3.0T MRS對(duì)肝性腦病的研究初探*

張媛媛，汪楠，汪飛

（1.安慶醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校，安徽 安慶 246052；2.安慶市立醫(yī)院，安徽 安慶 246000）

肝性腦病（hepatic encephalopathy, HE）是一種常見(jiàn)的神經(jīng)精神異常，是肝功能衰竭和/或門(mén)體分流的過(guò)程和結(jié)果。其表現(xiàn)廣泛多變，包括輕度亞臨床征至深昏迷。以往研究集中在循環(huán)腸道源性毒素尤其是氨的作用、腦腫脹的進(jìn)展和大腦神經(jīng)介質(zhì)系統(tǒng)的改變，所導(dǎo)致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂。直接研究大腦的功能一直很困難，新的磁共振成像技術(shù)提供了評(píng)估腦容量改變和腦功能受損的非侵入性手段。本研究應(yīng)用3.0T氫質(zhì)子磁共振波譜（proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS）對(duì)肝性腦病患者的腦代謝物變化和腦組織灌注信息進(jìn)行分析，從代謝物水平揭示HE患者認(rèn)知功能相關(guān)腦區(qū)存在的病理改變?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2016年1月-2017年8月安慶市立醫(yī)院消化內(nèi)科收治住院的肝性腦病患者20例（HE組）。其中，男性17例，女性3例；年齡36～73歲，平均（56.65±9.34）歲；乙肝肝硬化11例，血吸蟲(chóng)肝硬化6例，藥物性肝病1例，原發(fā)性肝癌1例，混合型肝硬化（乙肝+血吸蟲(chóng)+酒精性肝硬化）1例。腦電圖廣泛異常，均符合中國(guó)肝性腦病診治共識(shí)意見(jiàn)制定的肝性腦病診治指南的診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。入選患者需同時(shí)滿足下列條件：既往無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史，無(wú)嚴(yán)重肺病、心臟病、腎病及腦血管意外；入院前一周內(nèi)無(wú)使用鎮(zhèn)靜劑及影響神經(jīng)系統(tǒng)的其他藥物史；無(wú)MRI檢查的禁忌證，無(wú)幽閉恐懼癥，可配合完成磁共振檢查；文盲患者被排除。對(duì)照組在該院門(mén)診健康體檢者中篩選，為同期與HE組性別相同、年齡相仿的體檢人員20例，均經(jīng)臨床查體、實(shí)驗(yàn)室檢查及影像學(xué)檢查排除神經(jīng)系統(tǒng)疾病、遺傳代謝性疾病。本研究經(jīng)該院倫理委員會(huì)審核研究通過(guò)，根據(jù)《赫爾辛基宣言》進(jìn)行，所有參與者檢查前均簽署知情同意書(shū)。

1.2 磁共振檢査

1.2.1 MRI檢查 所有受檢者均使用3.0T超導(dǎo)磁共振機(jī)（Discovery MR750，美國(guó)GE公司）進(jìn)行頭部掃描。先進(jìn)行常規(guī)MRI掃描：采用8通道線圈，掃描橫軸位T2-PROPELLER TR 5741 ms，TE 93 ms，層厚5 mm，層間隔1.5 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣512×512，平均次數(shù) NEX 2；橫軸位T1-FLAIR TR 1750 ms，TE 24 ms，IR 780 ms，層厚5 mm，層間隔1.5 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣320×256，平均次數(shù)NEX 1；橫軸位T2-FLAIR TR 8400 ms，TE 145 ms，TI 2100 ms，翻轉(zhuǎn)角111，層厚5 cm，層間距1.5 cm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣256×256，平均次數(shù)NEX 1；3D T1BRAVO TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，TI 450 ms，翻轉(zhuǎn)角12，層厚1.2 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣256×256，平均次數(shù)NEX 1。

