新生儿局灶性脑白质损伤(punctate white matter lesions，PWML)是一种新生儿期最为常见的脑白质损伤性疾病之一，与脑瘫、认知障碍等后遗症的发生密切相关^[1,2,3,4]。该疾病临床表现无特异性，在常规MRI上以位于半卵圆中心、侧脑室旁的点状、簇状或线状的短T1伴或不伴短T2信号为特征性表现^{[1, 5,6]}。虽然PWML在早产儿中更为常见(发病率约为25%)^{[1, 6]}，但笔者发现足月儿PWML也并非少数，而目前关于足月儿PWML的相关研究和报道少见。

       MR扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技术能够无创性评价新生儿脑白质损伤及发育过程中的白质改变^[7,8]，可为研究PWML的白质微细结构变化提供一种有效手段。目前已有研究发现在早产儿PWML中存在多部位白质的各向异性分数(fractional anisotropy，FA)降低^[9]。但是影响FA值的因素较多，包括髓鞘化程度、轴索密度、轴索完整性、轴索直径等。若想进一步了解白质纤维束改变的病理机制，有必要对DTI其他参数包括平均扩散率(mean diffusivity，MD)、垂直扩散率(radial diffusivity，RD)、平行扩散率(axial diffusivity，AD)进行综合分析。

       本研究旨在利用纤维束空间统计分析(tract-based spatial statistics，TBSS)的方法同时研究早产及足月PWML患儿相对于正常新生儿的DTI多参数(FA、MD、DR、DA)变化特点，从而深入探讨PWML白质的病理改变。

1　材料与方法

1.1　病例资料

       连续性搜集自2011年1月至2012年6月我院新生儿科经颅脑MRI检查诊断为PWML且不合并其他脑损伤、脑发育异常及遗传代谢性疾病的新生儿，最终纳入21例早产儿、25例足月儿；同时为入组的PWML早产及足月新生儿选择性别、胎龄(gestational age，GA)、矫正胎龄(postmenstral age，PMA)及出生体重(birth weight，BW)匹配的、MRI检查无脑损伤表现且临床诊断无颅脑损伤及发育异常疾病者作为对照；早产PWML组、足月PWML组及相应匹配对照组的基本临床资料见表1。

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表1  研究对象的基本临床资料
Tab. 1  Clinical detail of all subjects

1.2　扫描设备及方法

       在获得新生儿父母知情同意的前提下，所有研究对象均于出生后14 d内采用GE 3.0 T HDxt MR扫描仪，8通道头线圈扫描。待检查新生儿均于扫描前15~30 min给予10%水合氯醛0.5 ml/kg口服或苯巴比妥10~15 mg/kg肌内注射，待入睡后由1名住院医师陪同护送至MR振室。新生儿在襁褓中包裹严实避免受凉，置于扫描床后在头部两侧用海绵固定以减少运动伪影，外耳道用棉花团或耳塞堵塞以减少扫描过程中噪音对患儿的影响，对患儿实施心电监护，在整个扫描过程中观察患儿心率和呼吸情况，扫描结束后由陪同医师及父母护送至新生儿监护病房。

       扫描序列及参数：3D-FSPGR T1WI TR 10 ms，TE 4.6 ms，层厚1 mm，无间隔扫描，FOV 180 mm×180 mm，矩阵256×256；T2WI(FSE序列) TR 4200 ms，TE 120 ms，层厚4 mm，无间隔扫描，FOV 180 mm×180 mm，矩阵256×256，回波链32，NEX为1.5。DTI，35个方向，b=1000 s/mm²，TR 5500 ms，TE 95 ms，层厚4 mm，无间隔扫描，FOV 180 mm×180 mm，矩阵256×256，体素大小0.70 mm×0.70 mm×4.00 mm。

1.3　MR图像判读

       所有患儿的MR图像判读均由2名具有丰富儿科影像诊断经验的放射科医师采用双盲法独立完成，阅片时记录每例患儿白质损伤出现的部位，并根据Childs等^[5]对PWML的MR判断标准进行分级；当两人判读结果不一致时，则重复阅片进行讨论决定最终诊断意见。

