外傷性腦梗死患兒腦部病變異常代謝物變化特點探析
外傷性腦梗死指繼發於顱腦創傷後腦血管發生的嚴重痙攣或閉塞, 並致閉塞血管供血區腦組織缺血、梗死, 影響腦的功能[1]。小兒外傷性腦梗塞發病率較低, 但輕微外傷 (如跌倒、墜落等) 即可出現嚴重的顱腦臨牀表現, 如肢體活動障礙、偏癱、抽搐等, 甚至危及生命。因此, 對小兒腦梗死早期及時診斷在搶救患兒的生命、減輕神經功能的損害及改善預後等方面具有重要意義。MRS是目前唯一無創性定量分析活體組織代謝及生化變化的技術[2], 已在臨牀中廣泛應用[3-4]。但目前國內外關於小兒外傷性腦梗死的研究較少[5]。本文通過H-MRS技術探討外傷性腦梗死患兒腦部病變異常代謝物變化特點, 旨在探討其在小兒外傷性腦梗死早期診斷及預後評估中的應用價值。
1 資料與方法
1.1 一般資料
回顧性分析2012—2016年於我院兒科住院的外傷性腦梗死患兒30例, 男18例, 女12例;中位年齡為1歲 (6個月~7歲) , 1~3歲23例, 3~6歲6例, 6~14歲1例;超急性期5例, 急性期13例, 亞急性期8例, 慢性期4例;跌倒20例, 墜落7例, 碾壓傷1例, 眼扎傷1例, 門撞傷1例;臨牀表現均為外傷後均出現肢體活動障礙或偏癱, 其中4例伴有抽搐。及時給予降顱壓、改善循環、營養神經、止抽、康復鍛鍊等內科保守治療, 1例嚴重外傷者合併腦疝死亡, 餘均較前明顯好轉。有心臟病史2例, 有外傷性腦梗死病史1例。所有患者均行頭顱MRI平掃、DWI及MRS檢查, 部分患者行頭顱CT及MRA檢查。
1.2 常規MRI檢查
使用美國GE Signa HD 3.0T磁共振掃描儀及頭顱8通道相控陣線圈。常規行軸位、矢狀位、冠狀位掃描, T1FLAIR掃描參數:TR=2000 ms, TE=22 ms, FOA:22cm×22cm, 矩陣320×192;FSE-T2WI掃描參數:TR=4 500 ms, TE=100ms, 矩陣256×256;T2FLAIR TR=9 000ms, TE=140 ms;FOA:22cm×22cm。掃描層數20, 層厚5mm, 間距1.5mm。
1.3 DWI檢測
採用單次激發平面回波序列 (EPI) , 在x, Y, z三個方向施加彌散敏感梯度, b=0s·mm及b=1 000s·mm, TR=2 000 ms, TE=71ms, 掃描時間38s。FOV:230mm×230mm, 層厚6mm, 間隔0.6 mm。採用軟件FuncTool2進行分析, 得到每一像素的近似彌散係數 (ADC) 值, 並重建ADC圖。
1.4 1H-MRS檢查
分別以頭顱MRI及DWI發現的病灶部位及對側正常部位為感興趣區 (ROI) , 採用單體素點分辨波譜 (PRESS) 序列, TR=1 500 ms, TE=35ms, 採集次數為2次, 帶寬<5, 體素2mm×2mm×2mm。掃描結束後, 使用專用軟件實現基線校正, 識別代謝物, 繪製代謝物波譜曲線, 測定N-乙酰天冬氨酸 (NAA) 、膽鹼複合物 (Cho) 、肌酸複合物 (Cr) 的峯下面積, 完成NAA/Cr、Cho/Cr的計算。
1.5統計學處理
運用SPSS 17.0軟件進行數據分析。計量資料以均數±標準差 (?±s) 表示, 對所測得的病灶區及對照區的NAA/Cr、Cho/Cr行配對資料t檢驗。多組間比較採用方差分析。取α=0.1, P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 MRI表現
病灶為單發和多發並存, 均累及基底節及側腦室旁, 亦有累及額葉 (3例) 、頂葉 (1例) 、顳葉 (3例) 、島葉 (1例) 、丘腦 (1例) 者。以片狀及斑片狀 (稍) 低T1高T2信號多見 (見圖1A、1B) 。
2.2 DWI表現
超急性期、急性期DWI均呈 (稍) 高信號 (見圖1C) , ADC圖呈 (稍) 低信號 (見圖1D) , 亞急性期及慢性期在DWI上呈等或稍低信號, ADC圖上呈等或稍高信號。
2.3 1H-MRS表現
均有異常。病灶區與對照區相比 (見圖1E、1F) , NAA均降低、Cho降低 (19例) 或升高 (11例) , NAA/Cr均降低、Cho/Cr降低 (19例) 或升高 (11例) 。病灶區與對照區的NAA/Cr、Cho/Cr分別進行比較, 差異均有統計學意義 (α=0.1, P<0.05) 。見表1。病灶區與對照區相比超急性期、急性期、亞急性期及慢性期病灶區的NAA/Cr分別進行比較, 差異均有統計學意義 (F=0.704, P<0.05) f="0.956," p="">0.05) 。見表2。
