1儿童脑正常发育的磁共振成像.docx
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1儿童脑正常发育的磁共振成像
1、儿童脑正常发育的磁共振成像
首都儿科研究所附属儿童医院放射科袁新宇
写在课前的话
对异常的认识建立在认识正常的基础上，因此了解脑组织的正常发育特点对于诊断儿科断脑部疾病有重要意义。
目前，检查脑组织发育状况的主要手段是影像学检查，包括超声、CT和MRI等，通过这些方法观察脑组织在妊娠及出生后的发育顺序和速度，为进一步了解脑发育相关疾病奠定基础。
随着现代科学技术的发展与进步，我们必将对脑部这一人体最复杂的器官的结构和功能有更加深入的认识。
对于脑组织的正常发育，需注意以下方面：
1.脑沟形成；
2.神经纤维髓鞘化；
3.脑组织化学组成变化；
4.脑组织内水弥散变化；
5.脑血管血流速度变化；
6.特定部位的脑组织活动改变；
脑组织的正常发育包括哪些方面？
一、脑组织正常发育
目前，诊断脑组织疾病的常用影像学手段包括超声、CT和磁共振。
超声可经前囟可显示脑沟、脑回发育，但不能提供髓鞘化信息；CT可提供脑沟发育和部分髓鞘发育信息；MRI是评价髓鞘化和脑沟发育的最佳方法，还可判断脑组织化学成分变化。
在磁共振检查中，用于评估脑组织发育的方法有常规自旋回波T1WI和T2WI、弥散张量成像（DTI）、磁共振波谱分析（MRS）以及以BOLD技术为基础的fMRI。
T1WI和T2WI可用于观察脑沟、脑回发育以及髓鞘化过程。
弥散张量成像可以定量或半定量观察神经纤维髓鞘化过程。
磁共振波谱分析可以观察在发育过程中脑组织化学成份变化的过程。
fMRI可以观察脑在发育过程中特定区域的活动变化。
脑形态变化包括两个方面：
1．原始胚胎在神经管闭合后，头端膨大，形成脑发育基础；
2．脑细胞生成并构建脑组织，脑重量和表面形态发生变化，即脑沟形成，可分为三阶段：
①细胞增殖和移行期：
胚胎5～20周；
②突出发生期：
胚胎20～40周；
③髓鞘化期：
主要在生后至2岁左右完成神经纤维髓鞘化过程。
图示脑发育过程，神经管闭合后头端增大，首先出现视杯，然后神经管进一步折叠，出现视神经、颅神经以及脊髓神经。
进一步发育后，出现端脑和小脑，发生褶皱后出现桥脑、延髓以及大脑半球。
从神经管开始发生膨大、折叠、变化，分出前脑、中脑、菱脑和脊髓。
前脑进一步分化形成端脑和间脑，端脑构成大脑新皮层、古皮层和胼胝体；间脑构成丘脑、下丘脑、漏斗和松果体。
中脑将发育成四叠体、被盖和大脑脚。
菱脑又分为后脑和末脑，后脑发育成小脑和桥脑，末脑发育成延髓与脊髓相连。
（一）神经组织的构建
在胚胎第7-20周，神经上皮细胞从生发中心内的神经上皮分化成室管膜系膜、神经母细胞和胶质母细胞。
神经母细胞经过移行分化进一步发展为神经元，神经元在边缘层伸出轴突形成神经纤维。
胶质母细胞发展为星形胶质细胞，构成神经系统的支持部分；另外，还可以分化为少突胶质细胞，伸出树突包绕神经元轴突，完成髓鞘化过程。
（二）脑组织的构建
从脑室带（神经的生发基质，位于脑室壁）分化的神经母细胞向外移行，将来形成神经元。
在胚胎第31-32天出现前板，前板在第45天进一步分化，在前板和脑室带中间形成脑室下带，脑室下带主要分化为少突胶质细胞，即胶质母细胞。
少部分神经元先移行到脑室带，然后再向外移行至皮层板。
在胚胎第55天可见脑室带、脑室下带、中间带和皮层板。
在胚胎第14周时已出现各层脑组织，此时脑室带分化出的神经元细胞将沿着神经纤维的放射状神经纤维轴索，向外移行构成大脑皮层。
脑室下带分化出的胶质母细胞一部分形成星形细胞支持神经元组织，另外一部分形成少突胶质细胞，供神经纤维髓鞘化。
在中央带即所谓的白质区里主要是神经纤维和少突胶质细胞，将来会包绕神经纤维形成髓鞘化。
（三）大脑皮层的发生
