阿爾茨海默病后扣帶回3.0T磁共振質子波譜成像的研究

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。 方法 選取臨床確診AD患者20例及相匹配的正常對照患者20例，均行頭顱常規后扣帶回的單體素磁共振波譜檢測，應用SPSS12.0軟件對AD組與對照組進行統計學分析。 結果 與正常對照組相比，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），兩組比較差異有統計學意義（P<0.05）；AD 患者組后扣帶回mI/Cr為（1.31±0.12），較對照組（0.68±0.17）升高，差異有統計學意義（P<0.05）。 結論 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。

[關鍵詞] 阿爾茨海默?。淮殴舱癫ㄗV；后扣帶回

[中圖分類號] R445.2；R749.16 [文獻標識碼] B [文章編號] 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]。它是一種以神經退行性改變為特征的進行性認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斑、神經元纖維纏結沉積和腦膽堿神經元細胞的凋亡。其中的神經元變性導致神經斑的形成和神經纖維的退行性改變導致的神經纖維纏結是最具其特征性的變化[3]?？蹘Щ厥沁吘壪到y的重要組成部分之一，與人類認知、情緒及心理等功能活動密切相關，后扣帶回（posterior cingulate cortex，PCC）是與記憶、情感等功能密切相關的神經結構。有報道闡明，PCC是AD患者最早受累的腦功能區之一[4，5]，在腦內的形態學未發生變化（主要為萎縮）的情況下，PCC的肌醇（myo-inositol，mI）已經發生顯著地升高，但是研究數量和深度有限。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，為早期診斷AD提供客觀依據?，F報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取來自我院與合作醫院浙江省立同德醫院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。入組標準：符合美國國立神經疾病及交流障礙與卒中研究所-阿爾茨海默病及相關疾病學會（NINCDS-ADRDA）制定的AD標準[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組與健康對照組均為右利手。AD組與對照組性別與教育程度比較（χ2=0.142、0.173，P>0.05），差異無統計學意義。兩組受試者年齡比較差異無統計學意義，簡易智能狀態檢查表（mini-mental state examination，MMSE）評分及臨床癡呆量表（clinical dementia rating，CDR）評分比較差異有統計學意義（P<0.05）。見表1。

表1 兩組年齡、MMSE 評分及CDR 評分比較（x±s）

1.2 檢查方法

應用西門子3.0T磁共振進行顱腦掃描。首先進行顱腦常規MRI橫斷掃描：T1加權像（T1WI）TR 2000 ms，TE 9 ms；T2加權像（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覆蓋全腦的結構像掃描，進行三平面MPR 重建，將三平面MPR重建感興趣區定位于后扣帶回進行波譜成像掃描。采用單體素波譜掃描序列[7，8]。掃描參數：TR 1850 ms，TE 2.0 ms，視野240 mm×240 mm，反轉角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BW35MHz，采集BW 1000 MHz。感興趣區外的預飽和和人工手動勻場結束后，在水脂抑制的情況下進行波譜采集，然后在偏轉角90°的無水抑制再行掃描。掃描中注意每個譜線與無水抑制掃描譜線進行有效地結合，盡量消除渦流的影響，最后對譜線基線校正及相位調節，測量出各代謝產物波峰的峰高波譜，總采集時間范圍在8～10 min。

1.3 數據后處理

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為內參照計算各代謝物的相對濃度。Syngo波譜軟件可以完成波譜曲線的各項自動調整功能[10]。

1.4 統計學分析

應用SPSS 12.0統計學軟件進行數據處理。計數資料以相對數構成比（%）表示，采用χ2檢驗，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，兩組比較采用t檢驗，P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

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

阿爾茨海默病（AD）是以漸進性遺忘為主要癥狀的一種神經退行性疾病，其最具特征性的病理表現是老年斑的形成和神經纖維纏結。而且經常累及小動脈導致血管淀粉樣變性[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，內含病理性斑塊，其主要成分為變性的軸突、神經纖維以及膠質細胞。Aβ經常會引起神經細胞毒性反應，使神經細胞變性，促進炎癥反應的發生，最終導致細胞的凋亡，神經膠質反應性增生[13，14]，進而導致神經元功能進行性破壞[15]。此外，在引起AD患者的病情進展過程中，Tau蛋白也是重要的促進物質，Tau蛋白進行性地過度酸化，從而影響神經元的生理性代謝，最終導致神經元的變性和凋亡[16]。AD患者的顱內生化改變的病理特征是Aβ和Tau蛋白協同作用結果。中晚期AD患者所累及區域結構變化（主要為顱腦特定區域結構的萎縮）在低場強的磁共振成像中有大量報道，但是其無法觀察到AD早期在生化的變化，這是不爭的事實[17]。隨著磁共振的場強不斷提高，磁共振的軟件技術的進一步發展，使得功能與分子醫學影像學得到進一步飛速發展。MRS在AD的研究方法和領域開辟了新的思路。不僅在形態學上，高場磁共振的薄層掃描及二維、三維重建技術為AD腦組織特異性的腦萎縮區域及面積、體積的測量得到完善和發展，而且MRS 能無創性測定活體內代謝物濃度，分析和評估腦細胞變性疾病AD的活體組織內物質代謝變化的異常，對無創性分析活體AD患者腦組織生化代謝和病理生理的改變，也對AD 的早期診斷和鑒別診斷具有重要價值[18]。

