健康成年人海馬磁共振波譜與擴散加權(quán)成像研究*

郝敬軍莊偉雄文海忠龍小武崔凌

健康成年人海馬磁共振波譜與擴散加權(quán)成像研究*

郝敬軍①莊偉雄①文海忠①龍小武①崔凌①

目的：利用氫質(zhì)子磁共振頻譜和擴散加權(quán)成像，分析健康青年、中年兩個年齡組兩側(cè)海馬的腦代謝物濃度及表觀擴散系數(shù)（ADC值）的變化，旨在為各種與海馬相關(guān)疾病的早期診斷和病情評估提供依據(jù)。方法：對40名健康青年、中年兩組志愿者雙側(cè)海馬行磁共振波譜（MRS）及擴散加權(quán)成像（DWI）檢查，計算雙側(cè)海馬N-乙酰天門冬氨酸/（肌酸+膽堿）NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值及表觀彌散系數(shù)（ADC）值。結(jié)果：健康成年人左、右兩側(cè)海馬的腦代謝物濃度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表觀彌散系數(shù)（ADC）值比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。健康青年組、與健康中年組海馬的腦代謝物濃度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表觀彌散系數(shù)（ADC）值比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論：以氫質(zhì)子磁共振頻譜和擴散加權(quán)成像測定的NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值及ADC值為標(biāo)準(zhǔn)，為各種與海馬相關(guān)疾病的早期診斷和病情評估提供依據(jù)。

健康成年人； 氫質(zhì)子磁共振頻譜； 擴散加權(quán)成像； 海馬

海馬內(nèi)代謝物含量及ADC值的改變是判斷海馬正常生理狀態(tài)和病理變化的基礎(chǔ)，利用核磁共振對健康成年人海馬的研究，可以為臨床判斷其正常變化與病情發(fā)展提供可靠依據(jù)，氫質(zhì)子磁共振波譜是無創(chuàng)性、無射線輻射傷害，進(jìn)行活體組織化學(xué)物質(zhì)檢測的唯一方法，可以提供腦的有關(guān)代謝信息，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病鑒別診斷的重要方法之一，擴散加權(quán)成像（DWI）是目前唯一能檢測活體組織內(nèi)水分子擴散運動的無創(chuàng)性方法，本研究采用西門子1.5 T MRI檢測了健康青年、中年人雙側(cè)海馬代謝物的含量及ADC值的變化，來判斷健康青年、中年人雙側(cè)海馬代謝物含量和ADC值的正常范圍，從而為健康成年人海馬區(qū)生理變化以及異常疾病異常病理變化的研究提供影像學(xué)證據(jù)，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取健康成年人40例，既往無精神疾病史及精神疾病家族史，無顱腦外傷、腦器質(zhì)性疾病史及顱腦手術(shù)史，無精神活性物質(zhì)濫用史，將其分為兩組。其中21～30歲的20例作為青年組，平均年齡（23.9±4.6）歲。31～40歲的20例作為中年組，平均年齡（35.4±5.2）歲。本研究中所有受試者均簽署研究知情同意書。

1.2 設(shè)備、掃描資料 研究使用的MRI設(shè)備是德國SIEMENS AVANTO1.5T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，檢查時患者置仰臥位在靜息狀態(tài)下進(jìn)行，常規(guī)掃描為自旋回波T1WI、T2WI及FLAIR序列，T1WI序列：TR 500 ms，TE 11 ms；T2WI序列：TR 4550 ms，TE 99 ms；FLAIR序列：TR 9000 ms，TE 90 ms，在海馬區(qū)選擇20 mm×20 mm×20 mm的立方體的感興趣區(qū)，選取海馬為中心的位置并避開周圍腦脊液及顱底結(jié)構(gòu)，對所選擇的感興趣區(qū)進(jìn)行手動勻場，應(yīng)用PRESS序列定位采集MRS圖像：TR 1500 ms，TE 135 ms，激勵次數(shù)192，采集時間254 s。采集NAA、Cho、Cr的相對水平，DWI檢查采用單次激發(fā)自旋回波-回波平面DWI序列，TR 3400 ms，TE 102 ms，本研究采用臨床上常規(guī)應(yīng)用的b值取0及1000 s/mm2的DWI序列。