2.4 其他
3例頭顱CT示雙基底節斑點狀鈣化灶, 2例MRA示大腦中動脈重度狹窄及閉塞。
表1 病灶區與對照區代謝物相對濃度比值比較 (?±s, %)
表2 不同時期病灶區與對照區代謝物相對濃度變化比較 (?±s, %)
3 討論
外傷性腦梗死多發生在嬰幼兒時期, 且多見於輕微顱腦損傷者, 其發病機制至今尚無定論[6], 在小兒好發於基底節區的深穿支血管[7-8]。本組所有病例梗死灶均有基底節區受累, 可能與該區域供血血管是以直角從大腦前及大腦中動脈發出且走形細長彎曲有關。且兒童期血管發育不完善, 側支循環較少, 較成人血管柔軟、脆弱, 顱骨彈性好, 在加減速運動中, 腦組織相對顱底產生移位, 穿支小動脈易受牽拉、扭曲, 使血管內膜損傷, 膠原纖維暴露, 激活凝血系統, 加之血管壁損傷後交感神經興奮、神經遞質釋放增多, 引起血管痙攣, 附壁血栓形成, 導致腦梗死。嚴重者可直接引起頸內動脈、大腦中動脈內膜剝離而造成管腔的堵塞[9-10]。本研究顯示, 有心臟病史2例, 有外傷性腦梗死病史1例, 其頭顱CT示雙基底節斑點狀鈣化灶, 推測血流動力學改變及血管結構異常為發生外傷性腦梗死的潛在危險因素。基底節鈣化的患兒屍檢證實存在礦物性血管病, 產生原因可能與宮內感染、新生兒窒息、中毒、先天性染色體疾病等相關[11]。腦梗死一旦發生, 腦組織由於供血不足而處於缺血缺氧狀態, ATP生成減少、線粒體受損, 糖酵解增強、脂肪氧化不全, 乳酸及酮體增多、酸中毒, 溶酶體破裂, 從而產生神經細胞損傷, 神經元、軸突、髓鞘標誌物出現異常。
圖1 外傷性腦梗死患兒MRI、DWI、MRS表現及波譜圖a T1WI呈稍長T1信號;B T2WI呈稍長T2信號;c DWI高b值呈明顯彌散受限高信號;d ADC圖呈低信號;E以病變區“ROI”的代謝物的波譜曲線;f以對側對照區“ROI”的.代謝物的波譜曲線。
H-MRS是目前唯一無創性定性分析活體組織代謝及生化變化的技術, 常測得的腦內代謝產物有NAA、Cho、Cr等, 通常採用NAA/Cr、Cho/Cr來反映組織的代謝變化[12-14]。NAA (N-乙酰天門冬氨酸) 主要存在於神經元的胞體和軸突中, 由神經元細胞線粒體產生並輸送至胞漿, 是神經元完整性的標誌, 反映神經元和軸索的密度和功能狀態[15]。Cho主要存在於細胞膜, 反映腦內細胞膜磷脂情況, 是細胞膜合成和細胞分裂的標誌物, 其變化與髓鞘脱失、髓鞘化、膠質細胞增殖等有關[16]。Cr是一種能量分子, 是腦能量代謝的標誌物。反映肌酸和磷酸肌酸等的總和, 一般不隨病理變化發生改變, 因此臨牀上常被作為參考物, 對代謝信號強度進行標準化, 計算NAA/Cr、Cho/Cr等比值。
與傳統MRI檢查技術 (如T1WI、T2WI、T2-FLAIR) 相比, H-MRS可早期發現活體腦組織代謝物質改變[17-18], 為早期發現疾病提供可能, 為早期治療爭取寶貴時間;同時在一定程度上可以解釋疾病的發生及發展過程。本研究結果顯示, 不同時期H-MRS均有異常。病灶區及對照區的NAA/Cr、Cho/Cr分別進行比較, 差異均有統計學意義 (P<0.05) f="0.956," p="">0.05) , 超急性期、急性期多表現為Cho/Cr降低, 推測急性缺血缺氧易導致神經細胞脱髓鞘改變, 而亞急性期可見Cho/Cr呈升高表現, 可能與損傷後神經修復時膠質細胞增生有關。此類不典型腦梗死MRS表現易與膠質瘤相混淆[16,20], 本研究1例腦梗死患兒曾被誤診為低級別膠質瘤, 經內科保守治療1周複查後方明確診斷。但因兩者治療方式及預後截然不同, 所以, 需嚴密結合患兒病史、體徵及其他實驗室檢查結果, 必要時多學科會診, 以進一步明確診斷, 減少疾病誤診的機會, 避免對患者產生不可逆的傷害。
綜上, MRI平掃、DWI等可明確外傷性腦梗死患兒病變部位及範圍, MRS更能從細胞代謝水平判斷神經元損傷程度, 同時明確病變性質, 是常規MRI檢查的有益補充。結合MRI早期行1-MRS檢查, 不僅為外傷性腦梗死早期診斷提供證據, 且能評估病情嚴重程度, 通過及時有效的治療, 降低併發症的發生, 改善預後。