在胚胎第6个月时，神经元完成了移行过程。
此时，30%～50%神经元发生凋亡，而绝大多数神经胶质细胞于生后发生，主要来源于脑室下层。
从胚胎期到18岁，脑组织不断生长，其重量也不断增加。
在高级哺乳类动物中，脑组织增长主要是脑皮层增长。
年龄
脑组织重量
20W
80g
40W
350g
1Y
1000g
18Y
1400g
（四）大脑沟回形成
除神经元发生、移行，脑组织各层形成外，脑组织发育还表现为脑沟形成。
侧裂池是最早形成的原始脑沟，以后逐渐出现中央沟、顶枕沟等，但脑沟的出现在宫内较宫外早，换言之，胎儿在宫内可见脑沟的时间早于早产出生的校正胎龄相同的婴儿。
部位
时间
脑内侧表面
胼胝体沟
14周
顶- 枕沟
16 周
矩状沟
16 周
扣带沟
18-24 周
继发扣带沟
32-33周
继发枕沟
34周
腹侧表面
侧副沟
23-26周
枕颞沟
30-33周
外侧表面
额上沟
25-29周
额下沟
28-29周
颞上沟
23-27周
颞下沟
30-33周
顶间沟
26-28 周
中央沟
20-26 周
中央前沟
24-27 周
中央后沟
25-28 周
（五）神经纤维髓鞘化
在出生后，脑发育主要体现于髓鞘化。
髓鞘化是指神经轴突外包裹髓磷脂构成的包鞘。
1．髓鞘化特点
（1）髓鞘化最早发生于妊娠第4～5个月，首先出现颅神经髓鞘化，并持续终生。
（2）髓鞘化过程遵循从尾到头、从背侧到腹侧的规律，例如脑干髓鞘化早于小脑和基底节，小脑和基底节髓鞘化早于大脑半球。
（3）在脑的任何部位，总是后部髓鞘化先开始，包含内侧丘系和内侧纵束的背侧脑干髓鞘化早于包含皮质脊髓束的腹侧脑干。
大脑半球的枕叶髓鞘化较早，额叶髓鞘化晚。
2．髓鞘化的作用
（1）增粗局部神经轴突的直径，加快神经冲动的传导速度；
（2）与神经轴突有共生关，对神经轴突的生存和营养有支持作用。
3．髓鞘结构
髓磷脂鞘结构是由双层糖脂蛋白构成，一侧是疏水，另一侧亲水，可以和水分子相结合，中间还嵌有大分子糖蛋白，对于髓鞘的完整性有重要意义。
4.影响磁共振T1/T2时间的可能原因
（1）同时缩短T1/T2时间：
髓磷脂内水分子；
（2）同时延长T1/T2时间：
轴突和细胞外自由水分子；
（3）主要缩短T1时间：
髓磷脂双层膜上的胆固醇和糖脂（半乳糖脑苷酯）；
（4）主要缩短T2时间：
髓鞘的化学成熟度，即髓鞘包绕轴突的紧密性以及多重不饱和脂肪酸在髓磷脂中的饱和状态。
在不同发育时期，脑的影像学特点分别是什么？
在神经纤维髓鞘化的MRI中，主要缩短T2时间的因素是（）
A.轴突和细胞外自由水分子
B.髓磷脂内水分子
C.髓鞘的化学成熟度
D.髓磷脂双层膜上的胆固醇
正确答案：
C
解析：
髓磷脂内水分子可同时缩短T1/T2时间，轴突和细胞外自由水分子同时延长T1/T2时间，髓磷脂双层膜上的胆固醇和糖脂主要缩短T1时间，髓鞘的化学成熟度主要缩短T2时间。
二、脑组织正常发育的影像学特点
1．在孕24周以前：
（1）仅见外侧裂雏形；
（2）T1WI：
皮质＞白质；T2WI：
皮质＜白质；
（3）生发基质层与皮层灰质等信号；
孕24周的胎儿：
在T2WI上脑外层皮层呈相对低信号，中间的白质层呈相对高信号，仅见一个裂。
在T1WI上外层皮质层呈高信号而中间白质呈相对低信号。
孕20周的胎儿：
脑表面非常光滑，仅在中间可见一浅小凹陷，代表原始侧裂池形成。
最外层低信号是大脑皮层，最内层脑室旁低信号是生发基质，在两层之间的灰信号是中间层。
灰信号外的白信号是板下层。
孕23周的胎儿：
皮层仍是低信号，脑室外的生发层明显变薄，脑干背侧和丘脑背外侧出现低信号，是髓鞘化。
在外侧裂池之外还可见到中央沟和矩状沟形成。
孕23-25周的胎儿：
在矢状位可见小体积的小脑小，脑干背侧出现低信号；在冠状位可见矩状沟形成；在横断位可见中央沟形成，表现为浅小凹陷。
2．24～28周：
