孙永兵，赵 鑫，邢庆娜，孟令松，何雄鹏，张小安

(郑州大学第三附属医院放射科，河南 郑州 450051)

孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder， ASD)为广泛脑发育障碍性疾病，主要症状为沟通能力缺陷、社交障碍、重复刻板行为及局限的兴趣等。美国8岁以下儿童ASD患病率为1/54，男性远高于女性[1]。ASD患者存在神经解剖学特征和大脑连通性改变[2]。作为大脑最大的白质纤维束，胼胝体(corpus callosum， CC)对大脑半球信息传输至关重要[3]，其改变可能与癫痫、孤独症和精神分裂症[4]等有关。 ASD患者CC面积减小，各向异性分数(fractional anisotropy， FA)降低[5]，大脑半球功能连通性降低[6]，但对于学龄前期ASD患儿研究较少。本研究采用MR弥散峰度成像(diffusion kurtosis imaging， DKI)技术评估3～5岁ASD患儿CC结构改变及其与临床心理评分的关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2020年5月—2021年5月21例于郑州大学第三附属医院首次确诊为ASD的患儿(ASD组)，男13例，女8例，月龄37～58个月，平均(40.7±6.0)个月。纳入标准：①月龄36～60个月，右利手；②出生孕周≥37周；③符合《美国精神障碍诊断与统计手册》第5版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-Ⅴ criteria, DSM-Ⅴ)诊断ASD标准[7]；④儿童孤独症评定量表(childhood autism rating scale， CARS)得分≥30分[8]；⑤无头部外伤及惊厥史，无其他精神疾病史、无神经系统疾病家族史及精神药物治疗史；⑥无局灶性或弥漫性脑内病变；⑦接受治疗前完成临床评估及MR检查。排除存在明显出生缺陷者。同期纳入20名年龄及性别等匹配的健康儿童作为对照组，男11名，女9名，月龄36～56个月，平均(43.2±5.5)个月。本研究经院伦理委员会批准(编号：2021-138-01)，监护人同意并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Signa Pioneer 3.0T MR扫描仪，16通道头部线圈。检查前30 min以5%水合氯醛(0.5 ml/kg体质量)灌肠，检查时于外耳道插入棉球，固定头部，于受试者入睡后使其仰卧，行颅脑MR扫描。完成常规序列扫描后，以平面回波序列采集颅脑矢状位DKI，参数：TR 8 200 ms，TE 2.32 ms，层厚3 mm，层间距0，矩阵256×256，NEX 1，视野200 mm×200 mm，弥散梯度方向数量25，b值=0、1 000和2 000 s/mm2，扫描时间2 min 43 s，层数20；采集层面包括正中矢状面，清楚显示穹隆、前联合、中脑导水管、小脑原裂和锥前裂。基于Witelson五分法[9]于放大的正中矢状切面图像上划分CC，以线段连接CC最前端和最后端，再以4条与之垂直的垂线划分CC(图1)。

图1 CC分区示意图 Ⅰ区(前1/3)：前额、前运动和辅助运动区；Ⅱ区(前中体)：运动区；Ⅲ区(后中体)：躯体，后顶叶皮层；Ⅳ区(峡部)：后顶叶皮层，颞上区；Ⅴ区(压部)：枕骨，颞下；ACC：CC前部；PCC：CC后部

1.3 图像分析 将DKI导入iQuant工作站进行数据处理，获得FA、平均弥散率(mean diffusivity， MD)、轴向弥散率(axial diffusivity， Da)、径向弥散率(radial diffusivity， Dr)及平均峰度(mean kurtosis， MK)图，并依次导入ITK-SNAP 3.8.0软件。由1名具有5年以上工作经验的放射科医师参照FA图，于清晰显示CC的正中矢状切面，以最小体素圆形测量工具，分别于CC前三分之一、前中体、后中体、峡部和压部勾画ROI，使其均处于解剖部位中心，测量3次后取平均值作为结果，见图2。

图2 ASD患儿，男，42个月 A～E.分别为脑矢状位DKI FA图(A)、MD图(B)、Da图(C)、Dr图(D)及MK图(E) (红色、绿色、深蓝色、黄色及青色依次代表CC的Ⅰ～Ⅴ区)

表1 ASD患儿与对健康儿童基本资料比较

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以频数表示计数资料，采用χ2检验比较组间性别差异；以±s表示符合正态分布的计量资料，采用独立样本t检验比较组间基本资料及CC各分区DKI参数差异。采用单因素方差分析比较组内CC各分区DKI参数差异，以Bonferroni校正进行多重比较。以多元线性回归分析ASD组CARS评分与CC各分区DKI参数的关系。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本资料 ASD组与对照组性别、年龄、体质量及出生体质量差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。ASD组平均CARS得分为(35.68±0.82)分。

