant differences (P＜0.05) between the two groups. Conclusion Abnormalities revealed by DTI were correlated with cerebral palsy. As an useful method for diagnosis of cerebral palsy in infants and young children with developmental delays, DTI can provide the basis for clinicians to make reasonable treatment plan.

developmental delays; infant; cerebral palsy; diffusion tensor imaging; fractional anisotropy

R445.2；R742.3

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.013

1674-1633(2015)02-0053-03

2014-06-19

2014-08-15

高修成，副主任医师。

作者邮箱：jiushizhu2003@163．com