1、兒童腦正常發(fā)育的磁共振成像

1、兒童腦正常發(fā)育的磁共振成像首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院放射科袁新宇寫在課前的話對異常的認(rèn)識建立在認(rèn)識正常的基礎(chǔ)上，因此了解腦組織的正常發(fā)育特點(diǎn)對于診斷兒 科斷腦部疾病有重要意義。 目前，檢查腦組織發(fā)育狀況的主要手段是影像學(xué)檢查，包括超聲、CT和MRI等，通過這些方法觀察腦組織在妊娠及出生后的發(fā)育順序和速度，為進(jìn)一步了解 腦發(fā)育相關(guān)疾病奠定基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，我們必將對腦部這一人體最復(fù)雜的器官的結(jié)構(gòu)和功能有更加深入的認(rèn)識。對于腦組織的正常發(fā)育，需注意以下方面：1 .腦溝形成；2 .神經(jīng)纖維髓鞘化；3 .腦組織化學(xué)組成變化；4 .腦組織內(nèi)水彌散變化；5 .腦血管血流速度變化；6 .特

2、定部位的腦組織活動改變；腦組織的正常發(fā)育包括哪些方面?思考、腦組織正常發(fā)育目前，診斷腦組織疾病的常用影像學(xué)手段包括超聲、CT和磁共振。超聲可經(jīng)前因可顯示腦溝、腦回發(fā)育，但不能提供髓鞘化信息；CT可提供腦溝發(fā)育和部分髓鞘發(fā)育信息；MRI是評價髓鞘化和腦溝發(fā)育的最佳方法，還可判斷腦組織化學(xué)成分變化。在磁共振檢查中，用于評估腦組織發(fā)育的方法有常規(guī)自旋回波T1WI和T2WI、彌散張量成像（DTI ）、磁共振波譜分析（MRS ）以及以BOLD技術(shù)為基礎(chǔ)的fMRI 。 T1WI和 T2WI可用于觀察腦溝、腦回發(fā)育以及髓鞘化過程。彌散張量成像可以定量或半定量觀察神 經(jīng)纖維髓鞘化過程。磁共振波譜分析可以觀察在

3、發(fā)育過程中腦組織化學(xué)成份變化的過程。fMRI可以觀察腦在發(fā)育過程中特定區(qū)域的活動變化。腦形態(tài)變化包括兩個方面：1 .原始胚胎在神經(jīng)管閉合后，頭端膨大，形成腦發(fā)育基礎(chǔ)；2 .腦細(xì)胞生成并構(gòu)建腦組織，腦重量和表面形態(tài)發(fā)生變化，即腦溝形成，可分為三 階段：細(xì)胞增殖和移行期：胚胎 520周；突出發(fā)生期：胚胎 2040周；髓鞘化期：主要在生后至 2歲左右完成神經(jīng)纖維髓鞘化過程。Prgmaep halonMmrrphiilun RhbiiirifikaJdnI HmrFphiilnr Dim e p( tai on Mtwmci7hdmMydltnf 呼 hulsSpinal cord圖示腦發(fā)育過程，神經(jīng)

4、管閉合后頭端 增大，首先出現(xiàn)視杯，然后神經(jīng)管進(jìn)一步 折疊，出現(xiàn)視神經(jīng)、顱神經(jīng)以及脊髓神經(jīng)。 進(jìn)一步發(fā)育后，出現(xiàn)端腦和小腦，發(fā)生褶 皺后出現(xiàn)橋腦、延髓以及大腦半球。從神經(jīng)管開始發(fā)生膨大、折疊、變化, 分出前腦、中腦、菱腦和脊髓。前腦進(jìn)一 步分化形成端腦和間腦，端腦構(gòu)成大腦新 皮層、古皮層和肺脹體；間腦構(gòu)成丘腦、下丘腦、漏斗和松果體。中腦將發(fā)育成四疊體、被 蓋和大腦腳。菱腦又分為后腦和末腦，后腦發(fā)育成小腦和橋腦，末腦發(fā)育成延髓與脊髓相連。（一）神經(jīng)組織的構(gòu)建在胚胎第7-20周，神經(jīng)上皮細(xì)胞從生發(fā)中心內(nèi)的神經(jīng)上皮分化成室管膜系膜、神經(jīng)母細(xì)胞和 1, 膠質(zhì)母細(xì)胞。神經(jīng)母細(xì)胞經(jīng)過移行分化進(jìn)一步發(fā)展，:：

