DTI技術(shù)在 non-NPSLE患者腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化中的研究＊

張 鵬 夏建國(guó) 周文蘇 孫中茹 李 瑗 鄒紅梅

1.大連醫(yī)科大學(xué) (遼寧 大連 116044)

2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬泰州人民醫(yī)院 (江蘇 泰州 225300)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種多系統(tǒng)、多臟器受累的自身免疫性疾病[1]。大約25-70%的SLE患者會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)精神癥狀[2]，SLE患者主要的神經(jīng)精神癥狀包括認(rèn)知功能損傷、癲癇、眩暈等[3]，其中認(rèn)知功能障礙是SLE患者最常見(jiàn)的神經(jīng)精神癥狀[4-5]，嚴(yán)重影響了患者的生存質(zhì)量。有研究表明，即使在非神經(jīng)精神性狼瘡患者中，大腦的結(jié)構(gòu)和功能也存在一定的異常，然而目前仍然缺乏無(wú)創(chuàng)方法來(lái)反映SLE患者白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，并且一些神經(jīng)精神癥狀較為隱蔽，容易漏診、誤診而導(dǎo)致預(yù)后不良，因此急需尋找一種無(wú)創(chuàng)的腦白質(zhì)成像方法來(lái)探究SLE患者白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種能無(wú)創(chuàng)而準(zhǔn)確的檢測(cè)腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)完整性的磁共振成像技術(shù)[6]，各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)是DTI常用的指標(biāo)，可以反映擴(kuò)散率的變化，從而突出白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化，該指標(biāo)在探索疾病發(fā)病機(jī)制方面表現(xiàn)出較好的價(jià)值，然而目前在非神經(jīng)精神性系統(tǒng)性紅斑狼瘡(non-neuropsychiatric SLE,non-NPSLE)患者中的應(yīng)用較為少見(jiàn)。因此，本研究的主要目的是應(yīng)用DTI技術(shù)分析non-NPSLE患者腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的變化特點(diǎn)，并進(jìn)一步探索腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變與神經(jīng)精神量表、臨床指標(biāo)之間的關(guān)系，尋找無(wú)創(chuàng)的影像標(biāo)志物來(lái)反映SLE患者腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的變化。

1 資料和方法

1.1 一般資料SLE組：搜集在南京醫(yī)科大學(xué)附屬泰州人民醫(yī)院就診SLE的女性患者，共42例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡25-65歲；右利手；無(wú)1999年ACR定義的神經(jīng)精神癥狀；無(wú)視聽(tīng)等功能障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：有其他精神或神經(jīng)疾病史、酗酒史；有頭顱外傷、出血、腫瘤疾病史；具有磁共振檢查禁忌癥。健康對(duì)照組：從醫(yī)院附近社區(qū)招募45名年齡、性別與患者組相匹配的健康對(duì)照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：25-65歲；右利手；頭顱CT或MRI無(wú)明顯異常；能夠配合磁共和神經(jīng)心理學(xué)檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：同患者組。

由同一名接受過(guò)培訓(xùn)的神經(jīng)科醫(yī)生對(duì)臨床資料進(jìn)行收集。在磁共振掃描前，所有受試者都接受了一系列神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試，包括簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)等。本項(xiàng)研究獲得了南京醫(yī)科大學(xué)附屬泰州人民醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集：檢查采用 Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀。DTI序列數(shù)據(jù)(掃描參數(shù)：重復(fù)時(shí)間(TR)14100ms，回波時(shí)間(TE)113ms，層數(shù) 70，方向 30，視野(FOV)256mm×256mm，體素大小2×2×2mm。)。