1.3 后處理及圖像分析 由兩名有經(jīng)驗的影像科醫(yī)師完成所獲圖像及數(shù)據(jù)的處理，排除取樣部位的偏差，明確數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，經(jīng)西門子隨機軟件處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)、圖像來反映NAA、Cr、Cho的相對水平及ADC值范圍，

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 11.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計量資料用（±s）表示，比較采用t檢驗，計數(shù)資料采用 χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 健康成年人左、右海馬各項觀察指標(biāo)的比較 健康成年人左、右兩側(cè)海馬的腦代謝物濃度NAA/（Cr+Cho）、NAA/ Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表觀彌散系數(shù)（ADC）值比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

2.2 健康青年組與中年組兩側(cè)海馬各項觀察指標(biāo)的比較 健康青年組與健康中年組兩個年齡組兩側(cè)海馬的腦代謝物濃度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表觀彌散系數(shù)（ADC）值比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

表1 左、右兩側(cè)海馬NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值及ADC值（±s）

表1 左、右兩側(cè)海馬NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值及ADC值（±s）

部位 NAA/（Cr+ Cho） NAA/Cr NAA/Cho Cho/Cr ADC值左側(cè)海馬（n=40） 0.72±0.06 1.76±0.10 1.38±0.11 0.95±0.07 0.81±0.30右側(cè)海馬（n=40） 0.73±0.07 1.73±0.08 1.36±0.09 0.97±0.09 0.80±0.29

表2 青年、中年組海馬NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值及ADC值（±s）

表2 青年、中年組海馬NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr比值及ADC值（±s）

組別 NAA/（Cr+Cho） NAA/Cr NAA/Cho Cho/Cr ADC值青年組（n=20） 0.76±0.08 1.77±0.12 1.37±0.10 0.97±0.10 0.82±0.33中年組（n=20） 0.73±0.06 1.75±0.10 1.36±0.12 0.94±0.08 0.80±0.27

3 討論

磁共振波譜（MRS）是利用磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用，對特定原子核及其化合物進(jìn)行分析，是一種無創(chuàng)性、無輻射性研究活體組織生化代謝的一種新技術(shù)，將一個空間內(nèi)許多信號分別用不同的峰值曲線顯示而成，是目前唯一可以在活體進(jìn)行無創(chuàng)性檢測細(xì)胞水平代謝的檢測方法，它可顯示某些異常代謝物的出現(xiàn)及一些正常代謝產(chǎn)物含量的異常改變。本研究測定的代謝產(chǎn)物包括NAA、CHO和Cr。擴散加權(quán)成像（DWI）是一種對水分子擴散運動敏感的成像方法，DWI的對比度不取決于T1、T2弛豫時間，而取決于水分子的擴散運動，主要根據(jù)D值（D 為擴散系數(shù)）分布成像，常用ADC來描述在活體擴散成像上觀察到的表觀作用，反映組織微觀結(jié)構(gòu)和微觀運動的內(nèi)部特征，在分子水平提供反映腦功能狀態(tài)的獨特信息[1]。它具有早期診斷價值及能夠在常規(guī)影像形態(tài)學(xué)發(fā)生肉眼可視的改變前探測到病變異常特點[2]，可以檢測出與組織的含水量改變有關(guān)的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)的早期改變。本研究主要是研究健康成人海馬兩側(cè)ADC值的變化。N-乙酰天冬氨酸（NAA）是腦內(nèi)含量僅少于谷氨酸的一種氨基酸，因其主要存在于神經(jīng)元胞體和軸突中，主要由線粒體產(chǎn)生，而不存在于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，故被認(rèn)為是神經(jīng)元的標(biāo)志物[3]。NAA的波譜位于2.0 ppm處，其濃度改變反映了不同疾病狀態(tài)下神經(jīng)元的變化情況，有研究表明NAA其濃度與神經(jīng)元的成熟和數(shù)量有關(guān)[4]。因此，NAA濃度降低反映了神經(jīng)元或軸突的破壞和缺失以及功能的異常。黃海東等[5]利用氫質(zhì)子磁共振波譜研究認(rèn)為年齡小于50歲NAA濃度無明顯變化，本研究所得出的數(shù)據(jù)表明健康成人左右兩側(cè)及健康中、青年組海馬區(qū)的NAA濃度無明顯變化，即腦內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量無明顯減少。

