自发性脑出血（intracerebral haemorrhage, ICH）是脑卒中的重要形式之一，具有较高的致死率，幸存的患者也常遗留肢体运动功能障碍，导致生活质量急剧下降^[1]。对于脑出血引起的神经损伤，目前仍然缺乏有效的治疗方式，进一步理解ICH患者神级损伤的机制对优化治疗方案尤为重要。以往研究表明，ICH患者的运动功能与皮质脊髓束（corticospinal tract, CST）的损伤存在密切联系^[2,3]。CST是锥体束的重要组成部分，通过内囊后脚前部、大脑脚底、脑桥基底部及延髓锥体下行支配肢体肌肉的随意运动，因而对CST完整性和轴突特性进行研究在揭示ICH神经损伤机制和评估患者功能水平方面具有重要意义。

       由于白质纤维束中轴突膜和髓鞘的限制，水分子高度有序排列，水分子在与纤维束平行的方向上扩散速率明显快于垂直方向，这就为利用磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）技术对CST展开无创研究提供了可能。DTI通过三个本征值衡量水分子的随机运动，其中λ1代表弥散最长轴方向的扩散系数，λ2和λ3则分别代表弥散中间轴和最短轴方向的扩散系数；由这三个值计算得到的各向异性分数（fractional anisotropy, FA)、平均扩散系数（mean diffusivity, MD）等指标可反映白质纤维束的微观结构改变^[4]。本研究拟通过测量ICH患者亚急性期脑桥基底部CST的DTI指标，探讨CST损伤机制及其与运动功能之间的关系，为临床评估和更好地恢复ICH患者功能提供影像参考依据。

1　材料与方法

1.1　病例选择

       选取2014年4月至2015年4月在我院神经外科住院的自发性脑出血患者共26例，年龄34~76岁[(57.08 ± 10.88)岁]，其中男17例，女9例。纳入标准：(1）首次发生的自发性脑出血患者，出血灶位于基底节区（图1)，出血量中等(10~30 ml)，且处于亚急性期（发病后7~21 d)；(2)患者接受保守治疗方案，血肿稳定，未发生再次出血；(3)临床表现为出血灶对侧肢体运动功能障碍；(4) Glasgow昏迷量表>12分以确保受试者具有一定的自主能力^[5]。排除标准：(1)发病前有肢体运动功能障碍、脑部外伤、痴呆及其他神经精神病史；(2）体内有金属假体、胰岛素泵、心脏起搏器等磁共振检查禁忌证。本研究经我院伦理委员会审查通过，所有受试者均被告知参加本研究的的风险及意义，并签署知情同意书。

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图1  左侧基底节区出血灶代表图，出血量为20 ml
图2  在扩散张量图像上勾画脑桥基底部皮质脊髓束感兴趣区代表图
Fig. 1  Representative of the hematoma location at left basal ganglia region. The hematoma volume is 20 ml.
Fig. 2  Representative of corticospinal tract in diffusion tensor image. The region of interest was drawn at the level of basilar part of pons.

1.2　数据采集

       搜集亚急性期ICH患者性别、年龄数据，并采用量表对患者功能状况进行评估。其中Glasgow昏迷量表主要用于评估患者意识状态并排除得分≤12分的患者，美国国立卫生研究院卒中量表（the national institutes of health stroke scale, NIHSS)主要评估肢体运动功能，改良Rankin量表(modified Rankin score, mRS）和日常生活能力评定量表Barthel指数（Barthel index, BI）评估患者生活自理能力。量表施测人为具有5年以上工作经历的神经外科医师。

       DTI数据采集。在量表评估当天对患者行MRI扫描，设备为1.5 T MR扫描仪（Avanto, Siemens, Erlangen, Germany)。采集常规T1WI、T2WI和FLAIR图像以排除脑部除出血以外其他器质性病变，DTI扫描采用平面回波序列，扫描参数为：TR 4800 ms, TE 83 ms, b值为1000 s/mm²，激励次数4，矩阵128×128，视野230 mm×230 mm；横断面扫描，弥散敏感梯度方向数12；共计扫描时间为4 min 22 s。

1.3　DTI数据处理

       在Siemens数据工作站上采用syngo MR软件的Neuro 3D任务卡对原始DTI进行后处理，处理人员为具有5年以上工作经验的放射诊断医师。具体步骤包括：利用原始DTI数据计算得到弥散图，将所得弥散图装载入Neuro 3D任务卡中；激活弥散和评估模式，在脑桥基底部CST通过区域手动画出圆形感兴趣区（图2)，可自动测得λ1、λ2、λ3值。重复测量三次后计算λ1、λ2、λ3平均值，利用如下公式分别计算FA、MD值，同时以λ2和λ3的平均值λ23反映与最大扩散方向相垂直的扩散属性^[6]。

       最后计算CST病灶侧与正常侧FA、MD、λ1和λ23的比率，得到rFA、rMD、rλ1和rλ23。

       另外，神经外科医师对患者行量表测试，放射诊断医师行皮质脊髓束DTI指标测量，二者之间不受对方测试结果的影响；在测量DTI指标时，只对放射诊断医师呈现脑桥部位的弥散图，从而避免对病灶侧和正常侧的测量偏倚。