1.3 數(shù)據(jù)處理圖像后處理：1、DTI彌散參數(shù)解算：數(shù)據(jù)預(yù)處理后，獲取FA圖；2、圖像配準(zhǔn)；3、利用FSL軟件對(duì)兩組間DTI彌散參數(shù)進(jìn)行置換檢驗(yàn)，置換次數(shù)為5000以上，以P＜0.05作為統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)水準(zhǔn)，加入TFCE選項(xiàng)進(jìn)行I類(lèi)錯(cuò)位校正;兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的區(qū)域通過(guò)FSL Viewer工具呈現(xiàn)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析一般資料：采用SPSS.25統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)患病組與健康對(duì)照組年齡、性別、受教育程度、神經(jīng)精神學(xué)量表等進(jìn)行分析處理，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用非參數(shù)檢驗(yàn)。

影像學(xué)數(shù)據(jù)：使用FSL軟件將差異腦區(qū)的FA值提取出來(lái)，采用Spearman分析探討差異腦區(qū)的FA值與神經(jīng)精神量表、臨床指標(biāo)之間的相關(guān)性，P＜0.05認(rèn)為有相關(guān)性。

2 結(jié)果

一般資料：結(jié)果顯示兩組之間變量均符合正態(tài)分布，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。兩組之間年齡、教育程度差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；兩組間MMSE量表評(píng)分差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表1。FA指標(biāo)：與健康對(duì)照組相比，non-NPSLE患者在左側(cè)內(nèi)囊前支、左側(cè)上額枕束、左側(cè)前、上放射冠、胼胝體體部FA值降低。結(jié)果見(jiàn)圖1，表2。相關(guān)性分析：在non-NPSLE組中，左側(cè)上額枕束與抗dsDNA抗體、IgM抗體呈正相關(guān)(r=0.414，P=0.006；r=0.487，P=0.001)，與發(fā)病時(shí)間呈負(fù)相關(guān)(r=-0.499，P=0.001)；左側(cè)上放射冠與IgM抗體呈正相關(guān)(r=0.533，P＜0.001)；胼胝體體部與IgM抗體、MMSE呈正相關(guān)(r=0.386，P=0.012;r=0.315，P=0.042)。未發(fā)現(xiàn)差異腦區(qū)FA值與其他臨床資料之間具有相關(guān)性。結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 non-NPSLE與HC組FA比較結(jié)果圖。注：藍(lán)色表示FA值降低的白質(zhì)纖維束。圖2 差異腦區(qū)FA值與臨床資料相關(guān)性分析結(jié)果圖。

表1 研究對(duì)象的一般資料

3 討論

SLE是一種自身免疫性疾病[7]，易累及神經(jīng)精神系統(tǒng)，導(dǎo)致腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種基于組織中水分子擴(kuò)散的先進(jìn)MRI技術(shù)[8-9]，常被應(yīng)用于腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的研究，F(xiàn)A為其最常用的指標(biāo)，F(xiàn)A值與腦白質(zhì)纖維髓鞘的完整性有關(guān)，在0-1之間變化，F(xiàn)A值越大,表明組織內(nèi)水分子各向異性越強(qiáng)，說(shuō)明髓鞘的完整性越高，軸索排列越緊密，反之則表示髓鞘、軸索遭到損壞[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，non-NPSE患者在左側(cè)內(nèi)囊前支、左側(cè)上額枕束、左側(cè)前、上放射冠、胼胝體體部的FA值降低，提示這些腦區(qū)的纖維束髓鞘、軸索的完整性遭到破壞。

