董雙君，王云玲，王紅，鄧佳敏，賈文霄

新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊 830000

腦性癱瘓(cerebral palsy，CP)是指出生前至嬰兒期內(nèi)各種原因所致的非進行性腦損傷或發(fā)育缺陷所致的運動障礙及姿勢異常為主要表現(xiàn)的綜合征[1]。臨床可分為痙攣型、不隨意運動型、共濟失調(diào)型、肌張力低下型、混合型[2]，其中最常見的類型為痙攣型，占腦癱患兒的70%～75%[3]。偏癱型腦癱是痙攣型腦癱的類型之一，約占其14.4%～38.0%[4]，以單側(cè)肢體受累為主要表現(xiàn)。由于腦癱是造成兒童殘疾的主要疾病之一，因此早期實施有效的手術(shù)和康復(fù)治療可以在很大程度上減輕患兒的殘疾程度，使其能夠生活自理，回歸社會。頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)是治療痙攣型腦癱的一個重要手術(shù)方法，但常規(guī)MRI所提供的信息不足以滿足臨床對該手術(shù)治療痙攣型單側(cè)腦性癱瘓的療效進行評估。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一種無創(chuàng)并能定量評價白質(zhì)纖維束的磁共振技術(shù)，對腦白質(zhì)的損傷部位及損傷程度敏感，其聯(lián)合擴散張量纖維束成像(diffusion tensor tracking，DTT)，能夠清晰、完整地顯示白質(zhì)纖維束的形態(tài)及走行[5]。目前國內(nèi)對痙攣型單側(cè)腦癱的DTI研究資料缺乏手術(shù)治療療效方面的影像學(xué)評價，本研究旨在運用DTI技術(shù)對行頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)后的腦癱患兒腦白質(zhì)恢復(fù)情況進行評價，以期為輔助臨床治療和預(yù)后評估提供客觀依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取從2016年4月至2017年5月在新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院腦癱中心擇期進行頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)治療的腦癱患兒30例。納入標(biāo)準：(1)歐洲腦性癱瘓監(jiān)測組織(surveillance of cerebral palsy in europe，SCPE)臨床分型中年齡4～12歲的生產(chǎn)時因缺氧缺血導(dǎo)致的痙攣型單側(cè)腦性癱瘓患兒；(2)無明顯智力障礙和嚴重的臟器功能障礙，可以配合臨床檢查和耐受全麻手術(shù)；(3)術(shù)后恢復(fù)良好，無并發(fā)癥及相關(guān)的臨床處置經(jīng)過；(4)能配合完成 MRI檢查。排除標(biāo)準：(1)年齡4～12歲的非缺氧缺血導(dǎo)致的單側(cè)痙攣型腦性癱瘓及其他類型的腦癱患兒；(2)不能配合臨床及MRI檢查和耐受全麻手術(shù)；(3)術(shù)后有并發(fā)癥，并針對并發(fā)癥進行相應(yīng)臨床處置。男16例，女14例，左側(cè)偏癱17例，右側(cè)偏癱13例。所有患兒監(jiān)護人均簽署知情同意書，且本研究通過醫(yī)院倫理委員會審查。

運動功能評價參照粗大運動功能分級系統(tǒng)(gross motor function classification system，GMFCS)[6]，由2名康復(fù)科主治醫(yī)師在術(shù)前及術(shù)后對患兒進行粗大運動功能評估，其觀察指標(biāo)包括患兒的豎頭、翻身、獨坐、爬行、站立和行走。GMFCS是目前臨床評估腦癱患兒粗大運動功能水平的常用指標(biāo)，其中GMFCSⅠ、Ⅱ級為輕度運動功能障礙，Ⅲ級為中度運動功能障礙，Ⅳ、Ⅴ級為重度運動功能障礙[7]。手術(shù)治療前后患兒粗大運動功能分級情況見表1。

1.2 檢查方法

采用 Philips 3.0 T型磁共振掃描儀，16通道頭頸聯(lián)合線圈，30例患兒手術(shù)前后均行常規(guī)MRI及DTI序列掃描。患兒較小不能配合者，給予口服10%水合氯醛(0.5 ml/kg)，待其熟睡后行MRI檢查并用海綿墊固定頭部。行常規(guī)MRI的T1WI、T2WI、T2-FLAIR掃描和DTI掃描，掃描參數(shù)：T1WI：TR 487 ms，TE 15 ms；T2WI：TR 3642 ms，TE 100 ms；T2-FLAIR：TR 8500 ms，TE 104 ms；層厚5 mm，層間距1 mm。DTI采用SS-SE-EPI序列，TR 3386 ms，TE 82 ms，F(xiàn)OV 224 mm×224 mm，矩陣128×128，反轉(zhuǎn)角90o，層厚2 mm，層間距0 mm，激勵次數(shù)2次，擴散梯度編碼方向15個，擴散梯度b值分別為0、800 s/mm2，掃描范圍從顱底到頭頂，共60層。

