磁共振质子波谱分析

2024-05-27

磁共振质子波谱分析(精选7篇)

磁共振质子波谱分析 篇1

摘要:目的研究首发卒中后抑郁的相关因素和氢质子磁共振波谱 (1H-MRS) 的变化。方法将卒中后抑郁可能相关的因素进行单因素相关分析及多元回归分析, 同时进行氢质子磁共振波谱的测定。结果左侧大脑半球前部病灶、神经功能缺损评分 (DND) 、对照顾人的满意程度、家庭和社会支持情况 (SSRS) 、内向不稳定性格等因素是与PSD发生密切相关的主要因素。PSD患者1H-MRS显示脑卒中PSD左侧额叶白质区Cho/Cr值均较对照组升高。结论1H-MRS尚不足以反映出抑郁症的严重程度, 即Cho/Cr比值还不能用来判定PSD的分级或程度。PSD的发生是神经生物学因素和社会心理学因素共同作用的结果, HAMD评分仍是目前临床判断PSD的主要手段。

关键词:卒中后抑郁,相关因素,氢质子磁共振波谱

卒中后抑郁 (post-stroke depression, PSD) 是脑卒中后急性期至2年~3年内常见的并发症。目前PSD的发生率较高, 临床无统一的诊断标准, 而且又缺乏特异性的生化指标, 且脑卒中急性期患者常伴有意识障碍、失语, 恢复期又可能出现智力障碍, 故容易出现临床漏诊。质子磁共振波谱技术 (1H-MRS) 作为一种在活体检测细胞水平代谢变化的非侵入性的、功能性成像无损伤的检查方法, 使得在体外检测感兴趣区的活体神经递质浓度成为可能。本文对2008年我院神经内科的首次脑卒中住院患者, 进行了卒中后抑郁发生的相关因素的分析;研究卒中后抑郁患者氢质子磁共振波谱的变化及其与PSD之间的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2008年1月—2008年10月山西医科大学第二医院神经内科的首次脑卒中住院患者56例, 其中男31例, 女25例, 年龄54.14岁±9.0岁。诊断符合全国第四届脑血管病学术会议制定的诊断标准, 并经头颅磁共振成像 (MRI) 检查证实。同时根据汉密尔顿抑郁量表 (HAMD) 得分情况分为抑郁组 (22例) 和非抑郁组 (34例) , 在评分的同时以上56例病例及随机选择门诊的健康体检者对照均采用美国GE1.5T超导磁共振仪行多体素PRESS序列扫描。病例组和对照组在性别、年龄、职业、文化程度等方面无统计学意义。排除其他疾病如精神病, 明确因聋、哑、失语以及意识障碍而无法配合量表检查者, 住院时间短于30 d者, 因躯体疾病导致生命体征不稳定者。

1.2 方法

1.2.1 汉密尔顿抑郁量表评定

HAMD总分<7分为正常;7分~17分为轻度抑郁;18分~24分为中度抑郁;>2分为重度抑郁。以上所有抑郁状态符合中国精神障碍分类与诊断标准第三版 (CCMD-3) 的有关标准。

1.2.2 CT或MRI检查和病灶位置的判定

参考文献[1]的判定方法, 测定的指标:损伤容积 (LV%) 、损伤前极到额极的平均距离 (AP%) 。

1.2.3 简易智力量表评价

用简易智力量表评价患者的认知功能:受过大学教育者其MMSE值低于23分被认为有认知功能障碍, 同样地, 受过中学教育者低于22分、受过小学教育者低于20分及未受过教育者低于17分都被认为有认知功能障碍。

1.2.4 神经功能缺损程度

按照第四届全国脑血管病学术会议的标准对患者神经功能缺损程度进行评分:1分~15分为轻度缺损;16分~30分为中度缺损;31分~45分为严重缺损。

1.2.5 日常生活能力评分

用日常生活活动评分表 (ADLS) 及巴氏量表 (Barthel Index) 对患者的日常生活能力进行评分:100分为完全独立活动;75分~95为轻度依赖;50分~70为中度依赖;25分~45为严重依赖;0分~20为完全依赖。

