高场强磁共振弥散张量成像对重型创伤性脑损伤的预后评价研究

内蒙古民族大学第二临床医学院神经外科，内蒙古牙克石 022150

[摘要] 目的 研究重型创伤性脑损伤（severe traumatic brain injury，STBI）的高场强磁共振弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）检查结果，以及DTI的检查结果与STBI患者预后的关系，评价其在预后方面的预测价值。 方法 选择2010年3月～2012年9月内蒙古林业总医院（内蒙古民族大学第二临床医学院）神经外科治疗的STBI患者42例（STBI组），选取同期正常成年人20例作为正常对照组。入院后对STBI组患者行格拉斯哥昏迷评分（GCS），评估患者病情严重性，伤情稳定后对两组进行高场强DTI检查，分析并比较两组各向异性分数（FA）值。治疗后统计STBI组患者格拉斯哥预后评分（GOS），并分析DTI检查结果与GOS评分预后的相关性。 结果 ①STBI组脑干区和胼胝体压部各FA值[（0.693±0.060）、（0.608±0.046）]均低于正常对照组[（0.898±0.078）、（0.841±0.062）]，差异均有统计学意义（P < 0.05）。②STBI组患者中，GOS评分4～5分者3例，GOS评分3分者21例，GOS评分为2分者11例，GOS评分1分者7例。经Spearman直线相关分析，STBI组患者FA值与GOS评分之间成正相关关系（r = 0.372，P = 0.006）。 结论 高场强磁共振DTI检查可以作为评估STBI患者脑损伤程度以及判断预后的依据。

[关键词] 高场强磁共振弥散张量成像检查；重型颅脑损伤；预后

[中图分类号] R651.15 [文献标识码] B [文章编号] 1673-7210（2014）03（b）-00094-04

Prognostic application of the high-field magnetic resonance diffusion tensor imaging in severe traumatic brain injury

LI Yu DU Yanli

Department of Neurosurgery， the Second Clinical Medical School of Inner Mongolia Nationalities University， Inner Monggol Autonomous Region， Yakeshi 022150， China

[Abstract] Objective To evaluate the predictive role of high-field magnetic resonance diffusion tensor imaging （DTI） on the prognosis of severe traumatic brain injury （STBI） patients. Methods Clinical data of 42 patients from March 2010 to September 2012 in Inner Mongolia Forestry General Hospital （the Second Clinical Medical School of Inner Mongolia Nationalities University） were selected as STBI group； 20 cases of normalin the same term were chosen as normal control group. Glasgow coma scale （GCS） score was done to assess the severity of the patient's condition in STBI group. High-field magnetic resonance DTI scans were also performed after the patients' condition were stable， FA value was analyzed and compared between the two groups. GOS score was analyzed in STBI group after the treatment； the correlation between the GOS score prognosis and DTI results was analyzed. Results ①FA value of brainstem and splenium of corpus callosum in STBI group [（0.693±0.060）， （0.608±0.046）] were all lower than those in normal control group [（0.898±0.078）， （0.841±0.062）]， the differences were statistically significant （P < 0.05）. ②3 cases of GOS score 4-5 points， 21 cases of GOS score 3 points， 11 cases of GOS score 2 points， 7 cases of GOS score 1 points were found in STBI group. The positive correlation relationship between the FA value and GOS score in STBI group according to the Spearman correlation analysis （r = 0.372， P = 0.006）. Conclusion The high-field magnetic resonance DTI scans is a valuable tool for the assessment of the brain damage extent and prognosis for STBI patients.

[Key words] High-field magnetic resonance diffusion tensor imaging； Severe traumatic brain injury； Prognosis assess

临床上重型创伤性脑损伤（severe traumatic brain injury，STBI）的发生率呈逐年增加趋势，STBI对社会危害大，死亡率及致残率高[1-2]，临床处理复杂，对于STBI患者的伤情判断及昏迷患者的预后预测是神经外科医师共同关注的问题。如果能应用临床检查手段准确地对STBI患者的预后进行早期判断，则对于STBI的病情评估以及制订治疗方案有重要的指导意义和临床应用价值。

