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神经影像学在孤独症谱系障碍早期诊断中的价值

类别:鉴别诊断 日期:2018-10-29 5:57:43 人气: 来源:

  延安特大凶杀案

  ,ASD)是一组自幼儿阶段即表现出社会交往、沟通障碍、重复刻板行为模式的神经发育障碍,以社会交往障碍为核心症状。目前全球范围内ASD的患病率有上升的趋势,2012年美国孤独症与发育障碍性疾病网络发布的数据显示ASD的患病率为14.6/1000。2013年中国流行病调查显示,ASD的总患病率为12.5/10000。ASD是我国0~6岁残疾儿童的首位原因,高达78%。75%的ASD患儿智力低下,成年后依然有50%~70%的患者社会适应不良,生活不能自理,终生需要照顾,给社会和家庭带来了沉重的经济和负担,美国每个ASD患者一生的生活经费高达160万美元。

  由于ASD临床表现不典型,以症状为基础的早期诊断难度大,大部分诊断年龄>3岁,早期干预十分困难。ASD为多因素致病,与遗传、神经发育、社会心理等有关。神经影像学是借助影像学检查技术,研究大脑的结构和功能,从而探究大脑认知、信息处理等的机制,涉及计算机、医学物理学、生物医学工程、心理学、统计学等多学科内容,为疾病的诊断和治疗提供了帮助。近年来随着影像学技术的不断发展,关于ASD的神经影像学研究进展迅速,其在ASD早期诊断中的价值也逐渐为国内外学者所认可,现将此方面的研究进展综述如下。

  2013年5月发布的疾病诊断与统计手册第5版(diagnosticandstatisticalmanualofmentaldisordersⅤ,DSM-Ⅴ)将儿童孤独症、非特定性广泛性发育障碍、阿斯伯格综合征、儿童性病等多种疾病归为一体,正式提出“ASD”这一概念,并对诊断标准进行了修订。DSM-Ⅴ将ASD的核心症状修订为社会和(或)交流障碍、狭隘性趣与刻板行为,根据患儿症状进行ASD程度分级诊断,并提出“症状必须在儿童早期(婴幼儿时期)出现”。新标准重视患儿早期的表现与症状,这对ASD的早期诊断、早期干预有重要意义。临床中常用的评估量表分为筛查量表和诊断量表。

  中国婴儿期孤独症筛查量表(checklistforautismintoddlers,CHAT)是我国学者以弗林德斯孤独症前期特征观察评定量表-修订版为蓝本修订而来,适用于12~17月龄的婴幼儿。量表包含唤名反应、恰当的“功能性”游戏技巧、听觉反应、眼神追踪、情感依恋等17个条目,具有较好的信度和效度。CHAT由父母报告和评定者观察两部分评定,适用于18月龄的幼儿,中国学者在其基础上进行了翻译和修订(M-CHAT中文修订版),使该量表更适用于中国孤独症婴幼儿的早期筛查工作。M-CHAT中文修订版适用于18~24月龄的婴幼儿,灵敏度为91%,度为81%。

  孤独症行为量表由患儿父母或与患儿共同生活2周以上的人评定,归纳为感觉能力、交往能力、运动能力、语言能力以及照顾能力5大能区,适用于18月龄至35周岁的孤独症患者,临床应用广泛,具有较好的信效度。克式孤独症行为量表(clancyautismbehaviorscale,CABS)由14个项目组成,该量表性高,但性低,适用年龄范围存在争议。研究发现,CABS在3岁以上儿童中的稳定性优于3岁以下儿童。

  儿童期孤独症评定量表是供医师或儿童心理测验专职人员使用的他评量表,包含感觉、交往、运动、语言、生活自理5部分,适用于2岁以上的婴幼儿。幼儿孤独症监测是一种基于游戏的筛查工具,可用于12~36月龄儿童,诊断稳定性较好。

  ADI-R量表以评定者为基础,通过与主要人进行获得大量患儿行为细节的具体描述,再由评定者判断编码等级、做出诊断。ADI-R适合于发育年龄>2岁的儿童和,近年来有学者提出关于ADI-R在12~47月龄儿童中应用的新算法,以期将ADI-R用于低龄儿童。但研究发现,ADI-R在3岁以下儿童中的灵敏度较3岁以上儿童低得多(82%比91%)。