5、.:的為神經(jīng)元，神經(jīng)元在邊緣層伸出軸突形成神經(jīng)纖維。膠質(zhì)母細(xì)胞發(fā)展為星形膠質(zhì)細(xì)胞，構(gòu)成神經(jīng)系 總 晨元2口統(tǒng)的支持部分；另外，還可以分化為少突膠質(zhì)細(xì)胞，zL. 1伸出樹突包繞神經(jīng)元軸突，完成髓鞘化過程。（二）腦組織的構(gòu)建從腦室?guī)Вㄉ窠?jīng)的生發(fā)基質(zhì)，位于腦室壁）分化的神經(jīng)母細(xì)胞向外移行，將來形成神 經(jīng)元。在胚胎第31-32天出現(xiàn)前板，前板在第45天進(jìn)一步分化，在前板和腦室?guī)е虚g形成腦室下帶，腦室下帶主要分化為少突膠質(zhì)細(xì)胞, 帶，然后再向外移行至皮層板。在胚胎第55天可見腦室?guī)?、腦室下 帶、中間帶和皮層板。在胚胎第14周時已出現(xiàn)各層腦組 織，此時腦室?guī)Х只龅纳窠?jīng)元細(xì)胞將沿著 神經(jīng)纖維的放射狀神經(jīng)纖

6、維軸索，向外移行構(gòu)成大腦皮層。腦室下帶分化出的膠質(zhì)母細(xì) 胞一部分形成星形細(xì)胞支持神經(jīng)元組織，另外一部分形成少突膠質(zhì)細(xì)胞，供神經(jīng)纖維髓 鞘化。在中央帶即所謂的白質(zhì)區(qū)里主要是神即膠質(zhì)母細(xì)胞。少部分神經(jīng)元先移行到腦室通組織的構(gòu)咸中樞裨鹿用蟆進(jìn)一步分化經(jīng)纖維和少突膠質(zhì)細(xì)胞，將來會包繞神經(jīng)纖維形成髓鞘化。（三）大腦皮層的發(fā)生在胚胎第6個月時，神經(jīng)元完成了移行過程。此時， 30%50%神經(jīng)元發(fā)生凋亡， 而絕大多數(shù)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞于生后發(fā)生，主要來源于腦室下層。 從胚胎期到18歲，腦組織不斷生長，其重量也不斷增加。在高級哺乳類動物中，腦組織增長主要是腦皮層增長。年齡腦組織重量20W80g40W350g1Y100

7、0g18Y1400g(四)大腦溝回形成除神經(jīng)元發(fā)生、移行，腦組織各層形成外，腦組織發(fā)育還表現(xiàn)為腦溝形成。側(cè)裂池是 最早形成的原始腦溝，以后逐漸出現(xiàn)中央溝、頂枕溝等，但腦溝的出現(xiàn)在宮內(nèi)較宮外早，換言之，胎兒在宮內(nèi)可見腦溝的時間早于早產(chǎn)出生的校正胎齡相同的嬰兒。部位時間腦內(nèi)側(cè)表回月并席體溝14周頂-枕溝16周矩狀溝16周扣帶溝18-24 周繼發(fā)扣帶溝32-33 周繼發(fā)枕溝34周腹側(cè)表面?zhèn)雀睖?3-26 周枕潁溝30-33 周外側(cè)表面額上溝25-29 周STF溝28-29 周潁上溝23-27 周潁卜溝30-33 周頂間溝26-28 周中央溝20-26 周中央前溝24-27 周中央后溝25-28 周(

8、五)神經(jīng)纖維髓鞘化髓鞘化是指神經(jīng)軸突外包裹髓磷脂構(gòu)成的包鞘。從背側(cè)到腹側(cè)的小腦和基底節(jié)45個月，首在出生后，腦發(fā)育主要體現(xiàn)于髓鞘化。1 .髓鞘化特點(diǎn)1 1 )髓鞘化最早發(fā)生于妊娠第 先出現(xiàn)顱神經(jīng)髓鞘化，并持續(xù)終生。2 2 )髓鞘化過程遵循從尾到頭、 規(guī)律，例如腦干髓鞘化早于小腦和基底節(jié)， 髓鞘化早于大腦半球。(3 )在腦的任何部位，總是后部髓鞘化先開始，包含內(nèi)側(cè)丘系和內(nèi)側(cè)縱束的背側(cè)腦 干髓鞘化早于包含皮質(zhì)脊髓束的腹側(cè)腦干。大腦半球的枕葉髓鞘化較早，額葉髓鞘化晚。3 .髓鞘化的作用(1 )增粗局部神經(jīng)軸突的直徑，加快神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)速度；(2 )與神經(jīng)軸突有共生關(guān)，對神經(jīng)軸突的生存和營養(yǎng)有支持作用

