高場(chǎng)磁共振儀評(píng)估新生兒和嬰兒的正常腦髓鞘

1、高場(chǎng)磁共振儀評(píng)估新生兒和嬰兒的正常腦髓鞘    徐海波孔祥泉熊茵肖學(xué)宏楊煉周承凱 【摘要】目的：應(yīng)用高場(chǎng)MR儀研究正常小兒不同月齡段的腦髓鞘與對(duì)應(yīng)MRI信號(hào)特征。方法：58例正常小兒在1.5T MR儀內(nèi)行頭部掃描。采用自旋回波(SE)和快速自旋回波(TSE)序列，獲取T1和T2加權(quán)像。結(jié)果：髓鞘形成中的MRI信號(hào)變化：相對(duì)于灰質(zhì)信號(hào)，未成熟的髓鞘呈短T1和長(zhǎng)T2，在T1WI上呈高信號(hào)與灰質(zhì)易區(qū)別，在T2WI上與灰質(zhì)信號(hào)相近；成熟的髓鞘呈短T1和短T2，在T2WI上呈低信號(hào)，與灰質(zhì)易區(qū)別。髓鞘形成至成熟時(shí)間：小腦上下腳、橋腦背側(cè)、丘腦腹外側(cè)和內(nèi)囊后肢后部出

2、生時(shí)已成熟，小腦自出生至5個(gè)月，小腦中腳24個(gè)月，內(nèi)囊前肢37個(gè)月，胼胝體后部、膝部分別是35個(gè)月、47個(gè)月，半卵圓中心27個(gè)月，枕頂葉白質(zhì)39個(gè)月，額顳葉白質(zhì)412個(gè)月。結(jié)論：不同月齡段不同解剖部位正常腦髓鞘化具有各自MRI信號(hào)特征，有利于評(píng)判是否腦發(fā)育正常和患腦白質(zhì)病，T1WI評(píng)估未成熟髓鞘較好，T2WI確定髓鞘是否成熟較好。 【關(guān)鍵詞】嬰兒，新生磁共振成像腦髓鞘形成 1.5T MRI for evaluation of normal brain maturation in neonates and infants Xu Haibo,Kong Xiangquan,Xiong Yin,et

3、al. Xiehe Hospital of Tongji Medical University,Wuhan 430022,P.R.China 【Abstract】Objective:To evaluate the MRI features of normal brain myelinization in neonates and infants at various stages of development.Methods:Fifty-eight cases from newborn to 2 years of age without significant neurological sym

4、ptoms underwent MR scanning at 1.5T.The sequence of SE and TSE were used in MR imaging of the brains,whose myelinizations at various stages of development were observed on both T1WI and T2WI,respectively.Results:Immature myelin was short T1 and long T2 relaxation time referred to gray-matter signal

5、intensity.As myelin matured,it was shown with short T1 and T2 relaxation time. Seventeen areas in the brain were observed for myelinization process.The myelinization of cerebellar white matter,middle cerebellar peduncles,anterior limb of internal capsule,splenium and genu of corpus callosum,centrum

6、semiovale,the white matter in parietal-occipital area and frontal-temporal area were documented at birth to 5,24，37，35，47，27，39 and 412 months old,respectively.Conclusion:The signal intensity characteristic of MRI associated with brain myelinization is helpful to differentiate the normal and abnorma

7、l brain maturation.Also,T1WI is much more useful in the detection of immature myelin and in monitoring of normal brain development in the first 6 months of life.On the other hand,T2WI is more useful after 6 months of life. 【Key words】Infant,NewbornMagnetic resonance imagingBrainMyelinization 熟悉正常的新生

8、兒和嬰兒的腦發(fā)育磁共振影像(MRI)表現(xiàn)，對(duì)認(rèn)識(shí)和正確評(píng)估小兒腦發(fā)育遲緩，異常髓鞘化和治療后髓鞘演變都具有極大的幫助。由于小兒腦發(fā)育中髓鞘與成人腦髓鞘的MRI表現(xiàn)不同，易誤認(rèn)為腦白質(zhì)病或腦發(fā)育遲緩。故國(guó)外大量學(xué)者采用磁共振儀對(duì)正常小兒腦發(fā)育進(jìn)行研究，在國(guó)內(nèi)亦有部分學(xué)者采用中場(chǎng)(0.35T)磁共振儀研究正常小兒腦髓鞘1-3。 近年來(lái)，1.5T磁共振儀在國(guó)內(nèi)越來(lái)越多地用于臨床。高場(chǎng)磁共振儀較低場(chǎng)能提供更好的信躁比圖像和更多的空間結(jié)構(gòu)信息，T1弛豫時(shí)間亦得到延長(zhǎng)。故有必要采用高場(chǎng)磁共振儀對(duì)中國(guó)小兒的正常腦發(fā)育進(jìn)一步研究，提供更清晰的不同月齡段的腦髓鞘的對(duì)應(yīng)磁共振圖譜及特征性的信號(hào)變化。 圖1正常新生

