腦室周?chē)踪|(zhì)軟化癥合并痙攣型腦癱患兒腦灰質(zhì)體積與運(yùn)動(dòng)功能的相關(guān)性

胡杰，楊智強(qiáng)，張晶晶，楊艷麗，劉軍委，李同歡，劉衡*，張?bào)w江*

1.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，貴州 遵義 563000；2.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院兒童神經(jīng)康復(fù)科，貴州 遵義 563000； *通信作者 張?bào)w江 tijzhang@163.com；劉衡 zmcliuh@163.com

腦室周?chē)踪|(zhì)軟化癥（periventricular leukomalacia，PVL）是新生兒最常見(jiàn)的腦損傷類(lèi)型之一，其與痙攣型腦癱有關(guān)，是導(dǎo)致患兒運(yùn)動(dòng)功能障礙的主要原因[1-3]。由于這種運(yùn)動(dòng)功能障礙是由于發(fā)育中的大腦損傷所致，因此了解PVL患兒腦部病變與運(yùn)動(dòng)功能能力之間的關(guān)系，對(duì)其未來(lái)選擇治療方案和預(yù)測(cè)預(yù)后尤為關(guān)鍵[4]。既往研究認(rèn)為PVL患兒運(yùn)動(dòng)功能障礙主要與腦白質(zhì)損傷有關(guān)[5-6]，但尸檢研究表明PVL病變不僅局限于白質(zhì)區(qū)域，灰質(zhì)同樣受累，并提示灰質(zhì)損傷可能與運(yùn)動(dòng)功能損傷有關(guān)[7]，然而針對(duì)PVL患兒灰質(zhì)損傷的MRI研究較少[8]，其灰質(zhì)損傷與運(yùn)動(dòng)功能障礙的關(guān)系仍不清楚。本研究擬采用基于體素形態(tài)測(cè)量學(xué)方法（voxel based morphometry，VBM）測(cè)量PVL患兒腦灰質(zhì)損傷的范圍及程度，并分析其與運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)的相關(guān)性，探討VBM技術(shù)用于評(píng)估PVL患兒腦灰質(zhì)體積變化及其與運(yùn)動(dòng)功能的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性收集于遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院就診且疑診腦癱的兒童，通過(guò)電話(huà)隨訪(fǎng)招募，于2019年4月—2020年12月在遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院MRI檢查中心行MRI檢查、臨床資料收集及運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估。研究組納入標(biāo)準(zhǔn)：①常規(guī)MRI表現(xiàn)為PVL；②符合痙攣型腦性癱瘓的診斷標(biāo)準(zhǔn)[9]；③年齡4～12歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①高分辨率3D快速采集梯度回波序列T1WI檢查失??；②VBM分析中皮層分割效果不佳；③既往6個(gè)月內(nèi)行手術(shù)或肉毒素注射治療。研究組納入及排除流程見(jiàn)圖1。招募年齡、性別相匹配的24名對(duì)照組兒童，納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡4～12歲；②精神運(yùn)動(dòng)、智力水平發(fā)育正常。排除標(biāo)準(zhǔn)：①常規(guī)MRI表現(xiàn)異常；②既往存在神經(jīng)系統(tǒng)感染；③圍生期缺血缺氧性腦病病史。本研究獲得遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)[倫審〔2019〕1-117號(hào)]。所有受試者監(jiān)護(hù)人均被告知MRI檢查須知及研究目的，并簽署知情同意書(shū)。

1.2 圖像采集 MRI數(shù)據(jù)采集：采用GE SignaHDxt 3.0T MR掃描儀、8通道頭顱線(xiàn)圈。檢查中患兒安靜躺在檢查床上并在掃描過(guò)程中保持不動(dòng)，若患兒不能配合，給予10%水合氯醛口服（0.25～0.5 ml/kg，最大劑量為10 ml/d），并向監(jiān)護(hù)人說(shuō)明潛在不良反應(yīng)及注意事項(xiàng)，待患兒入睡后進(jìn)行MRI檢查，患兒仰臥于檢查床上，蓋毛毯、帶耳塞，在頭部?jī)蓚?cè)用海綿固定以減少運(yùn)動(dòng)偽影，檢查中密切監(jiān)測(cè)心率、呼吸頻率等指標(biāo)。掃描序列及參數(shù)如下，軸位T2-FLAIR：TR 4 200 ms，TE 120 ms，視野（FOV）256 mm×256 mm，層厚2.0 mm，層間隔1.0 mm；軸位3D MPRAGE-T1WI：TR 7.8 ms，TE 3.0 ms，反轉(zhuǎn)時(shí)間450 ms，F(xiàn)OV 256 mm×256 mm，層厚1 mm，層間距0 mm，翻轉(zhuǎn)角15°；軸面掃描平行于前-后聯(lián)合線(xiàn)。

