1、小儿脑髓鞘形成MRI监测 黄薇园 由于小儿脑发育中髓鞘与成人脑髓鞘的MRI表现不同,易误认为脑白质病或脑发育迟缓。熟悉正常的新生儿和婴儿的脑发育磁共振影像(MRI)表现,对认识和正确评估小儿脑发育迟缓,异常髓鞘化和治疗后髓鞘演变都具有极大的帮助。脑髓鞘化在脑发育过程中是一个动态的过程，他是脑发育成熟的最重要标志。相对于脑灰质,未成熟的脑髓鞘呈短T1(高信号)和长T2(高信号);成熟的脑髓鞘与成人脑髓鞘相同呈短T1(高信号)和短T2(低信号)。未成熟的脑髓鞘信号强度在T1WI明显高于灰质,境界清楚,能明确其解剖部位,而在T2WI与周邻灰质均显高信号,界限不清,较难区分。成熟的脑髓鞘信号强度在T2
2、WI明显低于灰质,轮廓清楚,能明确其解剖部位,与未成熟的脑髓鞘和灰质较易区分。相反在T1WI上,尽管高信号的成熟和未成熟的脑髓鞘与灰质较易区分,相互间却不易鉴别。评价髓鞘发育68个月用T1WI较好，出生6个月以后以T2WI为佳。髓鞘发育的五个期 期 出生至出生后1个月 新生儿期：侧脑室前后角额枕叶白质呈树突样长T1、长T2信号,并延伸到皮层下,与皮层灰质有明显分辨。髓鞘形成区域是小脑上蚓部,小脑上下脚,延髓,桥脑背侧、内囊后肢、丘脑腹外侧。正常新生儿生后1天脑部MRI。a)T1WI示脑干背侧、小脑上下脚呈高信号。额颞叶灰白质信号相近,分界不清。b)T1WI示内囊后肢、丘脑腹外侧核呈高信号。该层
3、面并示内囊前肢、胼胝体膝部、枕额颞叶白质呈低信号,与灰质信号相近,分界不清。c)T2WI示内囊后肢、丘脑腹外侧核呈低信号。并示内囊前肢、胼胝体膝部、枕额颞叶白质呈等高信号,与灰质信号相近。正常新生儿生后1天脑部MRI。a)T1WI示脑干背侧、小脑上下脚呈高信号。额颞叶灰白质信号相近,分界不清。b)T1WI示内囊后肢、丘脑腹外侧核呈高信号。该层面并示内囊前肢、胼胝体膝部、枕额颞叶白质呈低信号,与灰质信号相近,分界不清。c)T2WI示内囊后肢、丘脑腹外侧核呈低信号。并示内囊前肢、胼胝体膝部、枕额颞叶白质呈等高信号,与灰质信号相近。正常婴儿生后9天T1WI:侧脑室前后角额枕叶白质呈树突样长T1信号。
4、正常婴儿生后9天T2WI:侧脑室前后角额枕叶白质呈树突样长T2信号。正常婴儿生后9天FLAIR:半卵圆中心呈高信号，侧脑室旁呈低信号。期 出生后25月 树突样结构在T1WI上的信号与灰质相近,为T1WI等信号期,但T2WI上仍与新生儿期相似,呈高信号,髓鞘化区已扩大到小脑白质,脑干腹侧,中央前后回,视放射，内囊后肢。正常婴儿生后4个月脑部MRI。a)T1WI示内囊前后肢、视放射呈高信号,胼胝体压部呈等信号。b)T2WI示内囊后肢、丘脑腹外侧核呈低信号,而内囊前肢、胼胝体压部、视放射和枕额颞叶白质呈高信号。期 出生后69月 T2WI等信号期：髓突在T1WI上已向高信号过渡,与皮层灰质又出现较好的
5、分辨,而T2WI由于信号降低而出现与皮层灰质呈等信号,脑髓鞘化区扩展到大部分的半卵圆中心,半卵圆中心的髓鞘化是观察此期髓鞘化发育正常与否的主要指标。正常婴儿生后6个月TIWI:髓突在T1WI上已向高信号过渡,与皮层灰质又出现较好的分辨.正常婴儿生后6个月T2WI:T2WI由于信号降低而出现与皮层灰质呈等信号,脑髓鞘化区扩展到大部分的半卵圆中心 正常婴儿生后6个月FLAIR:半卵圆中心呈低信号，侧脑室旁呈高信号。期 出生1018个月 T2WI上呈略低信号,其MRI信号已接近成人，标志着白质髓鞘化已扩展到额枕叶白质,大脑白质的髓鞘化接近完成。正常婴儿生后11个月脑部MRI。a)T1WI示内囊前后肢
6、、胼胝体膝压部、视放射和枕额颞叶白质呈高信号。b)T2WI示内囊前后肢、胼胝体膝压部、视放射和枕叶白质呈低信号,额颞叶白质呈高信号。正常婴儿生后15个月脑部MRI。a)T1WI示额顶叶白质呈高信号,与正常成人脑T1WI相似。b)T2WI示额顶叶白质呈低信号,与灰质分界清楚。期 为出生18个月后 成人期：信号特点是在第期的基础上进一步加强侧脑室额枕角旁白质在T1WI上呈高信号,T2WI上呈低信号,与成人基本相同,髓突明显清晰,灰白质对比清楚。正常婴儿生后24个月脑部MRI。T2WI示低信号额顶叶白质树枝状伸展范围较图4b所示深广。正常婴儿生后25个月：进一步加强侧脑室额枕角旁白质在T1WI上呈高
