楊清寧，馮俊榜，杜 琳，曾 平，劉 軍，王光昶，何 成，郭 軼△

1.重慶大學附屬中心醫(yī)院 放射科(重慶 400014)；2.重慶市銅梁區(qū)中醫(yī)院(重慶 402560)；3.成都醫(yī)學院 物理教研室(成都 610500)

隨著車禍傷、運動傷及高墜傷等諸多因素的增多，腦創(chuàng)傷(traumatic brain injury,TBI)發(fā)生率日益增高，輕度腦創(chuàng)傷(mild traumatic brain injury, mTBI)約占TBI的70%～90%[1]。mTBI患者臨床癥狀輕微、神經(jīng)系統(tǒng)定位體征不明顯，CT和MRI常規(guī)序列大多表現(xiàn)為陰性，常被患者及部分醫(yī)生忽略。但mTBI多數(shù)存在不同程度的腦震蕩后綜合征(post concussion syndrome, PCS)，表現(xiàn)為認知障礙、睡眠障礙、注意力下降、頭痛、抑郁等[2-3]。擴散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)被認為是能反映mTBI患者腦白質纖維束損傷的有用工具。Jang 等[4]運用DTI發(fā)現(xiàn),1例mTBI患者前額葉丘腦束存在對沖性損傷，且傷后出現(xiàn)認知功能障礙和抑郁情緒。目前關于mTBI患者撞擊區(qū)及對沖區(qū)腦白質改變的研究較少。本研究結合mTBI患者頭顱損傷部位和受力機制，運用DTI對mTBI患者腦白質進行評估，探討mTBI患者急性期是否存在撞擊區(qū)及對沖區(qū)腦白質損傷。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取重慶市急救醫(yī)療中心2019年1月至2020年10月收治的40例mTBI患者為mTBI組,納入標準：1)傷后7 d內；2)格拉斯哥(GCS)[5]評分13～15分，傷后無或有短暫的意識喪失，且持續(xù)時間<30 min；3)CT及MRI常規(guī)序列檢查顱內均為陰性；4)傷前智能正常；5)年齡18～60歲；6)有且僅有1個撞擊點，且撞擊方向明確，撞擊區(qū)頭皮血腫或腫脹。排除標準：1) 患有心腦血管疾病、精神性疾病；既往有腦外傷、手術史及家族史；2)酗酒或濫用藥物史；3)臨床資料不完整，或不能配合MRI檢查。同期招募健康志愿者30例為對照組,納入標準：1)年齡18～60歲；2)性別及受教育程度與mTBI組相匹配。排除標準：1)有MRI檢查禁忌證；2)患有心腦血管疾病、精神性疾??；腦外傷、手術史及家族史；3)CT及MRI常規(guī)序列檢查發(fā)現(xiàn)顱內有器質性病變。本研究經(jīng)重慶市急救醫(yī)療中心倫理委員會審查通過。兩組性別、年齡及受教育年限比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性(表1)。

表1 兩組一般資料比較

1.2 檢查方法

使用聯(lián)影uMR560 1.5T超導型MRI系統(tǒng)，8通道頭部陣列線圈，掃描基線為前后聯(lián)合連線，掃描范圍包括全腦，掃描序列為橫斷面T1WI、T2WI、T2-Flair及DTI。DTI掃描參數(shù)：采用自旋回波 EPI序列橫斷成像，TR/TE為5 049 ms/108 ms，24個彌散方向，層數(shù)30，層厚4 mm，視野 230 mm×230 mm，無間隔掃描，采集時間為6 min 24 s。

1.3 DTI數(shù)據(jù)處理

1)在聯(lián)影uWS-MR后處理工作站上對DTI原始數(shù)據(jù)進行后處理，經(jīng)過運動偽影校正和計算處理后得到各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖、平均擴散率(mean diffusivity，MD)圖。2)在對照組及mTBI組的FA圖、MD圖上各選取14處感興趣區(qū)(ROI)，包括雙側額、頂、顳、枕葉皮層下白質、雙側丘腦、雙側內囊前支、后支。3)根據(jù)受傷機制(受力部位及方向)結合頭皮血腫位置，明確mTBI組患者撞擊側，在此基礎上分別定義撞擊對側：與撞擊側的解剖位置左右對稱；對沖1區(qū)：基于撞擊點的位置，沿撞擊方向撞擊側的對沖側；對沖2區(qū)：與對沖1區(qū)的解剖位置左右對稱(圖1)。4)在mTBI組的FA、MD圖上分別于撞擊側、撞擊對側、對沖1區(qū)及對沖傷2區(qū)選取4處ROI。以上所有ROI距離臨近腦皮層約2 mm，大小均為0.1 cm2。由2名從事神經(jīng)學亞專業(yè)影像診斷10年和7年的醫(yī)生以雙盲法分別對每位受試者進行測量，取平均值。