膽堿（Cho）是細(xì)胞膜磷脂代謝的中間產(chǎn)物，是生物體內(nèi)合成磷脂、卵磷脂、溶血卵磷脂、膽堿縮醛磷脂、神經(jīng)鞘磷脂等重要膜成分的前體，它同時也是腦內(nèi)重要的神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿生物合成的前體，Cho的波譜位于3.2 ppm處，Cho峰值的增加與膜崩解、翻轉(zhuǎn)增加、髓鞘形成及炎癥有關(guān)[6]。安維民等[7]認(rèn)為健康成人腦內(nèi)Cho濃度與年齡無關(guān)，本研究結(jié)果表明健康成人海馬左右兩側(cè)及健康中、青年組海馬區(qū)的cho值無明顯差異，說明膽堿類物質(zhì)和神經(jīng)的髓鞘在成年人中并不隨年齡的增長而變化。

肌酸（Cr）包括肌酸、磷酸肌酸及較低水平的γ-氨基丁酸等，主要存在于神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞中，反映的是能量代謝，是高能磷酸鹽的儲備形式及ATP和ADP的緩沖劑，Cr的波譜位于3.02 ppm處，Cr在腦細(xì)胞中通過存儲高能磷酸鍵起緩沖劑的作用，用來維持組織的能量依賴系統(tǒng)，反映大腦代謝平衡的維持情況，能量代謝減退時增加，同時參與了細(xì)胞膜與髓鞘的構(gòu)成[8]。有研究發(fā)現(xiàn)Cr的濃度在腦內(nèi)不同代謝條件下包括病理狀態(tài)下其總量是相對恒定的，常被用作與其他代謝物比較的標(biāo)準(zhǔn)[9]。本研究結(jié)果表明健康成人海馬左右兩側(cè)及健康中、青年組海馬區(qū)的Cr值無明顯差異。故健康成人海馬左右兩側(cè)及健康中、青年組海馬區(qū)的NAA/ （Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值無明顯差異。

擴散加權(quán)成像（DWI）即利用表觀彌散系數(shù)（ADC值）值分布成像，ADC通過取兩個不同的b值計算得到，其公式為ADC=ln（s2/s1）/（b2-b1），其中s2和s1分別是b值為0和1000 s/mm2的信號強度，b為彌散敏感系數(shù)。利用以上公式計算出的ADC值去除了患者的運動及梯度磁場等的影響，可代表水分子在組織內(nèi)的彌散能力，ADC值越高，組織內(nèi)水分子彌散運動越強，在DWI圖上表現(xiàn)為低信號，相反ADC值越低，DWI圖上表現(xiàn)為高信號。金琴娣等[10]研究健康正常成年人兩側(cè)ADC值無明顯差異，本研究結(jié)果表明健康成人海馬左右兩側(cè)及健康中、青年組海馬區(qū)的ADC值無明顯差異。

代謝變化往往早于形態(tài)學(xué)改變，因此通過觀察海馬代謝物的改變有助于早期發(fā)現(xiàn)與海馬相關(guān)的疾病。目前1H-MRS 和DWI廣泛地應(yīng)用于臨床疾病輔助診斷，筆者通過本研究初步了解正常健康成人海馬代謝物特征及濃度，在這基礎(chǔ)上繼續(xù)建立正常的參照體系，為各種與海馬相關(guān)疾病的早期診斷和病情評估提供依據(jù)。

[1] Li T Q，Takhashi A M，Hindmarsh T，et al.ADC mapping by means of a single-shot spiral MRI technique with application in acute cerevral ischemia[J].Magn Reson Med， 1999， 41（1）： 143-147.

