腦小血管疾病磁共振波譜和張量成像分析

黃立安 張世軍 徐安定 凌雪英 宋雪文 (暨南大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東 廣州 50632)

腦小血管疾病(SVD)是腦血管病一種亞型，累及小穿支動脈，主要供應(yīng)基底節(jié)和放射冠，這些血管的完全閉塞將導(dǎo)致該處腔隙性腦梗死(LI)，不完全的缺血則會引起白質(zhì)疏松，也稱白質(zhì)損害(WML)，臨床癥狀以認(rèn)知損害或癡呆為主〔1～3〕，但導(dǎo)致認(rèn)知損害與腦WML的關(guān)系仍不清楚。磁共振波譜(MRS)和彌散張量成像(DTI)是近年來發(fā)展的新技術(shù)，可以無創(chuàng)高特異性觀察腦白質(zhì)代謝和微觀解剖結(jié)構(gòu)。本研究應(yīng)用MRS聯(lián)合DTI研究SVD患者的WML程度，為SVD導(dǎo)致認(rèn)知障礙提供進(jìn)一步的研究。

1 對象與方法

1.1 實驗對象 參照國內(nèi)外有關(guān)SVD研究〔4～6〕，患者入選標(biāo)準(zhǔn)為:①患者頭顱MRI顯示皮層下白質(zhì)腔隙性腦梗死，直徑小于15 mm，②頭顱MRI顯示有皮層下白質(zhì)疏松，③右利手，左側(cè)額葉為優(yōu)勢側(cè)，④患者簽字知情同意參與研究。排除標(biāo)準(zhǔn):①合并皮質(zhì)及深部核群梗死者，或者有神經(jīng)科局灶癥狀體征如失語、癱瘓等，②合并正常顱壓腦積水、腦外傷、CO中毒、低血糖等導(dǎo)致頭顱MRI腦白質(zhì)異常表現(xiàn)者，③提示心源性腦梗死或者顱內(nèi)有大血管病變，④合并抑郁不能配合認(rèn)知檢查者，⑤一般狀況差，合并重要器官重大疾病或既往有精神病史。SVD入選共12例，為2009年10月至2010年12月在我科住院患者。其中男7例，女5例，年齡47～82歲。

對照組為同年齡段正常健康人，頭顱MRI無腦梗死或白質(zhì)疏松，無其他重大疾病，簽字知情同意參與研究。對照組共6例，男3例，女3例，年齡52～76歲，詳細(xì)登記所有研究對象和對照組臨床資料。經(jīng)暨南大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有受試者和對照組都簽署知情同意書，給予免費磁共振波譜和張量檢測。

1.2 方法 MRS和DTI成像技術(shù):①成像參數(shù):成像儀器為GE 1.5 T signa HD MR掃描儀，梯度場強(qiáng)23 mT·m－1，梯度切換率120 mT·m－1·ms－1，頭頸聯(lián)合線圈，成像序列為 T1flair、T2WI、FLAIR、彌散加權(quán)成像(DWI)、DTI。DTI采用單次激發(fā)自旋回波平面回波技術(shù)(EPI)，參數(shù)如下:TR10000/TE 115 ms;矩陣為128×128;視野(FOV)為24 cm;層厚5 mm，層距1 mm;彌散加權(quán)系數(shù)b=0、b=1000(s·mm－2)，彌散敏感梯度方向為15。DTI的采集時間為144 s。MRS采集選用二維多體素點解析法(PRESS)序列，TR 1000 ms，TE 144 ms，Phase18，NEX 1。白質(zhì)掃描感興趣區(qū)(ROI)在T2WI定位，選擇半卵圓中心層面，保證ROI內(nèi)的結(jié)構(gòu)左右對稱。②圖像采集、處理及分析:采集圖像時用墊固定被掃描者頭部以避免運動偽影，進(jìn)行勻場以減小靜磁場強(qiáng)度不勻的圖像變形，掃描基線平行前后連合平面。MRS和DTI的原始數(shù)據(jù)均由GE AW4.2的軟件進(jìn)行后處理。MRS采用Spectroscopy軟件，代謝物圖像與T2WI圖像匹配，測定半卵圓中心層面代謝物包括乙酰天門冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、膽堿(Cho)等值，并計算出NAA/Cr和Cho/Cr值。DTI采用Diffusion tensor軟件，在校正變形，選定閾值后計算獲得平均彌散度(MD)圖和部分各向異性(FA)圖，同樣選擇T2WI與之匹配疊加，選擇大小、形態(tài)與MRS一致的白質(zhì)ROI區(qū)進(jìn)行測量，算出ROI區(qū)內(nèi)平均彌散值(MD)和各向異值(FA)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS醫(yī)學(xué)統(tǒng)計軟件，采用t－檢驗雙樣本異方差假設(shè)。

