作者：郭一丁，郭毅，清华大学附属北京清华长庚医院神经外科；温佳奇，薛蓉中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室；刘勇，内蒙古自治区鄂尔多斯中心医院神经外科；郭华，清华大学生物医学工程系

轻型颅脑创伤（mTBI）是最常见的中枢神经系统疾病之一，又称脑震荡，占所有颅脑创伤（TBI）的70% ~ 80%，据统计，美国每年新发颅脑创伤患者170万例，约有300万例长期受其轻度或重度后遗症的影响；中国轻型颅脑创伤的年发病率为（200 ~400）/10 万。轻型颅脑创伤的诊断依据为Glasgow 昏迷量表（GCS）评分13 ~ 15 分以及存在逆行性遗忘、头痛、意识丧失等典型症状。

由于临床常规影像学和实验室检查鲜有阳性发现，故轻型颅脑创伤的诊断主要依靠神经科医师查体和问诊所收集的信息，如创伤病史、症状或体征，并排除其他疾病的影响。轻型颅脑创伤患者极少出现严重后遗症，但长期损伤和功能下降仍不容忽视，如延长的脑震荡后综合征（PCS）、慢性创伤性脑病（CTE）等。影像学检查常规MRI 序列如T1WI、T2WI等能反映脑组织结构和病变，CT能迅速诊断颅骨骨折和颅内出血等神经科急症且费用较低；但上述常规检查手段对轻型颅脑创伤的脑组织病理变化如微血管损伤和神经轴突损伤等反映能力欠佳，亦对神经功能长期预后预测效能较低；加之轻型颅脑创伤患者极少出现宏观上的脑组织损伤，极易造成临床医师忽视，导致临床预后不良。

故针对轻型颅脑创伤高敏感性的客观影像学诊断方法仍是研究重点。基于此，本文拟探索磁敏感加权成像（SWI）、FLAIR 成像、磁共振波谱（MRS）、扩散张量成像（DTI）、fMRI 等特殊或新兴MRI序列对轻型颅脑创伤的早期诊断和管理的临床价值，以为轻型颅脑创伤患者提供更有效的诊断和治疗指导，提高临床预后评估的准确性。SWI 在检测轻型颅脑创伤导致的脑微出血（CMBs）方面较常规T2WI 序列更加敏感，主因SWI通过分析病变区域的磁化率差异，即顺磁性（如出血）与抗磁性（如钙化）导致不同的相移，通过相移变化能有效区分出血性病变与钙化。

SWI可通过出血灶内血液降解产物（如脱氧血红蛋白、铁蛋白、血清铁）产生的顺磁性，即在外部强磁场下产生的磁性，从而准确、快速检出微出血灶在颅内的位置。上述研究提示，SWI 对脑微出血和微出血灶的检测有助于评估轻型颅脑创伤患者脑组织损伤程度，对可能出现的认知损害和创伤后遗症风险具有重要的预测价值。

FLAIR 成像常用于评估脑白质高信号（WMH）及其程度，对轻型颅脑创伤患者脑白质高信号征象的诊断效能较好。FLAIR 成像可通过压低正常水分子信号以判断脑白质病变情况，并根据脑白质高信号范围结合Fazekas 分级判断脑白质高信号程度。一项纳入59 例颅脑创伤患者和27 例健康对照者的研究采用FLAIR 成像结合机器学习（ML）算法，发现颅脑创伤患者脑白质高信号检出率更高（81.4% 对59.3%，P = 0.032）；另一项纳入35 例轻至中型颅脑创伤患者和15 例健康对照者的病例对照研究亦得出类似结论。但部分研究并未显示出FLAIR 成像对轻型颅脑创伤脑白质高信号检出之优势，提示FLAIR 成像在轻型颅脑创伤诊断中的应用尚待进一步探究。

更高场强、更高分辨率的7T MRI 有望解决这一问题。一项研究纳入19 名拳击手、16 例单次轻型颅脑创伤患者和82 例健康对照者，分别采用3T MRI 和7T MRI 的FLAIR成像筛查脑白质高信号，结果发现，与3T MRI检出的脑白质高信号数目相比，7T MRI检出的数目更多（拳击手：3 个对1 个；单次轻型颅脑创伤患者：8 个对4 个；正常对照者：1 个对0 个）。但也有研究发现，7T MRI 与3T MRI 对轻型颅脑创伤脑白质高信号的检出率相当。

MRS 是一种可用于检测代谢产物的新兴MRI序列，其可以明确脑组织感兴趣区（ROI）内胆碱（Cho）、N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）水平，通过上述代谢产物的峰值变化侧面反映病灶的病理性质，如NAA峰可揭示神经元病变，Cho峰可反映细胞膜活动，协助临床医师进行更精确的诊断，从而降低治疗成本并改善预后。

