梁永勤

皮質(zhì)脊髓束（corticospinal tract，CST）是人體大腦將沖動信息傳遞至軀體運動效應器的重要傳導通路，大腦CST分布區(qū)腦梗死主要引起對側肌力功能障礙。CT及常規(guī)MRI序列僅能發(fā)現(xiàn)早期腦梗死灶本身，而對其下行神經(jīng)纖維華勒氏變性（Wallerian degeneration，WD）卻無法顯示。擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一種能從生物分子水平層面對其病理變化進行分析的影像技術，不僅可對其平均擴散率 （average diffusion coefficient，ADC）、容積比率（volume ratio，VR）和分數(shù)各向異性系數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）等進行量化性分析，還可通過擴散張量纖維束示蹤成像（diffusion tensor tractography，DTT）對神經(jīng)纖維進行可視性分析，為患者治療后肌力所能恢復程度的預判提供依據(jù)[1]。DTI作為WD無創(chuàng)性檢查技術，在腦卒中等神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究領域有著廣闊的應用前景。

1 皮質(zhì)脊髓束華勒氏變性的病因及病理變化

CST在大腦的分布區(qū)域是中央溝周圍腦組織，后沿內(nèi)囊后肢前部及大腦腳底3/5的外側部下行至椎體交叉，除小部分纖維束沿本側半脊髓下行外，其余大部分纖維束跨過對側半脊髓下行，分別止于同側和對側脊髓前角運動細胞，主要支配對側肢體的運動功能。WD屬于繼發(fā)性病變，是由于神經(jīng)元及近端軸索損傷引起其下行神經(jīng)纖維束的水腫及變性，最終導致神經(jīng)纖維束信息傳導功能受損。神經(jīng)元及近端軸索的損傷包括腦梗死、腦出血、腦外傷、腦腫瘤及術后等，其中以腦梗死最為常見，腦梗死引起其遠端神經(jīng)纖維束發(fā)生繼發(fā)性變性已在動物實驗和尸體解剖的病理檢查上得到證實[2]。神經(jīng)元及近端軸索損傷后遠端軸索出現(xiàn)微管的聚集，神經(jīng)絲蛋白破壞降解，軸膜損傷，這是早期WD的特征性微觀病理改變[3]。Povlishock JT等[4]利用彌漫性軸索損傷（diffuse axonal injury，DAI）動物模型進行的示蹤實驗也表明，軸索損傷后將發(fā)生連鎖病理生理反應，先是軸漿運輸局部受阻，隨后受阻部位近端出現(xiàn)軸索增粗，最后增粗軸索發(fā)生斷裂。腦皮質(zhì)及皮質(zhì)下區(qū)為神經(jīng)元及軸突近端主要集中區(qū)，因此該區(qū)域發(fā)生腦梗死可引起神經(jīng)元胞體壞死或近端軸突損傷，胞體與軸突間的軸漿運輸受到破壞及中斷，軸突失去神經(jīng)元胞體提供的營養(yǎng)來源而發(fā)生變性。整個軸索病變早期以水腫為主，而后逐步進入脫髓鞘進程[5]，與此同時軸突突觸間信息交換也受到破壞，大腦沖動信息不能很好往下傳遞而引起軀體運動效應器功能障礙。

2 常規(guī)MRI序列及DWI檢查對華勒氏變性顯示的局限性

常規(guī)T1加權成像（T1weighted image，T1WI）、T2加權成像（T2weighted image，T2WI）、T2WI液體衰減反轉恢復 （T2WI fluid attenuated inversion recovery，T2WIFLAIR）對早期腦梗死病灶的顯示明顯優(yōu)于CT，而擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）技術的出現(xiàn)，使得MRI由傳統(tǒng)的解剖成像過渡到功能成像，把MRI對早期腦梗死的檢出時間大大向前推進。其在超急性-急性期腦梗死診斷方面的價值已得到公認，檢出率及顯示明顯優(yōu)于常規(guī)MRI序列[6]，DWI配合腦灌注檢查對腦梗死半暗帶的顯示，更能有效地指導臨床進行溶栓治療。但無論是傳統(tǒng)常規(guī)MRI序列，還是DWI及腦灌注檢查，其僅能發(fā)現(xiàn)早期腦梗死灶本身或只在腦梗死形成軟化灶后才能顯示其下行神經(jīng)纖維傳導通路的信號改變，對早期腦梗死引起其下行神經(jīng)纖維傳導通路的病理變化卻無法顯示。

