创伤性颅脑损伤是指各种原因致使颅脑受到钝性或利性的开放性或闭合性损伤。随着中国现代化的进程，交通、建筑事业的高速发展以及运动损伤、意外事故和自然灾害等致伤因素的存在致使脑外伤发生率越来越高。新西兰学者Feigin^[1]教授及其团队最新研究显示：脑外伤的发生率约为每年790人／10万人，年龄标准化发生率为每年811人/10万人，据此，研究团队推测，全世界每年有5400~6000万人患有TBI，其中5180~5640万人为轻度损害，这意味着每一秒，世界上有两人新发TBI。同时，研究还发现34岁以下的年轻人，占所有TBI患者的近70 %，男性TBI较女性常见。农村居民中的中度或重度TBI是城镇居民的2倍^[1]。外伤造成的神经功能障碍（如头痛、记忆力减退、性格改变等）给患者的学习、工作及生活带来不同程度的影响。而且，创伤性颅脑损伤已成为当今社会的严重公害，并已引起国内外医学界的广泛关注。但是mTBI因其临床表现轻重不一，相关辅助检查阳性率不高，部分预后欠理想及存在责任争议等等，容易被患者及医学工作者忽略，可能导致医疗纠纷及患者致残。此时，mTBI除结合相对主观的临床病史之外，影像学资料的佐证尤其MRI检查对轻型颅脑外伤的诊断显得尤为重要。随着MRI新技术的发展以及扫描时间的缩短，一些新的成像技术（如SWI、DTI及fMRI）较其他影像学方法能明显地显示更多的微小出血灶及神经解剖损伤，能对脑损伤功能区更准确地定位，从而正确全面评估颅脑损伤的严重程度，极大地提高了颅脑损伤的早期诊断准确率。与此同时，轻型颅脑外伤患者一般情况较好，可以耐受MRI检查，SWI、DTI及fMRI逐渐显现出其无可替代的地位，为早期诊断颅脑损伤提供了可靠的影像学依据，并为临床颅脑损伤的正确治疗及判断预后提供帮助。本文主要探讨MR SWI、DTI及fMRI成像技术在mTBI中的应用，以进一步了解mTBI的损伤机制，病理生理表现及预后，探索新的诊断评估指标以及采取更准确有效的治疗和康复措施。

1　轻型颅脑损伤定义及诊断标准

       轻型颅脑损伤（mTBI）是临床上最常见的颅脑损伤，约占全部颅脑损伤的95%，跌倒和机械力损伤是轻度脑外伤最常见的病因。相当多的患者也涉及斗殴因素^[1]。美国康复医学委员会颅脑外伤学组提出的轻型颅脑损伤分型标准如下：(1)至少出现以下症状之一：神经错乱或定向障碍，外伤后出现意识丧失（loss of consciousness，LOC）在30 min以内，外伤后失忆在24 h以内，和（或）其他短暂的神经功能异常，比如癫痫发作和不需要外科手术的颅内病变；(2)外伤后30 min内Glasgow昏迷量表（GCS）评分在13~15分^[2]。研究表明，即使轻型颅脑损伤也能引起躯体感觉障碍、躯体症状、认知功能障碍、神经行为紊乱等一系列脑震荡后遗症症状（post concussion symptom，PCS），其中认知功能损伤是mTBI后发生率高、持续时间不一、变化幅度较大的后遗症症状^[3,4,5,6]。mTBI患者主观或客观的症状量表评估皆存在主观性，部分患者可能存在夸大症状的可能性，患者的合作及努力程度等主观因素都会影响临床评估的结果。为了尽可能避免主观性的影响，客观的辅助检查显得尤为重要。以往有研究者曾利用脑电图(electroencephalo-graph ，EEG) ，CT及常规MRI检查等对mTBI及其后遗症状进行无创性神经电生理及影像学评估等，已为mTBI的早期诊断及干预治疗奠定基础^[7]。

