0 引言

       遗尿症（nocturnal enuresis, NE）也被称为尿床，是一种常见的儿童病症，影响生活质量，给家庭带来困扰。据统计，我国大量儿童遭受NE的困扰，且该病症的发病率在男童中略高于女童^[1]。NE不仅会影响孩子的生活质量，还会给家庭带来严重困扰^{[2, 3]}。已有研究发现NE患者的大脑结构存在差异，这可能预示着某些脑区在排泄控制中的关键作用。然而，目前关于NE的研究仍存在一定的局限性，特别是关于脑白质微观结构变化的研究较少^[4]。以往的研究发现NE患者的初级运动皮层、前额叶皮层和顶叶皮层等与排尿控制密切相关的脑区的结构或功能存在差异^[5]。这些发现可能预示着某些脑区在排泄控制中的关键作用，脑白质的发育和功能受损可能导致排泄控制的中枢神经系统功能障碍，从而影响膀胱的控制^[6]，差异性脑区的发现会帮助指导未来的治疗，尝试靶向这些脑区^[7]。深入了解早期NE患者大脑结构的改变，对于开发更有效的治疗方法、提升他们的生活质量具有重要意义。

       MRI技术在医学诊断和研究中广泛应用于多种疾病^[8]，其中扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging, DKI）是一种先进的神经影像学技术，能够敏感地探测扩散数据中的非高斯分布，从而揭示组织微观结构的特征^[9]。DKI技术可以全面地描述脑组织的微结构，它主要用于评估白质的微观结构变化，因为白质中的神经纤维束具有明显的方向性和复杂性^[10]。DKI可以提供更丰富的信息，不仅可以检测水分子在组织中的扩散方向性，还可以揭示水分子扩散的非高斯性质，从而更准确地反映组织微结构的复杂程度^[11]。经先前的研究发现，NE在男童中的发病率略高于女童^{[12, 13, 14, 15]}，因此，本研究的目标是利用DKI技术来评估患有NE的男童在脑白质结构方面的变化，并研究这些变化与儿童的行为和睡眠习惯之间的潜在联系。通过这项研究，我们期望为NE患者脑结构差异提供基于影像学的诊断参考，进一步深入了解NE的病理机制，为临床治疗提供更有针对性的策略。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究于2018年3月至2022年12月纳入就诊于上海儿童医学中心的NE男童患者30例（NE组）及社会招募的性别、年龄和受教育年限相匹配的健康志愿者24例[健康对照（healthy control, HC）组]。

       NE组入组标准：（1）汉族，右利手，年龄为6~12岁；（2）连续3个月间歇性尿床，且频率为至少每月1次；（3）尿床间断时间不超过6个月，以排除继发性NE；（4）除了夜间尿床之外，没有其他下泌尿道症状，确保患儿为单症状（仅有夜间遗尿，不伴有日间下尿路症状）NE；（5）体内无金属植入物，无幽闭恐惧症。

       HC组通过社会招募健康儿童，受试者的年龄、性别及受教育年限与NE组相匹配，入组标准如下：（1）汉族，右利手，年龄为5~12岁；（2）5岁以后没有连续超过3个月且每月1次的尿床事件；（3）无泌尿系统症状；（4）体内无金属植入物，无幽闭恐惧症。

       两组共同的排除标准：（1）既往有脑外伤或神经系统疾病（如注意缺陷多动障碍等）；（2）严重心理疾病或精神障碍（如抑郁症、焦虑症等）；（3）MRI T2加权像观察到明显脑病变如囊肿等；（4）未完成全部扫描或图像头动伪影过大。NE 组中5例患儿因不符合排除标准第（4）条被排除。本研究遵循《赫尔辛基宣言》，并获得了华东师范大学伦理委员会的正式批准，伦理批准号：HR2015/03011。参与研究的NE患者及其法定监护人已经被告知MRI检查的安全性和研究的目标，并在充分理解的情况下签署了知情同意书。

1.2 研究工具

       （1）一般资料：采用自制的信息调查表，收集儿童个人基本信息，如性别、年龄、每周尿床频率（次）、每夜尿床（次）、身体质量指数（body mass index, BMI）等。

