3.0T MRS對肝性腦病的研究初探*

張媛媛，汪楠，汪飛

（1.安慶醫藥高等專科學校，安徽 安慶 246052；2.安慶市立醫院，安徽 安慶 246000）

肝性腦病（hepatic encephalopathy, HE）是一種常見的神經精神異常，是肝功能衰竭和/或門體分流的過程和結果。其表現廣泛多變，包括輕度亞臨床征至深昏迷。以往研究集中在循環腸道源性毒素尤其是氨的作用、腦腫脹的進展和大腦神經介質系統的改變，所導致的中樞神經系統功能紊亂。直接研究大腦的功能一直很困難，新的磁共振成像技術提供了評估腦容量改變和腦功能受損的非侵入性手段。本研究應用3.0T氫質子磁共振波譜（proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS）對肝性腦病患者的腦代謝物變化和腦組織灌注信息進行分析，從代謝物水平揭示HE患者認知功能相關腦區存在的病理改變。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2016年1月-2017年8月安慶市立醫院消化內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，血吸蟲肝硬化6例，藥物性肝病1例，原發性肝癌1例，混合型肝硬化（乙肝+血吸蟲+酒精性肝硬化）1例。腦電圖廣泛異常，均符合中國肝性腦病診治共識意見制定的肝性腦病診治指南的診斷標準[1]。入選患者需同時滿足下列條件：既往無神經系統疾病病史，無嚴重肺病、心臟病、腎病及腦血管意外；入院前一周內無使用鎮靜劑及影響神經系統的其他藥物史；無MRI檢查的禁忌證，無幽閉恐懼癥，可配合完成磁共振檢查；文盲患者被排除。對照組在該院門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，均經臨床查體、實驗室檢查及影像學檢查排除神經系統疾病、遺傳代謝性疾病。本研究經該院倫理委員會審核研究通過，根據《赫爾辛基宣言》進行，所有參與者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 磁共振檢査

1.2.1 MRI檢查 所有受檢者均使用3.0T超導磁共振機（Discovery MR750，美國GE公司）進行頭部掃描。先進行常規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，FOV 24 cm×24 cm，矩陣512×512，平均次數 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，FOV 24 cm×24 cm，矩陣320×256，平均次數NEX 1；橫軸位T2-FLAIR TR 8400 ms，TE 145 ms，TI 2100 ms，翻轉角111，層厚5 cm，層間距1.5 cm，FOV 24 cm×24 cm，矩陣256×256，平均次數NEX 1；3D T1BRAVO TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，TI 450 ms，翻轉角12，層厚1.2 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩陣256×256，平均次數NEX 1。

1.2.2 單體素氫質子波譜（1H-MRS）掃描 采用波譜-點分辨自旋回波序列（PRESS），TR 1500 ms，TE 35 ms，每個興趣區（region of interest, ROI）的掃描時間為3 min 48 s，均為128次采集，接受/發射增益調節、體素內勻場、水抑制和無水抑制掃描均由自動預掃描程序完成，水峰半高寬小于8 Hz。扣帶回的ROI定位于后扣帶回，體素大小為2 cm×2 cm×2 cm，右側基底節區的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各指標數據采集后經設定的程序進行后處理，自動生成已處理完成的擬合譜線。比較HE組和對照組的MRS各指標 ：肌醇（myo-inositol, mIns）、膽堿（Choline, Cho）、N-乙酰天門冬氨酸（N-acetylaspartate, NAA）和肌酸（Creatine, Cr）。Cr總量相對恒定，即使在病理狀態下變化也較少，作為內參照研究1H-MRS的共振峰mIns、Cho和 NAA。

1.3 統計學方法

數據分析采用SPSS 22.0統計軟件，對符合正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，采用t檢驗，偏態分布數據用中位數及四分位數間距[M（QR）]表示，Child-Pugh分級資料采用Kruskal-wallis秩和檢驗進行分析，對差異有統計學意義的指標再進行組間的兩兩比較；用Pearson相關性檢驗兩部位MRS各指標與靜脈血氨值和神經心理學測試NCT-A、DST間的相關性，應用Spearman等級相關性檢驗分析后扣帶回、右側蒼白球的MRS指標與Child-Pugh分級之間的相關性；計數資料的比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組基本資料比較

