卞益同，陳苗苗，，李 華，李賢軍，葛 瑤，商蘇杭，楊 健

（1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西西安 710061；2.榆林市第二醫(yī)院影像科，陜西榆林 719000；3.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，陜西西安 710061）

創(chuàng)傷性腦損傷(traumatic brain injury,TBI)是所有創(chuàng)傷性疾病中死亡率和致殘率最高的疾病，每年全世界有超過5 500萬人口發(fā)生TBI，給社會(huì)和家庭帶來沉重負(fù)擔(dān)[1]。越來越多證據(jù)表明，TBI病史會(huì)顯著增加生命后期發(fā)展成其他多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風(fēng)險(xiǎn)[2]，其中阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease,AD）最為常見[3-5]，嚴(yán)重影響患者的康復(fù)訓(xùn)練效果和日常生活。近年來隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)嗅皮層（entorhinal cortex,EC）逐漸被研究者們關(guān)注。有報(bào)道提出，EC可能是AD患者最早出現(xiàn)腦結(jié)構(gòu)和功能異常變化的腦區(qū)[6]，而TBI后EC結(jié)構(gòu)變化是否與遠(yuǎn)期腦認(rèn)知功能有關(guān)還未見報(bào)道。目前，關(guān)于TBI后認(rèn)知障礙評(píng)估多采用神經(jīng)認(rèn)知量表，具有主觀性和不準(zhǔn)確性。結(jié)構(gòu)磁共振（structural magnetic resonance imaging,sMRI）作為無創(chuàng)性成像技術(shù)，能夠客觀、定量評(píng)價(jià)TBI患者的腦結(jié)構(gòu)變化[7]。因此，本研究基于sMRI探索TBI后EC結(jié)構(gòu)變化，尋找其與TBI遠(yuǎn)期認(rèn)知功能的關(guān)系，為早期診斷、預(yù)后評(píng)價(jià)、靶向治療TBI后認(rèn)知障礙提供理論依據(jù)及可靠的影像學(xué)標(biāo)志物。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象連續(xù)性納入2016年1月至2018年12月榆林市第二醫(yī)院急診科TBI患者26例，本研究獲得榆林市第二醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者被告知研究目的及注意事項(xiàng)，并簽署知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患有急性腦外傷且無顱腦手術(shù)史；②右利手；③受試者入院后行格拉斯昏迷評(píng)分量表(Glasgow co?ma scale,GCS)測(cè)評(píng)及磁共振掃描；④TBI發(fā)生6個(gè)月后對(duì)所有受試者電話隨訪并進(jìn)行簡易智力狀態(tài)檢查量表（mini-mental state examination,MMSE）測(cè)評(píng)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①精神疾病史、癲癇史或意識(shí)障礙；②藥物和乙醇濫用史；③合并其他重大疾病,如惡性腫瘤、肝硬化、腎臟疾病、冠心病等；④MRI禁忌證患者，如體內(nèi)有金屬異物或幽閉恐懼癥等；⑤MRI圖像有明顯器質(zhì)性病灶者。