3 DTI的基本原理及其在華勒氏變性顯示的優(yōu)越性

DTI技術是在DWI技術的基礎上發(fā)展起來的，兩者均是用于描述水分子擴散方向特征的MRI技術。通過改變擴散敏感梯度方向測量體素內(nèi)水分子在各個方向上的擴散，DWI描述水分子擴散方向為3個，而DTI描述水分子擴散方向達到13個及以上，其對水分子的擴散運動描述更加精確，利用DTI采集的數(shù)據(jù)選擇專用的軟件后處理可建立DTT圖，用其描述神經(jīng)纖維束的走行形態(tài)更為立體形象。DTI主要參數(shù)有FA、ADC及VR值等，以FA值最常用，其主要反映水分子擴散的方向性，是顯示神經(jīng)纖維束是否損傷及損傷程度的敏感指標，F(xiàn)A值越大，圖像越亮，神經(jīng)纖維方向性越好，傳導性越佳[7，8]；ADC值代表體素內(nèi)水分子擴散的大小及程度，其對神經(jīng)纖維束損傷的靈敏度較FA值稍差；VR值為橢球體的體積與半徑為平均擴散球體的體積之比，其對神經(jīng)纖維束的損傷也較為敏感。DWI技術在全身各系統(tǒng)都得到了廣泛應用，而DTI技術主要應用于神經(jīng)系統(tǒng)，其中就有研究表明DTI對腰脊神經(jīng)的顯示有其獨特優(yōu)勢[9]，能客觀地評價纖維束受損程度，為臨床早期診斷、早期干預和準確評估預后提供可靠的影像信息。

4 DTI對華勒氏變性的相關研究

4.1 皮質(zhì)脊髓束華勒氏變性與腦梗死相關性研究

CST發(fā)生WD的嚴重程度與腦梗死的面積、部位及病程存在相關性。中國在該方面的研究也比較多，其中楊麗娟等[10]關于腦干WD的DTI研究顯示，CST分布區(qū)和（或）近皮質(zhì)區(qū)早期腦梗死面積越大，其下行神經(jīng)纖維束FA值就越低。這充分說明神經(jīng)纖維束在腦內(nèi)分布區(qū)的腦梗死面積越大，神經(jīng)元胞體或近端軸突損傷壞死越嚴重，發(fā)生WD的下行神經(jīng)纖維越多，神經(jīng)纖維束水腫變性越明顯，水分子在髓鞘的擴散運動受限程度越高，最終導致肌力功能障礙越嚴重。CST的受損程度除了與其在大腦分布區(qū)腦梗死的面積有關外，還與腦梗死發(fā)生的部位有關。大腦分為不同的功能區(qū)，如記憶和情緒功能區(qū)、視覺功能區(qū)、運動功能區(qū)等，不同的腦功能區(qū)對機體有不同指揮功能。CST為運動神經(jīng)纖維，其在大腦的功能分布區(qū)位于中央前回及中央旁小葉前部，該區(qū)域核心區(qū)發(fā)生腦梗死往往會引起明顯的臨床肌力受損癥狀，即使是病灶非常小，這也就更好解釋了為什么有些患者腦梗死面積大而臨床肌力受損輕，有些患者腦梗死面積小而臨床肌力受損嚴重，因此認為梗死灶的發(fā)病部位與CST受損程度有關[11]，梗死灶越靠近功能核心區(qū)，其臨床癥狀越明顯。另外，CST的受損程度除了與腦梗死面積和發(fā)病部位有關外，還與腦梗死的病程有關，隨著病程延遲，DTI也逐步能檢測到其遠端神經(jīng)纖維束FA值的變化[12]，表明隨著腦梗死時間延長，軸索發(fā)生WD的結構逐步降解，后期軸索消失及膠質(zhì)細胞浸潤，這在大腦CST分布區(qū)腦梗死并軟化灶形成后引起患側大腦腳縮小及纖維束T2WI-FLAIR信號增高的MRI影像表現(xiàn)中得到印證。

4.2 皮質(zhì)脊髓束華勒氏變性與肌力功能相關性研究

4.2.1 皮質(zhì)脊髓束損傷是腦梗死引起肌力障礙因果關系的橋梁

腦梗死引起肌力功能障礙與CST的WD有關，CST大腦分布區(qū)發(fā)生腦梗死后患者常常會出現(xiàn)對側肌力功能損害。 深究其原因主要是腦梗死引起人體聯(lián)系大腦至軀體運動效應器之間的運動傳導通路發(fā)生異常所致，大腦的神經(jīng)沖動信息不能順暢傳遞到運動效應器，即CST發(fā)生了WD，腦梗死患者臨床癥狀的輕重與梗死灶的面積、部位及病程間接相關，而與CST的空間關系及WD直接相關[13]，其在腦梗死引起肌力障礙的病理改變中起著橋梁作用。臨床以恢復患者肌力功能為治療目的，這也是患者及家屬最為關心的問題，而目前臨床神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師主要是依據(jù)患者腦梗死的部位、大小及腦血管情況來判斷肌力的預后，判斷依據(jù)過于籠統(tǒng)。因此，人們設法想找到一種較為直接有效的量化性指標作為判斷肌力預后的依據(jù)，而這種量化指標依據(jù)就是直接支配肢體運動功能的CST發(fā)生WD的嚴重程度。DTI是目前唯一種能無創(chuàng)性檢測到WD的醫(yī)學影像檢查技術，其不僅可通過ADC、VR及FA等參數(shù)值對神經(jīng)纖維的多少、排列方向一致性及完整性進行量化性分析，還可通過重建DTT圖進行可視性分析，能很好評價神經(jīng)纖維結構完整程度與功能關系[14]。中國學者根據(jù)DTT圖將CST完整性分為3級[15]。ADC、VR及FA等參數(shù)能反映CST WD的嚴重程度，又因為CST直接支配肢體運動功能，因此利用ADC、VR及FA等變化來反映肌力功能損害比根據(jù)腦梗死灶大小、部位等情況來反映更為直接、有效，并可通過ADC、VR及FA值變化來預判肌力所能恢復的程度。