  是一种半结构化的孤独症评估工具,使用任务和游戏活动来引发社交沟通和合作互动,观察与ASD相关的社会和沟通行为。目前ADOS应用的最小年龄为18月龄,但18月龄儿童只能使用一个模块,3岁儿童可使用全部模块。研究表明,ADOS诊断的正确率(0.85,3218/3786)较ADI-R(0.80,2037/2546)高,ADOS与ADI-R联合诊断的正确率更高(0.88,1547/1758)。但ADI-R与ADOS诊断的稳定性并不高,研究发现早期确诊为ASD的患儿有19.2%(281/1466)最终确诊并非ASD。

  受到文化教育水平、中英文翻译表达差异以及应用年龄的,量表的有效性受限,基于行为学的诊断难免会存在主观性。

  针对ASD神经影像学方面的研究提示,患儿在额颞叶存在结构或功能的异常,这些结构或功能的异常在ASD早期客观诊断中的价值已受到关注。

  sMRI以人体不同组织的弛豫时间(包括T1和T2)固定且存在差异为原理,利用原子核在内共振所产生的信号经重建成像,是一种非损伤性医学成像技术。

  神经影像学研究认为,ASD患儿存在TCV的异常增大,2~4岁是TCV增大的高峰期。Nordahl等发现,与正常儿童的头围数据相比,ASD男患儿的头围增大6.2%。Schumann等发现,与正常儿童相比,2.5岁的ASD患儿TCV增大7%,其中脑灰质增大5%、脑白质增大10%,以大脑前部增大为主(额叶增大6%、颞叶增大9%、皮质扣带回增大8%),大脑后部的顶叶、枕叶比较,差异无统计学意义(P>0.05)。Hazlett等对2岁的ASD患儿与正常儿童进行颅脑MRI检测发现,ASD患儿的TCV增大6%,脑灰质增大5%、脑白质增大6%,大脑皮质表面积增大,皮质厚度未增加。该团队的另一项研究发现,6月龄ASD高危儿童的TCV(约20%后期诊断为ASD)与ASD低风险儿童相比,差异无统计学意义(P>0.05)。

  Mahajan等采用sMRI技术检测ASD患儿与正常儿童中央前回、中央后回、下顶叶皮质感兴趣区域的灰质体积、表面面积以及皮质厚度发现,ASD患儿右侧中央前回、两侧中央后回灰质体积异常增加,左侧下顶叶皮质表面积异常增加。而Wang等对31例男性ASD患儿与31例年龄、利手相匹配的正常发育水平的男童行sMRI检测,并对sMRI结果进行基于体素形态学分析,结果发现,相较于正常发育水平的男童,ASD患儿左侧颞上回及左侧中央后回灰质体积显著增加。vanRooij等综合分析了1571例ASD患者与1651例健康人的sMRI图像发现,ASD患者苍白球、壳核、杏仁核以及伏隔核皮质体积较小,额叶皮质厚度增加,颞叶皮质厚度减小。

  早期研究认为ASD患儿的胼体较小,但近年来出现了不同的观点。Wolff等对ASD高危儿童和ASD低风险儿童的胼体进行影像学检查发现,ASD高危儿童6月龄、12月龄胼体的面积及厚度增大,但24月龄未见差异,该研究认为胼体面积和厚度较大的婴儿发生ASD的可能性更大。

  fMRI通过检测大脑血氧饱和的水平而获得各部位神经元的激活程度,测量ASD患者在认知过程中大脑的激活水平。Funakoshi等对比ASD患儿与正常儿童1~3岁的fMRI图像发现,ASD患儿顶叶下部和皮质扣带回区域的网络功能连接较正常儿童弱。Nebel等对ASD患儿进行fMRI检测发现,患儿中央前回不同功能区的连接强度较正常儿童弱,减弱程度与ASD严重程度呈正相关。

  Emerson等对有ASD家族史的高危婴儿进行fMRI检测发现,fMRI早期筛选ASD的灵敏度高,能识别出6月龄81.8%(9/11)的ASD患儿,这些患儿在24月龄时确诊为ASD。Bernas等首先分析其内部数据库中12例ASD患者与12例正的fMRI数据发现,fMRI检测区分ASD患者与非ASD患者的准确率为86.7%,灵敏度为91.7%,度为83.3%;随后研究又分析了勒文数据库中12例ASD患者与18例正的fMRI数据发现,fMRI的准确率为86.7%,灵敏度为83.3%,度为88.9%;最后将两组数据综合分析发现,fMRI检测筛检ASD的准确率为80%,灵敏度为100%,度为66.7%。

