1H-MRS在高碘和低碘引起腦損害診斷中的應(yīng)用

郝 鑫,張旭雯

(吉化集團(tuán)公司總醫(yī)院 1.磁共振科;2.電診科,吉林吉林 132022）

碘是機(jī)體的必需微量元素,低碘和高碘都會造成海馬組織和神經(jīng)細(xì)胞一定程度的損傷。氫質(zhì)子磁共振波譜分析(H-MRS）是基于化學(xué)位移原理測定體內(nèi)化學(xué)成分的一種無創(chuàng)傷性術(shù),可以早期發(fā)現(xiàn)腦組織代謝物的異常。本研究分析28例碘異常病例海馬區(qū)的H-MRS,探討其在碘異常引起腦損害疾病中的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料選擇2004年6月1日-2005年8月1日臨床診斷碘異常引起腦損害的患者28例,男12例,女16例,年齡7-14歲、平均 10.5歲。以尿碘值為標(biāo)準(zhǔn),其中低碘組 16例(＜100/μ g/L。）,高碘組12例(＞300“μ g/L）。臨床表現(xiàn)為:智力障礙(5例）,學(xué)習(xí)記憶功能低下(8例）,聽力障礙(2例）,甲狀腺功能低下(8例）及甲狀腺功能亢進(jìn)(5例）。選擇15例正常人海馬區(qū)H-MRS作為對照組。

1.2 H-MRS成像采用日本東芝公司生產(chǎn)的ExcelATRTM型1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀,仰臥位,頭顱正交線圈。橫斷位SE T1wI(TR 500 ms,TE l5 ms）、FSE T2WI(TR 4 000 ms。TE l00 ms）,FLAIR序列斜冠狀位垂直于右側(cè)海馬長軸,建立定位圖像。點(diǎn)分辨波譜序列(PRESS）,TR1500 ms,TE136 ms,自動勻場,多體素相位矩陣掃描,成像視野(FOV）:160 mm×160 mm,興趣區(qū)(VOI）包括兩側(cè)海馬和顳葉新皮層,范圍:100/110 mm×60mm,層厚:15mm。采用橢圓形K空間采集,32×32相位編碼。體素大小:5 mm×5mm×15mm。水抑制采用化學(xué)位移。對獲得信號進(jìn)行后處理分析,波譜儀自帶軟件計算出代謝物N一乙酰天門冬氨酸(NAA）2.02 ppm、膽堿(Cho）3.2 ppm、肌酸(Cr）3.02 ppm、谷氨酸(Glu）2.30 ppm、γ氨基丁酸(GABA）3.65 ppm等物質(zhì)的波峰下面積,結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s）表示。

1.3 指標(biāo)檢測及統(tǒng)計學(xué)處理將數(shù)據(jù)歸類利用SPSS12.0統(tǒng)計學(xué)軟件包分析,計算低碘組與高碘組海馬區(qū)代謝物濃度,與正常人海馬區(qū)的正常腦組織代謝物濃度做對照,采用t檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

28例碘異常腦損害病例的H-MRS結(jié)果見表1。

低碘組與高碘組在磁共振成像上均表現(xiàn)為腦溝、腦回減少變淺、不規(guī)則,腦室擴(kuò)張,腦皮質(zhì)變薄,髓質(zhì)變寬。H-MRS顯示28例碘異?；颊叩暮ｑR區(qū)各種代謝物結(jié)果見表1。

表1 28例碘異常腦損害病例的H-MRS(n=28,ppm）

3 討論

3.1 H-MRS的原理及代謝物的意義H-MRS是利用磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用對氫原子核及其化合物進(jìn)行分析,是一種無損傷性研究人腦和多種腦疾病的腦內(nèi)化合物和代謝變化的新技術(shù)。通過射頻脈沖激勵被檢物質(zhì)的原子核,在化合物固有的位置上顯示其波峰,峰下面積與共振核的數(shù)目成正比,以曲線的形式表示出MRl上感興趣區(qū)內(nèi)物質(zhì)生化代謝的變化,得到解剖形態(tài)與生化改變綜合診斷。目前已經(jīng)基本明確NAA、ChoCr等主要波譜的生理意義,同時確定了半定量的標(biāo)準(zhǔn)。NAA主要位于成熟的神經(jīng)元內(nèi)及其突觸內(nèi),其減少不僅反應(yīng)神經(jīng)元的缺失,還可能與軸突損傷、突觸活動改變有關(guān)。Cho主要是可溶解的膽堿化合物,與細(xì)胞膜磷脂代謝有關(guān)。Cho的升高反映了磷脂降解產(chǎn)物的堆積,降低可能與髓鞘形成過程中轉(zhuǎn)變髓鞘大分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。Cr包括肌酸和磷酸肌酸,它們參與體內(nèi)的能量代謝,在正常腦組織中波峰相對穩(wěn)定,在細(xì)胞量減少或能量耗竭時,其峰值也下降。Glu是腦內(nèi)主要的興奮性氨基酸,它廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng),通過特異性受體介導(dǎo)一系列高級神經(jīng)活動如認(rèn)知、學(xué)習(xí)記憶等,參與大腦海馬長時程突觸增強(qiáng)(LTP）的產(chǎn)生。并且是重要的細(xì)胞抗氧化劑,對自由基細(xì)胞有保護(hù)作用,在線粒體代謝中具有重要功能。GABA是Glu重要的代謝產(chǎn)物,在突觸傳遞和神經(jīng)元活動中具有特殊作用,是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的一種抑制性氨基酸遞質(zhì),具有抗焦慮作用,并與學(xué)習(xí)記憶行為有關(guān)。由此可見,H-MRS能反映腦組織不同代謝產(chǎn)物的改變,可反映神經(jīng)元生長分化、腦能量代謝和髓鞘化過程改變,可在MRI形態(tài)學(xué)改變之前即顯示腦組織的代謝異常。