1.4　TBSS图像后处理与TBSS分析

       数据分析采用FSL软件(FSL，Oxford，United Kingdom)内TBSS的流程进行(图1)，步骤如下：(1)对所有DTI数据进行涡流校正(eddy current correction)、去除头皮及颅骨，经DTIFIT工具计算出各FA、MD、AD、RD图；(2)所有受试者的FA图按组别分别非线性配准到已建立的足月及早产儿标准FA模板上，将所有受试者FA图配准后得到的FA图平均化，生成平均FA纤维束骨架(skeleton)图；(3)所有配准后的FA图投射到该平均FA纤维束骨架内生成各自的FA骨架；(4)对早产PWML组与对照组、足月PWML组与对照组的FA骨架进行基于体素的全脑非参数统计比较(randomize)，以P<0.05作为统计检验水准，加入无阈值簇增强(threshold-free cluster enhancement，TFCE)选项以校正多重比较中的I类错误；(5)将所有受试者各自的FA图非线性配准到MD、AD、RD图上，生成各自的配准后的参数图，并将之投射到平均FA纤维束骨架上，再进行与步骤4相同的两组间比较；(6)各参数图两组间比较结果通过FSL Viewer工具叠加到早产及足月新生儿FA模板上，显示有统计学差异的区域。(7)以上述过程中有统计学差异的白质区域为感兴趣区，提取并记录这些区域的相应参量值。

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图1  TBSS处理流程图
Fig. 1  Processing flow of TBSS.

2　结果

2.1　PWML在早产及足月儿中的MRI表现

       如图2所示，典型PWML在早产和足月新生儿均显示为脑室周围深部白质内的斑点状、线状损伤，部分损伤融合呈簇状，T1WI上呈明显高信号、T2WI呈等、稍低信号，ADC图上呈低信号。无论在早产及足月儿中，PWML都多见于脑室后部白质区(包括侧脑室后角、三角区及下角)及半卵圆中心区，而侧脑室前角白质区则较少见，早产及足月PWML的位置分布并无显著差别(表2)。表3展示了不同级别PWML在早产及足月新生儿中的分布情况，其构成比亦未见明显统计学差异。

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图2  PWML在T1WI、T2WI及ADC图上的典型表现。A~C所示为早产PWML病例；D~F所示为足月PWML病例
Fig. 2  Typical appearances of PWML in T1WI, T2WI and ADC maps. A—C represented a preterm PWML neonate. D—F represented a full term PWML neonate.

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表2  早产及足月PWML损伤部位的分布(例)
Tab. 2  Locations of PWML in preterm and full term neonates (cases)

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表3  早产及足月PWML的级别分布(例)
Tab. 3  MR grading of PWML in preterm and full term neonates (cases)

2.2　TBSS分析结果

       图3显示为早产PWML组与对照组、足月PWML组与对照组DTI各参数比较的TBSS结果。如图2左半部分所示，早产PWML组中可见视辐射(optic radiation，OR)、内囊后肢(posterior limb of internal capsule，PLI C)、胼胝体压部(splenium of corpus callosum，SCC)、胼胝体体部(body of corpus callosum，BCC)的FA值较对照组显著降低，而MD、AD、RD则无明显变化；图2右半部分示足月PWML组在OR、PLIC、SCC、BCC、胼胝体膝部(genu of corpus callosum，GCC)、放射冠(corona radiate，CR)及中央前回、后回白质(anterior and posterior central gyrus，ACG & PCG)均可见FA值的显著降低，且RD、MD值在部分区域显著升高，AD值未见明显变化。上述区域的DTI各参量值详见表4。

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图3  早产及足月PWML组与对照组比较DTI各参量的TBSS分析结果。蓝色表示PWML组较对照组显著较低的区域，红色表示PWML组较对照组显著升高的区域。绿色为白质纤维骨架
Fig. 3  Differences of DTI metrics (FA, AD, RD, MD) in major white mater tracts between PWML and normal groups in preterm and full term neonates respectively. Regions in blue represented where DTI metrics significantly decreased in PWML neonates relative to control neonates, while regions in red represented where DTI metrics significantly increased in PWML neonates. Green regions represented mean FA skeleton.