[2] Koh D M，Collins D J.Diffusion-weighted MRI in the body：applications and challenges in oncology[J].AJR，2007，188（6）：1622-1635.

[3] Cheng L L， Ma M J， Becerra L，et al.Quantitative neuropathology by high resolutiog magic angle spinning proton magnetic resonance spectroscopy[J]. Proc Natl Acad Sci， 1997， 94（12）： 6408-6413.

[4] Peden C J，Rutherford M A，Sargentoni J，et al. Proton spectroscopy of the neonatal brain following hyppoxic-ischeamic in Jury[J].Dev Med Child Neural，1999，35（6）：502-510.

[5]黃海東，顧建文，楊春敏，等.正常人海馬質(zhì)子磁共振波譜研究[J].四川醫(yī)學(xué)，2008，29（6）：774-776.

[6]馬曉臣，王桂枝，王元春，等.正常人不同年齡段腦海馬區(qū)1HMRS變化的臨床研究[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2010，19（16）：1965-1966.

[7]安維民，蔡幼銓，邱本勝，等.健康成人腦代謝濃度以及比值1H-MRS研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2001，9（6）：414-417.

[8]葉靜，張文波，祁吉，等.實驗性癲癇磁共振波譜與病理血對照研究[J].中華放射學(xué)雜志，2002，34（7）：488-491.

[9] Sarchielli P， Presciutti O， Alberti A， et al. A1H magnetic resonance spectroscopy study in patients with obstructive sleep apnea[J]. Eur J Neurol，2008，15（10）：1058-1064.

[10]金琴娣，居勝紅，孟愛芬，等.擴散加權(quán)成像對癲癇診斷價值的臨床研究[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2005，33（2）：104-106.

Healthy Adult Hippocampal Magnetic Resonance Spectroscopy and Diffusion-weighted Imaging Studies

HAO Jing-jun，ZHUANG Wei-xiong，WEN Hai-zhong，et al.//Medical Innovation of China，2014，11（12）：072-074

Objective：To analyze healthy young， middle-aged brain metabolite concentrations on both sides of the hippocampus in both age groups and apparent diffusion coefficient （ADC value） changes， aim at all species and providing the basis for early diagnosis and assessment of disease hippocampus-related diseases.Method：Checked two bilateral hippocampal magnetic resonance spectroscopy （MRS） and diffusion-weighted imaging （DWI）of 20 healthy young volunteers and 20 healthy middle-aged volunteers， calculated bilateral hippocampal N-acetyl aspartate/（creatine+gall alkali）NAA/ （Cr+Cho）， NAA/Cr， NAA/Cho and Cho/Cr values and apparent diffusion coefficient （ADC） values.Result：Healthy adults left and right sides of NAA/（Cr+Cho），NAA/Cr，NAA/Cho， Cho/Cr and ADC value had no significant difference（P＞0.05）. There had no significant difference of between healthy middle-aged group and the healthy young group in NAA/（Cr+Cho），NAA/Cr，NAA/Cho， Cho/Cr and ADC value（P＞0.05）.Conclusion：The proton magnetic resonance spectrum and diffusion-weighted imaging measure NAA/（Cr+Cho）， NAA/Cr， NAA/Cho and Cho/Cr values and ADC value criteria for the early diagnosis of various diseases associated with the hippocampus and provide the basis for assessing the condition.

Healthy adults； Hydrogen proton magnetic resonance spectrum； Diffusion-weighted imaging；Hippocampus

10.3969/j.issn.1674-4985.2014.12.027

2014-01-22） （本文編輯：黃新珍）

廣東省云浮市衛(wèi)生局科研基金項目（2013B06）

①廣東省云浮市人民醫(yī)院 廣東 云浮 527300

郝敬軍

First-author’s address：The People’s Hospital of Yunfu City，Yunfu 527300，China