9、兒生后1天腦部MRI。a)T1WI示腦干背側(cè)、小腦上下腳呈高信號(hào)。額顳葉灰白質(zhì)信號(hào)相近，分界不清。b)T1WI示內(nèi)囊后肢、丘腦腹外側(cè)核呈高信號(hào)。該層面并示內(nèi)囊前肢、胼胝體膝部、枕額顳葉白質(zhì)呈低信號(hào)，與灰質(zhì)信號(hào)相近，分界不清。c)T2WI示內(nèi)囊后肢、丘腦腹外側(cè)核呈低信號(hào)。并示內(nèi)囊前肢、胼胝體膝部、枕額顳葉白質(zhì)呈等高信號(hào)，與灰質(zhì)信號(hào)相近。 圖2正常嬰兒生后4個(gè)月腦部MRI。a)T1WI示內(nèi)囊前后肢、視放射呈高信號(hào)，胼胝體壓部呈等信號(hào)。b)T2WI示內(nèi)囊后肢、丘腦腹外側(cè)核呈低信號(hào)，而內(nèi)囊前肢、胼胝體壓部、視放射和枕額顳葉白質(zhì)呈高信號(hào)。 圖3正常嬰兒生后11個(gè)月腦部MRI。a)T1WI示內(nèi)囊前后肢、胼

10、胝體膝壓部、視放射和枕額顳葉白質(zhì)呈高信號(hào)。b)T2WI示內(nèi)囊前后肢、胼胝體膝壓部、視放射和枕葉白質(zhì)呈低信號(hào)，額顳葉白質(zhì)呈高信號(hào)。 圖4正常嬰兒生后15個(gè)月腦部MRI。a)T1WI示額頂葉白質(zhì)呈高信號(hào)，與正常成人腦T1WI相似。b)T2WI示額頂葉白質(zhì)呈低信號(hào)，與灰質(zhì)分界清楚。 圖5正常嬰兒生后24個(gè)月腦部MRI。T2WI示低信號(hào)額頂葉白質(zhì)樹(shù)枝狀伸展范圍較圖4b所示深廣。 方法 58例足月出生至2歲以?xún)?nèi)的正常小兒，Apger評(píng)分在8分以上者，無(wú)窒息及癲癇、顱內(nèi)感染、先天畸形、發(fā)育落后等，即無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的小兒，按月齡及臨床發(fā)育階段分為5組，第1組為出生至28天，6例；第2組為28天至6個(gè)月，7例

11、；第3組為613個(gè)月，12例；第4組為1218個(gè)月，15例；以及第5組為1824個(gè)月，18例。采用德國(guó)Magnetom Vision 1.5T超導(dǎo)型MR儀掃描。T1WI采用SE序列，TR 500ms,TE 14ms;T2WI采用TSE序列，TR 380ms,TE 22ms,矩陣為128256×256,視野為120200mm,層厚50mm。 觀察指標(biāo)：觀察不同月齡段腦髓鞘在T1WI和T2WI信號(hào)強(qiáng)度變化情況。具體觀察腦解剖部位詳見(jiàn)表1。 結(jié)果 1.髓鞘發(fā)展的信號(hào)特征 相對(duì)于腦灰質(zhì)，未成熟的腦髓鞘呈短T1(高信號(hào))和長(zhǎng)T2(高信號(hào))；成熟的腦髓鞘與成人腦髓鞘相同呈短T1(高信號(hào))和短T2

12、(低信號(hào))。未成熟的腦髓鞘信號(hào)強(qiáng)度在T1WI明顯高于灰質(zhì)，境界清楚，能明確其解剖部位，而在T2WI與周鄰灰質(zhì)均顯高信號(hào)，界限不清，較難區(qū)分。成熟的腦髓鞘信號(hào)強(qiáng)度在T2WI明顯低于灰質(zhì)，輪廓清楚，能明確其解剖部位，與未成熟的腦髓鞘和灰質(zhì)較易區(qū)分。相反在T1WI上，盡管高信號(hào)的成熟和未成熟的腦髓鞘與灰質(zhì)較易區(qū)分，相互間卻不易鑒別。      2.不同的腦解剖結(jié)構(gòu)髓鞘化的MRI信號(hào)特征 T1WI上觀察(圖1a、1b、2a、3a、4a)在T1WI高于灰質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度的解剖部位和出現(xiàn)時(shí)間如下：小腦上下腳、延髓橋腦背側(cè)、丘腦腹外側(cè)核和內(nèi)囊后肢后部出生時(shí)就呈高信號(hào)，小腦白