4.2.2 皮質(zhì)脊髓束華勒氏變性程度與肌力受損程度的關系

DTI可通過檢測WD的嚴重程度來反映肌力的受損程度，CST WD作為腦梗死引起肌力功能障礙的橋梁，探究CST WD與肌力受損程度的內(nèi)在關聯(lián)是業(yè)界的努力方向。DTI能夠在活體內(nèi)檢測出急性腦梗死下行神經(jīng)纖維束WD，可直接顯示CST投射結構的完整性[16]，其參數(shù)值可在一定程度上定量評估CST微細結構變化和臨床神經(jīng)功能改變。腦梗死患側大腦腳CST投射區(qū)的DTI參數(shù)值比健側大腦腳CST投射區(qū)的DTI參數(shù)值減低。同時，患側CST FA參數(shù)值越高，肌力分級越高，F(xiàn)A值越低，肌力分級越低，CST投射區(qū)DTI參數(shù)值變化與肢體運動功能存在相關性[17]，CST變性程度越嚴重，相應肢體肌力受損越嚴重。

4.2.3 皮質(zhì)脊髓束華勒氏變性程度與肌力恢復程度的關系

DTI在對腦梗死患者患側肌力預后的判斷方面也有積極作用。腦梗死患者CST WD的嚴重程度與對側肌力功能受損程度存在明顯正相關性，而CST早期變性越嚴重，則會對其神經(jīng)纖維束的后期恢復產(chǎn)生消極影響，最終影響患側肌力的恢復。它們之間存在密切關聯(lián)性，神經(jīng)纖維束損傷治療后的演變趨勢與其早期神經(jīng)纖維束變性的嚴重程度有關，這在姚添奇等[18]對恒河猴腦梗死模型腦缺血后不同時期纖維束損傷的DTI研究得出的結論中得以印證。郭龍軍等[19]通過對慢性腦梗死患者運動功能康復治療前后CST的FA數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，結果認為DTI技術可根據(jù)CST受損程度評估肢體運動康復訓練效果。對于腦梗死并肌力障礙患者，利用早期CST FA的變化幅度可以預測后期患者的運動功能狀態(tài)，CST早期FA指標的變化與腦卒中后期運動指數(shù)（motricity index，MI）評分呈負相關，與美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS）評分呈正相關[20]，與NIHSS及上肢運動功能評測法（Fugl-Meyer assessment，F(xiàn)MA）預測腦梗死患者疾病評估相比，通過FA參數(shù)值評估患者疾病準確度更高，更具臨床價值[21]。

5 不足與展望

DTI技術雖然能無創(chuàng)性顯示神經(jīng)纖維束的形態(tài)，描述纖維束WD的演變機制。但仍有不足之處有待解決，如①圖像信噪比低及容易失真變形，尤其是在躁動患者較為明顯，這將在一定程度上影響DTI測量值的準確度；②壓水不理想及磁場的不均勻性均可對測量結果產(chǎn)生影響；③測量值的準確度可因不同操作者的人為因素有所差別，比如感興趣區(qū)的位置、大小及對神經(jīng)纖維束解剖的熟悉程度；④“證實”問題，雖然腦梗死后在梗死灶遠端白質(zhì)纖維發(fā)生繼發(fā)性變性已在動物實驗和尸體解剖的病理檢查上得到證實，但是在人體內(nèi)是否存在仍無法證實；⑤患者早期及康復后肌力的評定可能因評定時間、人員、治療等因素不同而存在一定的差異，從而削弱了ADC、VR及FA值與肌力存在相關性的可信度；⑥目前尚不清楚WD的DTI指標變化與局部細胞構筑特點是否存在相關性[22]。

雖然DTI在腦梗死與肌力功能相關性研究中的應用仍存在諸多不足，但是隨著MRI機器場強的提高，特別是3.0 T MRI的普遍應用，7.0 T MRI已在部分醫(yī)院臨床應用，可有效解決信噪比低、容易失真變形及磁場不均勻等問題。通過加強對專業(yè)MRI技師及影像診斷醫(yī)師的培訓，實行專人后處理DTI參數(shù)測量，降低人為因素對檢查結果的影響，嚴格對研究患者的篩選及分組，統(tǒng)一治療處理方法，將增強結果的可信度。由于DTI技術不但能通過ADC、VR及FA等進行量化分析，還可通過DTT進行三維立體可視性分析，DTI技術開辟了腦梗死與肌力相關性研究的有效研究途徑，使得研究層次更深及范圍更廣[23，24]，其前景將非常廣闊。綜上，隨著DTI技術的發(fā)展與進步，對腦梗死與肌力的相關性研究更加深入，進而為患者肌力的預后及評價軸突保護藥物的療效等方面發(fā)揮更大作用。