圖1 mTBI患者撞擊側、撞擊對側、對沖1區(qū)及對沖2區(qū)示意圖

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 mTBI組患者臨床資料

mTBI患者受傷原因包括：車禍傷、毆打傷、重物砸傷和跌落傷。所有患者均有不同程度的臨床癥狀，GCS評分為13～15 分，部分患者出現(xiàn)短暫意識喪失，持續(xù)時間均<15 min(表2)。

表2 mTBI組患者臨床資料

2.2 mTBI組患者CT、MRI常規(guī)序列結果

mTBI組患者CT及MRI常規(guī)序列顱內均為陰性,無顱骨骨折，且僅有一處局部頭皮血腫。其中血腫位于右側額部15例、左側額部6例。右側枕部6例，左側枕部8例，右側頂部3例，左側頂部2例。

2.3 兩組DTI參數(shù)結果比較

mTBI組撞擊側與撞擊對側FA值、MD值比較，撞擊側皮層下白質MD值降低, 差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，F(xiàn)A值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。對沖1區(qū)與對沖2區(qū)FA值、MD值比較，對沖1區(qū)皮層下白質FA值降低,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，MD值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表3～4、圖2)。

表3 mTBI組內撞擊側與撞擊對側FA、MD值比較

表4 mTBI組對沖1區(qū)與對沖2區(qū)FA、MD值比較

圖2 mTBI組某患者撞擊側、撞擊對側、對沖1區(qū)及對沖2區(qū)MRI圖像

對照組FA、MD的ICC值分別為0.986、0.988，mTBI組FA、MD的ICC值分別為0.938、0.994，一致性好。對照組左右側額葉、頂葉、顳葉、枕葉、丘腦及內囊前、后支FA值及MD值比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。與對照組比較，mTBI組右側內囊前支FA值升高(P<0.05)，左側顳葉MD值降低(P<0.05)，其余部位FA值及MD值比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表5)。

表5 兩組間及對照組組內FA、MD值比較[M (P25,P75)]

3 討論

撞擊傷指發(fā)生在靠近頭顱撞擊部位的腦創(chuàng)傷，對沖傷指發(fā)生在顱骨撞擊區(qū)域對面的腦創(chuàng)傷。臨床上撞擊傷及對沖傷常見，其中對沖傷隱匿、預后不良。研究[6]報道，對沖傷與遲發(fā)性出血相關。CT作為腦創(chuàng)傷的首選影像學檢查被廣泛應用。mTBI患者CT表現(xiàn)多為陰性，MRI常規(guī)序列僅能發(fā)現(xiàn)大腦宏觀結構改變。DTI能提供大腦神經(jīng)連接的微觀信息[7]，并反映mTBI患者腦白質纖維束損傷。目前較多研究運用DTI分析mTBI患者腦白質改變，但針對mTBI患者撞擊區(qū)及對沖區(qū)腦白質改變的研究較少。Kikinis 等[8]建立的mTBI大鼠模型顯示，受傷動物的FA高于對照組，且病變區(qū)域集中在對沖區(qū)域，而撞擊區(qū)域FA值沒有變化。Jang等[4]運用DTI發(fā)現(xiàn),1例mTBI患者前額葉丘腦束存在對沖性損傷。以上動物實驗及個案報道提示mTBI對沖區(qū)存在腦白質損傷，且可通過DTI發(fā)現(xiàn)。