2　轻型颅脑损伤MR磁敏感成像

2.1　磁敏感加权成像(SWI)的基本原理

       磁敏感加权成像(SWI)是近年来一种利用组织磁敏感性的不同产生独特对比作用的新的MRI技术，最初被称作"高分辨率血氧水平依赖静脉血管成像"(high resolution BOLD venographic imaging，HRBV)^[8]。1997年以后正式命名为SWI^[9]。SWI图像由滤波后的相位图经处理产生相位蒙片，再与强度图多次加权叠加辅以最小信号强度投影后形成，更加强调组织间的磁敏感性的差异^[9]。SWI提供了有别于常规T1WI、T2WI、质子密度及扩散加权像的另一种对比度，这一特点使其能充分显示组织内在的磁敏感特性的差异。因此即使是微小的解剖结构也可以有很好的对比度和分辨率，如小静脉、脑深部核团铁沉积的增加、甚至是白质纤维束等，同时灰、白质之间的对比度也得以增强。由于出血灶中含有血红蛋白代谢产物脱氧血红蛋白、细胞内正铁血红蛋白和含铁血黄素等顺磁性物质，使局部的磁场产生不均匀性，这种差异尽管很小，却足以使小出血灶与周围组织产生相位差异，SWI甚至可以检测到小于1个体素的血管^[9,10,11,12]。

2.2　磁敏感加权成像在轻型颅脑外伤中的应用

       学者Tong等^[13]的早期研究表明，MR SWI序列与CT及传统MRI序列相比，可检测到更多的脑实质性出血性病变，SWI序列显示的轻型颅脑损伤中出血灶数量和出血量体积是常规MRI序列的6.4倍和2倍，SWI序列还能够显示其他显像方法所不能显示的更有意义的小病变。在Tong等^[14]的另一项研究表明GCS较低或者昏迷时间较长的脑外伤患者出血灶的数目和出血量明显更多；预后差的组较预后好的组更多。Spitz等^[15]对69例轻型颅脑损伤患者进行MRI研究，发现SWI序列在发现病灶数目上明显多于FLIAR序列，其中有23例患者SWI序列发现了病灶，表现为脑实质内大小不等斑点状、圆点状低信号；而常规FLAIR序列未见明显病灶显示；与此相对，仅仅2例患者FLAIR序列发现病灶而SWI序列未发现。除此之外，Spitz等^[15]研究还发现病变部位多与外伤受力部位有关，SWI序列在发现位于较深脑实质部位如边缘叶或皮层下灰质等结构的病变方面具有优势，而这些结构的损伤常常与临床症状密切相关。在随访的患者中，SWI序列显示病灶数目越多，则临床症状持续时间越长；病灶越大，则临床表现越明显。尤其是在顶叶及脑干病灶，患者起始症状较早，预后较差；而发生在颞叶等其他部位的病灶，患者起始症状较轻，临床表现持续时间不等。正是SWI序列对较深部位病变的强大显示能力证实了其可以对颅脑损伤的严重程度进行客观评估。因此，Spitz等^[15]得出结论，SWI序列在显示颅脑损伤病变数目，病变部位及显示微小，弥散性病变上明显优于FLAIR序列，且对颅脑损伤程度的评估及判断预后有着重要意义。Kou等^[16]研究发现SWI序列在显示颅内出血灶、脑室内出血及微量蛛网膜下腔出血优于CT，SWI序列有助于蛛网膜下腔出血和静脉的鉴别诊断，能够提供补充诊断蛛网膜下腔出血的信息，可作为出血量较少在CT上表现不典型或无明显阳性发现患者的诊断工具，具有重要的潜在价值。此外本研究还发现颅脑损伤的好发部位也有差异，超过90％的患者病灶出现于额叶白质，顶颞枕叶白质及灰质；丘脑、脑干、小脑及基底节等部位很少受累。当病变累及部位达7个或更多时患者预后往往不好。

       Wycliffe等^[17]的一项研究，将SWI序列和常规TSE、FLAIR、CT和2D-FFE T2WI比较，发现SWI序列对少量出血有着更高的检出率，能检出CT、常规TSE序列和液体抑制反转恢复序列遗漏或诊断不明确的少量出血，清楚地显示出血部位、出血灶的数目及大小，同时还能显示深部脑血管结构，直接提示脑损伤的部位能更好地指导临床治疗。Akiyama等^[18]学者的研究也证实了此观点。Shen等^[19]通过外伤性脑损伤大鼠模型的SWI相位信息，显示SWI可以安全无创地监测外伤性脑损伤的脑血流量及氧饱和度，同时可以显示深部脑血管的结构。

