多發(fā)性硬化患者顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團MRI的T2信號的定量分析及其臨床意義

盧金婧

多發(fā)性硬化患者顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團MRI的T2信號的定量分析及其臨床意義

盧金婧

目的 應(yīng)用T2加權(quán)成像觀察多發(fā)性硬化大腦深部灰質(zhì)核團(丘腦，尾狀核，殼核，蒼白球)病變的特點，對MRI T2信號強度進行定量分析，并探討多發(fā)性硬化患者顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團改變與臨床指標(biāo)(病程，有無行走障礙，有無視神經(jīng)受累，腦脊液寡克隆帶是否為陽性)的相關(guān)性。經(jīng)過糖皮質(zhì)激素治療后，對比治療前后顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團T2信號強度。方法 依據(jù)Mc Donald 2010診斷標(biāo)準(zhǔn)，收集多發(fā)性硬化患者17例為實驗組，選取17例同性別、同年齡的健康人作為對照組，實驗組及對照組均行核磁共振，應(yīng)用測量T2相對信號值的方法，對兩組顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團(丘腦，尾狀核，殼核，蒼白球)的MRI T2信號強度進行定量分析，對比組間是否有差異，同時搜集病程，有無行走障礙，有無視神經(jīng)受累，腦脊液寡克隆帶結(jié)果等臨床指標(biāo)，評價顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團改變與臨床指標(biāo)是否有相關(guān)性。對比糖皮質(zhì)激素治療前后顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團T2信號強度。結(jié)果 與對照組相比，MS組各灰質(zhì)核團的T2信號均有所減低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義：丘腦(P=0.001)，尾狀核(P=0.047)，殼核(P=0.041)，蒼白球(P=0.009)。行走受限與各灰質(zhì)核團T2信號強度具有相關(guān)性，spearman相關(guān)系數(shù)分別為丘腦0.566(P=0.018)，尾狀核0.51(P=0.037)，蒼白球0.538(P=0.026)，殼核0.481(P=0.051>0.05)。其余臨床指標(biāo)與T2信號相關(guān)系數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。糖皮質(zhì)激素治療前后，顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團T2信號強度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 多發(fā)性硬化患者的灰質(zhì)核團相比于正常組，T2信號值普遍偏低，提示灰質(zhì)核團鐵質(zhì)沉積。行走障礙與各個灰質(zhì)核團的T2低信號有顯著相關(guān)性，而病程、腦脊液寡克隆帶和視神經(jīng)受累等臨床指標(biāo)均與T2低信號無關(guān)。激素治療對灰質(zhì)核團鐵沉積無即時影響。

多發(fā)性硬化；灰質(zhì)核團；MRI；T2低信號；鐵沉積;糖皮質(zhì)激素

0 引言

多發(fā)性硬化(Multiple sclerosis，MS)是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥脫髓鞘和神經(jīng)退行性疾病[1]，以髓鞘的損傷和修復(fù)，伴有軸索損傷為病理特點，可導(dǎo)致間歇和累積的神經(jīng)功能缺失，其自身免疫性發(fā)病機制尚不明確[2]。

MRI不但是診斷MS最有效最重要的輔助手段，很多MRI指標(biāo)也能夠很好地監(jiān)測疾病的進展(對于自然病程和動物均有效)。MS常常累及皮質(zhì)和皮質(zhì)下的灰質(zhì)。在本研究中，我們應(yīng)用計算機輔助獲得的MRI參數(shù)，計算T2相對信號值，定量研究MS患者的顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團病變情況及其與臨床癥狀、病程等臨床指標(biāo)之間的關(guān)系。經(jīng)過糖皮質(zhì)激素治療后，對比治療前后顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團T2信號強度。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集入住我院的多發(fā)性硬化患者17例為實驗組(MS組)：篩選符合以下標(biāo)準(zhǔn)的患者：①符合Mc Donald診斷標(biāo)準(zhǔn)，確診為多發(fā)性硬化；②在入院時于我院放射科行頭MRI掃描，均應(yīng)用糖皮質(zhì)激素治療，治療結(jié)束后，復(fù)查頭MRI；③行腦脊液寡克隆帶檢查；④既往無神經(jīng)系統(tǒng)其他疾?。虎菁韧鶡o其他系統(tǒng)疾病。對照組：選擇與病例組同年齡、同性別的健康志愿者且MRI結(jié)果正常的患者。共有17例患者入選MS組，其中男3例，女14例；年齡13～59歲，平均(35.53±12.6)歲；病程2～114個月，平均(31.29±34.28)個月。對照組17例，性別、年齡均與MS組相同。MS組及對照組均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 MRI圖像采集 將研究對象的頭MRI 的T2加權(quán)序列圖像上傳至工作站(adw4.4，GE)，進行定量分析。根據(jù)Rohit等的研究[3]，我們選取尾狀核頭、丘腦、蒼白球、殼核這幾個部位，分析腦內(nèi)深部灰質(zhì)核團的T2信號強度。在雙側(cè)的尾狀核頭、丘腦前部、丘腦后部和側(cè)腦室腦脊液，分別圈出6個圓形ROIs(Region of interests，感興趣區(qū))。尾狀核頭、丘腦前部、丘腦后部的ROIs直徑為5 mm，腦脊液的ROIs直徑為2 mm，同時注意避免圈入周圍的腦實質(zhì)和脈絡(luò)叢。蒼白球和殼核則用手動描記的方式圈出相應(yīng)區(qū)域。選擇經(jīng)室間孔的層面(該層均包含有上述灰質(zhì)結(jié)構(gòu))，進行數(shù)據(jù)測量，在描記ROI時注意避免將高信號(MS斑塊、血管周圍間隙等)納入。見圖1。

