高血壓患者豆紋動(dòng)脈數(shù)量減少與局部腦代謝物變化的相關(guān)性

潘海賓， 李躍華， 李曉兵*， 魏小二， 汪 璇

1. 上海市第六人民醫(yī)院南院奉賢區(qū)中心醫(yī)院放射科，上海 201400 2. 上海市第六人民醫(yī)院放射科，上海 200233

·論 著·

高血壓患者豆紋動(dòng)脈數(shù)量減少與局部腦代謝物變化的相關(guān)性

潘海賓1， 李躍華2， 李曉兵1*， 魏小二2， 汪 璇2

1. 上海市第六人民醫(yī)院南院奉賢區(qū)中心醫(yī)院放射科，上海 201400 2. 上海市第六人民醫(yī)院放射科，上海 200233

目的： 探討高血壓患者腦微小血管數(shù)量減少與局部腦代謝改變的關(guān)系。方法： 將50例高血壓患者和50例健康志愿者納入本研究。所有研究對(duì)象均行三維時(shí)間飛躍法磁共振血管成像和磁共振波譜成像掃描，對(duì)所有圖像進(jìn)行后處理后計(jì)算豆紋動(dòng)脈數(shù)量和基底節(jié)區(qū)腦代謝物NAA/Cr、Cho/Cr、MI/Cr比值。結(jié)果： 高血壓組和健康志愿者組雙側(cè)豆紋動(dòng)脈數(shù)量分別為5.12±0.98、6.10±0.95，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.000 1)。高血壓組患者NAA/Cr比值的降低與豆紋動(dòng)脈數(shù)量減少具有一定相關(guān)性，單側(cè)豆紋動(dòng)脈數(shù)量≤3時(shí)，NAA/Cr比值下降得更顯著。結(jié)論： 高血壓患者豆紋動(dòng)脈數(shù)量減少至一定范圍可引起基底節(jié)區(qū)腦代謝物NAA/Cr比值的降低。

高血壓??；豆紋動(dòng)脈；腦代謝；NAA/Cr比值

高血壓是心腦血管疾病最主要的危險(xiǎn)因素[1]，能夠引起腦微小血管結(jié)構(gòu)重塑、血流動(dòng)力學(xué)異常等[2-3]，最終導(dǎo)致微血管阻力增加，微脈管系統(tǒng)血流量減少，腦微循環(huán)結(jié)構(gòu)功能紊亂[3]。Walker等[4]研究發(fā)現(xiàn)，高血壓患者基底節(jié)區(qū)腦代謝物N-乙酰天冬門氨酸(N-acetyl-aspartate, NAA)與肌酸(creatine, Cr)比值降低，提示高血壓可引起局部腦代謝改變。我們的前期研究[5-6]發(fā)現(xiàn)，高血壓患者豆紋動(dòng)脈(lenticulostriate artery, LSA)數(shù)量較正常對(duì)照組明顯減少。但高血壓引起的腦微血管數(shù)目改變與局部腦代謝的相關(guān)性目前仍不明確。因此，本研究在前期研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用磁共振血管成像(MRA)和磁共振波譜成像(MRS)，探討高血壓患者豆紋動(dòng)脈數(shù)量與局部腦代謝物比值變化的關(guān)系，以期進(jìn)一步明確高血壓引起的腦微循環(huán)病理生理學(xué)動(dòng)態(tài)演變過程。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2014年5月至2015年4月在本院就診并確診為高血壓的患者50例(男性25例，女性25例)作為高血壓組，另選同期健康體檢志愿者50例(男性25例，女性25例)作為正常對(duì)照組。所有入組者年齡21～55歲，高血壓組平均(48.56±7.03)歲，正常對(duì)照組平均(47.63±7.81)歲。高血壓診斷標(biāo)準(zhǔn)：收縮壓(SBP)≥140 mmHg(1 mmHg=0.133 Pa)和(或)舒張壓(DBP)≥90 mmHg。所有入組者均無其他并發(fā)癥(卒中、糖尿病、高血脂、心臟病、顱腦外傷、精神疾病、阿爾茨海默病和腫瘤病史等)；MRI檢查均未發(fā)現(xiàn)急性或亞急性梗死灶。本研究獲得本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有入組者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查和圖像處理 采用飛利浦Achieva 3.0T超導(dǎo)磁共振儀掃描，頭顱8通道線圈，患者仰臥位。所有入組者均于上午行MRI檢查，檢查前避免劇烈運(yùn)動(dòng)，休息5 min。掃描序列包括常規(guī)掃描序列(T1WI、T2W、FLAIR)、MRA和MRS。MRA成像采用三維時(shí)間飛躍法，掃描參數(shù)：TR/TE=35/7 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，F(xiàn)OV=250×190×108，層厚0.8 mm，層數(shù)180，矩陣732×1 024。所有MRA原始圖像通過最大密度投影法(maximum intensity projection, MIP)重建血管圖像。最后行MRS掃描，采用單體素激勵(lì)回波采集序列(stimulated-echo acquisition mode, STEAM)，TR/TE=1 500/20 ms，發(fā)射/接收增益調(diào)節(jié)、體素內(nèi)勻場(chǎng)和水抑制掃描均由自動(dòng)預(yù)掃描程序完成。感興趣區(qū)定位于雙側(cè)基底節(jié)區(qū)，體素大小為15 mm×15 mm×15 mm，包括尾狀核頭部、豆?fàn)詈撕蛢?nèi)囊。

