阿爾茨海默病后扣帶回3.0T磁共振質(zhì)子波譜成像的研究

梁茗+李中春

[摘要] 目的 探討阿爾茨海默?。ˋD）患者后扣帶回磁共振波譜的特點(diǎn)。 方法 選取臨床確診AD患者20例及相匹配的正常對(duì)照患者20例，均行頭顱常規(guī)后扣帶回的單體素磁共振波譜檢測，應(yīng)用SPSS12.0軟件對(duì)AD組與對(duì)照組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 結(jié)果 與正常對(duì)照組相比，AD患者組后扣帶回NAA/Cr、NAA/mI、Cho/Cr分別為（1.72±0.13）、（1.62±0.47）、（1.58±0.25），對(duì)照組分別為（2.51±0.21）、（2.84±0.28）、（1.04±0.31），兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；AD 患者組后扣帶回mI/Cr為（1.31±0.12），較對(duì)照組（0.68±0.17）升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。 結(jié)論 3.0T磁共振單體素成像能早期檢測到AD患者后扣帶波譜變化，可為早期AD患者提供客觀的診斷依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 阿爾茨海默?。淮殴舱癫ㄗV；后扣帶回

[中圖分類號(hào)] R445.2；R749.16 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673-9701（2015）26-0082-04

Study on posterior cingulate cortex（PCC） in patients of alzheimers disease （AD） by 3.0T single-voxel proton-magnetic resonance spectroscopy

LIANG Ming1 LI Zhongchun2

1.Department of Psychiatry， the Third People's Hospital of Xiangshan County in Zhejiang Province， Xiangshan 315711， China； 2.Department of Neurology， Tongde Hospital in Zhejiang Province， Hangzhou 310012， China

[Abstract] Objective To evaluate the characteristics of single-voxel proton-magnetic resonance spectroscopy of posterior cingulate cortex （PCC） in patients of Alzheimers disease （AD）. Methods Twenty AD and twenty matched healthy controls were studied with single-voxel 1H-MRS in PCC using the Siemens 3.0 T Trio MR scanner. Statistical analysis was applied using SPSS12.0 between AD and twenty matched healthy control groups. Results The ratio of NAA/Cr， NAA/mI， Cho/Cr and mI/Cr of PCC in AD group were（1.72±0.13）， （1.62±0.47）， （1.58±0.25）， （1.31±0.12） respectively， while the above ratio were （2.51±0.21）， （2.84±0.28）， （1.04±0.31）， （0.68±0.17） in normal group. Compared with normal group， the ratio of NAA/Cr， NAA/mI and Cho/Cr of PCC in AD group were significantly decreased and the ratio of mI/Cr was significantly increased in AD group（P<0.05）. Conclusion 3.0T single-voxel proton-magnetic resonance spectroscopy can detect the change of posterior cingulate cortex in AD patients and provide an objective clinical diagnosis for AD.

[Key words] Alzheimers disease； Proton-magnetic resonance spectroscopy； Posterior cingulate cortex

阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease，AD）是一種臨床上最常見的老年性癡呆癥，占老年癡呆患者的50%～60%[1]。它是一種以神經(jīng)退行性改變?yōu)樘卣鞯倪M(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和記憶損害的疾病[2]。AD的病理特征主要包括神經(jīng)斑、神經(jīng)元纖維纏結(jié)沉積和腦膽堿神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡。其中的神經(jīng)元變性導(dǎo)致神經(jīng)斑的形成和神經(jīng)纖維的退行性改變導(dǎo)致的神經(jīng)纖維纏結(jié)是最具其特征性的變化[3]?？蹘Щ厥沁吘壪到y(tǒng)的重要組成部分之一，與人類認(rèn)知、情緒及心理等功能活動(dòng)密切相關(guān)，后扣帶回（posterior cingulate cortex，PCC）是與記憶、情感等功能密切相關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。有報(bào)道闡明，PCC是AD患者最早受累的腦功能區(qū)之一[4，5]，在腦內(nèi)的形態(tài)學(xué)未發(fā)生變化（主要為萎縮）的情況下，PCC的肌醇（myo-inositol，mI）已經(jīng)發(fā)生顯著地升高，但是研究數(shù)量和深度有限。本研究旨在探討阿爾茨海默病患者后扣帶回磁共振波譜變化特點(diǎn)，為早期診斷AD提供客觀依據(jù)。現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取來自我院與合作醫(yī)院浙江省立同德醫(yī)院2013年3月～2015年1月期間老年科就診的Alzheimer病患者20例，男13例，女7例，年齡71～92歲，平均（74.2±5.8）歲，受教育程度為高中以下15例，高中及以上5例。入組標(biāo)準(zhǔn)：符合美國國立神經(jīng)疾病及交流障礙與卒中研究所-阿爾茨海默病及相關(guān)疾病學(xué)會(huì)（NINCDS-ADRDA）制定的AD標(biāo)準(zhǔn)[6]。另選取正常健康志愿者20例，男12例，女8例，年齡75～91歲，平均（73.2±4.7）歲，受教育程度為高中以下16例，高中及以上4例。AD組與健康對(duì)照組均為右利手。AD組與對(duì)照組性別與教育程度比較（χ2=0.142、0.173，P>0.05），差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩組受試者年齡比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，簡易智能狀態(tài)檢查表（mini-mental state examination，MMSE）評(píng)分及臨床癡呆量表（clinical dementia rating，CDR）評(píng)分比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