圖1 MRI T2序列上典型的各灰質(zhì)核團ROI定位方法 注：1、4為雙側(cè)殼核；2、3為雙側(cè)蒼白球；5、6為雙側(cè)尾狀核頭； 7、8為雙側(cè)丘腦前部；9、10為雙側(cè)丘腦后部

1.2.2 MRI數(shù)據(jù)處理 對左右側(cè)腦室腦脊液絕對信號強度進行分析，組內(nèi)無差異：MS組(P=0.02)，對照組(P=0.034)。組間無差異：左側(cè)(P=0.037)，右側(cè)(P=0.029)。本研究用各個灰質(zhì)核團ROI絕對信號平均值與右側(cè)腦室腦脊液ROI絕對信號平均值之比，代表灰質(zhì)核團的T2信號強度。其中前、后丘腦的ROI平均值作為丘腦核團的值。MS組住院期間均給予糖皮質(zhì)激素治療，治療后復(fù)查MRI,對用藥前后的顱內(nèi)灰質(zhì)核團的相對T2值進行對比。

1.2.3 臨床觀察指標(biāo) 統(tǒng)計MS組患者病程(單位為月)，是否有行走障礙，是否有視神經(jīng)受累，腦脊液中寡克隆帶是否為陽性。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計學(xué)軟件分析。對組間及組內(nèi)各個灰質(zhì)核團T2信號進行正態(tài)性檢驗及方差齊性檢驗，若服從正態(tài)分布且方差齊，應(yīng)用配對樣本t檢驗檢測左右兩側(cè)灰質(zhì)核團T2信號是否有差異，若無差異，則用左側(cè)核團的T2信號值代表該核團的T2信號值，進行進一步統(tǒng)計分析；應(yīng)用配對樣本t檢驗和Pearson相關(guān)系數(shù)評價組間T2信號值差異。若不服從正態(tài)分布或方差不齊，應(yīng)用非參數(shù)檢驗對上述指標(biāo)進行評價。應(yīng)用spearman相關(guān)系數(shù)評價各臨床指標(biāo)和灰質(zhì)核團T2信號間的相關(guān)性。應(yīng)用配對樣本t檢驗對用藥前后的顱內(nèi)灰質(zhì)核團的相對T2值進行對比。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MRI變量分析結(jié)果 應(yīng)用Kolmogorov-Smirnov檢驗對雙側(cè)大腦半球的核團T2信號值進行正態(tài)分析檢驗，同時進行方差齊性檢驗。經(jīng)檢驗，MS組和正常組各核團T2信號值均滿足正態(tài)分布，且方差齊，因此，采用配對樣本t檢驗進行分析。

左右兩側(cè)的Pearson相關(guān)系數(shù)：丘腦r=0.995，尾狀核r=0.961，殼核r=0.992，蒼白球r=0.953。配對樣本t檢驗顯示，尾狀核、殼核、蒼白球雙側(cè)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，雖然雙側(cè)丘腦T2信號值有顯著差異，但是其效應(yīng)量(Effect size)僅為0.02(效應(yīng)量=平均值的差/聯(lián)合方差)[3]?？偟膩碚f，大腦雙側(cè)的灰質(zhì)核團T2信號具有對稱性。將MRI變量簡化為丘腦、尾狀核、殼核、蒼白球4個核團的T2信號強度。

