多體素1H -MRS在輕度AD患者扣帶回代謝非對稱特點(diǎn)應(yīng)用價值

曹玉林 楊光釗 郭忠偉 張江濤 王瑩*

阿爾茨海默病（AD）是一種臨床表現(xiàn)以進(jìn)行性認(rèn)知障礙、行為改變和記憶能力損害為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。氫質(zhì)子磁共振波譜（1H-MRS）是利用磁共振現(xiàn)象和磁共振化學(xué)位移作用對活體內(nèi)特定的化合物進(jìn)行無創(chuàng)性檢測的一種分子影像技術(shù)，其可用于對AD病理組織的化合物進(jìn)行代謝、生化研究和半定量分析。扣帶回是腦邊緣系統(tǒng)的重要部分，其功能牽涉學(xué)習(xí)和記憶，也是輕度認(rèn)知功能損害（MCI）和AD早期受累腦區(qū)，進(jìn)一步研究也顯示前、后扣帶回皮質(zhì)在AD疾病進(jìn)展中具有時間性和空間性特征［1］。作者以健康老年人、MCI和輕度AD患者為觀察對象，應(yīng)用多體素1H-MRS技術(shù)對所有受試者左、右前扣帶回（ACG）和左、右后扣帶回（PCG）的代謝物進(jìn)行測定，以明確NC、MCI和AD患者左右扣帶回的代謝物特點(diǎn)，為AD的早期診斷提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 MCI和AD患者來自2017年2月至2018年4月在本院老年科門診及住院患者，對照組（NC）來自于社區(qū)招募的受教育程度和年齡相匹配的正常健康志愿者。AD符合美國國立神經(jīng)病學(xué)傳染病及卒中研究所與阿爾茨海默病和相關(guān)病協(xié)會（NINCDSADRDA）的診斷標(biāo)準(zhǔn)；病程1～3年；簡易智能狀態(tài)量表（MMSE）評分為21～24分；臨床癡呆評定量表（CDR）評分1分。MCI患者：按照Petersen MCI 標(biāo)準(zhǔn)：（1）主訴記憶減退，而且有知情者證實(shí)；（2）總體認(rèn)知功能正常（ MMSE評分為24～28分），CDR評分為0.5分；（3）日常生活能力正常；（4）排除其他因素所致的記憶損害。NC組：均為健康老年志愿者，無認(rèn)知功能障礙：MMSE 評分為28～30分，無癡呆家族史，CDR評分為0分。排除標(biāo)準(zhǔn)：腦梗死、癲癇、腦腫瘤、抑郁癥、精神分裂癥者。所有受試者均為右利手，均自愿同意參與本研究，無磁共振檢查禁忌證。本研究經(jīng)過本院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 方法 （1）掃描方法：所有MRI檢查均在德國Siemens verio 3.0T磁共振掃描儀上，應(yīng)用8通道頭部線圈完成。在常規(guī)MRI 掃描T2WI及FLAIR 序列之后行矢狀位3D-T1WI 結(jié)構(gòu)像掃描，覆蓋全腦，掃描參數(shù)：TR 1900ms，TE 2.5ms，F(xiàn)OV 250mm×250mm，F(xiàn)lip angle 9°，層厚 1mm，層間距 0，Matrix 256×256，NEX 1，Slice 176，體素大小 1mm×1mm×1mm，采集時間4min18s。選用3D-T1WI圖像MPR重建橫斷位、矢狀位及冠狀位圖像，并利用三個平面進(jìn)行ACG、PCG氫質(zhì)子波譜定位，采用多體素MRS序列CSI-SE-35行波譜采集，將感興趣區(qū)前方定位于胼胝體膝部上方、后方定位于胼胝體壓部的上方（見圖1、2）。 體 素 大 小 =10mm×10mm×15mm，TR 1500ms，TE 30ms，采集次數(shù)3次，翻轉(zhuǎn)角90°，矩陣為1024×1024，F(xiàn)OV=160mm×160mm，層厚 15mm。先在感興趣區(qū)各方向施加預(yù)飽和帶，然后進(jìn)行自動勻場、壓水及壓脂，在半高全寬（FHMW）＜15Hz及水抑制率＞95%的條件下行波譜采集，波譜采集時間為6分5s。（2）數(shù)據(jù)處理：采用Siemens syngo的波譜分析軟件完成1H-MRS原始數(shù)據(jù)處理，所得譜線經(jīng)過基線校正后分別對氮-乙酰天門冬氨酸（NAA）在2.02ppm、肌酸（Cr）在3.02ppm、膽堿復(fù)合物（Cho）在3.23ppm及肌醇（mI）在3.56ppm的波峰計(jì)算峰下面積，代表各代謝物濃度。計(jì)算NAA/Cr、mI/Cr、Cho/ Cr、NAA /mI比值。

圖1 感興趣區(qū)前方定位于胼胝體膝部上方

圖2 感興趣區(qū)后方定位于胼胝體壓部上方

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件包。計(jì)量資料以（x±s）表示，組間比較采用配對樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料組間比較采用單因素方差分析或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 三組一般資料 見表1。