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表4  早产及足月PWML组与对照组存在显著差异的白质区DTI各参量水平(±s)
Tab. 4  Differences of FA, AD, RD, MD between PWML and control groups in preterm and full term neonates (±s)

3　讨论

       本研究通过DTI数据的TBSS分析方法发现，无论在早产还是足月PWML患儿中，均存在白质微细结构的变化，且这种变化并不局限于PWML的损伤区域。另外，在早产和足月患儿中，PWML所引起的白质改变在范围、程度上存在差异。

       首先，早产和足月PWML患儿所引起的白质DTI参量变化不同。早产PWML仅表现为FA值的降低，而足月PWML不仅表现为FA值降低，还伴随着MD及RD值的升高。DTI各参量值代表着不同意义，FA值反映的是水分子各向异性成分占整个扩散张量的比例，间接反映了轴索的直径、白质纤维的完整性、排列的有序性和其紧密程度，MD值反映的是整体的扩散水平，AD与RD值则分别反映与轴索平行和垂直方向上的扩散情况^[10,11]。据此，笔者推测早产PWML目前的白质改变较轻微，可能是因为PWML损伤目前仅导致了轴索排列紊乱造成的。而足月PWML患儿所表现的FA、MD、RD的共同变化则提示了髓鞘损伤和(或)髓鞘化过程的延迟^[12,13]，这一推测与Ramenghi等^[14]的研究结果具有一致性，他们在基于常规MRI对PWML患儿进行脑成熟度评价时同样在形态学水平上发现了髓鞘化延迟的现象。但需要注意的是，早产和足月PWML这种白质变化的差别并不意味着早产PWML是相对轻微的，这仅能代表目前的白质变化状态，早产PWML在矫正足月时也可能会出现其他参量的改变，但目前矫正足月的早产PWML患儿的TBSS研究仅关注了FA值的变化^[9]，并未研究DTI其他参量的变化，也缺乏相应的临床随访结果，应在未来的研究中进一步深入探索。

       其次，早产及足月PWML患儿所引起的白质变化的范围不完全相同。早产及足月PWML患儿均在PLIC、OR、BCC、SCC出现白质结构的改变，但在足月PWML中，除上述区域外，另有CR、ACG & PCG、GCC的改变，这可能是由于足月儿中上述区域髓鞘化也已经开始，存在大量增殖聚集的少突胶质前体细胞，而这类细胞更易受到损伤所致^[15]。本研究结果显示PWML所引起的白质变化会累及皮质脊髓束的走行区，这些区域是负责运动功能的高级中枢，它们的损伤可能是目前随访发现这类患儿存在痉挛性脑瘫^[2,3,4]的主要原因。另外，本研究中OR及胼胝体的白质结构也出现了不同程度的变化，但是目前尚未有相关报道提示PWML患儿可能出现与之相关的功能发育障碍。推测一方面可能是因为目前的随访研究仅限于2岁左右^[2,3,4,6]，这些精细功能的发育尚无法有效评价；另一方面，这种白质变化也可能在将来的发育过程中存在可逆性或其后期功能发育可以代偿这种结构上的缺陷。基于这些推测，在此基础上进行MRI和临床长期随访都是具有重要价值的。

       综上所述，本研究基于DTI数据的TBSS分析方法，证实早产和足月PWML患儿均存在不同程度和范围的脑白质微细结构的变化，这种损伤可能导致大脑多发白质区的轴索排列紊乱、髓鞘损伤和(或)形成延迟，与未来患儿的发育结局具有一定的联系。MRI与临床长期随访在揭示PWML的病理改变与预后的关系上具有重要意义，是我们未来研究中进一步深入的方向。