1.2.2 單體素氫質(zhì)子波譜（1H-MRS）掃描 采用波譜-點(diǎn)分辨自旋回波序列（PRESS），TR 1500 ms，TE 35 ms，每個(gè)興趣區(qū)（region of interest, ROI）的掃描時(shí)間為3 min 48 s，均為128次采集，接受/發(fā)射增益調(diào)節(jié)、體素內(nèi)勻場(chǎng)、水抑制和無(wú)水抑制掃描均由自動(dòng)預(yù)掃描程序完成，水峰半高寬小于8 Hz?？蹘Щ氐腞OI定位于后扣帶回，體素大小為2 cm×2 cm×2 cm，右側(cè)基底節(jié)區(qū)的ROI定位于蒼白球，體素大小為2 cm×2 cm×2 cm。后扣帶回和蒼白球MRS各指標(biāo)數(shù)據(jù)采集后經(jīng)設(shè)定的程序進(jìn)行后處理，自動(dòng)生成已處理完成的擬合譜線。比較HE組和對(duì)照組的MRS各指標(biāo) ：肌醇（myo-inositol, mIns）、膽堿（Choline, Cho）、N-乙酰天門(mén)冬氨酸（N-acetylaspartate, NAA）和肌酸（Creatine, Cr）。Cr總量相對(duì)恒定，即使在病理狀態(tài)下變化也較少，作為內(nèi)參照研究1H-MRS的共振峰mIns、Cho和 NAA。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件，對(duì)符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用t檢驗(yàn)，偏態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)及四分位數(shù)間距[M（QR）]表示，Child-Pugh分級(jí)資料采用Kruskal-wallis秩和檢驗(yàn)進(jìn)行分析，對(duì)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)再進(jìn)行組間的兩兩比較；用Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)兩部位MRS各指標(biāo)與靜脈血氨值和神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試NCT-A、DST間的相關(guān)性，應(yīng)用Spearman等級(jí)相關(guān)性檢驗(yàn)分析后扣帶回、右側(cè)蒼白球的MRS指標(biāo)與Child-Pugh分級(jí)之間的相關(guān)性；計(jì)數(shù)資料的比較采用χ2檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基本資料比較

HE組與對(duì)照組性別構(gòu)成男∶女均為17∶3，平均年齡HE組（56.65±9.34）歲，對(duì)照組（56.45±7.84）歲，兩組年齡及性別構(gòu)成比的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；利用神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，HE組20例患者的數(shù)字連接實(shí)驗(yàn)（NCT-A）時(shí)間（70.31±20.52）s較對(duì)照組（38.92±10.32）s長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=9.325，P=0.003）；HE組數(shù)字符號(hào)實(shí)驗(yàn)（DST）分值（32.43±14.32）分較對(duì)照組（60.23±9.12）分減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=5.235，P=0.027）；HE組的血氨濃度和NCT-A實(shí)驗(yàn)、血氨濃度和DST實(shí)驗(yàn)均無(wú)直線相關(guān)性，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=0.672和0.621，P=0.341和 0.538）。

2.2 兩組后扣帶回、右側(cè)蒼白球MRS結(jié)果比較

ROI定位于后扣帶回、右側(cè)蒼白球，與對(duì)照組比較，HE組的Cho/Cr、mIns/Cr降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而NAA/Cr與對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（見(jiàn)表 1和圖 1～ 4）。盡管 MRS受多因素影響，后扣帶回及右側(cè)蒼白球的MRS均可區(qū)分正常人與HE患者。

表1 兩組后扣帶回與右側(cè)蒼白球的1H-MRS指標(biāo)比較 [n =20，M（QR）]

圖1 HE組一患者后扣帶回波譜成像

圖2 同一HE組患者右側(cè)蒼白球波譜成像

圖3 對(duì)照組一成員后扣帶回波譜成像

圖4 同一對(duì)照組成員右側(cè)蒼白球波譜成像

2.3 HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的MRS指標(biāo)與血氨、神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試及Child–Pugh分級(jí)的相關(guān)性

應(yīng)用Pearson相關(guān)性分析后扣帶回、右側(cè)蒼白球的MRS指標(biāo)與血氨及神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試間的相關(guān)性，HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標(biāo)與血氨呈負(fù)相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的mIns/Cr與神經(jīng)心理測(cè)驗(yàn) NCT-A、DST存在相關(guān)性（P＜0.05）。應(yīng)用Spearman等級(jí)相關(guān)檢驗(yàn)分析HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球MRS指標(biāo)與Child-Pugh分級(jí)的相關(guān)性顯示，HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標(biāo)與Child-Pugh分級(jí)呈負(fù)相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表 2。