3　轻型颅脑损伤MR扩散张量成像

3.1　MR扩散张量成像的基本原理

       扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是通过检测水分子微观随机运动规律来评价生物组织结构和生理状态的新技术，能反映水分子在白质内扩散的优势方向，不仅能准确区别白质和灰质，还对脑白质纤维束走行有很好的成像效果，可了解病变造成的白质纤维束受压移位浸润与破坏情况，是当今被公认的用来观察白质纤维束的空间方向性和完整性测量水分子的扩散过程的最有前景的无创检查方法。白质的部分异向性（fractional anisotropy ，FA）和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)的大小，可以间接反映髓鞘化程度或纤维束的完整性^[20,21]。在轻型颅脑损伤中，存在着神经丝损伤，导致轴浆传递效能改变以及局部细胞器的损伤，使得轴索局部肿胀，轴膜的渗透性增加这样会使垂直于轴索方向的扩散系数增加，而平行于轴索方向的扩散系数会降低，CT及常规MRI检查对这种情况无法显示出来，但DTI可定量地分析感兴趣区（region of interest ，ROI） FA值及ADC值的变化，有效地预测脑震荡后综合征的发生及神经认知功能异常。DTI扫描是一个较为客观的指标，在临床中对于头部外伤的患者初次CT或MRI颅内平扫未见异常，且自述有较为明显的头痛、头昏眩晕、呕吐精神不振者进行头部的DTI扫描，发现若FA正常者，自述症状多可自行缓解和消失；FA异常者，则需要进行神经营养及保护方面的治疗，这表明DTI检查在临床治疗上具有一定的指导意义^[22]。

3.2　MR扩散张量成像在轻型颅脑损伤中的应用

       大部分研究显示TBI易感区域内FA降低，ADC升高，也有少数研究发现白质区域内FA增加而ADC值降低，出现这些差异的原因可能是后者主要研究的是急性期、亚急性期的mTBI患者轴索未完全断裂，而细胞毒性水肿已经存在，推挤轴索使之FA升高，随着病情进展，继发性轴索断裂发生轴膜破裂以及出现血管源性水肿，引起FA降低，ADC值升高。

       Krishna等^[23]研究发现，在轻型颅脑损伤病例中，可检测到明显低的FA值及升高的ADC值，提示轴索肿胀，属于轴索损伤的早期表现，提示预后不良。Aoki等^[24]对13例轻型颅脑损伤患者研究，发现DTI可检测到不同纤维束区域及不同的FA值，少数存在白质纤维束减少及中断等，与正常对照组相比所有病例胼胝体FA值有显著意义的下降。Metting等^[25]对18例轻型颅脑损伤患者进行研究发现，与正常对照组相比，DTI检测到双侧额叶白质区域内FA值显著下降，而颞顶部平均扩散率(mean diffusivity，MD)则升高；在很多白质纤维束区域，如胼胝体、内囊、下额枕束、皮质脊髓束及上下纵束区域，脑出血体积与FA值密切相关。Nakayama等^[26]对于23例GCS评分为15分，CT及常规MRI检测阴性的患者研究，发现胼胝体及穹窿断裂，这可能影响患者认知功能，因此认为DTI对于诊断轻型脑损伤非常敏感，在脑震荡的诊断鉴别及预后评估有十分重要的临床意义。Wäljas等^[27]报道，即使轻微脑损伤后，DTI可发现损伤侧皮质和损伤侧海马的平均FA值有明显减少，而常规MRI在损伤后检测结果未见异常，这表明DTI比常规MRI能更早、更准确地显示出创伤性病灶的轴索损伤信号的改变。

