作者：陳培倩，吳穎為，陶曉峰，上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院放射科
創傷性腦損傷（traumatic brain injury, TBI）是重要的腦損傷性疾病，是神經外科最常見的疾病及導致創傷患者傷殘及死亡的主要原因。輕度TBI（mild TBI, mTBI）定義為患者頭部受到外來暴力後，最初的格拉斯哥昏迷評分（Glasgowscore, GCS）13～15分、意識喪失持續時間（loss ofconsciousness, LOC）小於30 min、精神狀態改變持續時間（alteration of consciousness, AOC） 和傷後遺忘時間（posttraumatic amnesia, PTA）小於24 h，且頭顱CT檢查結果為陰性。
大約80%在臨床上被認為已痊癒的mTBI患者，在傷後一段時間（大約3個月後）會出現認知功能障礙，這些症狀可能持續數月甚至數年。目前臨床常用的、用於診斷TBI和評估患者預後的參考因素，包括患者的年齡、臨床嚴重程度、影像學檢查（主要為CT）、全身狀況及實驗室指標，但是這些評價指標對mTBI患者的診斷和預後預測並不理想。
mTBI患者常規頭顱MRI檢查結果往往是陰性的，為了發現mTBI患者腦內細微結構與腦功能變化，並探究其與認知功能障礙發生的因果關係，不少學者已開始運用fMRI 對mTBI 患者進行研究。筆者就fMRI技術在mTBI中的研究進展進行綜述。
一、血氧水平依賴（blood oxygen level dependent,BOLD）-fMRI
BOLD分析方法主要包括兩種，一種是根據腦區低頻振蕩信號的特性分析，包括低頻振幅（amplitude oflow-frequency fluctuation, ALFF）和局部一致性（regional homogeneity, ReHo）；另一種是研究空間上彼此獨立腦區之間低頻信號的時間相關性，即功能連接（functionalconnectivity, FC）。其中較熱門的分析方法是功能連接，常用的分析方法為種子相關法及獨立成分分析法（independent component analysis，ICA）。以往研究人員對mTBI患者的研究主要集中在任務相關網絡。
目前，靜息態BOLD因客觀性強、實施簡便，成為mTBI研究的主要手段。在研究部位方面，腦默認網絡區（default mode network,DMN）作為調節各種神經心理活動的中樞，已經成為研究人員關注的重點。Iraji等對急性期mTBI患者進行靜息態BOLD檢查，採用ICA及種子點分析法，發現mTBI患者的後扣帶皮層與楔前葉連接減弱，而杏仁體、丘腦與海馬區間，尤其與額葉間存在連接增強。
Mayer等發現亞急性期mTBI患者的DMN內部連接下降，而與前額葉皮層側存在連接的異常增高，能預測患者在亞急性期認知功能損害方面。Zhou等對mTBI患者（傷後<2個月）的靜息態BOLD研究得出了相同結果。而Abbas等對有過多次腦外傷經歷的職業橄欖球運動員進行靜息態BOLD檢查後發現，相較於對照組，DMN內部連接增強，表明重複多次的創傷經歷，即使受傷即刻沒有任何臨床表現，也會對大腦造成長期影響。靜息態BOLD能敏感發現mTBI 對患者大腦功能的影響，一定程度上提示mTBI患者的預後。
二、擴散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）與擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging,DKI）
DTI能量化擴散各向異性的信號數據，顯示疾病引起的白質纖維束損害。DTI的分析方法主要包括ROI分析法、定量纖維束成像法和基於體素水平的定量分析法。目前較熱門的研究方法是基於纖維素示蹤的空間統計方法（tractbased spatial statistics, TBSS），分析參數包括ADC、各向異性分數（fractional anisotropy, FA）、平均擴散率（meandiffusivity，MD）等。由於外傷造成的腦內局灶或瀰漫軸索連續性中斷是引起一系列腦神經病變及認知水平改變的關鍵。所以通過DTI檢查來明確腦白質損傷對mTBI的診斷及預後判斷十分有價值。
既往研究者發現，急性腦創傷會造成腦細胞毒性水腫、細胞間隙減小，引起FA值升高而MD值減小，隨著細胞膜裂解、血管源性水腫導致細胞外間隙增寬，FA值會下降而MD值會增加。Li等對43例mTBI患者的DTI檢查也得出相同結果，並發現在慢性期，預後較差的mTBI患者較預後良好者表現出更低的FA值和更高的MD值，認為DTI是預測mTBI 認知功能障礙的有力手段。但是目前mTBI 患者的DTI檢查結果並不一致。de Lanerolle等從神經病理學角度比較了穿透和非穿透性直接損傷與爆炸傷造成的腦創傷的不同，發現由穿透性腦創傷造成的軸突損害與閉合性腦創傷相仿，而由爆炸性腦損傷造成的軸索損害則完全不同。