2 結(jié)果

實驗組和對照組在ROI區(qū)內(nèi)波譜和張量結(jié)果見表1，表2。比較分析實驗組和對照組在ROI區(qū)內(nèi)的FA參數(shù)值(左右MD和FA值)以及 MRS參數(shù)值(左右的 NAA/Ch，NAA/Cr，Ch/Cr)，發(fā)現(xiàn)兩組MRS參數(shù)值無明顯差異。而兩組FA參數(shù)值比較中，實驗組ROI區(qū)內(nèi)左側(cè)MD平均值為0.989，右側(cè)MD平均值1.016，左側(cè)FA平均值為0.403，右側(cè)FA平均值為0.375，對照組ROI區(qū)內(nèi)為左側(cè) MD平均值為0.749，右側(cè)MD平均值0.88，左側(cè)FA平均值為0.491，右側(cè)FA平均值為0.408。發(fā)現(xiàn)兩組左右MD值、左側(cè)FA值有明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P值分別為0.00054，0.00830，0.02400)。

表1 實驗組ROI區(qū)內(nèi)DTI與MRS結(jié)果

表2 對照組ROI區(qū)內(nèi)DTI與MRS結(jié)果

3 討論

SVD認(rèn)知障礙的主要假說是導(dǎo)致執(zhí)行功能障礙的額葉－皮質(zhì)下通路的中斷〔6～8〕。人類高級認(rèn)知情況無法在動物實驗進(jìn)行，人腦代謝產(chǎn)物和微觀解剖結(jié)構(gòu)研究也只能在活體無創(chuàng)進(jìn)行。MRS能夠在活體無創(chuàng)測量腦組織的代謝產(chǎn)物濃度，直接反映腦代謝。NAA主要位于成熟神經(jīng)元和神經(jīng)突起如軸突內(nèi)，其含量的多少反映神經(jīng)元的功能狀態(tài)。Cho反映腦內(nèi)總的膽堿含量，參與細(xì)胞膜的構(gòu)成，并且是神經(jīng)遞質(zhì)乙酞膽堿的前體。DTI可以無創(chuàng)高特異性觀察腦白質(zhì)的微觀解剖結(jié)構(gòu)。腦白質(zhì)中的白質(zhì)束走行具有高度的方向性，MD主要反映彌散運動的快慢而忽略彌散各向異性，即在所有方向上的水分子擴(kuò)散大小的平均值，F(xiàn)A反映水分子在腦組織中各向異性的特征，通過MD、FA等不同參數(shù)成像，來定量檢測腦白質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的異常。MRS和DTI技術(shù)可以更加敏感發(fā)現(xiàn)某些在傳統(tǒng)MRI正常的白質(zhì)，其有明顯的代謝及神經(jīng)結(jié)構(gòu)的異?！?～8〕。我們希望通過 MRS和DTI技術(shù)，觀察半卵圓中心白質(zhì)腦代謝情況和微觀結(jié)構(gòu)，更為深入地了解SVD的白質(zhì)損害程度。

本研究提示SVD組在ROI區(qū)有白質(zhì)解剖結(jié)構(gòu)明顯損害。ROI區(qū)位于半卵園中心，為額葉－皮層下通路的重要部位，該處存在明顯的解剖結(jié)構(gòu)損害從另外一個側(cè)面也證明了SVD患者額葉－皮層下通路損害的假說。Charlton等〔9〕利用DTI技術(shù)動態(tài)觀察2年84例健康中老年人，發(fā)現(xiàn)WML、腦容積的改變與認(rèn)知無關(guān)，而DTI上檢測FA、MD值與認(rèn)知下降中工作記憶明顯相關(guān)。最近一項大樣本503例SVD患者在DTI上的研究也發(fā)現(xiàn)，SVD認(rèn)知損害與DTI上的MD值高度相關(guān)，并認(rèn)為DTI可作為研究SVD的重要工具，DTI上的MD值可作為SVD疾病進(jìn)展的重要指標(biāo)〔10〕。

本研究提示腦代謝在SVD發(fā)病機(jī)制方面可能并無太大作用。但Nitkunan等〔11〕利用MRS聯(lián)合DTI對SVD患者、高血壓患者和正常對照組進(jìn)行研究，以半卵圓中心為ROI區(qū)，發(fā)現(xiàn)SVD組NAA值下降及MD值增高，兩者明顯相關(guān)，提示ROI區(qū)微觀解剖結(jié)構(gòu)損害是否與腦代謝異常有關(guān)。隨后Nitkunan等〔6〕又利用 MRS測定29例SVD患者和35例對照組，發(fā)現(xiàn)SVD組有NAA值下降，但NAA下降與臨床認(rèn)知損害并無相關(guān)，且將MRI－T2序列白質(zhì)損害因素納入進(jìn)行統(tǒng)計分析后，發(fā)現(xiàn)兩組MRS上包括NAA等參數(shù)值并無明顯差異，說明MRS上的腦代謝指標(biāo)并不能作為SVD嚴(yán)重與否的外在指標(biāo)。

DTI研究證實了SVD患者應(yīng)該存在有皮層下包括半卵圓中心處解剖結(jié)構(gòu)損害，但是該處是否有腦代謝異常，且該處解剖結(jié)構(gòu)異常是否與腦代謝異常有關(guān)仍不清楚。我們認(rèn)為DTI聯(lián)合MRS將為SVD研究提供了一個重要的手段，有必要進(jìn)一步開展多中心大樣本的聯(lián)合研究。

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