表1 30例腦癱患兒手術(shù)治療前后GMFCS分級結(jié)果Tab. 1 The results of GMFCS grading before and after operation of 30 children with cerebral palsy

1.3 圖像處理

將采集到的DTI數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ髡?，由Philips公司提供的專用fiber trak軟件包進行DTI圖像分析處理，先對圖像進行運動校正，然后閾值調(diào)節(jié)，得到各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖、彩色FA圖及三維彩色編碼張量圖。在三維彩色編碼張量圖上(圖中藍色為上下方向走行，紅色為左右方向走行，綠色為前后方向走行)，雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束經(jīng)過內(nèi)囊后肢及大腦腳層面手工繪制感興趣區(qū)(regions of interest，ROI)，測量各部位的FA值。ROI的定位見圖1，2。術(shù)前和術(shù)后各層面ROI設(shè)置的位置及大小基本相同，ROI大小約(10±2)mm2，每個興趣區(qū)測量3次，取平均值。最后運用擴散張量纖維束成像對選定ROI進行白質(zhì)纖維束三維重建。

1.4 手術(shù)方法

氣管插管全身麻醉，患兒取仰臥位，肩胛骨之間墊圓枕，使頭后仰。在甲狀軟骨外緣頸動脈搏動處沿胸鎖乳突肌做2～3 cm斜切口，切開頸闊肌，分開頸動脈鞘角處約3 cm頸動脈并以橡皮條牽引，剪開頸動脈外膜輕輕剝離外膜約2.0～2.5 cm，環(huán)形切除。同時將頸動、靜脈之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)纖維組織切除。創(chuàng)面止血，關(guān)閉傷口，術(shù)中保護迷走神經(jīng)，避免刺激頸動脈竇。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件，F(xiàn)A值數(shù)據(jù)均以x±s來表示測量結(jié)果。患兒術(shù)前術(shù)側(cè)和對側(cè)、術(shù)前和術(shù)后不同部位腦白質(zhì)纖維束FA值比較采用配對樣本t檢驗，術(shù)前不同白質(zhì)纖維束FA值與GMFCS相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)前患兒術(shù)側(cè)和對側(cè)FA值比較

術(shù)側(cè)不同部位白質(zhì)纖維束FA值較對側(cè)顯著降低(P＜0.01) (表2)。

2.2 患兒手術(shù)前后FA值比較

與術(shù)前相比，術(shù)后6個月腦癱患兒術(shù)側(cè)相應(yīng)部位白質(zhì)纖維束FA值均顯著增加(P＜0.01)。術(shù)后6個月腦癱患兒對側(cè)相應(yīng)部位白質(zhì)纖維束FA值與術(shù)前相比無顯著差異(P＞0.05；表3)。

表2 患兒術(shù)前術(shù)側(cè)和對側(cè)各興趣區(qū)FA值比較Tab. 2 The comparison of the FA values for the regions in the preoperative operation side and the opposite side

表3 手術(shù)前后各興趣區(qū)白質(zhì)纖維素FA值比較Tab. 3 Comparison of the FA values of white matter in the interest areas before and after operation

表4 患兒術(shù)前不同部位FA值與臨床GMFCS分級的Spearman相關(guān)分析Tab. 4 Spearman relativity analysis between the FA values of different parts and clinical GMFCS grading of children before operation

2.3 白質(zhì)纖維束三維重建

對側(cè)腦白質(zhì)纖維束比較密集、走形良好(圖3～5)，術(shù)側(cè)腦白質(zhì)纖維束明顯稀疏，且部分區(qū)域甚至消失(圖6～8)。

2.4 患兒DTI參量與運動功能的相關(guān)分析

術(shù)前患兒臨床GMFCS與內(nèi)囊后肢及大腦腳FA值均呈負相關(guān)(P＜0.01)，且相關(guān)程度都較高(r=-0.933，P＜0.01；r=-0.873，P＜0.01)，隨著腦癱患兒分級越嚴重(Ⅰ～Ⅴ級)，各部位FA值逐漸降低(表4)。