MRS研究显示，轻型颅脑创伤患者感兴趣区内损伤脑组织的代谢产物与正常脑组织区别明显：轻型颅脑创伤患者损伤部位NAA 峰降低而Cho峰升高，NAA 峰降低提示广泛的神经元变性、坏死和脱髓鞘病变；Cho峰升高提示创伤后发生的神经胶质细胞应激性增殖、分化等。Visser 等对30 例轻型颅脑创伤患者和21例健康对照者行血液标志物结合MRS检查，发现轻型颅脑创伤患者白细胞介素-6（IL-6）、IL-10 等炎性因子水平显著升高并伴NAA 峰显著下降，提示急性期炎症反应和NAA 峰降低有潜在联系。

另一项针对65例慢性轻型颅脑创伤患者的长期（创伤后3 年内）随访研究发现，MRS 检查至少有1 种代谢产物异常，其中最常见为Cho 峰和NAA 峰异常，并伴脑组织结构及脑灌注异常。MRS 检查进一步发现，轻型颅脑创伤患者脑组织内更多的代谢产物变化，包括γ-氨基丁酸（GABA）和谷氨酸和（或）谷氨酰胺等的显著升高。

Cr作为脑组织代谢相对稳定的内源性参照物，具有水平稳定、个体间差异小、易于获取等优点，常在相关研究中作为校正参数使用。但在轻型颅脑创伤患者中Cr 峰并非始终保持稳定，其波动程度受个体差异和病程影响，在探索NAA 峰和Cho 峰变化时可能产生误差，故预设Cr 峰在创伤前后无显著变化并以其为校正参数的做法有待商榷。此外，在其他中枢神经系统疾病如阿尔茨海默病、帕金森病中，使用MRS 技术探测tau蛋白沉积已成为可能，可用于预测神经功能变化，但其应用于轻型颅脑创伤患者感兴趣区内tau蛋白沉积预测尚缺乏研究。

MRS 通过非侵入性形式获取感兴趣区内代谢产物分布情况，可间接判断病灶病理变化，从而协助诊断与治疗，是一项颇具潜力的影像学诊断技术。DWI是一种利用水分子扩散特性，通过采集其扩散信号分布以反映组织微观结构的影像学技术。经计算机后处理可获得脑组织结构像，从而辅助临床医师或研究者进行非侵入性脑组织结构探索；但DWI对水分子扩散方向的反映能力较差，无法用于探索白质纤维束结构。

DTI 序列克服这一缺点，实现探测单个体素（即三维脑组织成像中的最小单位）内水分子的扩散方向，经计算机后处理得到白质纤维束结构成像。DTI序列在脑血管病、癫痫等神经系统疾病诊断与预后相关研究中广泛使用，尤其适用于神经功能预后评估。DTI序列主要通过部分各向异性（FA）和平均扩散率（MD）评估白质纤维束的完整度和病变情况。FA 可以评估水分子在神经纤维中扩散的特异性，从而间接评估白质纤维束的结构完整度；MD 与FA 类似，通过评估水分子的扩散程度，进而评估白质纤维束的结构完整度；FA 越高、MD 越低，水分子的扩散越被束缚，白质纤维束的完整度则越高。

多数轻型颅脑创伤患者脑白质损伤部位集中在中线，包括胼胝体、扣带回、半卵圆中心、放射冠、内囊、外囊等，胼胝体损伤最常见，且压部损伤较膝部更为常见，可能原因为胼胝体是脑组织内最大的白质结构，富含大量白质纤维束。基于轻型颅脑创伤的主要病理变化为白质纤维束损伤，故DTI 序列是目前重点突破方向。针对轻型颅脑创伤患者脑组织DTI序列的分析发现，轻型颅脑创伤急性期（创伤后2 周内）脑组织出现FA 升高和MD 下降，推测由创伤后反应性细胞毒性水肿导致；然而在轻型颅脑创伤亚急性期（创伤后2 周至1 年）和慢性期（创伤后1年）脑组织则表现出FA降低和MD升高，推测是由白质纤维束断裂所引起。

上述轻型颅脑创伤患者DTI 检查所示FA 和MD 异常表现会随时间推移逐渐恢复正常。但不乏出现与上述研究结果相反的情况。一项Meta 分析显示，88.46%（23/26）的亚急性和慢性轻型颅脑创伤患者在进行DTI检查时出现FA下降，而18/19患者出现MD升高。导致上述差异的原因包括DTI技术缺陷和数据来源偏倚等，例如，DTI难以分辨白质纤维束交叉部位损伤情况，如脑桥和半卵圆中心等部位，脑桥部位皮质脊髓束（CST）与小脑中脚（MCP）交叉、半卵圆中心皮质脊髓束与上纵束（SLF）交叉，这些区域内普遍呈现FA 下降。