  MRS是将磁共振成像与磁共振波谱技术相结合,测定活体内某一特定组织区域的化学成分,是一种新型、无损伤的功能分析诊断方法。ASD患儿的MRS结果显示出较好的一致性,研究多集中于6~8岁儿童,尚无小年龄儿童的相关研究。MRS利用核磁共振现象和化学位移作用对一系列特定的原子核和化合物进行分析,通过检测脑内代谢产物,间接反映脑功能。目前MRS测定的代谢产物有氮-乙酰基-天门冬氨酸(nitrogen-acetylasparticacid,NAA)、含胆碱复合物、肌酸和磷酸肌酸、谷氨酸(glutamate,Glu)和谷氨酰胺(glutamine,Gln)、γ氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)。

  近年来MRS的研究主要集中在检测脑内NAA、GABA、Glx的水平。NAA是衡量神经密度、完整性以及灵敏度的指标。Mori等对3~6岁的ASD患儿进行MRS检测发现,ASD患儿双侧额叶和左侧杏仁核区域NAA的水平低于正常儿童。Hardan等的研究结果与上述报道一致。

  Glu、Gln以及GABA均为氨基酸类神经递质,通过Glu/Gln循环维持大脑皮质的兴奋与平衡。Port等的研究发现,ASD患儿双侧颞上回区域GABA的水平较正常儿童低,这与Puts等的研究结果一致。Bejjani等分析8例ASD患儿与正常儿童的MRS数据发现,ASD患儿脑内Glx水平较正常儿童高。Naaijen等的研究也发现,ASD患儿脑内NAA、Glu的水平降低,且纹状体呈两侧不对成性(右>左),提示NAA、Glu水平的降低与纹状体的体积相关,ASD患儿脑内低水平的NAA表明神经元结构的完整性及功能受损。

  DTI通过测量脑内水的扩散,显示大脑纤维束的完整性和方向性,其是观察、追踪脑白质纤维束最重要的无创检查方法。常用指标包括部分各向异性(fractionalanisotropy,FA),表示水扩散的方向性(0:随机,1:单向);平均弥散率(meandiffusivity,MD),测量特定体素中水的平均扩散量、轴向及径向扩散系数,衡量水运动与扩散主轴的平行、垂直关系。Shukla等研究发现,ASD患儿双侧额叶FA值下降,双侧额叶、颞叶及顶叶的MD值增加,提示中短距离白质纤维完整性降低。Wolff等对6~24月龄的高危ASD婴儿进行DTI检测发现,6月龄ASD患儿的FA值较正常儿童高,12月龄未见差异,24月龄ASD患儿的FA值下降。

  Peeva等对18例ASD患者与18例正进行语言相关神经通的DTI检测(双侧半球腹侧前运动皮层与辅助运动区、腹侧运动皮质、颞上回、前缘上回、额叶中后回),两组研究对象的FA值比较未发现差异;后于同部位行弥散张量纤维束成像检测发现,ASD组左侧腹侧前运动皮质与辅助运动区的神经连接强度较弱,提示ASD患儿的语言交流障碍与神经发育相关。

  fNIRS是近年来新兴的一项神经影像学技术,尚无应用于婴幼儿的报道。fNIRS是利用血液的主要成分对600~900nm的近红外光有良好的散射性,进而获得大脑活动时氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的变化情况。Li等分析25例9~10岁ASD患儿与正常儿童的fNIRS数据发现,ASD患儿的颞叶皮质出现异常的血流动力学活动,双侧静息态功能连接减弱,氧合血红蛋白、还原血红蛋白波动幅度增强。

  Zhu等对8~11岁的ASD患儿与正常儿童的静息态fNIRS进行检测发现,ASD患儿大脑半球间静息态功能连接减弱,双侧皮质局部功能连接减弱。Lloyd-Fox等采用fNIRS技术检测4~6月龄婴儿对人类社交活动影像(躲猫猫)、非社交性图像(车辆)、人类语音及类声音的反应发现,与ASD低危儿童和ASD高危儿童相比,后期确诊的ASD儿童大脑额下回和颞后区对社交性视觉刺激的反应降低,左侧颞叶对人类语音反应降低、对类声音反应增强。

  ASD是一种复杂的神经发育障碍性疾病,临床表现及症状复杂,且差异颇大,提示神经系统病变具有个体差异性,神经影像学表现复杂多变。ASD早期诊断的神经影像学研究已初见,但目前尚无可被广泛承认的ASD特征性影像学标志,且由于研究样本量小,结论仍有局限性。目前对ASD进行早期干预有助于改善预后,儿童早期神经可塑性是早期干预成效显著的理论基础。因此,ASD早期诊断意义深远,其相关研究是国内外学者关注的重要领域,神经影像学检查作为客观检测手段为ASD患者带来希望,但高性和性的影像学指标仍需进一步深入探讨。

  

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