劉 剛,楊西濤,郝偉偉,鄭銳哲

創(chuàng)傷性顱腦損傷(traumatic brain injury，TBI)是當(dāng)今世界一個(gè)重要的公共衛(wèi)生問題，TBI 的發(fā)生率約為5 000萬人次/年[1]。TBI后，病人常常遺留有不同程度的神經(jīng)功能障礙，給家庭和社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)[2]。其中，認(rèn)知功能障礙(如注意障礙)是TBI病人傷后長期存在的后遺癥之一。研究[3-5]表明，認(rèn)知功能依賴于人腦中大規(guī)模分布式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成運(yùn)行，其中默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network,DMN)被認(rèn)為是注意任務(wù)匹配的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，DMN是一個(gè)大腦系統(tǒng),它包含一些功能聯(lián)系緊密的腦區(qū)，如扣帶回/前楔葉、頂下小葉，內(nèi)側(cè)前額葉及特定纖維束(胼胝體膝部、扣帶束、額枕上束)。磁共振彌散張量成像技術(shù)(diffusion tensor imaging,DTI)是根據(jù)水分子移動(dòng)觀察和追蹤腦白質(zhì)纖維束的非侵入性檢查方法[6-8]。本研究采用臨床常用的DTI技術(shù)對(duì)TBI病人的白質(zhì)纖維束進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)采用認(rèn)知功能量表分析TBI病人的注意障礙。以期揭示TBI后神經(jīng)纖維的斷裂可造成DMN的變化，且急性期DMN的改變與TBI病人注意障礙具有一定的相關(guān)性，為TBI病人早期注意障礙的評(píng)估和檢測提供客觀依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2018-2019年淮北礦工總醫(yī)院集團(tuán)神經(jīng)外科收治的符合納入標(biāo)準(zhǔn)的TBI病人。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡18～80歲;(2)依據(jù)現(xiàn)病史及CT確診的TBI病人;(3)TBI病人臨床資料及DTI檢查資料完整;(4)所有病人均無手術(shù)指征，均采用保守藥物治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)既往有過腦外傷史;(2)伴有其他嚴(yán)重心腦血管疾病的、重要臟器嚴(yán)重功能障礙的病人;(3)妊娠或哺乳期婦女；(4)精神病病人，包括藥物和酒精濫用史和智力發(fā)育遲鈍史;(5)存在理解和認(rèn)知功能障礙的病人;(6)存在語言功能障礙病人;(7)不愿參與本次研究的病人。TBI病人45例，其中男24例，女21例，年齡18～75歲。招募30名健康志愿者作為對(duì)照組，其中男16名，女14名，年齡19～67歲。所有入選者均簽署知情同意書。

1.2 影像學(xué)資料 所有TBI病人均在急診行頭顱CT檢查，且在TBI急性期行磁共振及DTI檢查。將DTI序列圖像導(dǎo)入工作站，并進(jìn)行后處理，產(chǎn)生纖維束示蹤成像圖、表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)圖及各項(xiàng)異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA)圖。選取默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)腦區(qū)或纖維束，主要包括扣帶束(Cing)、胼胝體膝部(gCC)、額枕上束(SFOF)。將選取的感興趣區(qū)域經(jīng)軟件處理生成纖維束圖，并測量相應(yīng)FA和ADC值。

1.3 認(rèn)知功能評(píng)估 依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[9]報(bào)道，使用Stroop色詞量表Victoria版本(VST)對(duì)本項(xiàng)目中TBI病人進(jìn)行評(píng)測。VST主要包括以下內(nèi)容：文字(W部分)、圓點(diǎn)(D部分)及顏色(C部分)。在D部分所示圓點(diǎn)顏色中，受試者需要以最快的速度進(jìn)行判斷。而在W部分，使用常見文字替代圓點(diǎn)，檢測中要求受試者準(zhǔn)確指出字體的顏色，而忽略其本身的語義。在C部分中，使用顏色名稱矛盾的文字與字體顏色進(jìn)行替代。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用t(或t′)檢驗(yàn)和線性相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 DTI評(píng)估TBI病人DMN的結(jié)構(gòu) 依據(jù)DMN所涉及的解剖部位選取感興趣區(qū)域(見圖1A～3A)。使用Functool軟件對(duì)DTI影像數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，結(jié)果可見對(duì)應(yīng)的感興趣區(qū)纖維束的示蹤成像(見圖1B～3B)，同時(shí)產(chǎn)生ADC圖及FA圖(見圖1C～3C、1D～3D)。