1.2.6 氢质子磁共振波谱检查

应用GE Signa1.5TMR/i超导型磁共振扫描仪, 采用标准发射/接收头线圈。包括常规扫描和波谱扫描。

1.3 统计学处理

对所有研究因素进行 t 检验或卡方检验、多元Logistic逐步回归分析。全部资料采用SPSS13.0统计软件进行统计分析。

2 结 果

2.1 单因素分析

社会交往、家庭关系、对照顾人满意度、人格特征、病灶位置、AP值、病灶容积、病灶体积、神经功能缺损程度、社会支持、日常生活能力、家族史在抑郁组和非抑郁组差异有统计学意义 (P<0.05) 。详见表1。

2.2 多元Logistic回归分析

以单因素分析时选出的独立性较好且与PSD相关的12个因素及HAMA分值为自变量, 以HAMD评分程度为因变量, 进行多元逐步Logistic回归分析选出最优模型。左前病灶、对照顾人的满意程度、神经功能缺损程度、社会支持情况为PSD的显著因素。详见表2。

2.3 脑卒中患者氢质子磁共振波谱检测结果

左侧额叶白质区Cho/Cr比值, 脑卒中抑郁组和非抑郁组组均较对照组升高, 且抑郁组较非抑郁组升高明显 (P<0.05) , 且抑郁组较对照组显著升高 (P<0.01) 。抑郁组、非抑郁组患者较健康对照者血中Cho浓度有增高的趋势, 但两者之间无统计学意义 (P>0.05) ;而Cr浓度在两组之间则无差别 (P>0.05) 。此外, 非抑郁组期组右额叶白质区, 两侧额叶灰质区, 脑干以及小脑灰白质区的1H-MRS检测结果均无统计学意义 (P>0.05) 。详见表3。

2.4 PSD的HAMD评分与氢质子磁共振波谱的相关性分析 (见表4)

HAMD评分与各感兴趣区1HMRS代谢物浓度检测均无相关性 (P>0.05) , 显示Cho/Cr比值与抑郁症的严重程度无相关性。

3 讨 论

PSD发生率多在20%~50%。龙洁等[2]在一项研究中报道PSD发病率为34.2%, 其中轻度20.4%, 中度20.2%, 重度3.6%。贾艳滨等[3]报道脑卒中后抑郁症发生率为67.74%, 其中轻、中、重度抑郁分别为59.67%、4.84%、3.23%。本文与上述文献报道有异, 可能与病例选择、病期、诊断标准等的不同有关。本研究结果显示脑卒中后抑郁发病率为39.3%, 其中轻型抑郁14例, 占25.0%;中度抑郁6例, 占10.7%;重度抑郁2例, 占3.6%。

卒中后抑郁的相关因素很多, 第一, 本研究显示社会支持质量与PSD的发病率密切相关, 并可作为PSD的预测因素。研究结果证实, 脑卒中患者在卒中后特别需要家人的支持, 如果这种支持低于某一临界水平, 则PSD的发生率会明显升高。Kim等[4]认为良好的家庭关系可以预防PSD发生。家庭关系对患者应对突发疾病和事件的心理支持非常重要, 患者在患病初期易产生悲观、失望的情绪, 病后恢复期如果得不到家庭的支持, 易导致抑郁的发生。第二, 本研究显示:抑郁组的神经功能的改善或缺损与日常生活能力明显低于非抑郁组, 从回归方程可以看出, 神经功能缺损评分是PSD的保护因素, 评分越高, PSD发生的几率越大。本研究认为:脑卒中后抑郁障碍除与患者日常生活能力水平下降有关外, 还与卒中后情绪障碍有关, 精神因素亦是导致卒中患者抑郁障碍的重要原因之一。Berg等[5]研究发现卒中后抑郁与脑卒中严重程度和神经功能损害程度密切相关。唐海宁[6]认为两者的具体关系是神经功能缺损不能诱发心理反应性抑郁, 但一旦发生抑郁两者相互影响, 抑郁将阻碍躯体功能的恢复。第三, 本研究结果显示内向性格者卒中后PSD发生率为66.7%, 外向性格卒中患者PSD发生率为25%, 二者间差异有统计学意义。提示内向性格的卒中患者更易发生PSD, 性格不同对PSD的发生有明显差异。原因可能为①性格内向的人有潜在的抑郁因素, 在受到突然的刺激如肢体瘫痪、失语时诱发抑郁。②性格不稳定者遇刺激后常有强烈的情感反应, 不能自我控制, 易发生情感障碍。③病后因神经功能障碍不能很快康复, 长期的情绪反应引起的大脑功能减退导致心理障碍。第四, 大多数学者认为, 大脑损伤的不对称性对PSD的发生有影响, 表现为左侧大脑半球损伤与抑郁有关, 其中左侧额叶和左侧基底节损伤患者的PSD发生率更高。本文结论与大多数国内外报道相一致。PSD发生与病灶位置相关的原因可能与其解剖学基础和5-羟色胺 (5-HT) 系统、NE系统在脑中的分布有关。有关研究显示与右侧卒中相比, 左侧卒中引起的5-HT能及去甲肾上腺素 (NE) 能神经元破坏相对较轻, 不足以引起代偿性的受体水平上调, 导致了2种神经能神经元功能的降低而引起抑郁;又由于NE能和5-HT能神经元位于脑干, 发出的轴突经丘脑下部、基底核环绕胼胝体和放射冠, 然后由前向后达到深层皮质, 并逐渐发出分支, 末端终于额叶等以精神活动为主的皮质结构, 所以前部的病变可能影响区域内NE和5-HT通路, 导致神经细胞代谢障碍和这些介质的耗竭, 容易发生抑郁。