對MS組和正常組的上述5個MRI變量進行配對樣本t檢驗，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義：丘腦(P=0.001)，尾狀核(P=0.047)，殼核(P=0.041)，蒼白球(P=0.009)。與正常組相比，MS組各灰質(zhì)核團的T2信號均較低，見表1。

對MS組經(jīng)糖皮質(zhì)激素治療前后，顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團的MRI變量進行配對樣本t檢驗，兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義：丘腦(P=0.236)，尾狀核(P=0.347)，殼核(P=0.689)，蒼白球(P=0.752)。

2.2 臨床指標(biāo)分析結(jié)果 MS組17例患者中，病程2～114個月，平均(31.29±34.28)個月，其中病程0～24個月11例(占60.4%)，25～48個月1例(5.9%)，49～72個月3例(17.7%)，73～96個月1例(5.9%)，97～120個月1例(5.9%)。SPMS 2例，RRMS 15例；有行走受限4例，無行走受限13例；視神經(jīng)受累8例(其中5例為首發(fā)癥狀)，無視神經(jīng)受累9例；腦脊液寡克隆帶結(jié)果陽性2例，陰性15例。

經(jīng)檢驗，臨床指標(biāo)中計量資料均不服從正態(tài)分布，對其應(yīng)用秩相關(guān)分析。結(jié)果：①行走受限與各灰質(zhì)核團T2信號的spearman相關(guān)系數(shù)分別為丘腦r=0.566(P=0.018)，尾狀核r=0.51(P=0.037)，蒼白球r=0.538(P=0.026)，殼核r=0.481(P=0.051>0.05)。②其余臨床指標(biāo)與T2信號強度的相關(guān)性差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

3 討論

傳統(tǒng)觀念認為，MS病變只累及腦白質(zhì)，但隨著病理學(xué)及影像技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究表明，MS同時累及白質(zhì)與灰質(zhì)(包括皮層灰質(zhì)及深部灰質(zhì))，其中多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在大腦深部灰質(zhì)核團中存在異常的鐵沉積[4-6]。本研究采用統(tǒng)計計算T2相對信號值的方法，定量研究顱內(nèi)灰質(zhì)核團的病變情況及其與臨床指標(biāo)之間的聯(lián)系。

本研究通過對同年齡、同性別的兩組患者相對照，應(yīng)用影像學(xué)定量方法，發(fā)現(xiàn)MS組腦內(nèi)深部灰質(zhì)核團(丘腦，殼核，尾狀核，蒼白球)的MRI T2WI的信號強度普遍降低，具有統(tǒng)計學(xué)意義，該結(jié)果與文獻報道一致[3,7-8]。其原因考慮為鐵沉積所致：組織病理學(xué)研究顯示，MS患者的神經(jīng)元內(nèi)可見斑點狀鐵沉積，微觀鐵質(zhì)沉積可導(dǎo)致T2弛豫時間縮短，T2低信號可能是鐵質(zhì)沉積所致。腦內(nèi)鐵參與腦組織內(nèi)多種新陳代謝，是神經(jīng)元代謝過程中重要的輔助因子，同時參與電子傳遞和神經(jīng)遞質(zhì)的合成及髓鞘形成和少突膠質(zhì)細胞發(fā)育。有研究表明，腦內(nèi)鐵調(diào)節(jié)最重要的兩種物質(zhì)是轉(zhuǎn)鐵蛋白和鐵蛋白，這兩種蛋白可能與鐵參與髓鞘形成的生物合成有關(guān)[9-10]。

MS組患者T2信號強度與行走受限有顯著相關(guān)性，該結(jié)果與國外多項研究結(jié)果較為一致：Bakshi等[3]認為，MRI深部灰質(zhì)核團T2低信號比其他傳統(tǒng)MRI變量，能夠更好地預(yù)測疾病殘疾程度和病程。Tjoa等[7]研究納入了47例MS患者，發(fā)現(xiàn)齒狀核T2低信號與25步定時行走速度關(guān)系顯著，同時也能更好地預(yù)測EDSS評分。分析其原因，與上述鐵沉積在MS中的作用機制有關(guān)。我們推斷，顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團T2低信號與多發(fā)性硬化患者的殘疾情況有關(guān)，T2低信號有可能是提示多發(fā)性硬化預(yù)后的指標(biāo)，甚至作為療效評價指標(biāo)。

