弥散张量成像技术在评价脑卒中患者白质纤维束损伤及预后方面的研究进展

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1、弥散张量成像技术（DTI）在评估脑卒中患者白质纤维束损伤及预后方面的研究进展张晓钰桑德春中国康复研究中心北京博爱医院综合康复科,北京,100068【摘要】：弥散张量成像（DTI）技术利用组织中水分子的自由热运动的各向异性的原理,并通过特殊的软件处理成像,对大脑白质纤维束的三维几何结构进行研究,重建脑部白质神经连接,可直观地显示脑内病变对白质纤维形态结构直接或间接的影响。本文简述了DTI在脑卒中患者白质纤维束损伤及预后评估中的研究近展。【关键词】：弥散张量成像;脑卒中;白质纤维束;损伤;临床预后【中图分类号】R743.3　　　　　　　【文献标识码】A引言脑卒中是严重危害人类

2、健康的常见病之一,具有高发病率、高死亡率、高致残率及高复发率的特点,早期评价脑卒中的损伤程度和准确预测患者预后一直是医学界的难题[1]。常规CT和MRI很难准确显示病灶与神经纤维束的空间位置关系以及白质束受损的范围。弥散张量成像（DiffusionWeightedImaging,DTI）技术是近年来在常规磁共振和弥散加权成像（DiffusionTensorImaging,DWI）基础上发展起来的成像及后处理技术,是一种新的无创性成像方法。其利用组织中水分子的自由热运动的各向异性的原理,并通过特殊的软件处理成像,对大脑白质纤维束的三维几何结构进行研究,重建脑部白质神经连接,

3、是唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创性成像技术[2],其主要方法为DTI纤维追踪成像[3],可直观地8显示脑内病变对白质纤维形态结构直接或间接的影响[4]。1DTI脑白质纤维束成像的原理及分析方法脑白质主要由神经纤维构成,其神经束的机制目前尚未完全清楚,但有证据显示在神经束的根部平行走行的髓化纤维是一个重要的因素,水分子可以平行扩散,但是在髓化纤维束的垂直方向扩散受到限制。脑白质纤维束的各向异性是一个重要的特征,DTI可利用弥散敏感梯度从多个方向对水分子的弥散各向异性[5]进行量化,在三维空间内定量分析组织内水分子的弥散运动,从微观角度反映组织的病理学改变,从而观察脑白质

4、结构特性,追踪纤维走行,并评估其结构完整性与方向性。李贻卓[6]等在正常志愿者的研究中得到了脑白质中神经纤维和功能束的走行方向和立体形态,其中较好显示的白质纤维有:连合系、钩束、上下纵束、下额枕束、内囊等,上述纤维束与已知的解剖学上的正常的同名纤维束的描述具有较好的一致性。目前,DTI一般采用基于体素的分析法(voxel2basedanalysis,VBA)和感兴趣区测量的方法两者相结合进行研究,并使用部分各向异性(fractionalanistrophy,FA)值来反映水分子的弥散各向异性。FA是指水分子弥散的各向异性成分在整个弥散张量的中所占的比例。FA值的范围为0～

5、1,0代表最大各向同性的弥散,1代表假想下最大各向异性的弥散。在白质中,弥散表现为各向异性,且FA值大小与髓鞘的完整性、神经纤维的致密性及平行性呈正相关,能够反映白质纤维是否完整[7],即也从一定程度上反映CST(corticalspinaltact,CST)的受损情况。组织的生化特性(粘滞性和温度)、组织的结构(大分子、细胞膜和细胞器等)改变能够从根本上影响水的弥散能力,所以研究水分子弥散各向异性的变化(FA值的变化)就可评价纤维组织结构的病理改变。82DTI对脑卒中患者白质纤维束损伤及疗效的评估DTI主要用于评估影响脑白质纤维束完整性的疾病,可定量分析病变组织和正常组

6、织的弥散特征,直观显示颅内病变与白质纤维之间的关系,为解释临床表现和判断预后提供更多、更可靠的依据。2.1DTI对出血性卒中患者的评估2006年Jang等[8]应用首先DTI对1例HICH患者进行个案研究,认为DTI可以更精确的观察中风病人CST的受损情况。HarisM[9]等利用DTI探讨脑出血不同阶段FA值增大的生物学基础,认为出血性脑疾病中的FA值增大可能与完整的红细胞和纤维蛋白网的存在有关。ChoSH[10]等人对40例严重偏瘫的脑出血患者在发病早期行弥散张量纤维束成像DTT(diffusiontensortractography,DTT)检查,研究发现发病早各组

7、患者之间运动功能评分无明显差异。发病后6个月各组之间运动功能评分有显著差异,因此推论脑出血患者早期DTT所示CST的改变可用来预测患者的运动功能转归。JangSH[11]等对一例61岁脑出血患者及6名正常对照者行DTI检查,结果显示发病后3周出血区FA值减小,表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)值增大,与对照组有显著差异,但患者在发病后5个月患侧的FA及ADC值与对照组无明显差异,推断DTI可以通过对病灶中感兴趣区的各向异性的分析来研究脑出血后CST的修复情况。最近国外学者[12]对