既往研究表明，SLE患者存在白質(zhì)微結(jié)構(gòu)異常[9,11]，Shapira-Lichter等研究發(fā)現(xiàn)，胼胝體體部的FA值降低[12]，Jung等研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者在胼胝體、左前放射冠的FA值降低[13]，Emmer等研究發(fā)現(xiàn)，non-NPSLE患者在內(nèi)囊前支、額枕下束等區(qū)域的FA值降低[14]。以上的研究結(jié)果均與我們研究結(jié)果相吻合。胼胝體是人腦中最大的白質(zhì)纖維束，參與多種運(yùn)動(dòng)、感知和認(rèn)知功能[15-17]，其體部包含投射到聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等區(qū)域的白質(zhì)纖維[18]，所以當(dāng)其結(jié)構(gòu)受損時(shí)，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)大腦半球的多種功能被破壞。內(nèi)囊前肢包含丘腦皮質(zhì)投射纖維，連接丘腦背內(nèi)側(cè)核和前額葉皮層，參與情感、認(rèn)知處理和決策的調(diào)節(jié)，所以其完整性的破壞也會(huì)導(dǎo)致多種神經(jīng)精神癥狀的出現(xiàn)[19-21]。放射冠是指位于內(nèi)囊和大腦皮層之間的放射狀白質(zhì)，在情緒調(diào)節(jié)中起著重要作用[22-23]。上額枕束呈C字型，包繞投射纖維，在信息共享、運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)方面具有重要意義。因此，當(dāng)以上區(qū)域的白質(zhì)微結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致患者的多種高級(jí)功能受到影響，所以我們推測(cè)SLE患者認(rèn)知功能的受損可能與其白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)。

有研究表明，即使在non-NPSLE患者中，認(rèn)知功能也存在一定的異常，本研究采用MMSE量表來(lái)評(píng)估non-NPSLE患者的認(rèn)知情況。MMSE是篩查嚴(yán)重認(rèn)知功能障礙最常用工具[24-25]，其得分小于27分提示認(rèn)知功能障礙。本研究通過(guò)神經(jīng)精神學(xué)量表測(cè)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，健康對(duì)照組的MMSE量表的評(píng)分均較non-NPSLE患者組高(P＜0.05)，表明non-NPSLE患者可能也出現(xiàn)了認(rèn)知功能損傷，這與先前的研究相符[26-27]。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)胼胝體體部FA值與MMSE呈正相關(guān)，提示隨著胼胝體體部的纖維束完整性被破壞，認(rèn)知功能出現(xiàn)下降，我們推測(cè)胼胝體體部纖維束的破壞可能與SLE患者認(rèn)知功能的改變有關(guān)。

經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在non-NPSLE組中左側(cè)上額枕束FA值與抗dsDNA抗體、IgM抗體呈正相關(guān)，與發(fā)病時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，提示隨著SLE患者抗dsDNA抗體、IgM抗體水平的增高，左側(cè)上額枕束FA值增高。SLE是一種以高水平自身抗體和多器官損害為特征的慢性自身免疫性疾病[28]，而抗dsDNA抗體是反應(yīng)SLE患者疾病疾病活動(dòng)度常用的指標(biāo)，我們推測(cè)SLE患者抗體水平的增高，可能是一種補(bǔ)償機(jī)制，來(lái)維持腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的完整性，左側(cè)放射冠區(qū)、胼胝體體部FA值與IgM抗體呈正相關(guān)，同樣可以用此假設(shè)進(jìn)行解釋?zhuān)?dāng)然這需要我們進(jìn)一步大樣本的研究來(lái)證明我們的假設(shè)；隨著病程的進(jìn)展，左側(cè)上額枕束FA值降低，提示左側(cè)上額枕束FA值的改變，是反應(yīng)疾病進(jìn)展的潛在的影像標(biāo)志物，對(duì)臨床病情及預(yù)后的監(jiān)測(cè)具有一定的指導(dǎo)意義。

綜上所述，DTI技術(shù)作為一種先進(jìn)的影像學(xué)檢查方法，能夠評(píng)估非神經(jīng)精神性系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者早期的腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變。但本研究也存在局限性，第一，樣本量較小，日后的研究會(huì)加大樣本量進(jìn)行探究，使結(jié)果更具說(shuō)服力；第二，本研究的橫斷面研究，導(dǎo)致沒(méi)有后續(xù)研究可以確定這些微觀結(jié)構(gòu)變化是暫時(shí)的還是永久的；第三，DTI數(shù)據(jù)的采集參數(shù)及處理方法不同，可能會(huì)使結(jié)果存在一定的誤差。