       （2）儿童行为量表（Child Behavior Checklist, CBCL）：一种常用的评估工具，用于评估儿童的行为问题。它通过一系列的项目，涵盖了儿童的情绪反应、焦虑、身体不适、退缩行为、睡眠问题、社交问题、注意力不足和攻击行为等多个方面。这些问题被分为两类：内化行为问题主要涉及情绪和心理方面的问题，而外化行为问题主要涉及行为和社交方面的问题。

       （3）儿童睡眠习惯问卷（Children's Sleep Habits Questionnaire, CSHQ）：该量表由48个项目构成（其中33个为评分项目），能够评估儿童在就寝习惯不佳、睡眠焦虑、睡眠时间不规律、睡眠呼吸异常、噩梦、日间过度困倦、夜间醒来以及入睡困难等八个方面的具体睡眠问题。

1.3 图像采集

       使用西门子MAGNETOM Prisma 3 T MRI扫描仪和20通道头部线圈进行图像采集，横断位DKI参数如下：TR 5000 ms, TE 95 ms, b=0、1000、2000 s/mm²，层厚2 mm，74层，扫描矩阵224×224，FOV 224 mm×224 mm，扩散梯度方向30，分辨率1×1×2，扫描时间6分16秒。

1.4 数据处理

       数据转换：将原始的DKI扫描数据转化为更适合于后续分析的格式，我们借助MRIcron软件中的dcm2niix工具，将所有被试的DICOM格式图像转换为NIFTI格式。在转换过程中，我们会对图像质量进行严格把控，剔除那些质量不佳的图像，以确保后续分析的准确性和可靠性。完成数据转换后，使用FSL软件平台对转换得到的NIFTI格式DKI图像进行进一步的预处理。预处理过程包括涡流校正、剥除颅骨等。

       图像分析：（1）DKI扩散参数计算。对每位参与者的DKI数据进行必要的预处理后，利用DKE软件计算出轴向峰度（axial kurtosis, AK）、平均扩散系数（mean diffusivity, MD）、平均扩散峰度（mean kurtosis, MK）的图像。（2）采用基于纤维束的空间统计分析方法（tract-based spatial statistics, TBSS）方法对DKI数据进行处理和分析，以FSL提供的MNI152_T1模板为参考图像，通过非线性配准将所有参与者的AK、MD、MK图像与该模板对齐。（3）利用学龄儿童（6~12岁）的大脑扩散张量模板SACT作为标准空间，将所有配准到的AK、MD、MK图像进行平均，构建出平均AK、MD、MK图和白质骨架。（4）将每个被试的AK、MD、MK值映射到平均AK、MD、MK骨架上。（5）利用FSL的randomise工具对NE组和对照组的DKI参数（MK值、AK值、MD值）进行体素级别的非参数置换检验。进行5000次的置换后，采用无阈值簇增强（threshold-free cluster enhancement, TFCE）方法对 总体错误率（family-wise error, FWE）进行多重比较校正，P<0.05认为差异具有统计学意义，通过MRIcroGL工具展示两组间差异具有统计学意义的区域。

1.5 统计学分析

       使用SPSS 25.0统计软件对NE组和HC组的年龄、BMI以及CBCL评分等数据进行统计分析，采用均数±标准差来表示两组中符合正态分布的数据。随后，检验NE组和HC组在这些指标上的差异是否具有统计学意义，采用独立样本t检验，P<0.05认为组间差异具有统计学意义。

       此外，为了探讨具有统计学意义的脑区与CBCL、CSHQ评分之间的关系，我们提取了这些脑区的AK、MD、MK值，并应用Spearman相关性分析。P<0.05时认为这些脑区与行为评分和睡眠习惯之间存在相关性。

2 结果

2.1 一般资料

       两组受试者在年龄及BMI这两个变量上的分布均呈现正态分布，采用独立样本t检验，并且在统计检验中发现差异不具有统计学意义（P>0.05）（表1），CBCL与CSHQ统计评分后计算平均值和方差（表2、3）。