HE組與對照組性別構成男∶女均為17∶3，平均年齡HE組（56.65±9.34）歲，對照組（56.45±7.84）歲，兩組年齡及性別構成比的差異無統計學意義（P＞0.05）；利用神經心理學測試作為評價標準，HE組20例患者的數字連接實驗（NCT-A）時間（70.31±20.52）s較對照組（38.92±10.32）s長，差異有統計學意義（t=9.325，P=0.003）；HE組數字符號實驗（DST）分值（32.43±14.32）分較對照組（60.23±9.12）分減少，差異有統計學意義（t=5.235，P=0.027）；HE組的血氨濃度和NCT-A實驗、血氨濃度和DST實驗均無直線相關性，差異無統計學意義（r=0.672和0.621，P=0.341和 0.538）。

2.2 兩組后扣帶回、右側蒼白球MRS結果比較

ROI定位于后扣帶回、右側蒼白球，與對照組比較，HE組的Cho/Cr、mIns/Cr降低，差異有統計學意義（P＜0.05），而NAA/Cr與對照組比較差異無統計學意義（P＞0.05）（見表 1和圖 1～ 4）。盡管 MRS受多因素影響，后扣帶回及右側蒼白球的MRS均可區分正常人與HE患者。

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

圖1 HE組一患者后扣帶回波譜成像

圖2 同一HE組患者右側蒼白球波譜成像

圖3 對照組一成員后扣帶回波譜成像

圖4 同一對照組成員右側蒼白球波譜成像

2.3 HE組后扣帶回、右側蒼白球的MRS指標與血氨、神經心理學測試及Child–Pugh分級的相關性

應用Pearson相關性分析后扣帶回、右側蒼白球的MRS指標與血氨及神經心理學測試間的相關性，HE組后扣帶回、右側蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標與血氨呈負相關，差異有統計學意義（P＜0.05），HE組后扣帶回、右側蒼白球的mIns/Cr與神經心理測驗 NCT-A、DST存在相關性（P＜0.05）。應用Spearman等級相關檢驗分析HE組后扣帶回、右側蒼白球MRS指標與Child-Pugh分級的相關性顯示，HE組后扣帶回、右側蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標與Child-Pugh分級呈負相關，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表 2。

表2 HE組后扣帶回、右側蒼白球的MRS指標與血氨、神經心理學測試及Child-Pugh分級的相關性

3 討論

MRS是研究患者腦代謝過程中生化信息的非侵入性方法，應用MRS可定量認識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，可直接測量腦滲透調節物質，如控制細胞內穩態的肌醇。1H-MRS常用來對腦代謝產物提供信息，如滲透調節物質mIns，以及Cho、NAA、Cr[2]。1H-MRS的敏感性較高，短TE的1H-MRS序列能夠檢測到非常輕微的改變。以往MRS的局限性體現在對窄光譜內產生的代謝產物的分辨率有限及不能檢測低濃度代謝物。本研究磁系統在3.0T超高磁場操作，T1弛豫時間延長、磁敏感增加，信噪比進一步改善，能獲得比以往低場強MR質量更高的原始圖像。在3.0T高場強下采集時間更快，能夠在同一患者的腦部檢查中執行多個MR序列；能夠在同一檢查中獲取腦腫脹導致認知紊亂的增強磁共振和功能磁共振數據，用以研究腦滲透水平。3.0T通過提升化學位移效應改善分辨代謝物的能力，能分辨某些在低場強MR上無法分辨的化學濃度和峰值，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[4]，MARSH等[5]發現，肝硬化患者后扣帶回在認知任務和靜息狀態下都存在腦活動下降。后扣帶回是默認網絡中關鍵腦區的重要構成，參與情緒、空間定位、記憶的評價及恢復等腦功能活動，在疾病中的功能損傷可能與其處于主要動脈供應交界及高代謝率有關[6]。蒼白球是基底節環路的組成部分，基底節參與運動、認知、動機及情緒的加工等功能，HE患者的認知功能減退、動機減弱、情緒低迷可能與基底節的功能損傷有關[7-8]。為進一步探討其腦功能改變的代謝基礎，本研究將ROI定位于后扣帶回；考慮到MRS測量時間過長引起不適會妨礙志愿者參與本研究，另一個ROI僅定位于右側基底節的蒼白球。低鈉血癥、苯二氮卓類藥物和感染（炎癥細胞因子）等誘因導致星形膠質細胞腫脹，穩態機制限制了星形膠質細胞的滲透負荷，為代償星形膠質細胞內滲透壓增加導致的水腫，mIns、Cho釋放到胞外進行滲透調節[9-10]，解釋本研究結果中后扣帶回和右側蒼白球mIns、Cho的降低。星形膠質細胞腫脹協同多種因素引起腦細胞水腫，導致肝性腦病的精神癥狀以及神經系統查體的陽性表現。NAA反映神經元的數量和功能，是神經元損傷嚴重程度的指標。與對照組比較，HE組NAA/Cr的差異無統計學意義，說明HE患者腦神經元損傷的程度較輕，臨床也未表現出神經元嚴重受損的癥狀。