在临床中应用格拉斯哥预后评分（Glasow outcome score，GOS）来对神经外科患者预后进行评价，GOS评分在临床上应用方便、快捷[3]。本研究应用非侵入性的磁共振弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）检查做为预测STBI患者预后的指标，选取各向异性分数（fractional anisotraphy，FA）值作为研究指标探讨与STBI患者预后的相关性，以期可以找到能够评估预后的指标，以提高STBI的临床诊治水平。研究采用STBI患者的DTI检查结果，回顾性分析DTI的检查结果中FA值与STBI患者预后的关系，评价其在STBI预后方面的预测价值。旨在证实DTI检查作为准确而简便的检测手段，对脑损伤程度评价及预后判断的重要意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2010年3月～2012年9月内蒙古林业总医院（内蒙古民族大学第二临床医学院）神经外科治疗的STBI患者42例（STBI组），其中男27例，女15例，年龄17～65岁，平均（41.1±2.4）岁。受伤原因：车祸伤29例，坠落伤7例，打击伤6例；外伤后均呈持续昏迷状态。全部患者入院GCS评分均在8分以下，其中GCS评分3～4分者11例，5～6分者15例，7～8分者16例。全部42例病例均住院行MRI扫描并行高场强DTI检查，根据美国神经外科医师协会和脑外伤基金会1995年5月制订的《重型颅脑损伤诊治指南》和2006年的《脑外伤外科治疗指南》进行规范性治疗。本研究经医院伦理委员讨论通过，并与研究对象签署了知情同意书。

同时选取同期正常成年人20例作为正常对照组，排除颅内病变病史，所有的被选择对象均没有心理和神经病史，所有检查方案均详细告诉志愿者，并获得同意和配合。经过医院伦理委员会论证，同意进行试验。正常对照组同样行高场强DTI检查。

1.2 方法

1.2.1 治疗方案 全部患者根据美国神经外科医师协会和脑外伤基金会1995年5月制订的《重型颅脑损伤诊治指南》和2006年的《脑外伤外科治疗指南》进行规范性治疗。3个月后对患者进行GOS评分，标准如下：5分为恢复良好、恢复正常生活；4分为轻度残疾；3分为重度残疾；2分为植物生存；1分为死亡。

1.2.2 扫描方法 采用美国GE公司生产的Signa HDx 3.0T超导型磁共振扫描机，8通道头线圈。DTI弥散张量成像的弥散方向为55，扫描参数：T1 FLAIR：TR 3160 ms，TE 6.6 ms，TI 960 ms；FSE T2WI：TR 5100 ms，TE 121.9 ms；EPI DTI：TR 2000 ms，TE 77.2 ms，b值1000 s/mm。矩阵288×224，FOV 16 cm×16 cm，层厚3 mm，间隔0。

1.2.3 数据处理 采用GE ADW-4.4专用磁共振工作站的Functool-2图像处理软件对DTI数据进行自动分析，使用DTI分析软件DtiStudio2.4进行处理、分析、测量DTI的有关数据，选取脑干区及胼胝体压部作为感兴趣区（region of interest，ROI），测量各患者的各向异性分数（fractional anisotraphy，FA）。

1.3 统计学方法

采用统计软件SPSS 11.5对数据进行分析，正态分布计量资料以均数±标准差（x±s）表示，两独立样本的计量资料采用t检验；相关性检验采用Spearman相关分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组ROI区FA值比较

所有42例患者均在病情稳定后行DTI检查，测量全部患者ROI区的FA值，ROI区部位如图1、2所示。STBI组脑干区（0.693±0.060）和胼胝体压部（0.608±0.046）FA值均低于正常对照组[（0.898±0.078）、（0.841±0.062）]，差异均有统计学意义（P < 0.05）。见表1。本研究利用正常成人的FA值范围推测一个接近总体范围的可信区间，以此来判断是否存在脑损伤，以达到量化的目的。可以看出，STBI组患者的FA值均明显低于正常对照组。

2.2 FA值与GOS间的相关分析

本组42例患者中手术行去大骨瓣减压者6例，其余36例均行非手术标准化治疗。STBI组患者中，GOS评分4～5分者3例；GOS评分3分者21例；GOS评分为2分者11例；GOS评分1分者7例。经Spearman直线相关分析，STBI组患者FA值与GOS评分之间成正相关关系（r = 0.372，P = 0.006）。脑损伤程度较重的患者，FA值较低；而脑损伤较轻者，FA值也较高。见表2。