表1 兩組年齡、MMSE 評(píng)分及CDR 評(píng)分比較（x±s）

1.2 檢查方法

應(yīng)用西門子3.0T磁共振進(jìn)行顱腦掃描。首先進(jìn)行顱腦常規(guī)MRI橫斷掃描：T1加權(quán)像（T1WI）TR 2000 ms，TE 9 ms；T2加權(quán)像（T2WI）TR 5000 ms，TE 94 ms；T2黑水像（T2-dark-fluid）TR 8500 ms，94 ms，層厚5 mm，層間隔5 mm。之后行矢狀位、橫斷位和冠狀位3D-T1WI覆蓋全腦的結(jié)構(gòu)像掃描，進(jìn)行三平面MPR 重建，將三平面MPR重建感興趣區(qū)定位于后扣帶回進(jìn)行波譜成像掃描。采用單體素波譜掃描序列[7，8]。掃描參數(shù)：TR 1850 ms，TE 2.0 ms，視野240 mm×240 mm，反轉(zhuǎn)角90°，層厚1 mm，層間距 0，矩陣 1024×1024，體素大小1 mm×1 mm×1 mm水激發(fā)BW35MHz，采集BW 1000 MHz。感興趣區(qū)外的預(yù)飽和和人工手動(dòng)勻場結(jié)束后，在水脂抑制的情況下進(jìn)行波譜采集，然后在偏轉(zhuǎn)角90°的無水抑制再行掃描。掃描中注意每個(gè)譜線與無水抑制掃描譜線進(jìn)行有效地結(jié)合，盡量消除渦流的影響，最后對(duì)譜線基線校正及相位調(diào)節(jié)，測量出各代謝產(chǎn)物波峰的峰高波譜，總采集時(shí)間范圍在8～10 min。

1.3 數(shù)據(jù)后處理

利用西門子后處理Syngo波譜分析軟件[9]。各代謝物的化學(xué)頻移位置為：肌酸（creatine，Cr）3.02 ppm，N-乙酰天門冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）2.02 ppm，肌醇（myo-inositol，mI）3.56 ppm，膽堿（choline，Cho）3.22 ppm。以Cr為內(nèi)參照計(jì)算各代謝物的相對(duì)濃度。Syngo波譜軟件可以完成波譜曲線的各項(xiàng)自動(dòng)調(diào)整功能[10]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)數(shù)資料以相對(duì)數(shù)構(gòu)成比（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩組比較采用t檢驗(yàn)，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

AD組和對(duì)照組后扣帶回1H-MRS各代謝物比值比較中，AD組NAA峰較對(duì)照組減低，mI峰較對(duì)照組升高，NAA/Cr與NAA/mI比值較對(duì)照組均降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-3.741、-7.626，P<0.05）；AD組Cho/Cr 較正常對(duì)照組升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=6.831，P=0.047）。AD組mI/Cr比值（1.31±0.12）較對(duì)照組比值（0.68±0.17）明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.027）。見表2。