1.2 儀器及方法

1.2.1臨床資料采集 包括患者年齡、性別、受教育程度、高血壓史、糖尿病史、GCS評(píng)分、是否手術(shù)等。

1.2.2MRI檢查 數(shù)據(jù)采集使用西門子Spectra 3.0TMRI超導(dǎo)型磁共振，應(yīng)用12通道頭線圈進(jìn)行掃描，專用耳塞和配套的頭線圈軟墊用于降低噪聲并減少頭動(dòng)，數(shù)據(jù)采集期間囑受試者仰臥、放松、閉目，并保持清醒狀態(tài)。所有受試者首先掃描常規(guī)序列，常規(guī)序列無明顯器質(zhì)性病灶將進(jìn)行3D-T 1WI序列。3DT 1WI序列參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間（repetition time,TR）=1 900 ms，回波時(shí)間（Echo time,TE）=24 ms，反轉(zhuǎn)時(shí)間（inversion time）=900 ms，反轉(zhuǎn)角（flip angle,FA）=9°，視野（field of view,FOV）=250 mm×250 mm，矩陣（Matrix）=256×256，層厚=1 mm，層數(shù)=192。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1視覺評(píng)估 由2位MRI診斷醫(yī)師在未知臨床資料的情況下，獨(dú)立利用RadiAnt DICOM Viewer軟件對(duì)受試者3D-T 1WI圖像進(jìn)行冠狀位重建，對(duì)于圖像有偽影或存在結(jié)構(gòu)異常的影像數(shù)據(jù)不納入本研究。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)采用ENKIRCH等[8]報(bào)道的視覺評(píng)估方法，在乳頭體水平對(duì)EC萎縮程度進(jìn)行評(píng)分，依據(jù)EC與小腦幕的關(guān)系分4個(gè)等級(jí)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：0分，EC飽滿；1分，EC輕度萎縮，表現(xiàn)為側(cè)副溝增寬；2分，EC中度萎縮，與小腦幕間隙增寬；3分，EC明顯萎縮，鄰近海馬旁回亦萎縮（圖1）。

圖1 內(nèi)嗅皮層視覺評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Fig.1 Visual score criteria of the entorhinal cortex

1.3.2EC的MRI結(jié)構(gòu)評(píng)估 本研究采用Freesurfer軟件（版本6.0.0；http://www.surfer.nmr.mgh.Har?vard.edu）對(duì)3D-T 1WI的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。先進(jìn)行頭動(dòng)矯正，后校正磁場(chǎng)不均勻引起的強(qiáng)度變化，并通過Talairach自動(dòng)注冊(cè)程序，在多個(gè)尺度上使用梯度下降法計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，并將圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為Talairach坐標(biāo)，以便在后續(xù)處理階段使用；再進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化，從原始圖像上創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度圖像，在標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的圖像上自動(dòng)去除頭皮及顱骨，并進(jìn)行灰白質(zhì)分割，重建皮層表面模型，包括灰白色邊界表面和軟腦膜表面，標(biāo)記皮層表面的區(qū)域，用立體定位圖對(duì)個(gè)體皮層表面進(jìn)行非線性配準(zhǔn)，最后通過圖譜提取出個(gè)體的EC指標(biāo)，包括雙側(cè)EC表面積、體積及厚度。

1.4 認(rèn)知量表評(píng)估所有患者由神經(jīng)內(nèi)科神經(jīng)心理測(cè)查師統(tǒng)一評(píng)估，認(rèn)知評(píng)估量表采用簡易智力狀態(tài)檢查量表MMSE，包括定向力、記憶力、注意力及計(jì)算力、回憶能力及語言能力，詳細(xì)評(píng)估患者的整體認(rèn)知功能、記憶、語言、執(zhí)行功能、視空間功能、計(jì)算、思維判斷等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析觀察者間的一致性采用Kappa檢驗(yàn)，以Kappa值≥0.75為一致性較好，0.4≤Kappa值<0.75為一致性一般，Kappa值<0.4為一致性較差。采用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)數(shù)資料用n(%)表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料經(jīng)檢驗(yàn)符合正態(tài)分布者用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，若不符合正態(tài)分布，數(shù)據(jù)采用中位數(shù)及上下四分位數(shù)[M(Q25,Q75)]表示，組間比較采用Mann-WhitneyU秩和檢驗(yàn)。EC參數(shù)與MMSE的相關(guān)性采用Pearson或Spearman相關(guān)分析。統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性水平定為雙側(cè)檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料本研究共納入TBI患者26例，其中男性15例，女性11例，年齡18～68歲，平均(40.5±15.5)歲。所有受試者腦部受傷原因包括高處墜落（n=5）、騎車摔傷（n=4）、汽車事故（n=12）及自行跌倒（n=5）。根據(jù)外傷后3 d內(nèi)GCS評(píng)分，將受試者分為輕度腦外傷組12例（GCS：13～15分），中重度腦外傷組14例（GCS<13分），兩組間年齡、性別、受教育程度、高血壓史、糖尿病史及TBI手術(shù)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05），兩組間隨訪MMSE評(píng)分有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，主要表現(xiàn)在注意力與計(jì)算力、回憶能力及語言能力（P<0.05，表1）。