表2 HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的MRS指標(biāo)與血氨、神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試及Child-Pugh分級(jí)的相關(guān)性

3 討論

MRS是研究患者腦代謝過(guò)程中生化信息的非侵入性方法，應(yīng)用MRS可定量認(rèn)識(shí)腦代謝物的含量變化，獲得HE患者腦水合作用和腦滲透變化的證據(jù)，可直接測(cè)量腦滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如控制細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的肌醇。1H-MRS常用來(lái)對(duì)腦代謝產(chǎn)物提供信息，如滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)mIns，以及Cho、NAA、Cr[2]。1H-MRS的敏感性較高，短TE的1H-MRS序列能夠檢測(cè)到非常輕微的改變。以往MRS的局限性體現(xiàn)在對(duì)窄光譜內(nèi)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物的分辨率有限及不能檢測(cè)低濃度代謝物。本研究磁系統(tǒng)在3.0T超高磁場(chǎng)操作，T1弛豫時(shí)間延長(zhǎng)、磁敏感增加，信噪比進(jìn)一步改善，能獲得比以往低場(chǎng)強(qiáng)MR質(zhì)量更高的原始圖像。在3.0T高場(chǎng)強(qiáng)下采集時(shí)間更快，能夠在同一患者的腦部檢查中執(zhí)行多個(gè)MR序列；能夠在同一檢查中獲取腦腫脹導(dǎo)致認(rèn)知紊亂的增強(qiáng)磁共振和功能磁共振數(shù)據(jù)，用以研究腦滲透水平。3.0T通過(guò)提升化學(xué)位移效應(yīng)改善分辨代謝物的能力，能分辨某些在低場(chǎng)強(qiáng)MR上無(wú)法分辨的化學(xué)濃度和峰值，如精確分離NAA與Glx。以往研究通常將體素放置于顳葉、枕葉[3]及前扣帶回或基底節(jié)[4]，MARSH等[5]發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者后扣帶回在認(rèn)知任務(wù)和靜息狀態(tài)下都存在腦活動(dòng)下降。后扣帶回是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵腦區(qū)的重要構(gòu)成，參與情緒、空間定位、記憶的評(píng)價(jià)及恢復(fù)等腦功能活動(dòng)，在疾病中的功能損傷可能與其處于主要?jiǎng)用}供應(yīng)交界及高代謝率有關(guān)[6]。蒼白球是基底節(jié)環(huán)路的組成部分，基底節(jié)參與運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知、動(dòng)機(jī)及情緒的加工等功能，HE患者的認(rèn)知功能減退、動(dòng)機(jī)減弱、情緒低迷可能與基底節(jié)的功能損傷有關(guān)[7-8]。為進(jìn)一步探討其腦功能改變的代謝基礎(chǔ)，本研究將ROI定位于后扣帶回；考慮到MRS測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起不適會(huì)妨礙志愿者參與本研究，另一個(gè)ROI僅定位于右側(cè)基底節(jié)的蒼白球。低鈉血癥、苯二氮卓類(lèi)藥物和感染（炎癥細(xì)胞因子）等誘因?qū)е滦切文z質(zhì)細(xì)胞腫脹，穩(wěn)態(tài)機(jī)制限制了星形膠質(zhì)細(xì)胞的滲透負(fù)荷，為代償星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)滲透壓增加導(dǎo)致的水腫，mIns、Cho釋放到胞外進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)[9-10]，解釋本研究結(jié)果中后扣帶回和右側(cè)蒼白球mIns、Cho的降低。星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹協(xié)同多種因素引起腦細(xì)胞水腫，導(dǎo)致肝性腦病的精神癥狀以及神經(jīng)系統(tǒng)查體的陽(yáng)性表現(xiàn)。NAA反映神經(jīng)元的數(shù)量和功能，是神經(jīng)元損傷嚴(yán)重程度的指標(biāo)。與對(duì)照組比較，HE組NAA/Cr的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明HE患者腦神經(jīng)元損傷的程度較輕，臨床也未表現(xiàn)出神經(jīng)元嚴(yán)重受損的癥狀。