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1.4　统计学分析

       统计学软件为SPSS 18。对所有数据先行正态性检验，确保数据符合正态分布；对CST病灶侧和正常侧的FA、MD、λ1和λ23值行配对样本t检验，以发现病灶侧CST的DTI指标是否存在异常；将rFA、rMD、rλ1、rλ23与NIHSS、mRS、BI评分行Spearman等级相关分析，以检验DTI指标与功能改变之间可能存在的关系。P<0.05认为有统计学意义。

2　结果

       36例中出血灶位于左侧基底节区15例，位于右侧基底节区11例。NIHSS评分为6 (5、7）分，mRS评分为3(2.75、4）分，BI评分为80(65、85）分。病灶侧CST的λ1、FA和MD平均值显著低于正常侧(P<0.05)，两侧之间的λ23指标未见显著差异(P>0.05)（表1)。病灶侧与正常侧CST的DTI指标比值分别为rFA (0.93 ± 0.17)、rMD (0.94 ± 0.11)、rλ1 (0.89 ± 0.07）和rλ23 (1.03 ± 0.27)，其中rFA与NIHSS (rs= -0.694, P= 0.000)、mRS(rs=-0.633, P=0.001)评分均具有中度负相关关系，与BI评分具有正相关关系(rs=0.674, P=0.000)，其余指标与量表评分未见显著相关性。

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表1  病灶侧与正常侧CST的DTI指标配对样本t检验( ± s)
Tab. 1  Comparisons of DTI indices between the affected and unaffected CSTs using a paired samples t test ( ± s)

3　讨论

       ICH患者可继发广泛的脑白质华勒变性，其中CST因为传导运动信息而成为重点关注部位。组织学研究发现，华勒变性改变常常发生于脑实质病损后一周。在血肿的直接作用以及其继发的细胞毒性和血管源性水肿的作用下，白质纤维束发生典型的病理改变，包括：轴突细胞骨架及细胞膜的崩解，髓鞘的降解，巨噬细胞和小胶质细胞渗入，最终发生纤维束的萎缩^[6]。传统的MRI扫描对这种病理改变并不敏感，而DTI技术可以通过观察白质纤维束的水分子弥散特点从而对白质完整性进行评估，因此在早期发现华勒变性改变具有明显优势。既往研究认为FA值作为DTI的重要指标之一，能够较为敏感地反映华勒变性^[7]。对华勒变性导致FA值改变的原因进行深入分析发现，轴突崩解形成的碎片可以对水分子在长轴上的弥散形成屏障，从而使表征长轴弥散程度的λ1值减低^[8]；由于髓鞘的降解，使垂直于轴突的水分子弥散性增加，表征短轴弥散水平λ23值相应增大^[9]。本研究结果发现病灶侧CST的λ1值显著低于正常侧(P<0.05), λ23平均值在一定程度上有所增加(P>0.05)，进一步证实ICH患者病灶侧的CST发生了典型的华勒变性，DTI可对这种改变进行有效评估。

       DTI不仅可以对ICH患者的CST完整性展开评估，还可以反映CST损伤程度与功能水平之间的关系。目前临床上主要采用量表对ICH患者的各项功能进行评价，其中NIHSS可评估意识水平、上下肢运动等功能^[10]；mRS在观察者之间具有较好的一致性，能够从整体上反映患者的日常独立生活能力^[11]；BI因为克服了家庭和社会环境等因素的影响，可较为客观地识别患者机能水平^[12]。NIHSS和mRS得分越高或BI得分越低都指示患者功能处于较差的状态。本研究发现NIHSS、mRS与rFA呈负相关，BI与rFA呈正相关，表明CST微观结构的改变与患者运动功能水平具有较高的一致性。在早期研究中，DTI显示微观结构的准确性得到了很好的验证^[13]，并且DTI对判断轻型颅脑损伤预后也具有一定临床价值^[14]，因而DTI是揭示CST微观结构改变的有效手段。本研究结果证实了DTI所反映的CST微观结构改变可能是ICH患者运动功能受损潜在神经生理机制的结论，DTI指标还有望与神经学量表相结合对患者预后进行准确预测^{[5, 15]}。

       本研究选取感兴趣区的方式具有易操作、准确性高的特点。Borich等^[16]通过纤维束追踪和横断面勾画感兴趣区两种方式定量分析卒中患者白质纤维束的完整性，对比研究发现二者均具有较高的可靠性。而横断面勾画无需纤维束重建，在临床应用中可节约检查时间。另外，本研究所选层面为脑桥基底部，避免因距基底节区病灶过近而受炎症、水肿、铁沉积^[17]等因素对磁共振信号的干扰，在一定程度上也提高了测量的准确性。因此，对于基底节区等大脑深部的出血灶，选取脑桥基底部的CST作为观察对象具有较高的实用价值。

       本研究仍存在以下局限性。第一，未对患者进行随访^[17]，因而缺乏远期功能恢复水平相关数据，DTI指标在预测远期预后中的价值有待进一步探讨；第二，研究中采用病灶侧CST的DTI指标与正常侧相比较，无法排除正常侧CST在ICH进展过程中也可能受到影响，在后期纳入健康对照组可排除该影响因素；第三，除基底节外，脑干、蛛网膜下腔、脑室等部位出血对CST的影响是否存在差异，需要扩大样本量进行分层比较。

       本研究发现亚急性期的ICH患者脑桥基底部DTI相关指标的异常，其病灶侧CST的λ1、FA和MD平均值显著低于正常侧，符合华勒变性在DTI上的改变特点；其中rFA值与NIHSS、mRS、BI具有显著的相关关系，rFA可能成为评价ICH患者运动功能的有效影像学指标。