表1 輕度與中重度TBI患者臨床資料的比較Tab.1 Comparison of clinical data between mild and moder?ate to severe TBI patients

2.2 EC在輕度、中重度腦外傷患者中的差異視覺評(píng)估中，本研究2位觀察者結(jié)果具有較好的一致性（Kappa=0.830，P<0.05，表2），左側(cè)EC評(píng)分在兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05，圖2），而右側(cè)EC評(píng)分無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）；sMRI分析中，發(fā)現(xiàn)左側(cè)EC體積和厚度在兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05），右側(cè)EC體積、厚度及雙側(cè)EC表面積在兩組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05，表3，圖3）。

圖3 輕度與中重度TBI組EC形態(tài)（A）、表面積（B）、體積（C）及厚度（D）差異Fig.3 Differences in EC morphology(A),surface area(B),volume(C)and thickness(D)between mild and moderate to severe TBI groups

表3 兩組間內(nèi)嗅皮層視覺評(píng)分、表面積、體積及厚度的比較Tab.3 Comparison of visual score,surface area,volume and thickness of the entorhinal cortex between the two groups

圖2 輕度與中重度TBI患者EC形態(tài)比較Fig.2 Comparison of EC morphology between mild and moderate to severe TBI patients

表2 觀察者間的一致性檢驗(yàn)Tab.2 Inter-observer consistency test

2.3 EC與MMSE的相關(guān)性分析雙側(cè)EC視覺形態(tài)、表面積、體積及厚度分別與MMSE進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，僅發(fā)現(xiàn)左側(cè)EC厚度與MMSE呈正相關(guān)（r=0.430，P<0.05，圖4），余未發(fā)現(xiàn)明顯相關(guān)性（表4）。

圖4 左側(cè)EC厚度與MMSE散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter plot of left EC thickness and MMSE

表4 TBI患者內(nèi)嗅皮層參數(shù)與MMSE的相關(guān)性分析Tab.4 Correlation between parameters of the entorhinal cortex and MMSE in patients with TBI

3 討 論

TBI能夠不同程度地影響患者的生活質(zhì)量，包括認(rèn)知、行為、情緒和身體功能局部性缺陷等，而認(rèn)知損傷是最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，能夠?qū)е掠洃浟?、注意力減退、學(xué)習(xí)能力下降及睡眠障礙等。目前，TBI后認(rèn)知障礙的發(fā)生病理機(jī)制尚未完全清楚。有研究表明[9]，當(dāng)發(fā)生TBI后，急性期大腦出現(xiàn)神經(jīng)元丟失、彌漫性軸索損傷、微出血及血腦屏障破壞等損傷，進(jìn)而在代謝、細(xì)胞、分子級(jí)聯(lián)作用下出現(xiàn)神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致腦細(xì)胞死亡、組織損傷和萎縮，這一病理過程中大腦實(shí)質(zhì)伴隨Aβ蛋白和Tau蛋白沉積[10-11]。有研究提出類淋巴系統(tǒng)參與了TBI后一系列病理過程，類淋巴系統(tǒng)功能障礙導(dǎo)致Aβ蛋白和Tau蛋白清除減少，進(jìn)而發(fā)生蛋白異常聚集，加速TBI后AD相關(guān)病理改變[12]。