4　轻型颅脑损伤静息态功能MRI

4.1　静息态功能MRI技术

       近年来，功能MRI技术（function magnetic resonance imaging，fMRI）受到医学界学者的广泛关注，已成为影像医学的研究热点，并已广泛应用于神经精神系统类疾病的研究。功能MRI是通过研究实验对象完成一定任务激活相应脑区，然后将任务状态减去无任务状态得到激活信号从而对脑区进行功能定位，并定量测定局部脑区激活的体素数。静息态功能MRI(resting state function magnetic resonance imaging，rs-fMRI)是指实验对象在静息状态下即不从事任何任务、不做任何思考、闭目的情况下进行的MR扫描。研究发现在静息状态下人脑亦存在大量自发的神经元活动^[28]，虽然其表现亦为血氧水平依赖（blood oxygenation level depended，BOLD）信号，但在静息状态下仅为低频波动幅度（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）。ALFF是基于低频段功率谱平方根积分，用于检测区域BOLD信号自发波动的强度，从能量角度直接地反映大脑各区域在静息状态下自发活动水平的高低^[29]。ALFF增强说明脑区兴奋性升高，活动增强；ALFF减弱则显示神经元受抑制，活动减弱。静息态网络分别与注意、运动、视觉、听觉、语言等功能相关，各网络的脑区与任务状态下fMRI的脑区大体一致，并且脑区间的功能连接多与解剖连接相一致^[30]。因此可以将rs-fMRI应用于轻型颅脑损伤后患者所导致的认知、行为障碍进行研究。

4.2　静息态功能MRI技术在轻型颅脑损伤中的应用

       功能MRI为阐述轻型颅脑损伤后个体潜在的神经病学相关的认知、行为后遗症提供了无限可能性，尤其与高级功能区关系密切^[31]。国外学者Dettwiler等^[32]将15例脑外伤后大学生分别于实验组外伤后72 h内、2周内及2个月内进行功能MRI检查，发现与对照组相比，脑外伤组双侧背外侧前额叶皮层三个时期均表现为持久的明显有意义的脑功能区激活增加，双侧下额叶则在第72 h内、2周内表现为脑功能区激活增加。这些研究表面脑外伤后实验组与对照组脑功能激活异常持续在2个月时间内，尽管他们可能表现为某些记忆工作及临床行为量表正常。这一研究结果可能提示mTBI后行为学障碍可能滞后于脑功能区神经学损伤。国外学者Talavage等^[33]对22例有脑外伤史的高中足球运动员及10名无外伤史的其他运动员进行静息态功能MRI研究发现，实验组运动员较对照组运动员有更高数目的默认系统被激活，在比赛前，比赛中2、3月及比赛后；但是在比赛中1、4月与对照组差不多甚至有些脑功能区激活更低。无创伤对照组的基线与默认网络系统没有统计学意义，这也证实了我们的测量是可靠的。学者Zhou等^[34]对27例mTBI患者进行fMRI研究发现：与对照组对比，实验组丘脑，额叶大脑皮层及颞叶的ALFF值明显减低在静息态功能MRI中，这表明脑外伤后患者丘脑功能区可能存在损伤，这一研究可能对脑外伤后丘脑皮质脑功能损伤定位提供精准的影像学依据。Dettwiler等^[35]对27例亚急性期的轻度脑外伤患者进行静息态MRI检查，其中15例患者在伤后3~5个月接受了复查，结果发现，轻度脑外伤后默认网络与任务相关网络假设的平衡被打破，导致了患者的精神不集中和认知疲惫，轻度脑外伤患者表现了默认网络间连接减弱及默认网络与前侧额叶皮质连接的增强。

5　小结与展望

       MR SWI、DTI及rs-fMRI成像技术在颅脑损伤中的应用具有独特的优势，其在对损伤病变的定位、定量、发现微小出血灶，非典型蛛网膜下腔出血及弥漫性神经纤维损伤等方面有着CT及常规MRI序列所不及的优势。虽然MRI在成像时间和图像分析上还有许多需要改进和完善的地方，但是随着科技的不断进步，MRI性能的不断提高及设备的普及，SWI、DTI及rs-fMRI成像技术必将在创伤性颅脑损伤病变的临床诊断及判断预后中占有不可取代的作用，这将预示着人类对轻型颅脑损伤的认识将达到一个更高更全面的水平。