（1）发育较浅的脑沟（中央沟、矩状沟）；
（2）脑干部分结构髓鞘化（内外侧丘系）；
（3）丘脑和基底节髓鞘化；
孕24周：
皮层仍是低信号，有侧裂池，出现早期的矩状沟。
在脑干背侧、丘脑背侧可见低信号，代表髓鞘化发生。
孕26周：
在T1像可见顶枕沟和中央沟出现，在横断位可见矩状沟出现。
在丘脑、颞叶深部和大脑脚背侧可见低信号区，代表髓鞘化早期。
孕28周：
在横断位T2像可见中央沟形成，丘脑出现线状低信号，在T1像可见丘脑和基底结的高信号，表现髓鞘化形成。
在矢状位T2像可见桥脑背侧低信号以及小脑部分低信号。
3．30～33周：
（1）脑沟回数目进一步增多；
（2）部分岛盖发育；
（3）小脑蚓部和小脑脚出现髓鞘化；
（4）背侧桥脑和腹侧桥脑出现髓鞘化；
（5）丘脑、苍白球和内囊开始髓鞘化；
（6）生发基质大部分消失；
（7）大脑白质未髓鞘化；
孕30周的胎儿：
在双侧脑室额角尖端出现灰质信号强度的点状影，是残存的生发基质。
在脑干、小脑蚓部、丘脑和苍白球有短T1、短T2信号，代表髓鞘化过程的开始。
此外，大脑沟回进一步增多，在靠近顶部可见中央前沟和中央后沟。
孕32周的胎儿：
苍白球髓鞘化，脑沟增多，导盖开始发育，出现岛叶脑沟，桥脑背侧可以髓鞘化。
4．34～37周：
（1）大脑皮层进一步增厚，并形成更多脑沟；
（2）内囊后肢与豆状核相比仍为T1低信号/T2高信号；
（3）侧裂池稍变窄；
孕34~35周的胎儿：
桥脑背侧、小脑、小脑脚、苍白球、丘脑都出现髓鞘化表现。
大脑表面沟回进一步增多，侧裂池较前变窄，导盖发育良好、导叶脑沟出现。
孕37周的患儿：
大脑表面沟回基本形成，但是仍较前小。
大脑苍白球、基底结和丘脑髓鞘化已经比较明显。
5．38～40周：
（1）大脑皮层增厚；
（2）脑沟形态已经接近成人；
（3）脑干腹侧、内囊后肢和放射冠中央部分皮质脊髓束呈现T1高信号；
（4）在T2WI上，脑干背侧呈低信号，内囊后肢可见点状低信号；
（5）侧裂池及枕部脑外间隙仍很显著；
产前脑组织评估系统
髓鞘化（M）
M1
脑干、小脑脚、下丘和小脑蚓部
M2
下丘脑核、苍白球、丘脑背外侧
M3
内囊后肢尾侧（PLIC）
M4
全部内囊后肢
M5
视放射
M6
放射冠
M7
内囊前肢
皮层及脑沟（C）
C1
额枕叶皮层完全光滑；侧裂池宽大；皮层呈T1高信号薄环；脑白质呈弥漫低信号
C2
枕叶出现脑沟；侧裂池内面光滑；
C3
额叶出现脑沟，数量与枕叶相似；侧裂池内面出现曲折；各脑叶脑沟表浅
C4
额枕叶脑沟增深，数量增多；前纵裂内面出现脑沟；白质被脑沟分割；岛叶脑沟增多、增深
C5
岛叶脑沟形成；白质呈现T1稍低信号
C6
白质与灰质在T1WI上呈现等信号
生发基质分布（GM）
GM1
侧脑室前后角及尾状核丘脑切迹
GM2
侧脑室前角及尾状核丘脑切迹
GM3
侧脑室前角
GM4
生发基质完全消失
胶质细胞移行带（B）
B1
宽带＋窄带
B2
仅见宽带
B3
仅见窄带
B4
移行带消失
6．出生~生后1个月：
（1）T1加权像高信号区：
①后颅窝：
内侧丘系、外侧丘系、内纵束、下丘臂和小脑上下脚；
②小脑深部白质信号逐渐增高；
③幕上结构：
小脑上脚交叉、丘脑背外侧区、苍白球、内囊后肢后部和半卵圆中心的中间区；
④中央前后回白质信号逐渐增高；
（2）T2加权像：
①评价小脑和脑干成熟度优于T1WI；
②侧脑室额角顶部可见小灶状灰质信号；
③小脑蚓部和小脑小叶信号减低；
④沿脊髓皮质束路径可见信号减低；
⑤丘脑背外侧信号减低；
病例 1 ：
随着年龄的不断变化，小脑髓鞘化不断增加，脑干背侧出现髓鞘化。
在观察新生儿神经纤维髓鞘化时，T1WI优于T2WI。
病例2：
视神经在出生时已开始髓鞘化，大脑脚背侧也见到髓鞘化。
小脑蚓部髓鞘化过程。
病例 3 ：
在双侧脑室外侧、苍白球和基底节均出现短T1、短T2信号，提示髓鞘化。