表1 三組一般資料（x±s）

2.2 各組代謝物的特點(diǎn)比較 見表2、3。

表2 各組左右側(cè)ACG代謝物對稱比較（x±s）

表3 左右側(cè)PCG代謝物對稱比較（x±s）

3 討論

神經(jīng)病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)AD患者扣帶回的受損有一定特點(diǎn)，即病理產(chǎn)物首先出現(xiàn)于前扣帶回，然后逐漸累積后扣帶回，顯示出病理產(chǎn)物沿扣帶回從前到后的發(fā)展特點(diǎn)［2］。Derflinger等［3］基于 MRI形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)AD患者的顳葉、頂葉、枕葉左右灰質(zhì)不對稱性體積減少，提示不對稱的萎縮導(dǎo)致患者的認(rèn)知障礙。vThompson等［4］應(yīng)用“新的腦映射方法”也發(fā)現(xiàn)了AD患者“大腦灰質(zhì)萎縮動態(tài)模式”，他們對12例AD患者進(jìn)行為期1.5年的縱向研究發(fā)現(xiàn)：病變從內(nèi)側(cè)顳葉開始，逐漸向邊緣系統(tǒng)、頂額葉、枕葉蔓延，并且左側(cè)半球萎縮速度快于右側(cè)半球。也有研究者應(yīng)用彌散張量（DTI）技術(shù)對AD白質(zhì)病變的非對稱性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)AD患者早期左側(cè)扣帶束較右側(cè)更易受損［5］。本資料結(jié)果顯示，MCI患者和AD患者1H-MRS代謝物mI/Cr在左、右扣帶回前部均存在非對稱性改變，而AD患者同時在左、右扣帶回后部存在非對稱性代謝改變。

既往研究者應(yīng)用單體素MRS進(jìn)行扣帶回研究時，單一體素定位常同時包含左右扣帶回，因此所獲得數(shù)據(jù)無法區(qū)分AD的代謝非對稱性變化。多體素1H-MRS技術(shù)的一大發(fā)展，是從單體素向多體素質(zhì)子頻譜采集，并最終完成全覆蓋式螺旋頻譜圖技術(shù)，在l次數(shù)據(jù)采集中獲得多個部位的譜線，可以反映同一時間各不同部位代謝產(chǎn)物的空間分布，與單體素相比，多體素的體素一般較小（目前最小體素可達(dá)到1mm），可以有效地減少部分容積效應(yīng)的影響。1H-MRS有利于彌漫性病變的發(fā)現(xiàn)和早期病變的檢出，對病變的范圍及邊緣做出準(zhǔn)確判斷，對多個區(qū)域的病變做出比較。在對AD的1H-MRS研究顯示單體素采集僅能獲得單一部位和較小數(shù)量組織樣本頻譜，多體素質(zhì)子波譜采集可以同時獲得大視野內(nèi)、多個分布不勻病變的區(qū)域頻譜，對于臨床有重要意義［6］。且較長的檢查時間對于老年人尤其是AD患者檢查和配合困難，影響數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確性。因此本研究應(yīng)用1H-MRS，一次同時對左右扣帶回的前部和后部四個部位代謝測定，減少采集時間，提高檢查舒適性和成功率，可為研究提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)結(jié)果。

mI只存在于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物，mI水平的升高常提示膠質(zhì)細(xì)胞增生，而在AD中膠質(zhì)細(xì)胞改變又先于神經(jīng)元改變。Kantarci K等［7］研究認(rèn)為mI/Cr增加是AD的病理早期改變，而NAA/Cr的降低僅在病理晚期才發(fā)現(xiàn)。Lim TS等［8］研究也發(fā)現(xiàn)扣帶回前部mI/Cr代謝改變與AD的認(rèn)知功能密切相關(guān)。李玉華等［9］研究顯示，AD患者扣帶回后部mI /Cr值明顯升高，若以＞0.76為標(biāo)準(zhǔn)，AD診斷的陽性預(yù)測值接近100%，陰性預(yù)測值94.5%。本研究結(jié)果顯示：NC組扣帶回1H-MRS代謝物水平均無非對稱性改變，MCI組左前扣帶回mI/Cr高于右前扣帶回，AD組左前、左后扣帶回mI/Cr均高于右側(cè)。由此可見，扣帶回非對稱性首先出現(xiàn)在左右前扣帶回，且是以反映膠質(zhì)細(xì)胞mI/Cr的代謝改變?yōu)轶w現(xiàn)，隨著病情進(jìn)展，逐漸累積后扣帶回。

本研究還存在一定的不足：由于本研究的樣本量較少，研究結(jié)果有待進(jìn)一步的驗(yàn)證；代謝物結(jié)果是采用計(jì)算峰下面積而非峰值。總之，通過多體素1H-MRS對AD患者前扣帶回、后扣帶回代謝物的非對稱性變化比較可以得出：左右扣帶回前部反映神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的代謝物mI/Cr非對稱性的出現(xiàn)，可能是AD的早期的生物學(xué)標(biāo)記，同時多體素MRS技術(shù)對AD的早期診斷具有重要的臨床意義。