本研究發(fā)現(xiàn)HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標(biāo)與血氨呈負(fù)相關(guān)，這與倪玲等[6]的結(jié)論不一致，但與張龍江等[11]扣帶回MRS指標(biāo)與靜脈血氨值之間存在聯(lián)系的結(jié)論一致，高血氨癥是HE發(fā)病機(jī)制各種假說(shuō)的共同通路[12]，但血氨水平與HE嚴(yán)重程度不相關(guān)[10]；由于肝外因素也能引起血氨升高，血氨升高無(wú)法直接診斷HE，血氨正常也無(wú)法直接排除HE診斷，血氨不能作為HE診斷依據(jù)[13]。mIns有助于腦細(xì)胞獲得更多能量且有降氨解毒作用，本研究發(fā)現(xiàn)HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的mIns/Cr與NCT-A、DST存在相關(guān)性，張穎雪等[12]認(rèn)為mIns/Cr及Cho/Cr的降低與HE的神經(jīng)心理障礙相關(guān)，MRS指標(biāo)可部分反映HE患者的神經(jīng)心理學(xué)異常。Child評(píng)分指標(biāo)反映肝實(shí)質(zhì)損害的程度和肝功能代償現(xiàn)狀并能預(yù)測(cè)肝功能的儲(chǔ)備；乙酰膽堿是與記憶、識(shí)別和情緒行為相關(guān)的關(guān)鍵性神經(jīng)遞質(zhì)，Cho是乙酰膽堿的前體，還與磷脂合成分解代謝及髓鞘形成有關(guān)，能促進(jìn)腦的發(fā)育。本研究發(fā)現(xiàn)HE組后扣帶回、右側(cè)蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標(biāo)與Child分級(jí)呈負(fù)相關(guān)，這與霍賽楠等[14]的結(jié)論一致，腦代謝物濃度隨肝功能不全的加重發(fā)生改變，最終出現(xiàn)精神神經(jīng)癥狀進(jìn)展為肝性腦??；楊婧等[9]認(rèn)為HE組mIns/Cr明顯降低，張龍江等[11]在肝硬化無(wú)HE組也觀察到基底節(jié)區(qū)mIns/Cr降低，推測(cè)右側(cè)蒼白球mIns/Cr的降低不能作為診斷HE的特異性指標(biāo)；AHL等[15]認(rèn)為區(qū)域性血流和代謝差別導(dǎo)致代謝廢物大量沉積在星形細(xì)胞中，導(dǎo)致星形細(xì)胞增生，本研究與AHL等[15]有關(guān)該ROI星形細(xì)胞水腫加重的結(jié)論相符合，為HE病理改變與HE患者Child分級(jí)的相關(guān)性提供了腦代謝方面的依據(jù)。后扣帶回、右側(cè)蒼白球的Cho/Cr比值下降可能是HE患者認(rèn)知障礙的重要生物學(xué)標(biāo)志。

本研究采用3.0T1H-MRS成像技術(shù)分析肝性腦病患者后扣帶回、右側(cè)蒼白球的腦代謝變化，證實(shí)MRS指標(biāo)可反映HE患者的神經(jīng)心理學(xué)異常，為HE患者記憶、認(rèn)知等功能障礙的診斷提供腦代謝水平的生物學(xué)標(biāo)志。本研究對(duì)象數(shù)量較少，有待大樣本的研究為防治HE提供理論和實(shí)踐參考；本研究尚未進(jìn)一步行磁共振多模態(tài)分析，多模態(tài)功能影像技術(shù)的應(yīng)用可能有助于揭示肝性腦病的病理生理機(jī)制[16]。目前MRS信息的特異性、精確性有限，能作為補(bǔ)充而不能替代傳統(tǒng)的神經(jīng)影像方式。

致謝：安徽省安慶市立醫(yī)院核磁共振室