2.2 CC各分区DKI参数 ASD组CC Ⅰ区FA、Ⅱ区FA和Da、Ⅳ区FA均高于对照组(P均<0.05)，Ⅰ区MD和Dr、Ⅱ区Dr和MK、Ⅳ区MD、Dr和MK、Ⅴ区FA、Da和MK均低于对照组(P均<0.05)。ASD组CC各区FA、MD和Dr差异均无统计学意义(P均>0.05)；Ⅴ区Da低于Ⅱ区(P<0.05)；Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ区MK均低于Ⅴ区(P均<0.05)。对照组CC各分区Da差异无统计学意义(P>0.05)；Ⅲ、Ⅴ区FA高于Ⅰ区(P均<0.05)，Ⅴ区MD、Ⅲ和Ⅴ区Dr均低于Ⅰ区(P均<0.05)；Ⅴ区FA高于Ⅱ区(P<0.05)，Ⅴ区Dr和MK均低于Ⅱ区(P均<0.05)；Ⅴ区FA高于Ⅳ区(P<0.05)，Ⅴ区MD、Dr和MK均低于Ⅳ区(P均<0.05)。见表2。

2.3 回归分析 CARS评分(Y)与CC Ⅱ和Ⅳ区DKI参数存在线性回归关系，回归方程分别为：Y(Ⅱ区)=-159.162+0.225×FA-0.017×MD-0.007×Da+0.114×Dr-0.001×MK；Y(Ⅳ区)=-28.285+0.063×FA-0.037×MD+0.015×Da+0.026×Dr+0.001×MK。见表3。

3 讨论

DKI由弥散张量成像(diffusion tensor imaging， DTI)发展而来，其参数中，FA反映水分子弥散的方向[10]，主要受轴突直径及髓鞘化程度影响；MD为水分子在组织空间内的平均弥散系数，与组织内水含量有关；Da和Dr分别反映平行和垂直于纤维束方向的弥散率；并引入峰度指标监测组织非高斯弥散行为[11]。生物组织(如大脑)内均存在非高斯弥散，由微观膜、细胞器和神经元隔间等复杂组织产生[12]。峰度增加是大脑发育和成熟的特征[13]，或意味着病变复杂性增加[14]；MK为弥散峰度的均值。本研究以3～5岁ASD患儿作为研究对象[15]，探讨其CC结构改变。

表2 ASD患儿与对健康儿童CC各分区DKI参数比较

表3 ASD患儿CARS得分与CC各分区 DKI参数回归分析结果

相比对照组，本研究ASD组CC Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ区FA增高而Dr降低，提示CC可能存在轴突或髓鞘变性，使纤维内水分子径向弥散阻力增大，即ASD组CC存在发育异常，与常琛等[16]研究结果相符，但与SUI等[17]结论不同，考虑与后者样本年龄较大有关；Ⅱ区Da增高、MK降低而Ⅴ区Da、FA和MK均降低，提示ASD组Ⅱ区和Ⅴ区可能存在轴突口径或纤维填充异常，导致组织成分复杂性降低、大脑成熟度下降(MK减小)及水分子Da改变。ASD组Ⅰ和Ⅳ区MD低于对照组，表明ASD组CC水分子平均弥散度下降。本研究发现ASD组Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ区CC均存在微结构改变，与BOGER-MEGIDDO等[18]结论相符。白芝兰等[19]认为ASD患儿CC前部及体部均存在微结构改变，而本研究CC Ⅲ区无明显异常，考虑与CC分区方法不同有关。

本研究ASD组CC各分区FA、MD和Dr无显著差异，而Ⅱ区与Ⅴ区Da，Ⅴ区与Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区MK均存在差异；对照组CC各分区除Da外其余DKI参数均存在差异，其中Ⅰ区和Ⅴ区FA、MD及Dr均存在差异。对照组CC各分区间存在结构差异验证了WITELSON等[9]的结论，而ASD组部分节段无显著差异提示其CC结构可能已发生改变，即各部分趋于同质化；ASD组大部分弥散参数无差异而部分分区MK存在差异，提示DKI检测CC微结构改变较DTI更为敏感。

大脑为一个整体，CC在处理两侧大脑半球信息中发挥重要作用；两侧大脑半球的运动纤维信息传递受阻可致出现重复刻板行为等症状。本研究线性回归分析结果表明，ASD组CC Ⅱ和Ⅳ区DKI参数与CARS评分相关。Ⅱ区主要投射CC运动纤维束，Ⅳ区峡部主要投射后顶叶皮层和颞叶纤维束[20]。颞叶主要参与处理听觉信息和情绪精神活动。ASD患儿Ⅳ区结构异常可致其认知行为、决策和社会行为调节异常。本研究所获2个回归方程的R2均>0.50，即拟合度较好，表明DKI技术有助于发现ASD患儿CC微结构改变并评估其严重程度，从而指导治疗。

综上所述，3～5岁ASD患儿CC存在结构改变，其中Ⅱ和Ⅳ区CC的DKI参数与临床心理评分具有相关性。但本研究样本量较小，且未使用精细评分量表，仅讨论CARS总分，且仅关注CC，可能忽略其他因素对脑组织改变的影响，有待进一步完善。