表2 兩組后扣帶回1H-MRS代謝物比值比較（x±s，ppm/ppm）

3 討論

阿爾茨海默?。ˋD）是以漸進(jìn)性遺忘為主要癥狀的一種神經(jīng)退行性疾病，其最具特征性的病理表現(xiàn)是老年斑的形成和神經(jīng)纖維纏結(jié)。而且經(jīng)常累及小動(dòng)脈導(dǎo)致血管淀粉樣變性[11，12]。其中淀粉樣斑塊的核心成分是以β淀粉樣多肽（Aβ）為主要成分，內(nèi)含病理性斑塊，其主要成分為變性的軸突、神經(jīng)纖維以及膠質(zhì)細(xì)胞。Aβ經(jīng)常會(huì)引起神經(jīng)細(xì)胞毒性反應(yīng)，使神經(jīng)細(xì)胞變性，促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生，最終導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡，神經(jīng)膠質(zhì)反應(yīng)性增生[13，14]，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元功能進(jìn)行性破壞[15]。此外，在引起AD患者的病情進(jìn)展過程中，Tau蛋白也是重要的促進(jìn)物質(zhì)，Tau蛋白進(jìn)行性地過度酸化，從而影響神經(jīng)元的生理性代謝，最終導(dǎo)致神經(jīng)元的變性和凋亡[16]。AD患者的顱內(nèi)生化改變的病理特征是Aβ和Tau蛋白協(xié)同作用結(jié)果。中晚期AD患者所累及區(qū)域結(jié)構(gòu)變化（主要為顱腦特定區(qū)域結(jié)構(gòu)的萎縮）在低場強(qiáng)的磁共振成像中有大量報(bào)道，但是其無法觀察到AD早期在生化的變化，這是不爭的事實(shí)[17]。隨著磁共振的場強(qiáng)不斷提高，磁共振的軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使得功能與分子醫(yī)學(xué)影像學(xué)得到進(jìn)一步飛速發(fā)展。MRS在AD的研究方法和領(lǐng)域開辟了新的思路。不僅在形態(tài)學(xué)上，高場磁共振的薄層掃描及二維、三維重建技術(shù)為AD腦組織特異性的腦萎縮區(qū)域及面積、體積的測量得到完善和發(fā)展，而且MRS 能無創(chuàng)性測定活體內(nèi)代謝物濃度，分析和評(píng)估腦細(xì)胞變性疾病AD的活體組織內(nèi)物質(zhì)代謝變化的異常，對(duì)無創(chuàng)性分析活體AD患者腦組織生化代謝和病理生理的改變，也對(duì)AD 的早期診斷和鑒別診斷具有重要價(jià)值[18]。

以往的磁共振波譜成像對(duì)AD的研究常常關(guān)注于顳葉內(nèi)側(cè)，主要包括杏仁核、海馬、海馬旁回、內(nèi)嗅皮層等結(jié)構(gòu)，特別對(duì)海馬的研究已經(jīng)有了大量的文獻(xiàn)報(bào)道[19]。但周圍結(jié)構(gòu)復(fù)雜的海馬無疑給研究增加了對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性質(zhì)疑，因?yàn)楹ｑR靠近蝶鞍區(qū)，顱底骨質(zhì)、鞍上池和海綿竇大血管都對(duì)其磁共振波譜產(chǎn)生影響，要準(zhǔn)確地顯示短TE代謝物的波譜，存在較大困難，且容易出錯(cuò)。另外最近有研究發(fā)現(xiàn)PCC是大腦結(jié)構(gòu)中學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)回路，特別是后扣帶回皮層在記憶、遺忘等學(xué)習(xí)的神經(jīng)心理功能作用過程中發(fā)揮著一定的作用，在AD早期即可受累。該腦區(qū)代謝和功能的損害會(huì)進(jìn)一步影響大腦的學(xué)習(xí)和記憶功能[20]。但是對(duì)PCC的研究目前文獻(xiàn)報(bào)道仍比較少。因此AD患者PCC區(qū)的早期顱內(nèi)生化病理代謝變化成為本研究的重點(diǎn)。此外，研究PCC有其自身的優(yōu)勢，因?yàn)镻CC區(qū)周圍結(jié)構(gòu)易于辨別，并無顱骨及氣體偽影的干擾，可以較容易獲得穩(wěn)定波譜數(shù)據(jù)，得到數(shù)據(jù)比較可靠，故本研究把波譜成像放在PCC區(qū)，以其獲得良好效果。