所有原始圖像傳送至后處理站(EWS Philips Healthy)，由2名高年資放射科醫(yī)師(分別具有5年和8年工作經(jīng)驗(yàn))采用盲法對(duì)圖像進(jìn)行后處理分析，協(xié)商一致后評(píng)估：MRA重建圖像上起源于大腦中動(dòng)脈M1、M2段以及大腦前動(dòng)脈A1段的豆紋動(dòng)脈(LSA)數(shù)量；運(yùn)用儀器自帶軟件對(duì)波譜進(jìn)行相位校正和基線修正，計(jì)算感興趣區(qū)主要腦代謝化合物譜峰相對(duì)強(qiáng)度比值(NAA/Cr、Cho/Cr和MI/Cr)。根據(jù)單側(cè)LSA數(shù)量將高血壓組和正常對(duì)照組再分別分為4個(gè)亞組，組2：?jiǎn)蝹?cè)LSA總數(shù)為2；組3：?jiǎn)蝹?cè)LSA總數(shù)為3；組4：?jiǎn)蝹?cè)LSA總數(shù)為4；組5：?jiǎn)蝹?cè)LSA總數(shù)為5。

2 結(jié) 果

2.1 基線資料 2例健康志愿者存在T2WI和FLAIR腦白質(zhì)高信號(hào)灶，均無腔梗灶、微出血灶和頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞；高血壓組中，5例患者存在T2WI和FLAIR腦白質(zhì)高信號(hào)灶，1例患者存在腔梗灶，均未發(fā)現(xiàn)微出血灶和頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞，兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。高血壓組和正常對(duì)照組兩組的觀察者間一致性均極高，Kappa值分別為0.91和0.88。高血壓組和正常對(duì)照組血壓分別為[(156.8±13.8)/(107.1±10.3)mmHg]、[(117.1±8.7)/(78.8±4.1) mmHg，P<0.000 1]。14例高血壓患者存在吸煙史，11例健康志愿者存在吸煙史；高血壓組體質(zhì)指數(shù)為(24.2±2.0) kg/m2，正常對(duì)照組為(23.2±2.1) kg/m2。兩組間吸煙史和體質(zhì)指數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 不同組間LSA數(shù)量的比較 高血壓組雙側(cè)LSA總數(shù)為5.12±0.98，正常對(duì)照組為6.10±0.95，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.000 1)。兩組研究對(duì)象典型影像見圖1。

2.3 相同組別不同亞組間腦代謝物比值的比較 2例健康志愿者的單側(cè)LSA總數(shù)為5，高血壓組患者單側(cè)LSA總數(shù)均小于5，因此僅對(duì)組2～組4的腦代謝物比值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果(表1、表2)發(fā)現(xiàn)：在高血壓患者中，LSA數(shù)量不同的亞組間NAA/Cr值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；高血壓患者LSA數(shù)量不同各亞組間Cho/Cr值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。正常對(duì)照組不同亞組間NAA/Cr、Cho/Cr和MI/Cr比值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但高血壓組LAS≤3時(shí),MI/Cr呈升高趨勢(shì)。

圖1 高血壓組及正常對(duì)照組典型MRA影像

A,B：男，45歲，血壓158/98 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa),高血壓組患者冠狀位(A)和軸位MIP圖像(B)，雙側(cè)豆紋動(dòng)脈顯示清晰(箭頭)，總數(shù)為4根;C,D：男性，49歲，血壓118/76 mmHg,正常對(duì)照組冠狀位(C)和軸位MIP圖像(D),雙側(cè)豆紋動(dòng)脈顯示清晰(箭頭)，總數(shù)為9根