表1 MS組和對照組各灰質(zhì)核團T2信號平均值

本研究中，MS組T2信號強度與病程長短無顯著相關(guān)性。而多項研究結(jié)果顯示，T2低信號與病程長短、腦萎縮情況有關(guān)[11-12]?？紤]有以下幾點原因：①在17例患者中，視神經(jīng)受累8例(47.06%)，其中視神經(jīng)炎為首發(fā)癥狀占5例(29.41%)，而歐美MS患者視神經(jīng)受累發(fā)病率較亞洲人群少，上述差異有可能與流行病學(xué)差異有關(guān)。②不能排除本實驗的限制性因素。低場強：高場強下T2信號強度更為敏感，本實驗均在1.5TMRI下進行，有可能與場強強度低，導(dǎo)致測量指標(biāo)敏感性低有關(guān)；病程短：本研究中病程0～24個月的患者有11例(占60.4%)，因此，有可能在病程早期，鐵質(zhì)沉積和病程并無顯著關(guān)聯(lián)性；樣本量?。罕狙芯繕颖玖枯^少，可能存在偏倚，未來可用大樣本試驗進一步證實。

多項研究表明，在健康人雙側(cè)大腦半球中，鐵質(zhì)沉積具有非對稱性，健康人左側(cè)灰質(zhì)核團的鐵含量比右側(cè)高[13-14]。而本研究中雙側(cè)大腦半球灰質(zhì)核團的T2信號左右對稱，與Bakshi 等[10]的研究結(jié)果一致。由此提示鐵沉積累及雙側(cè)半球，同時推測MS是累及全腦的疾病，而非僅僅是局灶白質(zhì)脫髓鞘疾病，常規(guī)的MRI顯示的斑塊(通常是不對稱的)，有可能只是疾病的冰山一角。

其余臨床指標(biāo)如腦脊液寡克隆帶及視神經(jīng)受累與鐵質(zhì)沉積無顯著相關(guān)性?？紤]寡克隆帶的出現(xiàn)及視神經(jīng)受累與灰質(zhì)核團鐵質(zhì)沉積無關(guān)?；颊呓?jīng)過糖皮質(zhì)激素治療后，臨床癥狀緩解，但頭MRI中T2信號與治療前無顯著差異，考慮鐵質(zhì)沉積為持續(xù)性的慢性過程，

綜上所述，多發(fā)性硬化患者顱內(nèi)灰質(zhì)核團T2信號較正常組普遍降低，提示MS神經(jīng)元存在異常鐵質(zhì)沉積。多發(fā)性硬化患者顱內(nèi)灰質(zhì)核團T2信號減低與行走障礙有顯著相關(guān)，該結(jié)果與國外研究一致，提示顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團T2低信號與多發(fā)性硬化患者的殘疾情況有關(guān)，T2低信號有可能是提示多發(fā)性硬化預(yù)后的指標(biāo)，甚至作為療效評價指標(biāo)。腦脊液寡克隆帶和視神經(jīng)受累均與T2低信號無關(guān)。本研究中，T2低信號與病程無顯著相關(guān)性，與國外試驗結(jié)論不同，考慮與國人MS流行病學(xué)特征與歐美不同有關(guān)，但由于樣本量較小，尚需大樣本試驗進一步確認。激素治療對顱內(nèi)深部灰質(zhì)核團鐵質(zhì)沉積無即時影響。在將來的研究中，我們將擴大樣本量，同時結(jié)合SWI等磁敏感序列等影像研究方法，探討其與皮層的關(guān)系。

[1] 劉亞歐,于春水,李坤成，等.臨床孤立綜合征和復(fù)發(fā)緩解型多發(fā)性硬化MR彌散張量成像的對比研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2008，24(7)：996-1000.

[2] 易繼平,姚曉喜,黃鳳珍,等.糖皮質(zhì)激素聯(lián)合法舒地爾治療多發(fā)性硬化的臨床觀察[J].中國臨床實用醫(yī)學(xué),2015,6(4):44-45.

[3] Bakshi R,Benedict RH.T2 hypointensity in the deep gray matter of patients with multiple sclerosis:a quantitative magnetic resonance imaging study[J].Arch Neurol，2002，59:62-68.

[4] Geurts JJ,Calabrese M,Fisher E,et al.Measurement and clinical effect of grey matter pathology in multiple sclerosis[J].Lancet Neurol,2012,11:1082.

[5] Haacke EM,Makki M,Ge Y,et al.Characterizing iron deposition in multiple sclerosis lesions using susceptibility weighted imaging[J].Magn Reson Imaging,2009,29:537.