13、質(zhì)自出生至4個(gè)月，小腦中腳23個(gè)月，內(nèi)囊前腳34個(gè)月，胼胝體壓部、膝部分別是34個(gè)月、46個(gè)月，半卵圓中心24個(gè)月，枕頂葉白質(zhì)36個(gè)月，額顳葉白質(zhì)47個(gè)月，額顳葉最晚呈高信號(hào)。從上述情況可見(jiàn)，小兒68個(gè)月內(nèi)腦內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)均已開(kāi)始髓鞘化。 T2WI上觀察(圖1c、2b、3b、4b、5)在T2WI低于灰質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度的解剖部位和出現(xiàn)時(shí)間如下：小腦上下腳、延髓橋腦背側(cè)、丘腦腹外側(cè)核和內(nèi)囊后肢后部出生時(shí)就呈低信號(hào)，小腦白質(zhì)35個(gè)月，小腦中腳34個(gè)月，內(nèi)囊前肢710個(gè)月，胼胝體后部、膝部分別是46個(gè)月、58個(gè)月，半卵圓中心711個(gè)月，枕頂葉白質(zhì)914個(gè)月，額顳葉白質(zhì)1218個(gè)月。由此可見(jiàn)大部分腦組織618個(gè)月

14、后髓鞘已成熟。 討論 1.腦髓鞘形成與MRI信號(hào)變化的關(guān)系 表1髓鞘行成中觀察的腦部位和MRI信號(hào)變化 T1WI T2WI <28d 28d6m 612m 1218m 1814m <28d 28d6m 612m 1212m 1824m 內(nèi)囊 前肢 等 等 高 高 高 高 等 等 低 低 后肢 高 高 高 高 高 低 低 低 低 低 丘腦 高 高 高 高 高 低 低 低 低 低 胼胝體膝部 等 等 高 高 高 等 高 低 低 低 胼胝體壓部 等 高 高 高 高 等 高 低 低 低 半卵圓中心 高 高 高 高 高 高 高 低 低 低 視束 等 等 等 等 等 等 等 等 等 等 視放射

15、 等 高 高 高 高 高 高 高 等 低 額葉白質(zhì) 低 等 高 高 高 高 高 高 低 低 頂葉白質(zhì) 低 高 高 高 高 高 高 低 低 低 枕葉白質(zhì) 低 高 高 高 高 高 高 低 低 低 顳葉白質(zhì) 低 等 高 高 高 高 高 高 等 低 幕 下 結(jié) 構(gòu) 小腦上腳 高 高 高 高 高 低 低 低 低 低 小腦中腳 等 高 高 高 高 等 等 低 低 低 小腦下腳 高 高 高 高 高 低 等 低 低 低 小腦白質(zhì) 等 高 高 高 高 等 等 低 低 低 腦干 高 高 高 高 高 等 低 低 低 低 注解：高=信號(hào)高于灰質(zhì)等=信號(hào)等于灰質(zhì)低=信號(hào)低于灰質(zhì) 腦髓鞘化常指腦白質(zhì)的髓鞘形成，是腦發(fā)育成

16、熟的重要標(biāo)志之一。腦白質(zhì)是由星形細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和軸突形成。神經(jīng)信號(hào)有效傳遞又是通過(guò)軸突完成，并取決于圍繞軸突的髓鞘結(jié)構(gòu)和其內(nèi)主要成份。因而了解髓鞘的結(jié)構(gòu)和主要成份在髓鞘形成中的變化與對(duì)應(yīng)的MRI信號(hào)變化，對(duì)認(rèn)識(shí)MRI評(píng)估腦發(fā)育狀況是至關(guān)重要的。 髓鞘是由少突膠質(zhì)細(xì)胞膜沿軸突纏繞而成的一種復(fù)合的細(xì)胞膜，后者是由雙層類(lèi)脂質(zhì)構(gòu)成的，并嵌有數(shù)個(gè)大分子蛋白質(zhì)4。在髓鞘形成早期，未成熟的髓鞘細(xì)胞膜其外層50%為膽固醇，余大部為糖脂，少量蛋白5。此外，還認(rèn)為在髓鞘形成過(guò)程中膠質(zhì)細(xì)胞增生先于髓鞘形成，這種膠質(zhì)細(xì)胞增生提供含有髓鞘脂質(zhì)前體(PMGC)的胞漿顆粒，此顆粒含有膽固醇和磷脂，此過(guò)程亦被稱(chēng)為髓鞘的膠