3 討論

3.1 腦癱患兒病例和測量層面的選擇

本研究選擇痙攣型單側(cè)腦癱患兒作為研究對象，是由于此型為臨床分型中最常見的類型，其次，痙攣型單側(cè)腦癱患兒臨床上表現(xiàn)為一側(cè)的肢體運動功能障礙，且常規(guī)MRI多表現(xiàn)為單側(cè)的大腦半球損傷，兩側(cè)表現(xiàn)不一致，易于進行對比。本研究中腦癱病例常規(guī)MRI檢查均發(fā)現(xiàn)異常，以單側(cè)病變?yōu)橹?。再次，通過手術(shù)病例總結(jié)和文獻查閱結(jié)果顯示頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)可有效降低肢體的肌張力，緩解和消除肢體痙攣狀態(tài)，對痙攣型單側(cè)腦癱患兒受益顯著。選擇內(nèi)囊后肢、大腦腳作為感興趣區(qū)，是由于這兩個部位是白質(zhì)纖維走行的區(qū)域，解剖結(jié)構(gòu)明確清晰。在白質(zhì)纖維束中最重要的是皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract，CST)，它是人體最粗的投射纖維，其起始于原始運動皮層中央前回中上部和中央旁小葉前部，下行通過內(nèi)囊的后肢，中腦的大腦腳，腦橋的基底部，在錐體交叉附近大多數(shù)纖維相互交叉組成皮質(zhì)脊髓側(cè)束和皮質(zhì)脊髓前束，再繼續(xù)下行至脊髓前角運動神經(jīng)元。作為主要的下行運動傳導(dǎo)束，皮質(zhì)脊髓束被廣泛認為與肢體運動功能相關(guān)[8]。痙攣型單側(cè)腦癱患兒臨床表現(xiàn)為單側(cè)肢體運動、功能障礙，主要是由于皮質(zhì)脊髓束的損傷。

3.2 DTI技術(shù)及其參數(shù)

圖1 ，2 示三維彩色編碼張量圖上雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束經(jīng)過內(nèi)囊后肢及大腦腳層面ROI放置位置 圖3～5 女，10歲，右側(cè)偏癱，右側(cè)肢體粗大運動功能低下，行左側(cè)頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)。圖3為T2WI，示左側(cè)大腦半球腦發(fā)育不良；圖4為三維彩色編碼張量圖，示左側(cè)部分大腦半球無明顯白質(zhì)信號；圖5為DTT圖，示左側(cè)皮質(zhì)脊髓束較右側(cè)稀疏 圖6～8 女，4歲，左側(cè)偏癱，左側(cè)肢體粗大運動功能明顯低下，行右側(cè)頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)。圖6為T2WI，示右側(cè)額，顳，頂葉局限性腦發(fā)育不良；圖7為彩色FA圖，示右側(cè)額、顳、頂葉無明顯白質(zhì)信號；圖8為DTT圖，示右側(cè)皮質(zhì)脊髓束幾近消失Fig. 1 , 2 The opposition of ROI of the bilateral cortical spinal cord passes through the internal capsule and cerebral peduncle in three-dimensional colorcoded tensor graph. Fig. 3 —5 10-year-old children of right hemiplegia and the right side of the limb movement lower for the left cervical perivascular sympathectomy. Fig.3: T2WI showed poor brain development in the left hemisphere. Fig.4: Three-dimensional color coding tensor graph displayed there was no obvious white matter signal in the left part of the brain. Fig.5: The DTT diagram illustrated the left cortical spinal cord was sparsely to the right. Fig.6—8 4-year-old children of left hemiplegia and the left side of the limb movement lower for the right cervical perivascular sympathectomy. Fig.6: T2WI showed poor brain development in the right frontal, temporal, parietal lobe of the brain. Fig.7: The right frontal, temporal, parietal lobe showed no obvious white matter signal in the color FA diagram. Fig.8: The DTT diagram illustrated the right cortical spinal cord had disappeared.