mTBI患者受傷原因多樣，本研究包括車禍傷、毆打傷、重物砸傷及跌倒傷，其中部分為減速傷、部分為加速傷。減速傷指頭顱在運動狀態(tài)下突然被靜止的物體阻擋，瞬間由動態(tài)轉為靜態(tài)而產生的損傷[9]，如跌倒傷或行駛的汽車突然剎車，此類損傷患者對沖性損傷常較明顯。劉盛雄等[10]運用顱腦簡化模型研究減速撞擊過程中腦組織受力特點，發(fā)現(xiàn)撞擊點的腦組織主要受到撞擊方向的壓力，而對沖點主要受到與撞擊方向垂直的拉力。加速性損傷指處于相對靜止狀態(tài)下的頭顱突然與移動的物體相撞，瞬間由靜態(tài)轉為動態(tài)，并順著撞擊力的方向作加速運動引起的顱腦損傷[11]，如頭被重物砸傷，或被他人暴力擊打等，此種情況撞擊點損傷明顯，而對沖性損傷相對較輕。Herrera 等[12]運用DTI對動物模型進行研究，發(fā)現(xiàn)大腦白質不僅對力的大小有不同的反應，而且對力的方向性也有不同的反應。因此顱內損傷灶的分布與撞擊力的大小、方向、作用過程及損傷機制密切相關。本研究在ROI的選取上結合mTBI患者的頭顱著力部位、外力方向等損傷機制，重點關注撞擊側及對沖區(qū)域腦白質。

DTI是通過量化軸突內水分子的擴散方向和數(shù)量來評估腦白質的損傷，其常用的參數(shù)有MD、FA。FA值代表擴散方向的變化，F(xiàn)A 值的大小受神經(jīng)元髓鞘的完整性、纖維束的致密性及平行性等多種因素的影響[13]。在mTBI急性期，白質纖維束的結構變化會影響水分子的自由擴散，從而影響DTI信號強度，既往研究[14-15]也提示腦白質DTI參數(shù)變化在損傷后1周最為明顯。MD值為每個體素內水分子擴散大小的平均值，反映水分子在各個方向上的位移，影響MD值的因素有很多，包括細胞的灌注狀態(tài)、細胞內、外及跨膜水分子的運動[16]。MD值升高被認為是血管源性腦水腫的標志；而MD值降低可能預示著細胞毒性水腫，也稱為細胞內水腫[17]。本研究發(fā)現(xiàn),mTBI患者急性期撞擊側MD值降低，與Hoogenboom 等[18]報道m(xù)TBI大鼠模型急性期胼胝體的MD值降低的研究結果一致。這可能系大腦在快速加速或減速運動中軸突伸展，改變了門控離子通道的功能，導致水分子涌入細胞內，致細胞內水腫。另一方面，纖維束追蹤成像顯示，患者撞擊側纖維束較對側減少，提示MD值能敏感地檢測出腦白質微觀結構改變。

本研究對照組左右側腦組織DTI對比結果比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，這與既往研究[19-20]提示健康正常人雙側腦白質結構對稱的趨勢一致?；诖?，本研究在對沖區(qū)設置2個部位ROI，分別命名為對沖1區(qū)和對沖2區(qū)，對比二者FA值及MD值，結果顯示：對沖1區(qū)皮層下白質FA值較對沖2區(qū)降低(P<0.05)，提示mTBI患者對沖區(qū)域雙側腦白質結構存在差異、對稱性降低，與Maruta等[21]報道的mTBI患者大腦白質結構不對稱的研究結果一致。

本研究結果顯示,mTBI組右側內囊前支FA值升高，左側顳葉MD值降低，分析其原因可能為：本研究中40例患者頭顱著力部位及撞擊方向不同(右側額部15例，左側額部6例，右側枕部6例，左側枕部8例；右側頂部3例，左側頂部2例)。在與對照組比較時，未采用分組比較，導致40例患者同一部位腦組織可能為對沖傷側或撞擊傷側，也可能為正常腦組織，因此忽略患者頭顱撞擊部位和外力作用機制，籠統(tǒng)的將mTBI組與對照組比較，可能會產生不同的研究結果。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn),DTI可識別mTBI患者急性期腦白質改變，mTBI患者急性期撞擊側腦白質存在損傷；mTBI患者對沖區(qū)域雙側腦白質結構對稱性降低，提示腦白質可能存在損傷，需進一步研究探討。本研究尚存在一定局限性：本研究樣本量較小，未對不同的撞擊區(qū)及對沖傷區(qū)進行分組討論。雖然本研究發(fā)現(xiàn)了mTBI患者撞擊區(qū)及對沖傷區(qū)腦白質DTI參數(shù)變化，但未與臨床神經(jīng)心理測試進行相關性分析。故在未來的研究中,擬增加樣本量，對不同的撞擊區(qū)和對沖傷區(qū)進行分組及組間差異分析，并進一步與正常對照組進行比較分析，同時結合臨床神經(jīng)心理測試進行相關性分析。