本研究發現HE組后扣帶回、右側蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標與血氨呈負相關，這與倪玲等[6]的結論不一致，但與張龍江等[11]扣帶回MRS指標與靜脈血氨值之間存在聯系的結論一致，高血氨癥是HE發病機制各種假說的共同通路[12]，但血氨水平與HE嚴重程度不相關[10]；由于肝外因素也能引起血氨升高，血氨升高無法直接診斷HE，血氨正常也無法直接排除HE診斷，血氨不能作為HE診斷依據[13]。mIns有助于腦細胞獲得更多能量且有降氨解毒作用，本研究發現HE組后扣帶回、右側蒼白球的mIns/Cr與NCT-A、DST存在相關性，張穎雪等[12]認為mIns/Cr及Cho/Cr的降低與HE的神經心理障礙相關，MRS指標可部分反映HE患者的神經心理學異常。Child評分指標反映肝實質損害的程度和肝功能代償現狀并能預測肝功能的儲備；乙酰膽堿是與記憶、識別和情緒行為相關的關鍵性神經遞質，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，能促進腦的發育。本研究發現HE組后扣帶回、右側蒼白球的mIns/Cr及Cho/Cr指標與Child分級呈負相關，這與霍賽楠等[14]的結論一致，腦代謝物濃度隨肝功能不全的加重發生改變，最終出現精神神經癥狀進展為肝性腦病；楊婧等[9]認為HE組mIns/Cr明顯降低，張龍江等[11]在肝硬化無HE組也觀察到基底節區mIns/Cr降低，推測右側蒼白球mIns/Cr的降低不能作為診斷HE的特異性指標；AHL等[15]認為區域性血流和代謝差別導致代謝廢物大量沉積在星形細胞中，導致星形細胞增生，本研究與AHL等[15]有關該ROI星形細胞水腫加重的結論相符合，為HE病理改變與HE患者Child分級的相關性提供了腦代謝方面的依據。后扣帶回、右側蒼白球的Cho/Cr比值下降可能是HE患者認知障礙的重要生物學標志。

本研究采用3.0T1H-MRS成像技術分析肝性腦病患者后扣帶回、右側蒼白球的腦代謝變化，證實MRS指標可反映HE患者的神經心理學異常，為HE患者記憶、認知等功能障礙的診斷提供腦代謝水平的生物學標志。本研究對象數量較少，有待大樣本的研究為防治HE提供理論和實踐參考；本研究尚未進一步行磁共振多模態分析，多模態功能影像技術的應用可能有助于揭示肝性腦病的病理生理機制[16]。目前MRS信息的特異性、精確性有限，能作為補充而不能替代傳統的神經影像方式。

致謝：安徽省安慶市立醫院核磁共振室