弥散张量成像在脑震荡综合征中的应用研究

摘要

目的：探讨弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)基于纤维束示踪的空间统计分析在轻度创伤性脑损伤(mild Traumatic Brain Injury，mTBI)后脑震荡综合征(post concussion syndrome，PCS)中的应用，研究部分各向异性(fractionalanisotropy，FA)和平均弥散率(mean diffusivity，MD)在mTBI后PCS患者早期的变化以及二者与PCS严重程度的相关性，以期通过在体检测能够在病理层面上对PCS的病理机制加以阐述。
　　 方法：选择常规影像学检查(CT平扫及常规MRI)阴性的早期(伤后24-48小时)临床确诊的轻度创伤性脑损伤后PCS患者17例，并选取年龄、性别、受教育程度等方面与病例组相匹配的正常对照组17例，所有病例组及对照组均行常规MRI检查及DTI检查，采用Rivermead脑震荡后综合征问卷调查表(RivermeadPostconcussion Symptoms Questionnaire，RPSQ)对病例组PCS的严重程度进行定量评估。所得DTI检查数据应用dcm2nii软件将DICOM格式文件转换为NItTI格式并从中提取弥散方向数据及b值数据，然后应用FSL软件(the FMRIB's Software Library，Oxford Centre for Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain，OxfordUniversity，UK)的FDT(the FMRIB’s Diffusion Toolbox)组件中eddy correct、bet及dtifit三项功能分别进行头动校正和涡流校正、应用b=0图像进行脑提取并创建脑蒙片、将弥散张量模型拟合到原始弥散数据中得到每个研究对象的FA图。应用FSL的TBSS(Tract Based Spatial Statistics)组件对FA图像进行处理：利用非线性配准工具FNIRT(FMRIB's Nonlinear Registration Tool)以FMRIB58_FA图为参照图将所有FA图像数据排列为一个1×1×1mm的MNI152(Montreal Neurological Institute)标准空间，而后创建平均FA图像，并将此图像细化为一个平均FA架构图，最后将每个研究对象排列后的FA图像投射到此架构图中，由此产生包含所有对象的架构化后4D FA图像；MD参数值处理利用了FA值处理的结果，将原始MD图像利用FA配准结果得到非线性排列的MD图像，再利用FA架构化投射处理结果进行处理得到架构化投射后的MD图像。应用FSL的randomise组件以排列交换为基础的非参数推断法进行基于体素水平的统计学分析，分别利用FA和MD值参数对病例组与对照组差异显著性、病例组与PCS严重程度(RPSQ得分)间相关性进行基于体素水平的组间多对象统计检验；将图像后处理结果通过图层加厚及簇强化等一系列后处理方式最终以伪彩图方式直观显示。
　　 结果：轻度创伤性脑损伤后早期脑震荡综合征病例组与对照组相比，右额枕束上部、左额枕束上后部、胼胝体体部、左上纵束近颞部及左下纵束、中脑等区域脑白质FA值升高，左额枕束后部、胼胝体体部、右内囊后肢、中脑及脑桥左侧部等区域脑白质MD值降低。轻度创伤性脑损伤后早期脑震荡综合征病例组FA、MD值与PCS严重性间无明显相关性。
　　 结论：轻度创伤性脑损伤后脑震荡综合征与脑白质完整性显著相关，为创伤性轴索损伤的一种表现，这种创伤性轴索损伤在常规影像学(CT及常规MRI)上可无阳性表现。急性期mTBI轴索纤维损伤以细胞毒性水肿、局部炎症反应为主；弥散张量成像的TBSS后处理分析为轻度创伤性脑损伤后脑震荡后综合征的微结构脑损伤提供了病理层面的在体检测客观证据。