表1 高血壓患者單側(cè)不同LSA總數(shù)亞組間腦代謝物比值的比較

P1：組2與組3比較;P2:組2與組4比較；P3:組3與組4比較

表2 健康志愿者單側(cè)不同LSA總數(shù)亞組間腦代謝物比值的比較

P1：組2與組3比較；P2：組2與組4比較；P3:組3與組4比較

2.4 不同組別相同亞組間NAA/Cr值的比較 結(jié)果(圖2)表明：左側(cè)LSA總數(shù)為2、3時(shí)，高血壓組和正常對(duì)照組NAA/Cr值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；右側(cè)LSA總數(shù)為2時(shí)，高血壓組和正常對(duì)照組間NAA/Cr值也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)果表明，高血壓患者局部腦代謝物NAA/Cr值的降低與單側(cè)LSA數(shù)量的減少存在一定相關(guān)性，且當(dāng)單側(cè)LSA數(shù)量≤3時(shí)NAA/Cr值降低得更為顯著。

圖2 高血壓組患者和正常對(duì)照組相同亞組間NAA/Cr值的比較

3 討 論

MRA對(duì)直徑小于0.3 mm微小血管的顯示仍較為困難[7]。但我們的前期研究[5]結(jié)果表明，MRA能夠清晰顯示腦微小動(dòng)脈，且高血壓患者LSA數(shù)量較健康志愿者明顯減少，提示高血壓與豆紋動(dòng)脈之間存在一定相關(guān)性，但需要進(jìn)一步證實(shí)。本研究中高血壓患者單側(cè)LSA總數(shù)≤3時(shí)，其NAA/Cr比值明顯減低，但單側(cè)LSA總數(shù)>4時(shí)，高血壓患者與健康志愿者間NAA/Cr比值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此結(jié)果可能與腦血管自身調(diào)節(jié)能力有關(guān)。正常情況下，腦血管自身調(diào)節(jié)能夠使局部腦血流量維持在一定范圍之內(nèi)[8]。在高血壓早期，腦血管自身調(diào)節(jié)能力能夠?qū)⒀獕赫{(diào)節(jié)在正常范圍之內(nèi)，血壓升高不足以引起腦微小血管功能性破壞[9]。因此，本研究中單側(cè)LSA總數(shù)>4的高血壓患者的NAA/Cr值與正常對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明盡管高血壓患者血壓升高，但微血管結(jié)構(gòu)功能未發(fā)生破壞，局部腦代謝物水平正常。但腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)具有限度，即自動(dòng)調(diào)節(jié)的上限和下限。當(dāng)患者長(zhǎng)期處于高血壓狀態(tài)時(shí)，腦血管自身調(diào)節(jié)的下限及最低耐受壓上移從而維持較高的動(dòng)脈灌注壓[1]。長(zhǎng)期高血壓還可引起微血管管壁硬化、增厚，管腔狹窄，血管阻力增加，腦血管自身調(diào)節(jié)的上限下移[10]，最終導(dǎo)致腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制紊亂[11]。本研究中高血壓患者單側(cè)LSA總數(shù)≤3時(shí)提示微血管稀疏，腦循環(huán)灌注量下降，微循環(huán)微血管結(jié)構(gòu)破壞，局部腦代謝物水平改變。

健康志愿者不同LSA總數(shù)亞組間NAA/Cr值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但高血壓患者單側(cè)LSA總數(shù)為4時(shí)，其NAA/Cr值輕度降低，LSA總數(shù)≤3時(shí)，NAA/Cr比值顯著降低。高血壓早期，盡管微血管痙攣、數(shù)量減少，微循環(huán)血流仍能滿足基底節(jié)區(qū)域的血液供應(yīng)，以保持神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能完整。隨著高血壓持續(xù)存在，微血管管壁結(jié)構(gòu)破壞加劇，微循環(huán)代謝紊亂，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)受損，表現(xiàn)為NAA/Cr值降低。研究[12]表明，Cr水平與神經(jīng)元壞死后膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性增生具有一定相關(guān)性。本研究中高血壓患者LSA數(shù)量≤3時(shí),MI/Cr比值呈升高趨勢(shì)，但正常對(duì)照組與高血壓組LSA數(shù)量相同亞組間MI/Cr值的比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。高血壓微血管病變Cr水平變化的病理生理學(xué)具體機(jī)制目前仍不清楚，有待于進(jìn)一步研究闡述。