1.3 MRI數(shù)據(jù)處理 采用基于Matlab 2018b（The Mathworks R，Natick，MA）上的統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖SPM12軟件包（https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）及CAT12工具箱（http://www.neuro.uni-jena.de/cat12/CAT12）對(duì)3DT1圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。使用工具箱中推薦的默認(rèn)參數(shù)對(duì)3D結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，每名受試者3D結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)分為腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)及腦脊液3個(gè)部分，將分割后的腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)、腦脊液圖像標(biāo)準(zhǔn)化到CAT12默認(rèn)的蒙特利爾神經(jīng)科研研究所模板上，再將標(biāo)準(zhǔn)化后的圖像按每個(gè)像素1.5 mm×1.5 mm×1.5 mm重采樣，使用8 mm半高全寬高斯核進(jìn)行空間平滑，為避免腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)交界面的部分偏差效應(yīng)，排除所有灰質(zhì)體積（本研究灰質(zhì)體積定義為單個(gè)體素含有灰質(zhì)的可能性而不是其物理特性[8]）＜0.2的體素。最后目視檢查分割、配準(zhǔn)效果，排除分割配準(zhǔn)不佳的受試者數(shù)據(jù)，計(jì)算剩余每名受試者顱內(nèi)總體積大小。

1.4 運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估 采用粗大運(yùn)動(dòng)功能分級(jí)系統(tǒng)（gross motor function classification system，GMFCS）及手功能分級(jí)系統(tǒng)（manual ability classification system，MACS）對(duì)PVL腦癱患兒進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估，GMFCS、MACS分級(jí)系統(tǒng)分為Ⅰ～Ⅴ級(jí)，等級(jí)越高，運(yùn)動(dòng)功能表現(xiàn)越差，由1名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的住院醫(yī)師在PVL腦癱患兒完成MRI檢查前后3 d內(nèi)對(duì)其進(jìn)行GMFCS、MACS分級(jí)評(píng)估，并收集臨床資料。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析，正態(tài)分布的計(jì)量資料用±s表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料用例（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。通過(guò)SPM12，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組兒童灰質(zhì)體積的差異，以年齡、顱內(nèi)總體積作為協(xié)變量。對(duì)結(jié)果進(jìn)行假陽(yáng)性率（false discovery rate，F(xiàn)DR）多重比較校正，統(tǒng)計(jì)學(xué)閾值設(shè)為P＜0.05，結(jié)果體素閾值＞50個(gè)。提取差異腦區(qū)平均灰質(zhì)體積，以年齡作為協(xié)變量與腦癱兒童GMFCS分級(jí)及MACS分級(jí)進(jìn)行偏相關(guān)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 30例PVL合并痙攣型腦癱患兒中，男16例，女14例，平均年齡（6.7±1.8）歲；24名對(duì)照組兒童中，男13例，女11例，平均年齡（7.6±1.7）歲。研究組與對(duì)照組的年齡（t=-1.760，P=0.084）和性別構(gòu)成（χ2=0.004，P=0.951）差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究組中，GMFCS Ⅰ～Ⅴ級(jí)分別為13例、4例、6例、5例、2例，MACS Ⅰ～Ⅴ級(jí)分別為11例、10例、5例、2例、2例。

2.2 VBM分析結(jié)果 研究組雙側(cè)（頂葉、丘腦、小腦）、右側(cè)（額葉、殼核）多個(gè)腦區(qū)灰質(zhì)體積（圖2）較對(duì)照組降低（P＜0.05，F(xiàn)DR校正，t＞3.250 5），未發(fā)現(xiàn)灰質(zhì)體積顯著增加腦區(qū)，見(jiàn)表1。

表1 PVL研究組與對(duì)照組相比灰質(zhì)體積降低的腦區(qū)