7、信号。正常婴儿生后25个月：进一步加强侧脑室额枕角旁白质在T2WI上呈低信号。正常婴儿生后25个月FLAIR：半卵圆中心及侧脑室旁都呈低信号。总结 不论在半卵圆中心层面还是在侧脑室层面TIWI均是从低信号高信号高信号 不论在半卵圆中心层面还是在侧脑室层面T2WI均是从高信号高信号低信号 在半卵圆中心层面FLAIR的信号改变：高信号等信号低信号 在侧脑室层面FLAIR的信号改变：低信号高信号低信号 T1WI上：小脑上下脚、延髓桥脑背侧、丘脑腹外侧核和内囊后肢后部出生时就呈高信号,小脑白质自出生至4个月,小脑中脚23个月,内囊前脚34个月,胼胝体压部、膝部分别是34个月、46个月,半卵圆中心24个
8、月,枕顶叶白质36个月,额颞叶白质47个月,额颞叶最晚呈高信号。从上述情况可见,小儿68个月内脑内解剖结构均已开始髓鞘化。在T1WI高于灰质信号强度的解剖 部位和出现时间 T2WI上:小脑上下脚、延髓桥脑背侧、丘脑腹外侧核和内囊后肢后部出生时就呈低信号,小脑白质35个月,小脑中脚34个月,内囊前肢710个月,胼胝体后部、膝部分别是46个月、58个月,半卵圆中心711个月,枕顶叶白质914个月,额颞叶白质1218个月。在T2WI低于灰质信号强度的 解剖部位和出现时间 小儿68个月内脑内解剖结构均已开始髓鞘化。大部分脑组织618个月后髓鞘已成熟。髓鞘发育规律 延髓、脑干延髓、脑干、脑干、脑干 大脑
9、脚大脑脚 丘脑腹外侧丘脑腹外侧核核 额颞叶额颞叶 小脑上下脚小脑上下脚 内囊后肢、内囊后肢、半卵圆中半卵圆中心心 从背侧到腹侧从背侧到腹侧 从尾侧到头侧从尾侧到头侧 规规 律律 从中心都周围从中心都周围 髓鞘是由少突胶质细胞膜沿轴突缠绕而成的一种复合的细胞膜,是由双层类脂质构成,其主要成分是脂质,具有相对较短的T1和较长的T2弛豫时间。未成熟的髓鞘细胞膜其外层50%为胆固醇,余大部为糖脂,少量蛋白。由于构成髓鞘的主要成份胆固醇、糖脂、磷脂、蛋白质均可使附着在髓鞘内化合物上的水分子T1驰豫时间缩短,因此,在T1WI上开始髓鞘形成的部位呈高信号,与低信号灰质易区别。未成熟的髓鞘内疏水的磷脂含量较少
10、,螺旋排列亦疏松,髓鞘内含水量较多;同时在生后6个月内的小儿脑含水量多达90%,灰白质内水和脂质含量相似,故此时在T2WI上未成熟的髓鞘亦呈高信号,与呈高信号的灰质无法区别。随着髓鞘成熟,其内磷脂成分含量增多,故疏水性增加,水份下降,导致T2驰豫时间下降。胆固醇 磷脂 发育中的髓鞘 水水 T1WI上,低信号 等 略高 高信号 T2WI 上,高信号 略 高 等 低信号 弥散张量成像 弥散张量成像（DTI）是一种脑功能成像方法,是在弥散成像的基础上在6-55个线性方向上施加弥散敏感梯度而获得的图像，并对基础T2WI-EPI及DWI-EPI进行多次采集后的信号平均，获取较高信噪比的弥散张量图像。能够
11、更全面的反映弥散运动的快慢，目前主要用于显示脑和脊髓白质纤维束、肌肉、心肌的走行。弥散(difusion)是指分子的不规则的随机运动。这种分子运动受到其发生的介质特性的影响，在生物组织内的弥散反映了组织结构和微观水平的结构。弥散的方式可以分为两种：一种是指在完全均质的溶液中，分子运动没有障碍，各个方向分子运动的距离是相等的，称为弥散的各向同性(isotropv)；另一种弥散的方式则具有方向依赖性，分子在各个方向的运动距离不等，称为弥散的各向异性(anisotropv)。在大脑白质弥散的各向异性是指水分子在髓鞘化的白质纤维的弥散速度，其平行于纤维方向的弥散速度要高于垂直于纤维方向的弥散速度。这种