擴散是自然界最為普遍的現(xiàn)象，也是人體重要的生理活動，分子的擴散運動表現(xiàn)為隨機平移運動，即布朗運動。DTI即是以水分子布朗運動為理論基礎(chǔ)，在磁共振擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的功能磁共振成像技術(shù)，其可以在三維空間內(nèi)定量地分析組織內(nèi)水分子擴散特性，利用組織內(nèi)水分子擴散各向異性的特征進行成像。擴散各向異性的研究起始于Basser等[9]引入的擴散張量成像的概念，從三維立體的角度分解、量化了擴散各向異性的信號數(shù)據(jù)，使組織細微結(jié)構(gòu)的顯示更加精細準確。用來定量分析大腦白質(zhì)纖維各向異性的參數(shù)有：各向異性指數(shù)(anisotropy index，AI)、相對各向異性(relative anisotropy，RA)、各向異性分數(shù)或稱部分各向異性(FA)，其中最常用的參數(shù)是FA，F(xiàn)A反映的是水分子擴散各向異性成分與整個擴散張量的比值，數(shù)值為0～1，0為最小各向異性，即最大各向同性，1為最大各向異性。由于各向異性在大腦白質(zhì)纖維束中表現(xiàn)最為明顯，水分子沿纖維走行平行方向擴散速度至少是沿垂直方向的兩倍[10]，因此白質(zhì)纖維束的FA值尤其是在皮質(zhì)脊髓束部位可以在一定程度上評估患兒運動功能障礙的情況。痙攣型單側(cè)腦癱患兒腦白質(zhì)纖維束受到不同程度的損傷，應(yīng)用DTI技術(shù)對痙攣型單側(cè)腦癱患兒的FA值進行測定并比較，具有一定的臨床意義。

3.3 DTI參數(shù)變化的意義

兒童腦白質(zhì)纖維髓鞘化發(fā)育是腦組織成熟的一個重要標(biāo)志，F(xiàn)A值隨髓鞘化的發(fā)展而升高，所以FA值是判斷腦白質(zhì)成熟的重要指標(biāo)，即隨著年齡的增加，F(xiàn)A值增高，神經(jīng)的傳導(dǎo)能力增強[11]。然而，如果白質(zhì)纖維束損傷導(dǎo)致髓鞘斷裂或缺失時，則FA值減低。本研究結(jié)果顯示患兒術(shù)側(cè)腦白質(zhì)纖維束FA值低于對側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提示痙攣型單側(cè)腦癱患兒患側(cè)白質(zhì)纖維素的完整性受到破壞。經(jīng)頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)治療后，患兒術(shù)側(cè)內(nèi)囊后肢、大腦腳FA值較術(shù)前升高，粗大運動功能得到改善，表明該手術(shù)可能通過改善腦部運動區(qū)血供使皮質(zhì)脊髓束豐富從而改善腦癱患兒的運動功能。患兒對側(cè)不同部位FA值較術(shù)前無明顯變化，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，進一步說明患兒術(shù)后FA值的升高是由于手術(shù)的治療作用而非其自身腦白質(zhì)纖維髓鞘化發(fā)育的發(fā)展進程。本研究中30例腦癱患兒術(shù)前根據(jù)粗大運動功能分級系統(tǒng)分為5級3組，即Ⅰ～Ⅱ級輕度組13例，Ⅲ級中度組7例，Ⅳ～Ⅴ級重度組10例，研究發(fā)現(xiàn)患兒粗大運動功能分級越重，F(xiàn)A值越低，患兒臨床GMFCS與內(nèi)囊后肢及大腦腳FA值呈負相關(guān)且相關(guān)程度都較高，與Trivedi等[12]的研究結(jié)果相一致。腦癱患兒術(shù)后腦白質(zhì)的恢復(fù)是一個連續(xù)變化的過程，因而需要較大的樣本量及較長的時間進行隨訪觀察，此外，本研究采用手工繪制ROI，有一定測量誤差，有待進一步改進。

綜上所述，DTI對于痙攣型單側(cè)腦癱患兒頸總動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)后的腦白質(zhì)恢復(fù)具有一定的評估作用，通過FA值的量化分析，對腦癱患兒的運動功能障礙做出客觀評價，為其預(yù)后判斷提供了客觀依據(jù)。臨床上可以用內(nèi)囊后肢及大腦腳的FA值作為痙攣型單側(cè)腦癱患兒術(shù)后康復(fù)的一項監(jiān)測指標(biāo)。相信隨著磁共振功能成像的不斷發(fā)展，未來DTI技術(shù)在腦白質(zhì)纖維束的活體微細結(jié)構(gòu)研究中必將有更為廣闊的前景。

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