2.3 相關(guān)性分析結(jié)果 偏相關(guān)分析顯示，研究組雙側(cè)丘腦、右側(cè)小腦半球第6區(qū)及左內(nèi)側(cè)和旁扣帶回灰質(zhì)體積與GMFCS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.668、-0.397、-0.414，P均＜0.05），雙側(cè)丘腦、右側(cè)殼核灰質(zhì)體積與MACS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.557、-0.630，P均＜0.01），見(jiàn)圖3。

3 討論

PVL的病理生理機(jī)制主要為少突膠質(zhì)細(xì)胞及前體損傷，正常髓鞘化過(guò)程受阻，導(dǎo)致軸突發(fā)育營(yíng)養(yǎng)性障礙，投射纖維束軸突發(fā)生順向或逆向變性，最終導(dǎo)致廣泛白質(zhì)損傷及皮層、深部灰質(zhì)萎縮[1]。既往研究通過(guò)擴(kuò)散張量成像證實(shí)PVL合并腦癱患兒白質(zhì)結(jié)構(gòu)存在廣泛損傷[10-11]。本研究采用VBM方法發(fā)現(xiàn)，PVL患兒較對(duì)照組皮層及深部灰質(zhì)多個(gè)腦區(qū)灰質(zhì)體積降低，與上述病理生理機(jī)制相符，并發(fā)現(xiàn)雙側(cè)丘腦、右側(cè)殼核、右側(cè)小腦半球第6區(qū)及左內(nèi)側(cè)和旁扣帶回灰質(zhì)體積與GMFCS、MACS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)。以上結(jié)果表明磁共振VBM技術(shù)可用于檢測(cè)PVL患兒灰質(zhì)體積改變，并在評(píng)估其運(yùn)動(dòng)功能障礙方面存在潛在價(jià)值。

3.1 丘腦與PVL患兒運(yùn)動(dòng)功能障礙 丘腦在運(yùn)動(dòng)環(huán)路中作為感覺(jué)信息傳導(dǎo)進(jìn)入皮層的中繼站，幾乎所有感覺(jué)信息均需要經(jīng)過(guò)丘腦核團(tuán)傳導(dǎo)，而運(yùn)動(dòng)完成依賴(lài)于感覺(jué)信息的反饋調(diào)節(jié)[8]，因此，丘腦損傷會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)障礙。本研究發(fā)現(xiàn)，PVL患兒丘腦體積較正常兒童明顯下降，并與GMFCS、MACS分級(jí)呈顯著負(fù)相關(guān)，提示PVL患兒丘腦存在損傷并與運(yùn)動(dòng)功能障礙有關(guān)，與上述觀點(diǎn)相符。本課題組前期針對(duì)腦癱兒童（MRI主要表現(xiàn)為PVL）建立T2-FLAIR評(píng)分系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)其評(píng)分與MACS呈正相關(guān)，丘腦評(píng)分作為其評(píng)分中的重要組成部分，提示丘腦損傷在PVL患兒運(yùn)動(dòng)功能損傷中起重要作用[12]。既往研究發(fā)現(xiàn)PVL患兒丘腦皮層投射存在損傷[6]，也有研究者推測(cè)丘腦皮層投射損傷可能是由于丘腦損傷引起的繼發(fā)改變，兩者相互作用進(jìn)一步導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能損傷[8]。

3.2 殼核與PVL患兒運(yùn)動(dòng)功能障礙 深部灰質(zhì)除丘腦外，本研究還發(fā)現(xiàn)PVL患兒殼核同樣存在灰質(zhì)體積下降，并與MACS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)。殼核接受感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)皮層的投射纖維，整合信息并送到蒼白球的內(nèi)側(cè)部及外側(cè)部，通過(guò)抑制或解除丘腦-皮層投射抑制調(diào)控運(yùn)動(dòng)進(jìn)行[13-14]。當(dāng)PVL患兒出現(xiàn)殼核受損時(shí)，這種調(diào)節(jié)機(jī)制的失效可能是導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)功能障礙的一個(gè)關(guān)鍵因素。Pagnozzi等[15]基于自動(dòng)定量分析方法發(fā)現(xiàn)，單側(cè)痙攣型腦癱患兒（部分兒童MRI表現(xiàn)為PVL）深部灰質(zhì)存在損傷；Crichton等[16]根據(jù)腦癱患兒是否合并基底節(jié)、丘腦損傷預(yù)測(cè)其運(yùn)動(dòng)功能，發(fā)現(xiàn)采用多元線(xiàn)性回歸去除其他混雜因素后，合并丘腦與基底節(jié)損傷的患兒，其輔助手評(píng)估量表得分下降10.5分，表明基底節(jié)和丘腦損傷是其手功能損傷的強(qiáng)預(yù)測(cè)因子。本研究發(fā)現(xiàn)，PVL患兒存在丘腦、殼核灰質(zhì)體積下降，并發(fā)現(xiàn)丘腦、殼核灰質(zhì)體積均與MACS分級(jí)呈中高度負(fù)相關(guān)，與上述研究結(jié)果相符，推測(cè)兩者共存損傷可能為其手功能障礙的影響因素之一。

