脑出血患者血肿周围皮质脊髓束的完整性研究：弥散张量成像

脑出血（Intracerebral Hemorrhage，ICH）后血肿周围水肿对脑白质的完整性影响目前尚不知晓。各向异性分数(fractional anisotropy，FA)是弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）最常用的分析指标，可以用于评价脑白质的微结构变化。本研究假设皮质脊髓束（Corticospinal Tract，CST）穿过血肿周围水肿的部分：1，与对侧CST比较FA值较低；2，可以预测ICH患者NHISS运动评分。并通过回顾性纳入脑出血患者，计算其水肿程度、FA值等方法得出结论：CST在穿越血肿周围血肿时的FA值较低。随着时间推移，FA值仍然会持续维持在较低水平，且与运动功能预后无关。该FA低值可能反应的是水分侵入CST的情况而不只是轴索损伤。研究结果发表在2021年1月的Journal of Neurological Sciences上。

原文DOI：https:///10.1016/j.jns.2021.117317

研究背景  

        脑出血（intracranial hemorrhage，ICH）是一类及其容易引发残疾的疾病。血液成分、炎症反应以及血肿占位效应等都对脑实质有着破坏作用。但是血肿周围水肿形成机制以及其对白质完整性的硬性，目前都尚不确定。血肿周围水肿的形成通常认为是血块收缩时血浆成分外溢造成；而血肿周围区域血流量速度也被发现出现的缓慢下降。虽然该理论可能造成局部缺血，但是单纯血流速度的下降在大多数情况下并不足以造成损伤。

弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）为磁共振中可间接反映白质完整性的扫描序列。FA则是弥散方向的衡量指标，赋值范围为0（随机）-1（高度方向性），并同时可反映组织的微结构情况。FA值的增加通常出现在具有高度方向性的白质纤维束中，而当轴索排列出现破坏时FA值则降低。平均弥散（Mean Diffusion，MD）反映了平均弥散移位，在弥散限制降低时MD增加；轴索弥散（Axial Diffusion，AD）以及辐射弥散（Radial Diffusion，RD）则用于描述与轴索平行和垂直的弥散移位。

        本研究通过应用FA、MD、AD和RD评价脑出血患者皮质脊髓束通过血肿周围血肿时的完整性（水肿的皮质脊髓束，“edematous CST”）。并作出假设水肿的CST可能：1，较对侧CST出现FA降低；2，预测ICH患者运动功能预后。

研究方法

研究设计及纳入人群

前瞻性的纳入急诊ICH患者的DTI数据，并同时纳入ICH-ADAPT II研究的患者。ICH ADAPT II患者降压方案为6小时内降至180mmHg或140mmHg以下，并同时采集MRI及DTI数据。ICH确诊方法为急诊CT扫描。

排除标准：继发性ICH；血肿及水肿范围未能覆盖CST或CST有先前的损伤。

运动功能障碍评价：上下肢的NIHSS评分

影像采集

患者在入院采集基线头颅CT，并在24小时复查头颅CT。

MRI（含DTI）在入院后48小时、7日、30日后采集。

弥散图像分析

        1，DTI扫描，并获得FA、RD、AD以及MD图像；

        2，根据损伤位置，在中脑、大脑脚或放射冠的FA图像上放置定位点；

        3，通过纤维示踪技术三维重建CST。

血肿周围水肿和对侧健康组织则通过T2加权像上的ROI区域予以表述（图1A）。穿越水肿区域CST分离方法：血肿周围水肿的ROI区域三维转换后，并与三维CST融合（图1B）。平行于水肿的对侧CST为本研究健康传导束对照（图1C）。

图1，水肿区域和CST的弥散指标计算。

FA、MD、AD及RD计算：

           1，血肿旁水肿的全部区域；

           2，血肿旁水肿的对称区域；

       3，穿过血肿旁水肿的CST部分（水肿的皮质脊髓束，“edematous CST”）；

           4，水肿的皮质脊髓束对称的正常CST。

研究结果

共27位患者（平均年龄67±13岁）接受DTI扫描，中位（四分位）时间为42.3（24.5）小时，距离起病时间7.7（1.8）天。中位急性ICH血肿量为8.8（22）ml。起病72小时后水肿CST的FA（0.37±0.03）较对侧（0.52±0.06）下降，p<0.0001。起病7日后水肿CST的FA（0.35±0.08）较对侧（0.54±0.06）下降，p<0.0001。水肿CST的FA在起病后72小时（0.37±0.03）与7日（0.35±0.07，p=0.35）基本一致。起病后72小时(ρ=-0.22, p=0.420)和7日(ρ=-0.14, p=0.624)的FA值与90日运动功能无相关性。

表1，纳入患者基线数据。

图2，血肿旁水肿与对侧健康组织的弥散系数。

图3，水肿CST与正常CST的弥散系数。

图4，水肿CST的弥散系数随时间变化情况。

图5，水肿CST随时间推移的弥散线性回归分析。

表2，弥散系数与运动功能评分关系。

研究结论

       CST穿越水肿时FA下降。水肿CST下降的FA并不会随着时间推移有明显改变，且与运动评分无关。下降的FA可能提示水分渗入传导束而非单纯的轴索损伤。

讨论与阅读体会

脑出血（ICH）目前仍然是严重致残的神经急症。因其特殊的病生理过程，经常造成的损伤都是不可逆的。而同时因其常见的起病位置为丘脑基底节处，内囊等相关传导束会遭到不同程度的破坏，因此如何在拯救ICH患者生命的同时，最大程度挽救、恢复运动等功能，仍然是ICH诊疗过程中最重要的部分。

而与运动功能相关最重要的传导束之一就是皮质脊髓束（CST），该传导束同样通过内囊基底节区域，ICH发生后，CST有极大的可能受到破坏。而考虑到传导束的特殊性质，损伤后恢复情况并不令人满意。因此术前对预后准确的预判，对治疗方案也有着重要作用。

手术清除血肿是ICH治疗重要手段，而手术本身对脑组织就是一种损伤，因此如何在手术中避免医源性的损伤更多CST也是我们需要关注的问题。目前DTI技术的应用，实现了CST的可视化。可能情况下，术前的DTI扫描可以准确评估血肿、CST的位置、破坏情况，对于手术方式、入路的选择起到一定的帮助。

       本研究已经提示FA值的下降提示了CST被血肿周围水肿的破坏。因为血肿占位性损伤基本是一种推移、挤压的破坏，而非单纯的切断、破坏。因此本文关注的是穿过血肿周围水肿的CST，排除了血肿直接破坏、切断的CST，对CST的功能破坏和恢复起到一定的研究意义。研究结果提示水肿的确会造成FA值的下降，但是不会随时间推移恢复运动功能。因此作者认为FA的下降更多的可能是水分的渗入，而非单纯的轴索损伤，证明了水肿并不会对白质造成直接损伤，也提示了这种水肿损伤可能成为潜在的治疗靶点。

赵剑斓，神经外科学博士，毕业于复旦大学附属华山医院，导师胡锦教授。

主要研究方向为自发性脑出血及神经重症的基础和临床研究。