以往的磁共振波譜成像對AD的研究常常關注于顳葉內側，主要包括杏仁核、海馬、海馬旁回、內嗅皮層等結構，特別對海馬的研究已經有了大量的文獻報道[19]。但周圍結構復雜的海馬無疑給研究增加了對數據準確性質疑，因為海馬靠近蝶鞍區，顱底骨質、鞍上池和海綿竇大血管都對其磁共振波譜產生影響，要準確地顯示短TE代謝物的波譜，存在較大困難，且容易出錯。另外最近有研究發現PCC是大腦結構中學習和記憶的神經回路，特別是后扣帶回皮層在記憶、遺忘等學習的神經心理功能作用過程中發揮著一定的作用，在AD早期即可受累。該腦區代謝和功能的損害會進一步影響大腦的學習和記憶功能[20]。但是對PCC的研究目前文獻報道仍比較少。因此AD患者PCC區的早期顱內生化病理代謝變化成為本研究的重點。此外，研究PCC有其自身的優勢，因為PCC區周圍結構易于辨別，并無顱骨及氣體偽影的干擾，可以較容易獲得穩定波譜數據，得到數據比較可靠，故本研究把波譜成像放在PCC區，以其獲得良好效果。

磁共振單體素1H-MRS可以檢測出的腦內代謝物有NAA、Cho及Cr和mI等微量元素[21]。Cr與腦內能量代謝有關，在生理及病理狀況下在體內相對穩定，常常作為分數的分子來評價其他各代謝物的變化。存在于神經元和軸突的NAA是神經元完整性的標志，NAA減少提示神經元數目減少及活性減低。Cho參與細胞膜和髓鞘的形成，并與腦內膽堿能神經遞質的合成有關，在細胞膜損害時往往會增高，反映細胞的損害。mI只存在于神經膠質細胞中，往往細胞損傷后進一步的膠質增生修復時增高，所以被認為是反映細胞毒性水腫神經膠質增生[22]。在磁共振波譜分析軟件中，我們常計算分析NAA/Cr、mI/Cr、NAA/mI 和Cho/Cr 之間的相對比值，進行顱腦內分子水平的分析。

近來的文獻報道是AD最突出的波譜改變為PCC的NAA明顯降低，與以往文獻報道AD在最先海馬出現mI/Cr增高，仍存在較大的爭議。但是達到共識的是在腦內NAA在不同區域的降低可見于不同類型的癡呆[23]。本組研究結果顯示， PCC的NAA/Cr、NAA/mI與對照組比較，均明顯降低，差異有統計學意義（P<0.05），說明AD患者PCC區域的細胞膜得到一定的損害；AD組患者PCC區域的mI/Cr比值增高，與對照組比較差異有統計學意義，表明PCC區域的神經膠質細胞增生活躍，神經元的破壞、神經膠質的增生互相因果，往往是病情進展的標志，這兩點與以往的報道基本一致。以往的研究中AD患者的PCC區域的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，與正常對照組相比，AD組Cho/Cr比值升高，差異有統計學意義（P<0.05），分析原因不排除進行納入處理時患者有個體出現服藥情況或樣本數量較小以及抽樣誤差的出現。

目前對于AD患者的PCC區的研究仍存在一些問題，值得在以后的研究中注意。對于AD患者PCC區的研究，以往的文獻多集中在1.5T磁共振的研究中，得到了一些數據。但是是否3.0T磁共振會對PCC區的研究得到更精準的數據仍存在一些爭議。因為3.0T磁共振對于場強的均勻度有更高的要求。所以我們采用手動勻場，保證在感興趣區內的FWHM<20 Hz，從而保證了波譜基線的穩定、圖像質量及結果的準確性。另外，本實驗采用單體素波譜成像，區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一步改進。首先研究的樣本量過小，以后應該加大研究的樣本數量，以期得到更精確的數據。再者受技術設備及檢查時間的限制，無法對研究樣本進行檢查時間的限制，無法得知是否AD患者和對照組是否在不同檢查時間的腦內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性檢查技術，可檢測活體細胞水平化合物的代謝情況，其對于AD的PCC區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）