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表1  NE组和HC组的人口统计学数据
Tab. 1  Demographic data of NE group and HC group

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表2  遗尿症组儿童行为量表评分
Tab. 2  Scores of the Child Behavior Checklist in the nocturnal enuresis group

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表3  遗尿症组儿童睡眠习惯问卷评分
Tab. 3  Scores of the Children's Sleep Habits Questionnaire in the nocturnal enuresis group

2.2 两组间差异脑区的DKI参数值比较

       NE组与HC组相比，NE组双侧皮质脊髓束和丘脑前辐射右侧的MK值均升高，NE组皮质脊髓束左侧和下纵束右侧、大钳的AK值均升高，NE组双侧皮质脊髓束和双侧丘脑前辐射、双侧下纵束的MD值均降低，P<0.05且体素数目>20的差异脑区被报道（图1，表4）。

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图1  NE组与HC组MK、AK、MD差异结果图，橘色表示MK值与AK值升高的白质纤维束（包括双侧皮质脊髓束、丘脑前辐射右侧、下纵束右侧），蓝色表示MD值降低的白质纤维束（包括双侧下纵束、双侧皮质脊髓束、丘脑前辐射右侧）。NE：遗尿症；HC：健康对照；MK：平均扩散峰度；AK：轴向峰度；MD：平均扩散系数。
Fig. 1  The diagram showing the differences in mean kurtosis (MK), axial kurtosis (AK), and mean diffusivity (MD) values between the nocturnal enuresis (NE) group and the healthy control (HC) group, with orange indicating white matter fiber bundles with increased MK and AK values (including bilateral corticospinal tracts, right anterior thalamic radiation, and right inferior longitudinal fasciculus), and blue indicating white matter fiber bundles with reduced MD values (including bilateral inferior longitudinal fasciculus, bilateral corticospinal tracts, and right anterior thalamic radiation).

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表4  NE组与HC组存在显著差异的脑区
Tab. 4  The brain regions with significant differences between NE group and HC group

2.3 量表相关性

       NE患者的丘脑前辐射右侧MD值与CSHQ中就寝习惯不良呈正相关（r=0.613 7，P<0.05），皮质脊髓束右侧MK值与CBCL中多动呈正相关（r=0.517 0，P<0.05），下纵束左侧MD值与白天嗜睡呈正相关（r=0.647 8，P<0.05），下纵束右侧MD值与夜醒次数呈正相关（r=0.681 4，P<0.05）、下纵束左侧MD值与夜醒次数呈正相关（r=0.625 1，P<0.05），下纵束左侧MD值与CSHQ总评分呈正相关（r=0.701 4，P<0.05），下纵束右侧MD值与CSHQ总评分呈正相关（r=0.640 9，P<0.05）（图2）。NE患者AK值异常脑区的DKI指标与CBCL和CSHQ评分无相关性（P>0.05）。

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图2  差异脑区MK、MD值与儿童行为量表、儿童睡眠习惯问卷（CSHQ）评分分析结果图。MK：平均扩散峰度；MD：平均扩散系数。
Fig. 2  The diagram showing the analysis results of mean kurtosis (MK) and mean diffusivity (MD) values in different brain regions in relation to the Children's Behavior Checklist and the Children's Sleep Habits Questionnaire (CSHQ) scors.

3 讨论

       本研究首次运用DKI技术中的TBSS方法，探讨原发夜间NE男童的脑白质结构改变及其与CBCL的相关性。结果显示，与HC组相比，NE患者在丘脑前辐射右侧、双侧皮质脊髓束等脑区有显著差异。相关性分析发现，CBCL与CSHQ评分也与不同脑区脑白质呈正相关。这表明DKI技术能够发现NE患者脑白质结构的改变，且这些改变与儿童行为及睡眠习惯具有一定相关性。这一创新性的发现不仅为NE的病理机制提供了新的影像学依据，而且有助于临床医生更加准确地诊断和评估NE患者的病情，对提升NE患者的生活质量具有重要意义，同时也为未来的研究提供了新的方向。

