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本文对外伤性脑损伤的磁共振神经功能成像新技术进行了研究。本研究分为两个部分：
第一部分：脑桥快速波谱成像在颅脑外伤预后判断中的应用。
目的：脑桥是人脑中的重要结构,脑桥上部水平脑干上部被盖是上行网状激活系统的主要构成部分,后者对于维持睡眠-觉醒状态其决定性作用,脑桥又在颅脑外伤中非常容易受损。快速波谱成像技术(Turbo spectroscopic imaging TSI)的能够在较短的时间内完成对脑桥波谱成像,对活体脑桥组织进行代谢定量分析。故本研究即通过利用快速波谱成像技术对脑桥上部进行MRS检测,期望通过其对脑干组织的代谢分析来间接反映脑组织损伤程度和预后情况。
方法：⑴对29例5天～78岁正常对照组进行脑桥TSI波谱成像,其中男性19例,女性10例。观察脑桥MRS结果随年龄的变化规律,并获得正常组对照;对27例TBI患者进行脑桥TSI波谱成像,其中23例为男性,4例为女性,年龄16～56岁。TBI患者预后评估采用格拉斯哥预后评分(GOS)。观察TBI患者脑桥MRS相对于正常组的变化,并与预后进行相关分析。⑵采用PHILIPS1.5T MR扫描仪(PHILIPS Achieva.MR Systems),标准8通道头线圈,常规横断面T1WI,T2WI和矢状面T2WI,TSI波谱成像:采用机器自带的带sTSI-press序列,扫描参数为:FOV230×180mm,VOI size10mm,sample256,Sense加速因子2,TSI加速因子3,TR1600ms,TE288ms,扫描时间1min20s。扫描定位方法:横断面平行前颅窝底,定位层面位于脑桥上方靠中脑层面。
结果：正常组脑桥NAA/Cr可见出生时较低,在第1年迅速上升,在10岁左右达到最高峰,然后逐渐下降,到50岁以后仍缓慢下降。正常组脑桥Cho/Cr在1岁内迅速下降,10岁左右基本稳定。0～5岁组与6～50岁组之间存在统计学显著性差异,0～5岁组与大于50岁组之间不存在统计学显著性差异。TBI患者脑桥MRS结果与相同年龄段正常组脑桥MILS结果进行比较,可见TBI组的NAA/Cr较正常组下降,Cho/Cr较正常组上升,而Cho/NAA亦明显上升。NAA/Cr值能够区分预后差组与预后良好组。Cho/Cr三组之间均不存在统计学显著性差异。而Cho/NAA在预后差组与预后中等,预后中等组和预后良好组。NAA/Cr与GOS评分存在正相关,Cho/NAA与GOS评分存在负相关。
结论：①快速波谱成像非常适合检测脑桥MRS,因为其成像速度快,对磁场不均匀较不敏感。②脑桥MRS各种代谢物水平随着年龄变化的,Cho出生时最高,NAA最低,然后在第一年内Cho明显减低,NAA明显上升,到10岁左右基本稳定。③脑桥MRS通过代谢物的变化间接发现常规MR无法发现的弥漫性损伤。④TBI脑桥MRS显示NAA下降,Cho升高,代表了组织神经元的死亡、缺失,以及组织坏死等病理改变。一般没有明显的Lac峰显示。NAA/Cr和Cho/NAA指标能对预后差和预后良好组进行判断,对于昏迷苏醒亦有较好的预后判断价值。
第二部分：SWI与DTI融合成像在弥漫性轴索损伤中的诊断应用。
目的：弥漫性轴索损伤(Diffuse axonal injury,DAI)是闭合性脑外伤中的一种原发性脑损伤,是引起死亡、严重致残及植物生存状态的主要原因。传统的CT和早期常规MRI对于DAI的诊断敏感性并不高,导致DAI的影像表现不能解释相对应的较为严重的临床症状。磁敏感加权成像技术(Susceptibility weighted imaging,SWI)和扩散张量成像(Diffuse Tensor imaging DTI)对于DAI的诊断有了极大帮助和提高,前者对于微小出血灶的检出非常敏感,而后者则通过轴索损伤后导致的扩散张量变化来判断损伤部位和程度。本研究即立足于将SWI和DTI融合成像来进一步研究DAI导致的神经束损伤,与临床资料相结合,探讨两者结合在DAI临床应用的价值。
方法：⑴研究对象:共22例DAI患者纳入研究。所有患者均为受伤1周内完成。其中19例为男性,3例为女性,年龄15～55岁。预后评估采用格拉斯哥预后评分(COS),昏迷评分采用GCS-格拉斯哥昏迷评分法。⑵扫描和后处理方法:采用PHILIPS1.5T MR扫描仪(PHILIPS Achieva MRSystems),标准8通道头线圈,常规横断面T2WI和3D T1WI成像和SWI(VENBOLD序列)和DTI序列,成像参数SWI:FOV230×180mm,TR35ms,TE:15ms,层厚1mm.DTI:FOV224×224mm,分辨率2×2×2mm,TR11000ms,TE66ms,B值800,DTI方向:15个方向。使用FiberTrack软件包,对DTI和SWI数据进行处理,生成FA图及FA彩图,以及SWI-FA融合图,测量个主要区域FA和ADC,与SM出血灶区的FA和PDC值对比。参考Brain及Susumu的方法,通过T1-FA融合图及FA彩图重建并确定FA彩图上主要神经束,大体观察FA彩图及重建与SWI-FA融合图对于受损神经束的损伤能力对比。
结果：SWI上,DAI出血灶表现为条弧状、斑点状低信号灶,主要分布于:胼胝体、额叶白质、颞叶白质、半卵圆中心。DAI出血灶的FA及ADC均值与对侧相对应无明显出血灶区具有统计学显著性差异,FA彩图和SWI-FA两者同时发现神经束损伤者19处,FA彩图及重建发现而SWI-FA未发现4处,SWI-FA发现,FA彩图及重建未发现23处。DAI各脑区平均FA值高于出血灶区FA值,而ADC值脑各区域平均值较脑出血灶区均值低。出血灶区FA与GOS评分和GCS呈正相关,出血灶区ADC与GOS评分和GCS呈负相关。
结论：①SWI能够提示DAI脑内出血灶多分布于深部白质和额叶,颞叶的皮髓质交界的地方,以及胼胝体,放射冠。②SWI-FA融合图像相对FA彩图更容易定位具体神经束损伤部位,并能发现更多的神经束损伤灶。③DTI能够发现一些无出血灶的神经束损伤灶。④DAI有出血灶区域更能代表DAI的损伤程度,并且与预后更有相关性。