3 讨论

3.1 FA值与STBI

STBI的诊断经历了CT从MRI的发展，虽然常规MRI虽然在出血点的发现上较CT敏感，但对神经轴索损伤、非出血性损伤以及脑微小病灶敏感度低，DTI技术的发展则弥补了这一缺陷。既往已有不少关于DTI研究的基础和临床应用报道[4]，DTI是在弥散加权成像（diffuse weighted imaging，DWI）的基础上发展起来的一种新型无创检查技术，是一种检测水分子微观随机运动规律的新技术，通过FA值的变化而获得局部扩散改变的证据[5]，由于DTI对脑白质结构变化的敏感，对于发现微小病灶的脑损伤可能有重要的意义，可以通过FA值可以定量评估脑白质结构改变。在病理情况下，脑损伤的细微结构的改变会影响脑组织水分子的弥散速度，表现为FA值的变化，FA值越高代表脑白质髓鞘化程度及轴索排列越致密规则。由于DTI能够精确的测量三维空间水分子扩散的方向和程度，准确描述组织的各向异性，因此被用来研究纤维走行方向，应用FA值可以直观的评价脑组织结构的完整性。当神经纤维被破坏时，与轴索平行方向的水分子弥散受限，脑组织的各向异性降低，FA值表现为降低[6]。本研究利用固定区域选择ROI，使得所测量的FA值相对准确，研究中测量了本组STBI患者的脑干区和胼胝体压部的FA值，发现它们都是减低的，说明STBI患者在脑干区和胼胝体压部存在着神经纤维的破坏，进而可以知道其脑组织结构的完整性遭到破坏。STBI组的FA值较正常成人的测量值显著降低，可以解释为脑组织的损伤导致脑白质在形态及功能上表现出异常，使得水分子弥散方向的规律性被破坏[7]。目前，没有作为参考值的FA值范围，本研究利用正常成人组的FA值范围推测一个接近总体范围的可信区间，以此来判断是否存在脑损伤，以达到量化的目的。从研究中可以看出，损伤程度较重者，白质纤维束完整性破坏严重，FA值的减低更明显；而损伤较轻者，白质纤维束完整性较好，FA值也较高，这与文献报道是一致的[8-9]。可见DTI应用于重度颅脑损伤临床诊断具有准确、敏感的特征，再加上其操作简单、无创的优点，可作为重度颅脑损伤早期诊断的主要手段。

3.2 FA值与GOS评分

已有文献报道了DTI检查对STBI患者病灶的检出率和可操作性[10]，在此基础上，本研究分析了STBI患者DTI检查FA值与预后的相关性，试图寻找到能够相对准确预测患者预后的指标，以提高脑损伤的临床诊治水平。

国外学者也提出了一些颅脑损伤预后预测方法和模型[11]，也发现FA值的变化与GOS评分具有初步相关性[12]，但没有针对STBI患者的预后预测方法及指标。意识障碍持续时间的长短反映了受损轴索分布的范围，跟预后也有一定相关性。脑干及胼胝体区FA值降低，于此平行的是GOS评分相应降低，表明当病灶累及脑中线部位时，临床预后差，患者出现死亡以及不可逆性昏迷概率较高。

本研究验证了DTI检查中FA值的变化与STBI患者的预后具有紧密关联，期待着在以后的实验中可以利用FA值构建logit回归模型，以期可以更加准确地预测患者的预后。包括DTI在内的MRI技术自诞生以来在生命科学领域产生了深远的影响，为提TBI以及STBI诊断的准确性和应用各项检查来探讨脑损伤后功能的变化提供了有力的工具。利用DTI技术观察STBI变化，可以为评估脑损伤程度以及病理改变的依据，可以对患者的预后提供参考信息，在临床中可以协助诊断、指导治疗。STBI是一个复杂的病理过程，单一的影像学技术很难全面而又准确的解释其表现。不同的功能MRI技术，如DWI、DTI、氢质子磁共振波谱（1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）、弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT及磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）等，各自具有成像优势，如果使用这些功能MRI技术2种或2种以上复合应用于STBI的检查机治疗中，必然会取得更好的指导临床治疗、预测患者的预后的良好效果[13-17]。

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（收稿日期：2013-11-06 本文编辑：李继翔）