3.2 低碘引起腦損害的機(jī)制及H-MRS改變電鏡下觀察低碘使海馬組織單位面積神經(jīng)元分布明顯稀疏,齒狀回顆粒細(xì)胞退行性變,胞核固縮或淡染溶解,核膜模糊,胞體腫脹變性,部分胞膜及突觸內(nèi)小泡模糊,胞質(zhì)淡染、減少,線粒體擴(kuò)張、嵴斷裂、溶解,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體變性擴(kuò)張,神經(jīng)微絲、游離核糖體減少,胞漿內(nèi)可見多少不等的溶解空泡,樹突、軸突突觸聯(lián)系稀少。神經(jīng)纖維髓鞘的形成是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育成熟的標(biāo)志,低碘使大腦海馬纖維著色少,髓質(zhì)結(jié)構(gòu)稀疏、纖維變細(xì)、不完整,髓鞘發(fā)育不良,結(jié)構(gòu)紊亂,板層斷裂,腦內(nèi)神經(jīng)元減少,所以低碘時NAA下降。海馬內(nèi)含有較多的膽堿能神經(jīng)元,使神經(jīng)活動參與學(xué)習(xí)記憶過程。膽堿能遞質(zhì)代謝障礙及相關(guān)神經(jīng)元興奮活動障礙是導(dǎo)致動物學(xué)習(xí)記憶能力低、條件反射不易形成和鞏固的原因,低碘對膽堿能神經(jīng)元造成不可逆性損傷,所以Cho減少。低碘對GABA的攝取有抑制作用,這就導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)間隙內(nèi)抑制性遞質(zhì)功能增加,從而引起腦功能異常,所以GABA減少。本組實(shí)驗(yàn)中H-MRS示低碘組NAA降低、Cho、GABA明顯減少,提示H-MRS可以發(fā)現(xiàn)低碘導(dǎo)致大腦發(fā)育期氨基酸、脂質(zhì)代謝紊亂,大腦的蛋白質(zhì)合成及突觸間的神經(jīng)信息的傳遞異常。

3.3 高碘引起腦損害的機(jī)制及H-MRS改變電鏡下觀察高碘可以使海馬細(xì)胞核濃縮,胞漿增多,特別是核周的細(xì)胞質(zhì)減少消失,出現(xiàn)了空暈現(xiàn)象,局灶性脫髓鞘和神經(jīng)元吞噬現(xiàn)象,神經(jīng)細(xì)胞核腫脹變性,異染色體明顯減少,結(jié)構(gòu)松懈,部分區(qū)域成片狀丟失,胞質(zhì)中線粒體結(jié)構(gòu)腫脹變性,嵴斷裂消失,突觸前后膜結(jié)構(gòu)模糊,突觸小泡明顯減少,樹突軸突內(nèi)微絲微管減少,神經(jīng)纖維隨化程度低,所以,高碘時NAA減少。最近研究表明,高碘使大腦膽堿脂酶含量增加,使海馬區(qū)乙酰膽堿轉(zhuǎn)移酶活性增加,加速了乙酰膽堿的分解,使乙酰膽堿含量增多,影響人和動物的學(xué)習(xí)記憶能力,所以高碘時Cho增加。腦組織中含有豐富的游離氨基酸,大腦游離氨基酸的正常代謝對于維持腦的正常功能是十分重要的,高碘所致高T4狀態(tài)可使谷氨酸GLU明顯升高,GABA明顯下降,且有劑量一效應(yīng)關(guān)系,改變的結(jié)果是興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng),這種興奮作用可能與甲亢發(fā)病機(jī)制有關(guān)。本組實(shí)驗(yàn)中H-MRS示高碘組Cho增加、Glu升高、GABA。NAA明顯減少,提示H-MRS可以發(fā)現(xiàn)高碘導(dǎo)致腦組織細(xì)胞代謝、生長、分化、傳遞功能的異常,為臨床早期發(fā)現(xiàn)神經(jīng)發(fā)育的異常和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷提供有力的依據(jù)。

3.41H-MRS應(yīng)用于碘異常引起腦損害的展望HMRS是一種非侵襲性的波譜采集方式,其敏感性高,信號較強(qiáng),能檢測有關(guān)能量代謝、磷脂類代謝及糖代謝、氨基酸代謝、神經(jīng)遞質(zhì)等多種化合物,反映了更多的化學(xué)信息。H-MRS的一次成功成像能獲得選定的較大興趣區(qū)的各個單元格的多體素波譜,顯示代謝物濃度的空間分布,適宜于觀察代謝物的區(qū)域變化,反映病灶中心及其周圍代謝物的非均一性改變,有助于明確病變性質(zhì)、估計病變程度。目前,H-MRS技術(shù)還不成熟。其信噪比和空間分辨率較低,采集對磁場的均勻性要求高,今后臨床醫(yī)學(xué)影像人員不斷的探索與掌握活體波譜檢查和后處理分析技術(shù),各種代謝物區(qū)間分布與腦組織病理生理學(xué)改變的關(guān)系,將對H-MRS臨床應(yīng)用起著積極的推動作用。

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