2.2 TBI后DMN相關(guān)腦區(qū)FA、ADC的變化 TBI后DMN腦區(qū)纖維束的受損情況，與對(duì)照組相比，TBI組病人個(gè)腦區(qū)的FA值均降低(P<0.01)，TBI組病人gCC的ADC值升高(P<0.01)，而Cing、SFOF的ADC值與對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表1)。

表1 TBI后FA、ADC的變化

2.3 FA值與VST的相關(guān)性 TBI病人的認(rèn)知功能評(píng)估顯示，TBI組病人VST各部分耗時(shí)數(shù)均明顯延長(P<0.01)(見表2)。TBI早期DMN相關(guān)腦區(qū)(gCC、Cing、SFOF)的影像學(xué)特征與注意障礙的關(guān)系顯示，在TBI病人中，DMN中g(shù)CC、Cing、SFOF的FA值之和與VST各部分耗時(shí)總和呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05,R2=0.291)(見圖2A)；SFOF的FA值變化與VST中C部分的耗時(shí)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05,R2=0.396)(見圖2B～D)。

表2 TBI后VST評(píng)估病人的注意功能

3 討論

TBI是全球性的健康問題，具有病死率高、致殘率較高等特點(diǎn)，不僅威脅病人的生命，且影響隨后的生活質(zhì)量[2,10-12]。除了創(chuàng)傷導(dǎo)致的肢體等神經(jīng)功能障礙，TBI幸存者多伴有不同程度的心理疾病及認(rèn)知功能障礙，日常生活受到嚴(yán)重影響[12-16]。其中，注意功能障礙主要表現(xiàn)在處理多個(gè)任務(wù)時(shí)，其信息處理能力及速度降低，并難以保持持續(xù)足夠的注意力。有學(xué)者[17-18,21]發(fā)現(xiàn)注意力控制及障礙形成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是白質(zhì)纖維區(qū)域連接形成的擴(kuò)散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。而TBI可通過破壞神經(jīng)連接，造成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷，最終導(dǎo)致工作記憶和注意力缺陷[13-14,16-17,19]。在急性期，TBI病人多伴有急性的意識(shí)障礙甚至昏迷；即使對(duì)于清醒的TBI病人，由于伴有疲勞、煩躁及精神異常等，也難以配合臨床醫(yī)生進(jìn)行量表評(píng)估。現(xiàn)階段，CT和MRI作為檢測和評(píng)估TBI嚴(yán)重程度及其局灶性出血、腦挫傷的重要手段。并在基礎(chǔ)上，推測病人潛在及長期的認(rèn)知功能障礙[15-16]。細(xì)胞水平的腦損傷在現(xiàn)有的常規(guī)CT/MRI數(shù)據(jù)中無法得到明確的識(shí)別。然而，TBI病人卻已伴發(fā)不同程度的認(rèn)知功能障礙。因此，如何對(duì)TBI病人進(jìn)行有效的、早期的、客觀的認(rèn)知功能評(píng)估仍是當(dāng)前領(lǐng)域面臨的重要問題。

DTI技術(shù)是依據(jù)水分子移動(dòng)觀察和追蹤腦白質(zhì)纖維束的非侵入性檢查方法[6-8]。DTI參數(shù)中，反映水分子彌散特征的FA對(duì)纖維束完整性評(píng)估具有一定價(jià)值；ADC可反映腦組織內(nèi)水分子的整體彌散水平和彌散阻力的情況，兩者在TBI病人中具有重要參考價(jià)值。既往有學(xué)者[13,20]對(duì)TBI后DTI參數(shù)值進(jìn)行分析，并結(jié)合認(rèn)知功能情況，發(fā)現(xiàn)DTI的相關(guān)數(shù)值對(duì)認(rèn)知功能障礙評(píng)估具有潛在參考意義。然而，針對(duì)于單個(gè)纖維束的研究如同“管中窺豹”，影響了認(rèn)知功能障礙評(píng)估的準(zhǔn)確性。