9、。4 .髓鞘結(jié)構(gòu)髓磷脂鞘結(jié)構(gòu)是由雙層糖脂蛋白構(gòu)成，一側(cè)是疏水，另一側(cè)親水，可以和水分子相結(jié)合，中 間還嵌有大分子糖蛋白，對于髓鞘的完整性有重 要意義。5 .影響磁共振T1/T2時間的可能原因(1 )同時縮短T1/T2時間：髓磷脂內(nèi)水 分子；(2 )同時延長T1/T2時間：軸突和細(xì)胞外自由水分子；(3 )主要縮短T1時間：髓磷脂雙層膜上的膽固醇和糖脂(半乳糖腦昔酯)；在不同發(fā)育時期，腦的影像學(xué)特點(diǎn)分別是什么?(4 )主要縮短T2時間：髓鞘的化學(xué)成熟度，即髓鞘包繞軸突的緊密性以及多重不 飽和脂肪酸在髓磷脂中的飽和狀態(tài)。在神經(jīng)纖維髓鞘化的 MRI中，主要縮短 T2時間的因素是()A.軸突和細(xì)胞外自由

10、水分 子B.髓磷脂內(nèi)水分子C.髓鞘的化學(xué)成熟度D.髓磷脂雙層膜上的膽固醇正確答案：C解析：髓磷脂內(nèi)水分子可同時縮短T1/T2時間，軸突和細(xì)胞外自由水分子同時延長T1/T2時間，髓磷脂雙層膜上的膽固醇和糖脂主要縮短T1時間，髓鞘的化學(xué)成熟度主要縮短T2時間。、腦組織正常發(fā)育的影像學(xué)特點(diǎn)1 .在孕24周以前：（1 ）僅見外側(cè)裂雛形；（2 ） T1WI :皮質(zhì)白質(zhì)； T2WI :皮質(zhì)白質(zhì);（3 ）生發(fā)基質(zhì)層與皮層灰質(zhì)等信號；孕24周的胎兒：在T2WI上孕20周的胎兒：腦表面非常光滑，僅而外層皮層呈相對低信號，中間的 白質(zhì)層呈相對高信號，僅見一個裂。 在T1WI上外層皮質(zhì)層呈高信號而 小問白質(zhì)呈相對低

11、信號。在中間可見一淺小凹陷，代表原始側(cè)裂池形成。最外層低信號是大腦皮層，最內(nèi)層腦室 旁低信號是生發(fā)基質(zhì)，在兩層之間的灰信號 是中間層?；倚盘柾獾陌仔盘柺前逑聦?。t減；r中2”器阿孕23周的胎兒：皮層仍是低 言號，腦室外的生發(fā)層明顯變薄， 而干背側(cè)和丘腦背外側(cè)出現(xiàn)低信 k是髓鞘化。在外側(cè)裂池之外還 見到中央溝和矩狀溝形成。孕23-25周的胎兒：在矢狀位可見小體 積的小腦小，腦干背側(cè)出現(xiàn)低信號；在冠狀 位可見矩狀溝形成；在橫斷位可見中央溝形 成，表現(xiàn)為淺小凹陷。(2(324 28周：）發(fā)育較淺的腦溝（中央溝、矩狀溝）； ）腦干部分結(jié)構(gòu)髓鞘化（內(nèi)外側(cè)丘系）；）丘腦和基底節(jié)髓鞘化；“現(xiàn)早期的矩狀溝。在

12、 而干背側(cè)、丘腦背側(cè)可 (低信號，代表髓鞘化 ，生。橫斷位可見矩狀溝出現(xiàn)。在現(xiàn)線狀低信號，在T1像可 丘腦、潁葉深部和大腦腳背見丘腦和基底結(jié)的高信號， 側(cè)可見低信號區(qū)，代表髓鞘表現(xiàn)髓鞘化形成。在矢狀位 化早期。T2像可見橋腦背側(cè)低信號以及小腦部分低信號。3 . 30 33 周:(1 )腦溝回數(shù)目進(jìn)一步增多;(2 )部分島蓋發(fā)育；(3 )小腦蚓部和小腦腳出現(xiàn)髓鞘化；(4 )背側(cè)橋腦和腹側(cè)橋腦出現(xiàn)髓鞘化;(5 )丘腦、蒼白球和內(nèi)囊開始髓鞘化;(6 )生發(fā)基質(zhì)大部分消失；(7 )大腦白質(zhì)未髓鞘化;孕32周的胎兒：蒼白球髓 鞘化，腦溝增多，導(dǎo)蓋開始發(fā)育, 出現(xiàn)島葉腦溝，橋腦背側(cè)可以髓 鞘化。35周的