Hayes等對從戰場回來的退伍軍人進行DTI檢查，發現受到爆炸傷且出現意識喪失的mTBI軍人在左內囊豆狀核後部存在FA下降，且受傷次數越多FA下降越明顯，從而推測意識喪失相關的白質纖維束損傷能影響神經認知功能。而Begonia等對小鼠進行實驗後發現，在急性、亞急性期，由鈍物擊打造成的損傷FA值下降，考慮與瀰漫性軸索損傷有關，而爆炸傷會使FA升高，考慮與細胞水腫、神經重塑有關。綜上所述，可以推測不同的暴力方式、暴力程度對腦白質纖維束的損害不同；檢查時間點對DTI的檢查結果也有很大影響。因此到目前為止並沒有一個明確的DTI指標來判斷mTBI患者的腦白質神經束損傷情況，但DTI技術在mTBI中的應用價值得到了研究者的一致肯定。
DKI是描繪組織內非正態分布水分子擴散的一種新的MRI方法，能更好地揭示不均質生物組織的細微改變，如腦灰質、創傷後組織、腫瘤微環境等。DKI 技術不僅能獲得DTI參量，還能得到評價微觀結構複雜性的峰度係數張量，如平均峰度（mean kurtosis, MK）、峰度各向異性（kurtosisanisotropy, KA）、軸向峰度（axial kurtosis, AK）及徑向峰度（radial kurtosis, RK）。
在mTBI的應用方面，Grossman等對22例mTBI患者進行DTI、DKI及神經生理學檢查後發現傷後1年mTBI患者的MK、FA值在丘腦、內囊區有顯著下降，且MK值下降與認知功能障礙相關。Grossman等之後又對20例mTBI患者在傷後1、9個月進行DTI和DKI檢查，也獲得了相同的結果。Stokum等對24例mTBI患者進行DKI檢查，發現傷後10 d、1個月及6個月，內囊前肢的MK、RK值均下降，而且丘腦、內囊、胼胝體的MK、RK值變化與患者認知功能改善有關聯。
DKI技術不僅能檢測mTBI患者的腦損傷，還能比DTI獲取更多信息，或許將成為mTBI患者診斷及預後預測的新方向。
三、MRS技術
MRS是一項無創地測定腦內代謝物質含量的MRI技術。MRS從代謝角度了解腦組織的變化，可以檢測出mTBI患者腦組織細微結構改變造成的代謝異常。在腦創傷方面，Brooks等提出N-乙醯天冬氨酸（NAA）作為神經元完整性的標誌物，其含量因軸索損傷或代謝降低而下降，膽鹼（Cho）化合物常因細胞膜的破裂或炎性病變而升高。mTBI的MRS檢查結果基本與TBI相同，考慮與認知功能下降相關。Lin等發表的關於mTBI的代謝成像綜述中提出，MRS的結果受檢查時間點、受傷方式、受傷次數的影響而不同。現在對mTBI患者的MRS研究主要集中在NAA、Cho方面，對其他化合物研究比較欠缺。
四、磁敏感加權成像（susceptibility weighted imaging,SWI）
SWI是以T2*加權梯度回波序列為基礎的一項MRI成像技術，主要強調了不同組織間磁敏感性的差異，對顯示小靜脈、微出血與鐵沉積敏感。與傳統的T2WI相比，SWI能敏感地發現mTBI患者腦內的瀰漫性軸索損傷和微小出血灶，對提示mTBI 患者的預後有一定意義。有研究表明因mTBI造成的腦鐵異常會通過一系列機制參與mTBI的病理過程，包括產生氧自由基，加重氧化應激，引起蛋白磷酸化和神經纖維纏結。這一系列病理過程與mTBI後長期認知行為改變和慢性創傷性腦病有關。
五、聯合應用
鑑於mTBI的複雜性和MR技術的豐富多樣，目前大部分學者都聯合應用多種MR技術對mTBI患者進行檢查，從多角度闡明輕度腦創傷對患者的影響。值得注意的是，大多數聯合檢查都包含DTI技術。Dean等聯合應用任務態fMRI、DTI及MRS，分別從功能、結構、代謝的角度，對在傷後1年有持續腦震蕩後遺症的患者進行檢查，發現臨床症狀更嚴重的患者隨著任務從易至難，在前扣帶回出現腦功能活動增強，在顳葉、默認腦網絡及左額葉出現活動減弱，這些腦區的功能改變與胼胝體白質結構不完整相關，考慮大腦的這些改變是通過降低腦內非任務相關區域的活動強度來彌補工作記憶容量的減少及白質纖維束的傳輸異常，這些改變可能是引起腦震蕩後遺症的原因。
Toth等聯合應用DTI及SWI對mTBI患者在急性期及亞急性期進行檢查，發現mTBI患者在急性期的FA值顯著下降而MD值升高，且在亞急性期FA值仍降低，但SWI並無陽性發現。Tang等聯合應用DTI與靜息態BOLD對輕-中度TBI患者進行檢查後發現DTI的FA降低，且與受傷程度呈負相關，而在BOLD方面發現數個腦區與DMN的連接增加，說明在大腦在受到創傷後，在細胞水平進行了修復，彌補了因軸索損傷造成的功能缺陷。
綜上所述，用於mTBI研究的MR技術包括BOLD、DTI、SWI、MRS等，各項MR技術都從不用的角度闡明輕度腦創傷對大腦造成的影響。SWI和MRS的研究結論比較統一，BOLD和DTI的研究結果則並不一致，尤其是DTI。造成研究結果產生爭議的原因，考慮是mTBI患者受傷機制、受傷程度、檢查時間點等不同，其中最關鍵的是受傷機制不同。目前仍缺少大規模、多中心的mTBI研究，為了更好地幫助臨床診斷、指導治療，建議今後對mTBI的研究要進行受傷機制分類、嚴重程度分層並統一檢查時間點。雖然目前對於輕度腦創傷的fMRI結論還未統一，但可以肯定的是，現代影像學的發展使人們能深入了解輕度腦創傷對大腦造成的損傷，並對患者的預後提供影像學依據。
來源：中華放射學雜誌2016年第50卷第12期
(本網站所有內容，凡註明來源為「醫脈通」，版權均歸醫脈通所有，未經授權，任何媒體、網站或個人不得轉載，否則將追究法律責任，授權轉載時須註明「來源：醫脈通」。本網註明來源為其他媒體的內容為轉載，轉載僅作觀點分享，版權歸原作者所有，如有侵犯版權，請及時聯繫我們。)