另一方面，轻型颅脑创伤作为一种广泛的诊断高度依赖临床医师经验和患者主观感受的疾病，在数据纳入和采集方面不同医疗中心及研究者之间存在普遍的选择偏倚和观察者偏倚，故限制其临床转化。针对上述问题，研究者们提出改进措施，包括革新技术和建立更规范化的患者数据库，例如，通过扩散峰度成像（DKI）规避体素内交叉白质纤维束带来的结果误差；引入轴向扩散率（AD）和径向扩散率（RD）等参数；使用振荡梯度自旋回波（OGSE）序列获得清晰度更高的DTI数据。

值得一提的是，OGSE 序列可通过优化扩散时间、应用频率依赖模型和改进梯度波形，使其能在更短的有效扩散时间内更敏感地捕捉到脑组织细微结构变化，对脑组织超微结构识别的敏感性显著提高；此外，OGSE 序列能提高对白质和灰质中微结构变化的敏感性，尤其适用于评估病理变化如肿瘤、缺血或水肿；该序列还能量化细胞特征，如细胞核大小和细胞密度，为理解脑组织生物学特性提供重要信息。

结合上述优势，OGSE 序列有望成为检测轻型颅脑创伤患者脑组织病理状态的重要工具。fMRI成像通过检测血氧水平依赖（BOLD）信号确定脑功能区位置。常用的任务态fMRI（ts-fMRI）系患者接受检查时要求其进行神经功能相关任务，从而确定对应功能的脑皮质。ts-fMRI 在手术计划制定和神经科学研究中应用广泛。

一项针对轻型颅脑创伤患者与健康对照者ts-fMRI 成像的病例对照研究发现，轻型颅脑创伤患者工作记忆相关脑区如前额叶等激活程度显著下降，而注意力相关脑区如前扣带回等激活程度显著提高；并且脑区激活程度与患者长期症状如疲劳、头痛及症状恢复情况存在相关性（r = - 0.600，P = 0.017）。

另一项纳入15 例轻型颅脑创伤患者和15 例健康对照者的随机对照试验虽然未发现两组认知功能的显著差异，但在执行认知任务时轻型颅脑创伤患者背外侧前额皮质（DLPFC）BOLD 信号显著升高，提示认知相关任务负荷增加，可能与长期认知功能下降的机制相关。除ts-fMRI 外，静息态fMRI（rs-fMRI）研究也发现轻型颅脑创伤患者存在脑功能变化。有研究纳入24 名参与接触性运动的运动员，发现2 名有轻型颅脑创伤病史的运动员脑默认网络（DMN）在创伤后3 ~ 7 d 出现振幅波动减弱、功能连接降低的表现，其余正常运动员无类似变化。

脑默认网络是大脑处于静息态时仍显著活跃的脑皮质，与个体情绪、认知状态以及外界的任务需求相关。其他脑功能网络在创伤后也有异常表现，一项纳入24例轻型颅脑创伤患者和24例健康对照者的rs-fMRI研究发现，轻型颅脑创伤患者双侧海马与海马旁回功能连接（FC）值较低、顶叶区（右侧角回与左侧顶上小叶）FC 值较高，同时通过rs-fMRI 中的TSA 分析发现，左前海马的血流滞后与抑郁（r = - 0.530，P =0.0006）和焦虑（r = - 0.484，P = 0.002）症状加重相关，左侧顶上小叶的血流提前与语义流畅性下降相关（r = - 0.474，P = 0.002），右侧前扣带回的功能耦合（TSA 分析中功能区域连接性与血流动力学变化显著关联）与注意力及视动协调下降相关（r = - 0.500，P = 0.001），左侧腹侧后扣带皮质与右侧顶上小叶FC 值较低伴血流滞后与瞬时文本和图片即刻篇章记忆下降相关（r = - 0.520，P = 0.001；r = - 0.530，P =0.0006），右侧纹状皮质外侧视觉皮质以及后中颞回的解耦与认知灵活性下降相关（r = - 0.500，P =0.001）。虽然fMRI 具有诊断轻型颅脑创伤患者认知功能变化的潜力，但其能否进一步应用于临床仍存争议，有待进一步研究。

综上所述，SWI、FLAIR、MRS、DTI、fMRI等影像学技术的进步为轻型颅脑创伤的诊断与预后评估提供重要工具，有助于加深神经外科医师对轻型颅脑创伤的了解并指导进一步治疗与管理，但仍需大样本研究进一步探究上述影像学技术的临床应用价值。

来源：郭一丁,温佳奇,刘勇,等.轻型颅脑创伤影像学研究进展[J].中国现代神经疾病杂志,2025,25(09):807-813.