13、胎兒：橋腦 背側(cè)、小 腦、小腦 腳、蒼白 球、丘腦都 出現(xiàn)髓鞘化表現(xiàn)。大 腦表面溝 回進(jìn)一步孕30周的胎兒：在雙側(cè)腦室額角尖端出 現(xiàn)灰質(zhì)信號強(qiáng)度的點(diǎn)狀影，是殘存的生發(fā)基質(zhì)。 在腦干、小腦蚓部、丘腦和蒼白球有短 T1、 短T2信號，代表髓鞘化過程的開始。止匕外， 人腦溝回進(jìn)一步增多，在靠近頂部可見中央前 何和中央后溝。4 . 34 37 周：(1 )大腦皮層進(jìn)一步增厚，并形成更多腦溝；(2 )內(nèi)囊后肢與豆?fàn)詈讼啾热詾門1低信號/T2高信號(3 )側(cè)裂池稍變窄；孕34孕37周的患兒：大 腦表面溝回 基本形成，但 是仍較前小。 大腦蒼白球、 基底結(jié)和丘 腦髓鞘化已經(jīng)比較明顯增多，側(cè)裂 池較前交 窄，

14、導(dǎo)蓋發(fā) 育良好、導(dǎo) 葉腦溝出 現(xiàn)。5 . 38 40 周：(1 )大腦皮層增厚；(2 )腦溝形態(tài)已經(jīng)接近成人;(3 )腦干腹側(cè)、內(nèi)囊后肢和放射冠中央部分皮質(zhì)脊髓束呈現(xiàn)T1高信號內(nèi)囊后肢可見點(diǎn)狀低信號；(4 )在T2WI上，腦干背側(cè)呈低信號(5 )側(cè)裂池及枕部腦外間隙仍很顯著;在孕變40周，胞形態(tài)接近成人， 腦干腹側(cè)、內(nèi)囊后肢和放射冠中央的 皮質(zhì)脊髓束開始出現(xiàn)T1高信號,代表 髓鞘化開始出現(xiàn).在T2像可見腦干背側(cè)呈低信號， 內(nèi)囊后肢可見點(diǎn)狀修信號，側(cè)裂池和 枕部腦外間隙仍然很顯著.產(chǎn)前腦組織評估系統(tǒng)髓鞘化(M )M1腦干、小腦腳、下丘和小腦蚓部M2下丘腦核、蒼白球、丘腦背外側(cè)M3內(nèi)囊后肢尾側(cè)(P

15、LIC )M4全部內(nèi)囊后肢JM5視放射M6放射冠M7內(nèi)囊前肢皮層及腦溝(C )C1額枕葉皮層完全光滑；側(cè)裂池寬大；皮層呈T1 高信號薄環(huán)；月箱質(zhì)呈彌漫低信號C2枕葉出現(xiàn)腦溝；側(cè)裂池內(nèi)面光滑；C3額葉出現(xiàn)腦溝，數(shù)量與枕葉相似；側(cè)裂池內(nèi)面 出現(xiàn)曲折；各腦葉腦溝表淺C4額枕葉腦溝增深，數(shù)量增多；前縱裂內(nèi)面出現(xiàn) 腦溝；白質(zhì)被腦溝分割；島葉腦溝增多、增深C5島葉腦溝形成；白質(zhì)呈現(xiàn)T1稍低信號C6|白質(zhì)與灰質(zhì)在T1WI上呈現(xiàn)等信號二生發(fā)基質(zhì)分布(GM )GM1P 側(cè)腦室前后角及尾狀核丘腦切跡GM2側(cè)胸室前角及尾狀核丘腦切跡_GM3側(cè)腦室前角GM4生發(fā)基質(zhì)完全消失膠質(zhì)細(xì)胞移行帶(B )B1寬帶+窄帶B2僅見

16、寬帶B3僅見窄帶B4移行芾消失6 .出生生后1個月：(1 ) T1加權(quán)像高信號區(qū)：后顱窩：內(nèi)側(cè)丘系、外側(cè)丘系、內(nèi)縱束、下丘臂和小腦上下腳；小腦深部白質(zhì)信號逐漸增高；幕上結(jié)構(gòu)：小腦上腳交叉、丘腦背外側(cè)區(qū)、蒼白球、內(nèi)囊后肢后部和半卵圓中心的 中間區(qū)；中央前后回白質(zhì)信號逐漸增高；(2 ) T2加權(quán)像：評價小腦和腦干成熟度優(yōu)于 T1WI ;側(cè)腦室額角頂部可見小灶狀灰質(zhì)信號；小腦蚓部和小腦小葉信號減低；沿脊髓皮質(zhì)束路徑可見信號減低；丘腦背外側(cè)信號減低；病傷J 1 : 隨著年齡的不斷變病例2 :視神經(jīng)在出生時已開始髓化，小腦髓鞘化不斷增加，腦干背側(cè) 鞘化，大腦腳背側(cè)也見到髓鞘化。小腦蚓 出現(xiàn)髓鞘化。在觀察