大腦的認(rèn)知功能依賴于大規(guī)模分布式腦網(wǎng)絡(luò)的集成運(yùn)行，創(chuàng)傷所致認(rèn)知障礙的結(jié)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)是神經(jīng)纖維介導(dǎo)的神經(jīng)連接中斷、缺失[13-14,21]。在分布式腦網(wǎng)絡(luò)中，其中，最易評(píng)價(jià)和識(shí)別的是DMN。研究發(fā)現(xiàn)DMN參與到注意力和認(rèn)知行為的調(diào)節(jié)。隨后有學(xué)者發(fā)現(xiàn)當(dāng)執(zhí)行注意性相關(guān)的任務(wù)時(shí)，正常病人存在DMN的激活，而TBI病人存在DMN的激活改變[22]。進(jìn)一步研究[3]證實(shí)，DMN主要涉及的腦結(jié)構(gòu)主要為后扣帶回皮層、頂下小葉后部、顳葉內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)及腹內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)。基于上述發(fā)現(xiàn)，本研究以DMN為基礎(chǔ)，在急性期采用DTI技術(shù)對(duì)TBI病人進(jìn)行評(píng)估。我們發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比TBI病人DMN結(jié)構(gòu)中的FA值明顯下降，其變化主要為胼胝體膝部、額枕上束及扣帶束的區(qū)域。這些區(qū)域FA值的急劇下降可能是由于創(chuàng)傷引起的水分子彌散阻力的增加、彌散運(yùn)動(dòng)的各向異性降低所致。此外，由于胼胝體位于縱裂底部且血供較為豐富，因而在遭受創(chuàng)傷過程后較易表現(xiàn)出血管性水腫[23]。本研究中，我們也發(fā)現(xiàn)胼胝體膝部的ADC值較正常對(duì)照明顯升高，而其余纖維連接的ADC值變化并無顯著差異。因此，TBI急性期FA值降低或ADC值升高為TBI引起DMN結(jié)構(gòu)破壞提供了證據(jù)。

注意是大腦控制的心理活動(dòng)對(duì)一定事物的指向和集中，是認(rèn)知功能的一個(gè)重要成分。注意障礙是TBI后認(rèn)知功能障礙中的一種常見類型，與多個(gè)腦區(qū)相關(guān)[24]。在現(xiàn)有的診療過程中，針對(duì)TBI病人注意功能障礙的早期識(shí)別還存在明顯的不足。而基于損傷后單個(gè)腦區(qū)變化的研究亦不足以對(duì)注意障礙進(jìn)行完整的描述，其主要原因是作為一種高級(jí)形式的認(rèn)知行為，注意依賴于腦網(wǎng)絡(luò)及其神經(jīng)連接的綜合作用[25]。更為重要的是，現(xiàn)有評(píng)估認(rèn)知功能的量表技術(shù)高度依賴病人的配合，存在評(píng)估時(shí)間長、步驟繁瑣等問題。這些缺陷限制了其在TBI后急性期的應(yīng)用[26-28]。鑒于此，我們通過客觀影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)TBI病人急性期DMN中神經(jīng)纖維相關(guān)的FA值與病人恢復(fù)期的注意評(píng)分具有一定的相關(guān)性。這一結(jié)果揭示出基于DMN結(jié)構(gòu)的早期診斷TBI后注意障礙的應(yīng)用價(jià)值。

目前評(píng)估注意障礙的方式、工具眾多。本研究選用最廣泛應(yīng)用VST量表進(jìn)行評(píng)估。本研究結(jié)果顯示，TBI病人C部分的耗時(shí)數(shù)升高最為明顯。這可能是由于C部分對(duì)病人的注意力和任務(wù)復(fù)雜度要求最高，使得TBI病人在測試反應(yīng)的過程中表現(xiàn)出顯著的差異。以DMN結(jié)構(gòu)中的特定纖維束進(jìn)一步分析，我們發(fā)現(xiàn)DMN中扣帶束的FA值與C部分的耗時(shí)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這在一定程度上表明Cing是VST中C部分的主要激活部位。但VST不同部分的耗時(shí)數(shù)與其余纖維連接的FA值不具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性，這可能是由于VST測驗(yàn)任務(wù)是借由一個(gè)基礎(chǔ)更為廣泛的系統(tǒng)介導(dǎo)。鑒于這種多因素復(fù)雜性，對(duì)特定類型注意障礙精確識(shí)別，有待于今后更為細(xì)分認(rèn)知測驗(yàn)方式的納入。

綜上，TBI引起纖維連接的中斷是損傷后DMN結(jié)構(gòu)破壞的主要因素，而急性期TBI病人腦DMN結(jié)構(gòu)的破壞可作為早期診斷其注意障礙的依據(jù)?；谟跋駥W(xué)分析DMN結(jié)構(gòu)的變化可作為一項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)，這將為注意障礙的客觀、早期診斷提供方向，亦為早期干預(yù)、預(yù)后預(yù)測和潛在的療效評(píng)估提供幫助。