3.3 小腦與PVL患兒運(yùn)動(dòng)功能障礙 小腦作為重要的軀體運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)中樞之一，直接參與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)，因此小腦發(fā)育異?；驌p傷會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)功能障礙[17]。既往研究發(fā)現(xiàn)PVL患兒雙側(cè)小腦上腳、中腳及皮質(zhì)脊髓束各向異性值降低，并與GMFCS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)[18]，表明PVL患兒小腦白質(zhì)存在損傷并與運(yùn)動(dòng)障礙有關(guān)。Ku?ak等[19]基于VBM方法發(fā)現(xiàn)腦癱患兒小腦總體積減小，但未發(fā)現(xiàn)其與運(yùn)動(dòng)功能表現(xiàn)存在相關(guān)性，這可能是由于患兒的異質(zhì)性所致（部分腦癱患兒MRI不表現(xiàn)為PVL）。與Ku?ak等[19]的研究結(jié)果相似，本研究發(fā)現(xiàn)PVL患兒小腦多個(gè)區(qū)域灰質(zhì)體積下降，且右側(cè)小腦半球第6區(qū)灰質(zhì)體積與GMFCS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)，提示PVL患兒小腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)存在改變，并且部分腦區(qū)結(jié)構(gòu)改變與其運(yùn)動(dòng)功能障礙有關(guān)。

3.4 扣帶回與PVL患兒運(yùn)動(dòng)功能障礙 本研究發(fā)現(xiàn)PVL患兒左內(nèi)側(cè)和旁扣帶回灰質(zhì)體積下降，與Scheck等[8]的研究結(jié)果一致，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其與GMFCS分級(jí)呈負(fù)相關(guān)。目前認(rèn)為后扣帶回從頂葉皮層接受關(guān)于運(yùn)動(dòng)及空間位置信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工、學(xué)習(xí)，然后通過(guò)中扣帶回皮層將加工過(guò)的信息向前運(yùn)動(dòng)皮層傳遞，提示扣帶回在運(yùn)動(dòng)功能執(zhí)行過(guò)程發(fā)揮重要作用[20]，但目前針對(duì)扣帶回?fù)p傷在PVL腦癱患兒運(yùn)動(dòng)功能損傷中的作用研究較少，有待進(jìn)一步探討。

3.5 本研究的局限性 ①VBM技術(shù)需要對(duì)所分析圖像進(jìn)行配準(zhǔn)分析，本文所選標(biāo)準(zhǔn)化模板為成人模板，這會(huì)對(duì)后續(xù)配準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生影響，盡管通過(guò)限定年齡范圍（4～12歲）去除年齡過(guò)小的受試者、減少受試者間配準(zhǔn)效果的差異，并檢查所有受試者的配準(zhǔn)結(jié)果，去除分割、配準(zhǔn)效果不佳者，但細(xì)微配準(zhǔn)差異也可能引起統(tǒng)計(jì)結(jié)果偏移。②每組樣本量偏少，未來(lái)仍需擴(kuò)大樣本量以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

本研究通過(guò)定量磁共振VBM技術(shù)發(fā)現(xiàn)PVL患兒腦灰質(zhì)體積存在改變，且雙側(cè)丘腦、右側(cè)殼核、小腦及左側(cè)扣帶回灰質(zhì)體積與運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)，證實(shí)磁共振VBM技術(shù)評(píng)估PVL患兒腦灰質(zhì)體積變化及其與運(yùn)動(dòng)功能的相關(guān)性具有潛在的價(jià)值。