TBI發(fā)生后，由于腦組織水腫及神經(jīng)炎癥，腦容積會(huì)發(fā)生改變，多項(xiàng)研究提出TBI嚴(yán)重程度與全腦或局部腦組織萎縮相關(guān)，主要表現(xiàn)在額葉、顳葉、腦干及扣帶等區(qū)域，損傷程度與腦萎縮程度呈正相關(guān)[13-14]。EC是大腦中顳葉的一個(gè)重要腦區(qū)，位于海馬結(jié)構(gòu)（包括海馬、齒狀核、海馬支腳）和海馬旁回的旁邊，能夠向海馬及海馬外結(jié)構(gòu)傳遞信號(hào)，也可以接收海馬和海馬支腳的信號(hào)回傳，在空間位置記憶、客體記憶及信息加工處理方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)發(fā)生TBI后，EC與海馬及周圍結(jié)構(gòu)的信息傳遞減弱，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)萎縮，臨床表現(xiàn)為注意力和專注力分散，學(xué)習(xí)和記憶能力下降。既往研究表明[15]，EC是AD最先受累區(qū)域，突變的Tau蛋白和Aβ蛋白首先在EC中大量積累，形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)和老年斑，加速神經(jīng)退化，進(jìn)而出現(xiàn)認(rèn)知功能下降；THAKER等[16]進(jìn)一步證實(shí)EC中神經(jīng)原纖維纏結(jié)和老年斑沉積越嚴(yán)重，EC的厚度越薄，說明了EC厚度能夠反映AD認(rèn)知障礙的嚴(yán)重程度。本研究結(jié)果顯示，與輕度TBI患者EC相比，中重度TBI患者左側(cè)EC視覺評(píng)分升高，左側(cè)EC厚度和體積明顯減低。一方面原因在于中重度TBI存在更明顯的神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)目及樹突、軸突等精細(xì)結(jié)構(gòu)丟失，造成EC容積減少；另一方面，EC的萎縮存在不對(duì)稱性，可能與大腦偏側(cè)性有關(guān)，DONIX等[17]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶APOE基因的AD患者左側(cè)EC變薄程度較右側(cè)明顯；PALACIOS等[18]在研究重度TBI皮質(zhì)厚度與記憶相關(guān)性時(shí)也發(fā)現(xiàn)了左半球皮質(zhì)厚度的減少是導(dǎo)致重度TBI患者長期記憶受損的主要原因。本研究還發(fā)現(xiàn)，左側(cè)EC厚度與TBI患者遠(yuǎn)期MMSE評(píng)分呈正相關(guān)，進(jìn)一步驗(yàn)證了EC厚度能夠反映TBI后大腦的認(rèn)知功能。

AD患者主要表現(xiàn)為記憶力、注意力、空間定向力及語言能力減低。本研究比較了輕度和中重度TBI患者6個(gè)月后認(rèn)知功能水平，發(fā)現(xiàn)中重度TBI患者的認(rèn)知功能降低更明顯，尤其表現(xiàn)在注意力和定向力、回憶能力及語言能力上的損傷，這主要與中重度TBI對(duì)腦結(jié)構(gòu)和功能破壞更加廣泛有關(guān)，而相應(yīng)的組織修復(fù)和重塑更加漫長，中重度TBI患者更容易發(fā)展為AD。

本研究樣本量較少，可能會(huì)產(chǎn)生偏倚，未來大樣本縱向隨訪研究有待于進(jìn)一步驗(yàn)證EC在TBI后腦認(rèn)知障礙中的作用；本研究未收集患者的TBI發(fā)生次數(shù)及患者的基因型，這些混雜因素可能對(duì)TBI后認(rèn)知障礙的發(fā)生發(fā)展有一定的影響。EC可分為前外側(cè)和后內(nèi)側(cè)2個(gè)亞區(qū)，不同亞區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能連接不同，伴隨更高場(chǎng)強(qiáng)和空間分辨率MRI設(shè)備的應(yīng)用，后期可針對(duì)不同亞區(qū)進(jìn)行深入研究。

總之，本研究發(fā)現(xiàn)EC能夠反映TBI的損傷程度，并且與TBI后認(rèn)知障礙相關(guān)，可以作為評(píng)估TBI后認(rèn)知評(píng)估的影像學(xué)標(biāo)志物，有利于臨床制訂適當(dāng)?shù)牟呗?，減緩TBI后認(rèn)知下降程度，改善患者的生活質(zhì)量。