3.1 DKI参数在其中的意义

       NE是一种常见的疾病，其发病原因可能涉及多种遗传背景和神经机制。在过去几十年里，基于MRI的各种成像技术，如结构MRI和功能MRI等^[16]，对儿童NE进行了很多研究，并发现了儿童NE患者大脑存在广泛的微结构改变^[17]。

       DKI技术是一种新兴的扩散成像技术^[18]，可以量化水分子在人体内的扩散位移与理想的高斯分布扩散位移间的偏离，从而反映组织微结构的复杂程度^[19]。AK值、MD值和MK值是DKI中的三个重要参数。其中，AK值代表的是轴向峰度，用于描述组织结构的方向性^[20]。然而，对于灰质核团这类各向同性的结构，AK值并不敏感，因为它主要检测到的是组织中的随机扩散运动，而这些在各向同性结构中往往不存在或者非常微弱。MD值反映了水分子的扩散速度，与组织结构和水分含量有关^[21]。MK值与微结构的复杂性成正比，即较高的MK值往往提示更多的扩散屏障，如更密集堆积的细胞、更高的树突密度或更高的轴突密度^[22]。通过这些先进的成像技术和参数，研究人员可以更深入地了解儿童NE的神经机制基础，从而为疾病的诊断和治疗提供更多的信息和可能性。

       近年来，DKI技术已初步应用于临床研究^[23]，在帕金森病、阿尔茨海默病^[24]、孤独症等疾病方面取得了一些初步进展，显示了其较好的临床应用前景^[25]。尽管当前对于NE患者脑白质微结构变化的研究中，DKI技术的应用相对较少，但本研究将着重利用DKI技术的相关指标，对NE患者的脑白质微结构进行深入探讨。

3.2 NE患者脑区分布特点及相关性

       NE组患者与HC组相比，在若干脑区的MK、AK值明显升高，同时MD值显著降低，并在特定区域如丘脑前辐射右侧、双侧皮质脊髓束、双侧下纵束等处表现出统计学上的显著差异。这些结果表明NE组患者在这些脑区的白质微结构可能存在异常变化。既往的研究中，LEI等^[26]的扩散张量成像研究（使用基于统计参数图的体素组分析方法）显示，原发性NE儿童的多处灰质内各向异性分数值降低；然而，由于我们的研究聚焦于脑白质，因此我们使用了体素纤维束示踪分析方法，该方法已被证明检测脑白质的变化更加敏感^[27]。

       本试验结果表明，NE患者的脑白质结构MK值升高，集中在丘脑前辐射右侧及双侧皮质脊髓束，推测MK值的升高可能反映了这些区域的微结构复杂性的增加，这种复杂性可能体现在细胞堆积的密集程度提高、树突和轴突的密度增加或者其他形式的组织结构变化。这些变化可能是病理状态下神经纤维排列异常或细胞修复、再生过程中所致，导致扩散过程现更多的障碍和限制，从而影响了神经信息传递的效率。丘脑前辐射是连接小脑和大脑皮层的重要回路，解剖回路分为两阶段，前馈回路（大脑皮质-桥脑-小脑）和反馈回路（小脑-丘脑-大脑皮质）^[28]。在反馈回路中，反应抑制是执行功能的关键组成部分，而NE患者常表现出夜间不自主排尿的症状，这与其抑制功能的减弱有着密切关系。过去的研究揭示，NE儿童的大脑整体功能连接水平普遍偏低，其中小脑、丘脑与额叶之间的通路连接异常尤为显著^[29]，可能与小脑白质纤维在发育过程出现的异常有关^[30]。在排尿存储或膀胱灌注期间，丘脑的活动被增强，这对排尿存储阶段非常重要^[31]。丘脑前辐射MK值升高可能影响丘脑神经元的信号传输，从而影响从丘脑到前额叶皮层的信号传递，这可能导致NE患者排尿功能的异常。本研究相关性分析还发现，NE患者丘脑前辐射右侧的变化与不良就寝习惯评分呈正相关，由于人类全身的感觉都通过丘脑-初级感觉皮层纤维束传递到初级躯体感觉皮层，因此丘脑前辐射在睡眠调节及感觉信息传递方面发挥着重要作用^[32]。有研究显示非快速眼动睡眠期，NE患者丘脑与中央后回皮层功能连接显著减弱，这可能导致夜间膀胱充盈的信号不能有效地上传，进而影响了皮层觉醒反应^[33]。综上所述，NE患者丘脑前辐射的微结构变化可能与排尿功能异常及睡眠问题密切相关。