本研究將感興趣區(qū)定位于基底節(jié)區(qū)，通過量化局部腦代謝物比值和LSA數(shù)量無創(chuàng)監(jiān)測(cè)了高血壓腦微循環(huán)的改變，其理論依據(jù)如下：(1)基底節(jié)區(qū)血液供應(yīng)主要來源于LSA，少量來源于側(cè)支循環(huán)；(2)LSA是腦微小血管重要組成部分，易變性較小[13]；(3)基底節(jié)區(qū)位于大腦半球深部，局部腦代謝物水平相對(duì)穩(wěn)定[14]。值得注意的是，既往文獻(xiàn)表明局部腦代謝物水平具有年齡和區(qū)域差異。正常衰老過程中，年齡大于55歲，軸索逐漸減少，NAA/Cr比值也隨之減低[15]，因此本研究選擇年齡小于55歲的患者。

本研究仍存在一些不足：(1)本研究樣本量較小，且缺乏病理標(biāo)本對(duì)照，高血壓引起的腦局部微循環(huán)變化仍有待于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究證實(shí)，并進(jìn)一步大樣本量研究高血壓與豆紋動(dòng)脈之間的關(guān)系；(2)本研究采用單體素、短TR的MRS成像，盡管所得圖像質(zhì)量較高，但感興趣區(qū)的腦代謝物比值計(jì)算采用半定量法，其結(jié)果可能存在一定偏倚；(3)沒有進(jìn)一步探討高血壓分級(jí)與腦代謝物濃度的關(guān)系；(4)缺乏長(zhǎng)期隨訪資料，高血壓腦微血管病變病程通常較長(zhǎng)，LSA數(shù)量與局部腦代謝物比值的變化需要更長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)隨訪監(jiān)測(cè)。

綜上所述，高血壓患者基底節(jié)區(qū)腦代謝物NAA/Cr值的減低與LSA數(shù)量減少具有一定相關(guān)性，LSA數(shù)量≤3時(shí)，NAA/Cr值的降低更為顯著。本研究有助于進(jìn)一步了解高血壓的病理生理學(xué)機(jī)制，為高血壓引起的腦微循環(huán)變化提供影像學(xué)依據(jù)。

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[本文編輯] 廖曉瑜， 賈澤軍

Correlation between the reduction in lenticulostriate arteries caused by hypertension and changes in brain metabolism

PAN Hai-bin1, LI Yue-hua2, LI Xiao-bing1*, WEI Xiao-er2, WANG Xuan2

1.Department of Radiology, the Sixth People Hospital South Campus, Fengxian Central Hospital, Shanghai 201400, China 2.Department of Radiology, the Sixth People Hospital, Shanghai 200233, China

Objective： To evaluate the correlation between changes in brain metabolism and the reduction in small arteries in patients with hypertension. Methods： Fifty patients with hypertension and fifty volunteers without hypertension were enrolled. The two groups underwent 3T 3D time of flight MR angiography (MRA) and Single voxel proton MR spectroscopic (MRS). The numbers of lenticulostriate arteries (LSAs) and the ratios of Nacetylaspartate to creatine (NAA/Cr), myoinositol to creatine (MI/Cr), and choline to creatine (Cho/Cr) on the basal ganglia regions were calculated. Results： The average total number of LSA stems on both sides in patients with hypertension and volunteers without hypertension was 5.12±0.98 and 6.10±0.95, respectively (P<0.000 1). The NAA/Cr ratio decreased according to a reduction in the number of LSAs in the hypertension group, which was significantly reduced when the number of LSAs was 3 or fewer. Conclusions： Hypertension can lead to a statistically significant reduction in NAA/Cr ratio on the basal ganglia regions when the number of LSAs decreases to a certain extent.

hypertension; lenticulostriate arteries; brain metabolism; NAA/Cr ratio

2016-12-05 [接受日期] 2017-04-15

國(guó)家自然科學(xué)基金 (81471656)，上海市自然科學(xué)基金(14ZR1432100)，上海市人才發(fā)展基金(201555).Supported by National Natural Science Foundation of China(81471656), Shanghai Municipal Natural Science Foundation (14ZR1432100), and Shanghai Talent Development Fund (201555).

潘海賓，主治醫(yī)師. E-mail: 999991613@sina.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-57423182, E-mail: ctisus@163.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20161132

R 735.9

A