12、白质各向异性的影响因素有两方面，一方面为组织的微观结构特点。如纤维的直径和密度及其髓鞘化的程度；另一方面为组织的宏观结构特点，如纤维通道之间的连接。平面内左右走行的(X轴)显示为红色,上下走行的(Y轴)显示为绿色,垂直于平面走行的(Z轴)显示为蓝色。伪彩图的色彩亮度与(FA各向异性分数)值的大小无关,只与各个体素的方向有关。胼胝体显示为红色、内囊后肢显示为蓝色、内囊前肢显示为绿色。2个月 只能显示内囊后肢、胼胝体、小脑中脚。只能显示内囊后肢、胼胝体、小脑中脚。9个月 显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放射显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢。部分显示外囊、视放冠、穹窿、内囊
13、前肢。部分显示外囊、视放射、扣带、额叶白质、顶叶白质。射、扣带、额叶白质、顶叶白质。2岁 清楚的显示：内囊后肢、胼胝体。显示：小清楚的显示：内囊后肢、胼胝体。显示：小脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣带。视放射、扣带。4岁 清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣带。射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣带。6岁 清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣
14、带、额叶白质、顶叶白质、上纵束。扣带、额叶白质、顶叶白质、上纵束。10岁 清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣带、额叶白质、顶叶白质、视放射、扣带、额叶白质、顶叶白质、上纵束。上纵束。13岁 清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣带、额叶白质、顶叶白质、视放射、扣带、额叶白质、顶叶白质、上纵束。上纵束。30岁 清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑中脚、清晰显示：内囊后肢、胼胝体、小脑
15、中脚、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、放射冠、穹窿、内囊前肢、外囊、视放射、扣带、额叶白质、顶叶白质、上纵束、皮层扣带、额叶白质、顶叶白质、上纵束、皮层下白质。下白质。皮层灰质及大部分灰质核团均显示为无信号的黑色;发育不成熟、FA值内囊外囊的差别，这反映了不同白质区域的解剖结构亦不相同。Partridge等研究认为由于DTI能够描述白质的内部结构(白质纤维束)，这样就可以利用DTI来研究个别纤维束在白质成熟过程中的变化。DTI可用于评价儿童、新生儿、早产儿的脑成熟度 新生儿和婴幼儿由于在脑的髓鞘形成过程中脑白质各向异性弥散的程度是逐渐增加的，因而DTI可用于评价儿童、新生儿、早产儿的脑成
16、熟度。为了准确地描述弥散张量，每一个体素必须至少要有六个不同方向的数据，方向越多其数据就越准确，尤其在对那些纤维束交叉区域和其他不均质组织结构进行观察的时候就更是这样。DTI在HIE中的作用 对于新生儿缺氧缺血性脑病的诊断，由于常规MRI可定性反映髓鞘化的进程，T1WI和T2wI被广泛用于从视觉上评估儿童发育的脑的成熟程度的变化，它主要通过不同年龄阶段灰白质问信号对比的变化来判断脑的发育情况，而这种信号对比的变化一般认为主要是由于髓鞘化进程的结果。通过DTI可准确监测HIE引起的髓鞘化延迟、白质髓鞘发育异常及预后情况。DTI在HIE中的作用 对于HIE患儿及正常幼儿进行弥散张量扫描，应用白质束成像技术对他们的双侧视放射进行追踪显示其形态并进行比较，发现缺血、缺氧脑病患儿的视放射较正常组明显缩短，缺少分支，提示纤维束的髓鞘化延迟。定性 FA值是最佳的监测指标 各向异性常用FA值来反映，在一些有序结构如致密白质纤维的髓鞘(包括内囊、胼胝体压部等)，其FA值高。而这些组织有序性的丧失或结构完整性的破坏就会导致FA值的降低，这是由于髓鞘破坏后垂直于轴突方向的弥散增加，同时沿着轴突方向的弥散减少