       NE组在双侧皮质脊髓束AK值显著升高，这可能与神经组织的异常修复或纤维束的异常生长有关。细胞膜、胶原纤维或其他生物大分子对水分子的运动产生了影响，导致AK值的变化。与此同时，MD值在双侧皮质脊髓束中明显降低，这可能表明神经纤维的排列紊乱或损伤，组织中的扩散性较低。皮质脊髓束是连接辅助运动区和初级运动皮质的重要通路，主要负责传递大脑皮质的运动指令，并参与构成随意运动^[34]。在儿童排尿控制中，大脑皮层和脊髓之间的协调至关重要，皮质脊髓束在此过程中起到关键作用。如果儿童的大脑皮层或皮质脊髓束发育不成熟，或者由于结构异常（如脊柱裂）导致通路受损，都可能会影响排尿的正常控制，表现为儿童无法在夜间醒来排尿，从而导致遗尿。此外，相关性分析显示，NE患者皮质脊髓束右侧的MK值与CBCL量表中的多动项目评分呈正相关。皮质脊髓束的发育异常可能引起注意力分散和多动行为^[35]，这些行为问题可能导致儿童在控制冲动和维持注意力方面存在挑战，他们可能会在生活中表现出过多的活跃度或不适切的冲动行为，从而在CBCL量表的多动项目中反映出来。

       本研究发现，NE组的AK值在双侧下纵束显著升高，MD值显著降低。这表明NE患儿下纵束的发育可能存在差异。下纵束是大脑中连接枕叶和颞叶的主要纤维束，负责传递来自两只眼睛的同侧视觉信息，包括形状、颜色、纹理等，它在视觉信息的处理和传递中起着重要作用。此外，下纵束对视觉记忆和认知功能至关重要，因为颞叶通过下纵束与枕叶互动，而颞叶负责生物钟和昼夜节律，下纵束异常可能影响到患者的睡眠质量。相关性分析显示，NE患者的双侧下纵束的MD值与CSHQ评分中的夜醒、白天嗜睡以及总得分呈正相关。以往的研究发现，遗尿的病情轻重程度与患儿的睡眠障碍发生率具有一定关系^[15]，这表明下纵束的异常可能与睡眠质量有关。继而影响到大脑对膀胱的控制信号，从而增加遗尿的风险。

3.3 本试验的局限性

       目前，对于NE患者的脑白质研究相对较少，因此在本研究中，DKI技术的应用显示出了重要潜力，为该领域的学术研究增添了新的亮点。但是本研究也存在一定的局限性：（1）样本量有限，限制了我们对患者群体的更细致划分。未来，我们将致力于扩大样本量，以便根据病程长短和病症严重程度对患者进行更为精准的分组研究。（2）由于部分招募对象的父母未详尽填写问卷调查，结果导致相关性分析所依赖的问卷存在部分缺失，需要未来验证研究成果。

4 结论

       总之，DKI技术作为MRI领域中的一项前沿技术，展现出了其拥有的敏感性和独特性，使我们能够更深入地了解NE患者脑白质的细微改变，其范围包括皮质脊髓束、丘脑前辐射、下纵束，其中MK值、AK值、MD值能够反映脑白质微结构的差异与患者疾病程度的关系，并与患者部分行为指标或睡眠情况有着高度相关性，当这些白质纤维束发育出现差异时，NE患者在执行控制、感知觉信息传递等会出现一系列功能障碍，影响了正常的夜间排尿控制能力，是潜在的生物学指标，为分析NE患者症状的产生与发展及临床的治疗提供一定的影像学依据。