1.西安交通大学第一附属医院医学影像科 (陕西 西安 710061)2.榆林市第二医院影像中心(陕西 榆林 719000)

陈苗苗1,2 李 华2 张玉利1金 超1 杨 健1 李贤军1

创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)致死致残率居创伤首位，认知障碍是中、重度TBI康复期(6月后)常见症状，严重影响患者康复训练的疗效和日常生活[1]。轻、中、重度TBI可导致脑白质结构不同程度改变。

本研究应用扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)参量，包括各向异性分数(fractional anisotropy，FA)、平均弥散率(mean diffusivity，MD)、轴向扩散张量(axial diffusivity，AD)、垂直扩散张量(radial diffusivity，RD)，对轻、中、重度TBI患者脑白质损伤量化分析。采用简易智能精神状态量表(mini-mental state examination，MMSE)评估TBI患者恢复期认知功能，通过纤维束空间统计(tract-based spatial statistics，TBSS)及感兴趣区域分析探寻TBI患者脑白质损伤程度及其与认知障碍的联系。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集榆林市第二医院2016年01月至2018年12月TBI患者，纳入标准：①有急性脑外伤且无颅脑手术史；②出现昏迷；③外伤后4月内行MRI检查，图像无伪影；④外伤后3天内行格拉斯昏迷评分量表(Glasgow coma scale，GCS)评分；⑤康复期行MMSE测评。排除标准：①精神疾病史或意识障碍；②非创伤性病灶；③药物和乙醇滥用史；④甲状腺功能、叶酸和维生素B12水平低下；⑤癫痫史。

纳入28例TBI患者，同时招募性别、年龄等与病例组相匹配的健康志愿者28例。所有受试者被告知实验目的及注意事项，并签署知情同意书。本研究获伦理委员会批准。

1.2 研究方法

1.2.1 MRI扫描：所有受试者行西门子Spectra 3.0TMRI，采用头线圈检查。DTI单次激发回波平面成像序列、TR=4300ms、TE=103ms、扩散梯度磁场方向数=20、b=1000s/mm2、FOV=220mm×220mm、矩阵=128×128、层厚4mm。

1.2.2 数据处理：①使用FSL[2]实现涡流校正，并进行脑实质提取。②使用FSLDTI程序包进行参量计算。③采用TBSS方法[3]提取脑白质纤维束主干(FA阈值：0.2)。④通过一般线性模型进行组间比较，经族错误率校正和无阈值簇增强后P＜0.05被认为具有统计学意义。⑤基于约翰霍普金斯大学脑白质图谱获得感兴趣区域。

1.2.3 统计学分析：应用SPSS17.0中的单因素方差分析进行多组间比较；两独立样本比较采用t检验，DTI参量与MMSE的相关性采用Pearson相关分析。P＜0.05被认为具有统计学意义。

2 结 果

2.1 临床资料根据GCS，轻、中、重度TBI分别为12人、9人、7人。与对照组比较，年龄、性别无统计学差异，GCS、MMSE有统计学差异，见表1。

表1 研究对象的基本临床资料

2.2 组间比较TBSS显示，与对照组相比，重度较轻、中度组损伤更严重，AD轻度组升高，而中、重度组胼胝体膝部及压部降低(见图1)。

所测量区域中各参量均存在组间差异的区域包括：胼胝体膝部(genu of corpus callosum，GCC)、左侧下额枕束(left inferior fronto-occipital fasciculus，IFOF-L)、右侧下额枕束(right IFOF，IFOF-R)、右侧下纵束(right inferior longitudinal fasciculus，ILF-R)、左侧钩束(left uncinate fasciculus，UF-L)、右侧钩束(right UF，UF-R)。与对照组比较，TBI患者FA降低，MD、AD、RD升高(见图2、表2)。

表2 感兴趣区域的组间比较

2.3 相关性分析 所测感兴趣区域中，ILF-R的FA与MMSE呈正相关；GCC、IFOF-L、IFOF-R、ILF-R、UF-L的MD与MMSE呈负相关；IFOF-L、IFOF-R、UF-L的AD与MMSE呈负相关；IFOF-L、ILF-R、UF-L的RD与MMSE呈负相关(见表3)。

3 讨 论

3.1 脑损伤机制TBI是一种受伤局部脑皮质形状保留而实质出血和(或)肿胀的闭合性损伤。TBI的生物力学主要有接触力和惯性力，接触力是脑实质在颅腔内面滑动、摩擦，造成皮层损伤[4]；惯性力是不同力量的瞬间剪切力作用于神经纤维，造成轴索结构破坏和小血管断裂[5]。轻度TBI主要是接触力，由接触点向四周分散，拉伸变形是脑损伤的机制[6]；中重度TBI除了接触力，还存在惯性力，当拉伸力集中部位拉伸变形超过组织耐受阈值时，组织结构破坏，而且结构断裂处的剪切力集中会进一步促进结构破坏[6]。由此可推测轻度损伤主要是髓鞘出现问题，中重度是髓鞘、轴索不同程度损伤。TBI 4周内轴索变性，14周后髓鞘脂质逐渐破坏并有神经胶质增生，神经纤维发生Wallerian变性[7]。

表3 DTI参量与MMSE相关性

图1 DTI参量TBSS分析；

图2 感兴趣区域内DTI参量组间比较

3.2 脑白质损伤程度与康复期MMSE的关系DTI参量中，FA反映白质纤维完整性、排列有序性和紧密程度[8]；MD反映水分子扩散整体情况；AD反映轴索完整性；RD反映髓鞘完整性[9]。学者胡梅等[10]发现轻度TBI患者双额叶、颞叶及胼胝体膝部FA降低，且与认知障碍有关；学者郭义君等[11]发现认知障碍患者的两侧额叶、颞叶内侧、胼胝体膝部FA值下降；学者侯莉莉等[12]研究发现急、亚急性期TBI患者双侧内囊前后肢、上纵束、下纵束、扣带束、胼胝体FA减低。本研究中TBI患者认知障碍主要以记忆、语言能力受损为主。本研究利用DTI发现双侧下额枕束、右侧下纵束、左侧钩束及胼胝体膝部髓鞘损伤或丢失结构受损，重度组受损更严重。下纵束连接颞叶、梭状回和枕叶背外侧，其损伤影响视觉学习及记忆力[13-15]，脑外伤后轴索肿胀，局部收缩球形成，神经纤维排列紊乱[16]。胼胝体膝部纤维联系着双侧额叶前部，其损伤可导致失语、主动语言和自发活动减少、注意力不集中、记忆力下降和反应迟钝[17]。下额枕束参与语言系统，并为视觉空间注意提供解剖连接,尤其是腹侧视觉注意系统[18]。钩束由额叶、颞叶眶回绕过大脑半球外侧沟深面，靠近岛叶的前下部，联系运动性语言区，其损伤可致认知障碍。大脑在外伤1年后仍长期处于再生和恢复过程[19]，本研究中TBI患者FA降低，AD、RD、MD升高可能与髓鞘损伤有关；重度患者胼胝体膝部、压部AD降低，可能与轴索膨胀、扭曲、断裂有关[14]。中度组FA白质损伤范围低于轻度，可能与样本量较少有关。

局限性：本研究各亚组病例数较少；未对病例组与认知障碍做进一步纵向随访。

综上所述，DTI可客观、量化评价不同级别TBI脑损伤程度及分布特点，且白质损伤程度与TBI患者康复期认知功能相关。通过测量DTI参量可探究轴索、髓鞘损伤情况，寻找TBI认知障碍责任脑区，为临床干预提供依据。