但内囊髓鞘化还不明显，只在内囊后肢的后部出现少许髓鞘化信号。
病例 4 ：
半卵圆中心中央区，即中央沟周围的区域，可见短T1、短T2信号，在T1图像中更明显，说明已经开始髓鞘化。
7．1岁以内：
（1）T1加权像
①2～3个月时，小脑深部白质、桥脑腹侧信号增高，中央前后回皮层下运动纤维完全变为高信号，内囊前肢呈现高信号；
②3个月时，围绕矩状回的枕叶白质呈现高信号；
③4～5个月时，胼胝体压部呈高信号，6个月时膝部呈现高信号；
④枕叶皮层下白质向外周扩展且信号强度增加，至7个月左右完成，额、颞叶则持续至8～11个月。
（2）T2加权像：
①2～3个月，小脑中脚信号逐渐减低，半卵圆中心中央部可见信号减低；
②4个月时，大脑脚变为低信号，矩状裂区呈现低信号；
③5个月时，红核呈现低信号；
④5～8个月，小脑小叶皮层下白质信号逐渐减低，内囊后肢前部出现点状或线状低信号；
⑤11个月时，内囊前肢信号完全变黑；
⑥6个月时胼胝体压部为低信号，8个月时膝部为低信号；
在10个月时，脑干腹侧髓鞘化。
在6个月、4个月时，T1像上可见脑干完全髓鞘化。
在6个月时，内囊前肢开始髓鞘化，内囊后肢和丘脑已完全髓鞘化。
直至10个月时，内囊前肢才完全髓鞘化。
4个月时，胼胝体压部出现短T1、短T2信号，而膝部信号没有变化；在6个月时，膝部和压部都出现信号变化，完成髓鞘化过程。
白质纤维深入到皮层下的部分也逐渐开始髓鞘化。
在6个月时，枕叶皮层下纤维完成髓鞘化，到10个月时，额叶和部分颞叶的皮层下纤维完成髓鞘化过程。
随着年龄的增长，髓鞘化区域不断扩大，到10个月时，顶叶皮层下纤维已经基本完成髓鞘化过程。
8．2岁以内：
脑组织进一步成熟，至24个月左右，绝大部分脑组织完成髓鞘化过程。
脑表现接近成人。
13个月
18个月
22个月
基底结、丘脑已经完成髓鞘化过程。
枕叶髓鞘化已经达到皮层下，额叶部分髓鞘化，只有部分颞叶皮层下纤维还没有出现髓鞘化的低信号。
在18个月时，无论是颞叶、顶叶、额叶还是枕叶，均已基本完成白质髓鞘化过程。
此外，脑结构已经基本接近于成人表现。
22个月时，脑各部位发育已经基本达到了成人情况。
终末区位于侧脑室体部外侧，由于纤维束髓鞘化延迟，血管周围间隙扩张，形成终末区。
主要表现是在发生部位出现长T1/T2信号，一般与侧脑室间存在髓鞘化白质层，且相邻侧脑室未见变形，这两个特点是与因脑组织缺氧、缺血性损伤所造成的脑室旁白质软化鉴别的要点。
在临床上可采用髓鞘化时间表，作为评价出生后脑组织发育的标准，这种方法既简便又准确，根据不同部位出现髓鞘化的时间来判断患儿髓鞘化过程是否正常。
髓鞘化时间表
解剖区域
T1 加权像
T2 加权像
小脑上脚
胚胎28周
胚胎27周
内侧纵束
胚胎25周
胚胎29周
内侧丘系
胚胎27周
胚胎30周
外侧丘系
胚胎26周
胚胎27周
大脑白质
出生时～4个月
3～5个月
小脑中脚
出生时
出生时～2个月
内囊后肢
前部
出生第一个月
4-7个月
后部
胚胎36周
胚胎40周
内囊前肢
2-3个月
7-11个月
胼胝体膝部
4-6个月
5-8个月
胼胝体压部
3-4个月
4-6个月
枕叶白质
中央
3-5个月
9-14个月
周边
4-7个月
11-15个月
额叶白质
中央
3-6个月
11-16个月
周边
7-11个月
14-18个月
半卵圆中心
2-4个月
7-11个月
婴幼儿脑部的发育主要包括两个方面：
脑部形态学和脑部组织成份变化，前者包括脑体积和重量增加，这些改变主要发生在脑表面，随着神经组织、脑组织的构建，大脑皮层发生，沟回形成以及神经纤维髓鞘化，脑发育逐步完善。
掌握不同时期的脑部影像学特点，有利于判断脑部发育是否正常，为小儿脑部疾病的临床诊断做准备。
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