17、質(zhì)增生4，5。由于構(gòu)成髓鞘的主要成份膽固醇、糖脂、磷脂、蛋白質(zhì)均可使附著在髓鞘內(nèi)化合物上的水分子T1馳豫時(shí)間縮短，因此，在T1WI上開(kāi)始髓鞘形成的部位呈高信號(hào)，與低信號(hào)灰質(zhì)易區(qū)別。另一方面，未成熟的髓鞘內(nèi)疏水的磷脂含量較少，螺旋排列亦疏松，髓鞘內(nèi)含水量較多；同時(shí)在生后6個(gè)月內(nèi)的小兒腦含水量多達(dá)90%，灰白質(zhì)內(nèi)水和脂質(zhì)含量相似6，故此時(shí)在T2WI上未成熟的髓鞘亦呈高信號(hào)，與呈高信號(hào)的灰質(zhì)無(wú)法區(qū)別。本組資料與報(bào)道的文獻(xiàn)1均顯示大部分腦白質(zhì)在68個(gè)月內(nèi)開(kāi)始髓鞘形成，并在T1WI上出現(xiàn)高信號(hào)變化。故認(rèn)為在68個(gè)月內(nèi)的小兒采用T1WI評(píng)估腦白質(zhì)髓鞘化優(yōu)于T2WI。 隨著髓鞘的成熟，膽固醇的含量降低，磷脂

18、增多，最終成熟的髓鞘其脂質(zhì)由25%的膽固醇、29%的半乳糖脂、46%的磷脂構(gòu)成4。此外，成熟的與剛出生的腦組織磷脂含量的比例為1.41；膽固醇含量的比例為41；蛋白質(zhì)含量的比例為1.717。此結(jié)果顯示隨著髓鞘成熟，其內(nèi)磷脂成分含量增多，故疏水性增加，水份下降，導(dǎo)致T2馳豫時(shí)間下降。同時(shí)髓鞘結(jié)構(gòu)的螺旋狀排列亦越緊密，筑成一道防止水分子自由彌散的屏障，另外，小兒6個(gè)月時(shí)腦水分含量降至80%，最終灰質(zhì)水份占83%，白質(zhì)水分占7075%，如同正常成人腦灰質(zhì)含水量較腦白質(zhì)多，而含脂量較腦白質(zhì)少，使得髓鞘化成熟的腦白質(zhì)T1和T2馳豫時(shí)間均短于腦灰質(zhì)，故在T2WI上，腦白質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)度低于腦灰質(zhì)。而在T1WI

19、上，由于髓鞘內(nèi)含量增多的磷脂縮短水分子T1馳豫時(shí)間所致的高信號(hào)，被磷脂的疏水性導(dǎo)致水分子含量即氫質(zhì)子密度減少所抵償，故在T1WI上，腦白質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度仍稍高于灰質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度，與呈高信號(hào)的未成熟髓鞘仍無(wú)法區(qū)別。由此可見(jiàn)在小兒68個(gè)月后用T2WI更有利于評(píng)估成熟的髓鞘。 2.腦髓鞘形成的規(guī)律 腦髓鞘形成是從胎兒5個(gè)月時(shí)開(kāi)始，隨中樞神經(jīng)髓鞘發(fā)展，并持續(xù)終生。從本組研究結(jié)果中可顯示最先腦髓鞘化是從延髓、橋腦、腦干背側(cè)、小腦上下腳開(kāi)始，并沿內(nèi)側(cè)丘系向頭側(cè)伸展到大腦腳、丘腦腹外側(cè)核、內(nèi)囊后肢的后部及半卵圓中心，額顳葉髓鞘化最晚。由此可見(jiàn)，髓鞘化由背側(cè)向腹側(cè)，從下至上，由尾側(cè)向頭側(cè)發(fā)展。 另一發(fā)展趨勢(shì)是傳遞感覺(jué)沖動(dòng)到丘腦和大腦皮質(zhì)的纖維系統(tǒng)的髓鞘化優(yōu)先于傳遞到運(yùn)動(dòng)區(qū)的纖維。如在腦干、內(nèi)縱束、內(nèi)外丘系、小腦上下腳，這些結(jié)構(gòu)傳遞前庭、聽(tīng)、觸覺(jué)和本體感覺(jué)，在出生時(shí)已髓鞘化。而小腦中腳則是傳遞大腦沖動(dòng)到小腦，其髓鞘化則較小腦上、下腳晚且慢。髓鞘化在2歲內(nèi)發(fā)展較快，而2歲以后明顯減慢，并可延續(xù)到3040歲以后。 作者單位：430022武漢，同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院放射科 參考文獻(xiàn) 1McArdle CB,Richardsom CJ,Nicholas DA,et al.Developmental