17、新生兒神經(jīng)纖維 部髓鞘化過程。髓鞘化時，T1WI優(yōu)于T2WI。病傷J 3 : 在雙側(cè)腦室外側(cè)、蒼白球和基底節(jié)均出現(xiàn)短 T1、短T2 言號，提示髓鞘化。但內(nèi)囊髓鞘化還 (明顯，只在內(nèi)囊后肢的后部出現(xiàn)少 限髓鞘化信號。病例 4 : 半卵圓中心中央?yún)^(qū)，即 中央溝周圍的區(qū)域，可見短T1、短T2信 號，在T1圖像中更明顯，說明已經(jīng)開始 髓鞘化。(1 ) T1加權(quán)像23個月時，小腦深部白質(zhì)、橋腦腹側(cè)信號增高，中央前后回皮層下運(yùn)動纖維 完全變?yōu)楦咝盘?，?nèi)囊前肢呈現(xiàn)高信號；3個月時，圍繞矩狀回的枕葉白質(zhì)呈現(xiàn)高信號；45個月時，肺脹體壓部呈高信號，6個月時膝部呈現(xiàn)高信號；枕葉皮層下白質(zhì)向外周擴(kuò)展且信號強(qiáng)度增加，

18、至7個月左右完成，額、顆葉則持續(xù)至811個月。(2 ) T2加權(quán)像：23個月，小腦中腳信號逐漸減低，半卵圓中心中央部可見信號減低；4個月時，大腦腳變?yōu)榈托盘?，矩狀裂區(qū)呈現(xiàn)低信號；5個月時，紅核呈現(xiàn)低信號；58個月，小腦小葉皮層下白質(zhì)信號逐漸減低，內(nèi)囊后肢前部出現(xiàn)點(diǎn)狀或線狀 低信號；11個月時，內(nèi)囊前肢信號完全變黑；6個月時肺脹體壓部為低信號，8個月時膝部為低信號在10個月時，腦干腹側(cè)髓鞘化。在6個月、4個月時，T1像上可見 腦干完全髓鞘化。在6個月時，內(nèi)囊 前肢開始髓鞘化，內(nèi)囊后肢和丘腦已完4個月時，月并月氐體壓部出現(xiàn)短 T1、短T2信號，而膝部信號沒有變化；在 6 個月時，膝部和壓部都出現(xiàn)信

19、號變化，完 成髓鞘化過程。白質(zhì)纖維深入到皮層下全髓鞘化。直至10個月時，內(nèi)囊前肢的部分也逐漸開始髓鞘化。 完全髓鞘化。潁葉的皮層下纖維完成髓鞘化過程在6個月時，枕葉皮層下纖維完 成髓鞘化，到10個月時，額葉和部分隨著年齡的增長，髓鞘化區(qū)域不斷擴(kuò) 大，到10個月時，頂葉皮層下纖維已經(jīng) 基本完成髓鞘化過程。8 . 2歲以內(nèi):腦組織進(jìn)一步成熟，至 24個月左右，絕大部分腦組織完成髓鞘化過程。腦表現(xiàn)接近13個月18個月22個月基底結(jié)、丘腦已經(jīng)完 ,髓鞘化過程。枕葉髓鞘 ,已經(jīng)達(dá)到皮層下，額葉 “分髓鞘化，只有部分潁 葉皮層下纖維還沒有出現(xiàn) 肖化的低信號。在18個月時，無論 22個月時，腦各部位發(fā) 是潁葉、頂葉、額葉還是 育已經(jīng)基本達(dá)到了成人情 枕葉，均已基本完成白質(zhì)況。髓鞘化過程。止匕外，腦結(jié) 構(gòu)已經(jīng)基本接近于成人 表現(xiàn)。終末區(qū)位于側(cè)腦室體部外側(cè)，由于纖維束髓鞘化延遲，血管周圍間隙擴(kuò)張，形成終末區(qū)。主要表現(xiàn)是在發(fā)生部位出現(xiàn)長T1/T2信號，一般與側(cè)腦室間存在髓鞘化白質(zhì)層，且相鄰側(cè)