磁共振單體素1H-MRS可以檢測出的腦內(nèi)代謝物有NAA、Cho及Cr和mI等微量元素[21]。Cr與腦內(nèi)能量代謝有關(guān)，在生理及病理狀況下在體內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，常常作為分?jǐn)?shù)的分子來評(píng)價(jià)其他各代謝物的變化。存在于神經(jīng)元和軸突的NAA是神經(jīng)元完整性的標(biāo)志，NAA減少提示神經(jīng)元數(shù)目減少及活性減低。Cho參與細(xì)胞膜和髓鞘的形成，并與腦內(nèi)膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)的合成有關(guān)，在細(xì)胞膜損害時(shí)往往會(huì)增高，反映細(xì)胞的損害。mI只存在于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，往往細(xì)胞損傷后進(jìn)一步的膠質(zhì)增生修復(fù)時(shí)增高，所以被認(rèn)為是反映細(xì)胞毒性水腫神經(jīng)膠質(zhì)增生[22]。在磁共振波譜分析軟件中，我們常計(jì)算分析NAA/Cr、mI/Cr、NAA/mI 和Cho/Cr 之間的相對(duì)比值，進(jìn)行顱腦內(nèi)分子水平的分析。

近來的文獻(xiàn)報(bào)道是AD最突出的波譜改變?yōu)镻CC的NAA明顯降低，與以往文獻(xiàn)報(bào)道AD在最先海馬出現(xiàn)mI/Cr增高，仍存在較大的爭議。但是達(dá)到共識(shí)的是在腦內(nèi)NAA在不同區(qū)域的降低可見于不同類型的癡呆[23]。本組研究結(jié)果顯示， PCC的NAA/Cr、NAA/mI與對(duì)照組比較，均明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），說明AD患者PCC區(qū)域的細(xì)胞膜得到一定的損害；AD組患者PCC區(qū)域的mI/Cr比值增高，與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明PCC區(qū)域的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生活躍，神經(jīng)元的破壞、神經(jīng)膠質(zhì)的增生互相因果，往往是病情進(jìn)展的標(biāo)志，這兩點(diǎn)與以往的報(bào)道基本一致。以往的研究中AD患者的PCC區(qū)域的Cho/Cr變化尚存在較大爭議，Cho/Cr的比值目前也存在較大的爭議，本組研究資料顯示，與正常對(duì)照組相比，AD組Cho/Cr比值升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），分析原因不排除進(jìn)行納入處理時(shí)患者有個(gè)體出現(xiàn)服藥情況或樣本數(shù)量較小以及抽樣誤差的出現(xiàn)。

目前對(duì)于AD患者的PCC區(qū)的研究仍存在一些問題，值得在以后的研究中注意。對(duì)于AD患者PCC區(qū)的研究，以往的文獻(xiàn)多集中在1.5T磁共振的研究中，得到了一些數(shù)據(jù)。但是是否3.0T磁共振會(huì)對(duì)PCC區(qū)的研究得到更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)仍存在一些爭議。因?yàn)?.0T磁共振對(duì)于場強(qiáng)的均勻度有更高的要求。所以我們采用手動(dòng)勻場，保證在感興趣區(qū)內(nèi)的FWHM<20 Hz，從而保證了波譜基線的穩(wěn)定、圖像質(zhì)量及結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，本實(shí)驗(yàn)采用單體素波譜成像，區(qū)別以往多體素波譜成像，為減輕干擾因素采用三維T1的全腦薄層大范圍掃描。

本研究仍存在一些不足，值得以后的工作中進(jìn)一步改進(jìn)。首先研究的樣本量過小，以后應(yīng)該加大研究的樣本數(shù)量，以期得到更精確的數(shù)據(jù)。再者受技術(shù)設(shè)備及檢查時(shí)間的限制，無法對(duì)研究樣本進(jìn)行檢查時(shí)間的限制，無法得知是否AD患者和對(duì)照組是否在不同檢查時(shí)間的腦內(nèi)波譜比值改變存在差異。

綜上所述，磁共振波譜單體素成像是無創(chuàng)性檢查技術(shù)，可檢測活體細(xì)胞水平化合物的代謝情況，其對(duì)于AD的PCC區(qū)域波譜檢測可為早期AD患者提供客觀的診斷資料。

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（收稿日期：2015-05-15）