目的本研究首先通过建立脑损伤动物模型,观察外伤后不同时期弥散张量成像(Diffuse tensor imaging, DTI)和磁敏感加权成像(Susceptibility-weighted imaging, SWI)动态变化规律,评价影像学资料与动物神经功能损伤评分及病理改变之间的相关性,从病理学上更好地理解创伤性脑损伤(traumatic brain injury, TBI)的影像学表现。并且动态测量、分析TBI患者不同时间点的DTI、SWI数据,评价其与临床资料的相关性,以探讨针对外伤后不同时期,DTI及SWI在反映TBI病理生理学改变、病程发展及预后方面的应用价值。材料与方法1、新西兰兔51只,随机分为对照组(n=3)、和损伤组(n=48)。选择不同旋转角度,采用瞬间旋转致脑弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury, DAI)损伤装置对损伤组动物分别造成轻度(n=24)、重度(n=24)损伤。每个损伤组又分为致伤后1h、6h、12h、24h、48h、72h、1w、2w共8个时相亚组进行观察,每亚组3只。动物致伤前,行常规MRI、DTI和SWI检查。致伤后,观察其行为学改变,进行神经功能损伤评分(NSS),并在预设观察时间点再次行MRI检查。动物分批处死取脑后,组织切片行HE染色、B-淀粉样前体蛋白(B-APP)免疫组化染色。测量动物致伤前、致伤后各观察时间点时皮层下白质、胼胝体、脑干处的FA值、ADC值以及各测量血管(大脑内静脉、腹内、外侧静脉、背侧矢状窦、背侧小脑静脉、脑干背侧正中静脉)的静脉血相位值。比较致伤前、后的SWI相位图,分别记录“异常血管征”在轻、重度损伤组中的阳性率。镜下观察HE染色结果,计数各观察时间点时,皮层下白质区、胼胝体、脑干处每5个×400高倍视野下阳性轴索计数。比较致伤前后以及轻、重度致伤组之间的各MRI测量值,观察各测量值的动态变化规律。将不同时间各观察区的FA值、ADC值以及各静脉血液相位值与NSS评分行相关性分析。比较轻、重度损伤组之间的β-APP阳性轴索计数,将不同时间各观察区FA值、ADC值与阳性轴索计数行相关性分析。比较轻、重度损伤组之间“异常血管征”的阳性率,以及“缓解型”、“进展型”异常血管征在轻、重度损伤组间发生率的差异。2、对59例共计89人次的TBI患者和60例年龄、性别匹配的健康对照者行常规MRI、DTI、SWI检查,记录TBI患者伤后24h内的GCS评分和伤后6个月时的GOS评分。TBI患者的成像时期包括急性期、亚急性期、伤后1-3月。其中轻度(GCS=13分)外伤组共计35例,中重度(GCS=12分)外伤组共计24例,预后较好组(GOS4-5)共计44例,预后较差组(GOS1-3)共计15例。测量正常对照者、不同时期TBI患者各脑叶白质、胼胝体、内囊、大脑脚、脑桥、延髓处的FA值、ADC值,以及各测量血管(大脑内静脉、基底静脉、大脑中浅静脉、上矢状窦、小脑静脉、脑干前正中静脉)的静脉血相位值。通过对照组与外伤组相位图的比较,判断“异常血管征”的出现率,并比较轻度、中重度TBI患者之间“异常血管征”的阳性率。比较对照组和TBI患者间以及轻、中重度TBI患者之间各MRI数据的差异,观察各MRI测量值动态变化规律。将不同时期各观察部位(血管)的测量值与GCS评分行相关性分析；比较不同预后组之间的各项MRI数据。结果1、DAI动物致伤后出现不同程度行为学改变,各观察区的13-APP阳性轴索计数在伤后24h-48h达峰。重度致伤组各观察区阳性轴索计数高于轻度组。2、DAI动物在伤后2w内FA值明显低于致伤前,重度致伤组为著。伤后2w内FA值与NSS评分呈负相关,伤后12h-72h的FA值与β-APP阳性轴索计数亦呈负相关。急性期ADC值减低,并在伤后2w时开始回升,其与NSS评分、β-APP阳性轴索计数之间的相关性不及FA值。3、DAI动物伤后各测量血管的静脉血相位值明显减低,重度致伤组为著。与轻度致伤组相比,重度致伤组的静脉血相位值呈持续减低、好转滞后的特点。急性期静脉血相位值与NSS评分呈统计学负相关,以幕上浅静脉为著。4、重度致伤组中“异常血管征”的阳性率明显高于轻度致伤组,而且“进展型”异常血管征的发生率也高于轻度致伤组。5、TBI患者多数观察区的FA值在急性期、亚急性期、伤后1-3月明显减低,但轻度TBI患者的胼胝体、内囊FA值在急性期高于对照组。FA值与GCS值呈明显正相关,在不同预后组之间也具有显著差异。在伤后1-3月时胼胝体处FA值这种统计学意义仍能体现。ADC值在TBI患者不同时期变化复杂多样,与GCS、GOS评分间相关性不及FA值。6、TBI患者各测量血管的静脉血相位值呈现急性期下降、亚急性期及伤后1-3月逐渐回升的趋势,中重度TBI患者的静脉血相位值下降更明显。急性期、亚急性期的静脉血相位值与GCS评分间相关性较好,在不同预后组之间也具有显著性差异,其中以幕上浅静脉略著。7、中重度TBI患者中,“异常血管征”的阳性率明显高于轻度TBI患者。结论1、本研究所采用的瞬间旋转致脑弥漫性轴索损伤装置可行性及重复性好,可用于制作较理想的中小动物DAI模型。2、FA值的减低反映了轴索的损伤,其与DAI动物的致伤程度、TBI患者的损伤程度之间具有良好的相关性,并能反映预后改变。但急性期时轻度TBI患者的胼胝体、内囊处FA值较正常对照值升高,提示了细胞毒性水肿的存在。在外伤1-3月时,DTI仍能反映出白质纤维束的损伤。3、ADC值在脑外伤后呈双相性改变,与损伤程度、预后之间的相关性不及FA值敏感、准确。FA值与ADC值相结合可有助于细胞毒性水肿与血管源性水肿的鉴别。4、SWI提供的静脉血相位值可提示静脉血氧饱和度的水平,进而反映出脑外伤后血氧代谢的变化。5、DAI动物和TBI患者在外伤急性期均出现静脉血相位值明显下降的改变,提示血氧饱和度的下降以及脑内氧合不足的状态,亚急性期及以后逐渐回升。急性期、亚急性期的静脉血相位值与损伤程度、预后相关性较密切。6、SWI的相位图中的“异常血管征”,提示了脑内的广泛损伤以及血氧代谢的异常。在DAI动物致伤急性期时,还可观察到“缓解型”、“进展型”两种类型的异常血管征。7、DTI和SWI反映了外伤后脑内病理生理学改变的不同方面,二者的联合应用或单独成像均可为临床TBI的诊断、治疗、预后评价提供更多有价值的信息。