[6] 陳璇,李詠梅,羅天友,等.復(fù)發(fā)-緩解型多發(fā)性硬化與復(fù)發(fā)型視神經(jīng)脊髓炎腦深部灰質(zhì)核團鐵沉積的ESWAN對比定量分析[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2012,28(4):630.

[7] Tjoa CW,Benedict RH,Weinstock-Guttman B,et al.MRI T2 hypointensity of the dentate nucleus is related to ambulatory impairment in multiple sclerosis[J].Neurol Sci，2005，234:17-24.

[8] Neema M,Arora A,Healy BC,et al.Deep gray matter involvement on brain MRI scans is associated with clinical progression in multiple sclerosis[J].Neuroimaging,2009,19(1)：3-8.

[9] Thougaard AV,Langer SW,Hainau B,et al.A murine experimental anthracycline extravasation model：pathology and study of the involvement of topoisomerase 11 alpha and iron in the mechanism of tissue damage[J].Toxicology,2010,269(1)：67-72.

[10]Haache EM,Makki M,Ge Y,et al.Characterizing iron deposition in multiple sclerosis lesions using susceptible weighted imaging[J].Magn Reson Imaging,2009,29(3):537-544.

[11]Van Munster CE,Jonkman LE,Weinstein HC,et al.Gray matter damage in multiple sclerosis:impact on clinical symptoms[J].Neuroscience,2015,303:446-461.

[12]Wang Q,Zhang N,Qin W,et al.Gray matter volume reduction is associated with cognitive impairment in neuromyelitis optica[J].AJNR Am J Neuroradiol,2015,36:1822-1829.

[13]Langkammer C,Krebs N,Goessler W,et al.Quantitative MR imaging of brain iron:a postmortem validation study[J].Radiology,2010,257(2):455-462.

[14]Xu XI.Age,gender,and hemispheric differences in iron deposition in the human brain:an in vivo MRI study[J].Neuroimage,2008,40(1):35-42.

Quantitative measurement of T2 intensity in the deep gray matter of patients with multiple sclerosis and its clinical significance

LU Jin-jing

(Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective By observing the lesion characteristics of deep brain gray matter (thalamus,caudatenucleus,putamen,globus pallidus)in multiple sclerosis patients，quantitatively determine the density of T2 WI，and to observe the changes of deep brain gray matter,and discuss whether it is associated with clinical findings(course of disease,impaired walking,neuritis optic and CSF Ig-G) in multiple sclerosis (MS).Compare the T2 signal intensity of intracranial deep gray matter nuclei before and after treatment of glucocorticoid.Methods According to the Mc Donald 2010 diagnostic criteria,we collected 17 patients with MS and 17 controls,who were the same gender and age.Both groups received MRI,and the relative T2 intensity was measured;the density of T2 WI of deep brain gray matter (thalamus,caudatenucleus,putamen,globus pallidus)was quantitatively determined;T2 intensity between MS and controls was compared.The clinical findings were collected,including the course of disease,impaired walking,neuritis optic and CSF Ig-G;the relationship between T2 hypointensity and clinical measurements was observed.The T2 signal intensity of intracranial deep gray matter nuclei before and after treatment of glucocorticoid was compared.Results Compared to the controls,T2 hypointensity of deep gray matter was present in patients with MS in all structures measured,with significant differences:thalamus(P=0.001)，putamen(P=0.041)，globus pallidus(P=0.009)，and caudate(P=0.047).T2 hypointensity was associated with walk disability，but not with other clinical measurements.Spearman correlation was:thalamus 0.566(P=0.018)，caudate 0.51(P=0.037)，globus pallidus 0.538(P=0.026)，and putamen 0.481(P=0.051).There was no significant difference in T2 signal intensity of intracranial deep gray matter nuclei before and after treatment of glucocorticoid(P>0.05).Conclusion Gray matter T2 hypointensity appears more often in MS patients，indicating iron deposition in grey matter.GM T2 hypointensity is associated with walk disability，not with other clinical findings，which include clinical course,neuritis optic and CSF Ig-G.These results suggest that pathologic iron deposition is a surrogate marker of the destructive disease process.Glucocorticoid treatment has no immediate effect on iron deposition in gray matter nuclei.

Multiple sclerosis;Grey matter;MRI;T2 hypointensity;Iron deposition;Glucocorticoid

2016-09-19

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院，沈陽 110004

10.14053/j.cnki.ppcr.201704013