本文利用氢质子磁共振波谱技术对左侧大脑半球及与抑郁相关区域进行检测, 结果发现左侧额叶白质区Cho/Cr水平升高, 而且临床测定脑卒中急性期患者血中Cho浓度有升高趋势, 表明该类患者神经膜结构的胆碱部分异常, 多意味着髓鞘鞘磷脂的分解, 在病灶中心髓鞘脱失明显, 轴索丢失严重, 这亦支持抑郁发生与其细胞液的胆碱明显升高有关的假设, 也与其他学者研究报道相符。众所周知, 胆碱是乙酰胆碱的前体, 并已证明是情绪异常的病理生理基础。然而MRS所测的胆碱信号和脑内乙酰胆碱递质之间究竟有何关联至今尚不清楚, 有待于进一步研究。

肌酸/磷酸肌酸 (Cr) :Cr是能量代谢的物质, 两者在脑内的总量是恒定的。很多1H-MRS研究把Cr作为内参照, 因为其浓度在各种病理、生理状态下相对恒定。这与本研究资料相符, 无论是额叶还是双侧小脑半球, Cr的绝对及相对浓度均无统计学意义 (P>0.05) 。从本组56例患者1H-MRS的测定结果可以看出PSD患者额叶的异常改变主要位于白质, 而非灰质区。本实验表明PSD患者的额叶左背外侧白质区Cho/Cr比对照组升高, 而枕叶、颞叶、基底节区、脑干及双侧小脑半球灰质、白质区各代谢物均无统计学意义。这些数据表明抑郁患者左额叶白质区有异常的神经生理改变, 这可能与此区富含与其他大脑皮质、边缘系统和皮质下区的传入和传出纤维有关[7]。有研究表明PSD与普通抑郁差别不大[8]。对严重情感障碍的患者进行1H-MRS研究发现, 重症抑郁患者的左额叶背外侧白质的Cho/Cr和Cho/Cr比对照组升高[7], 壳核内平均Cho/Cr亦显著升高[9], 但很少显示NAA的降低。Cho/Cr浓度的升高反映了神经膜结构胆碱的部分异常, 而这种改变在脑梗死后早期即可能出现。本研究脑卒中患者中, 抑郁组和健康对照组间左侧额叶Cho/Cr比值有差异, 而非抑郁组与对照组间各代谢物的绝对浓度和相对浓度则无统计学意义;其他部位颞叶、枕叶、基底节区、脑干、小脑检测发现抑郁组、非抑郁组和健康对照组间均无统计学意义, 这正是反映了PSD脑内代谢物早期即已出现了较明显的改变。然而由于本病例组中的中、重型抑郁症患者病例数较少及入选标准的限制, 本研究发现3组的Cho/Cr比值与HAMA评分之间无显著相关 (P>0.05) , 提示Cho/Cr比值与病情的严重程度无关。因此, 1H-MRS所测的Cho/Cr比值尚不能为临床早期诊断PSD及早期治疗提供重要的信息。1H-MRS尚不足以反映出抑郁症的严重程度, 即Cho/Cr比值还不能用来判定PSD的分级或程度, 尚有待于进一步进行相关的研究。但随着研究的不断深入1H-MRS的检查常态化, 样本的积累可能为临床提供出有效的辅助诊断的价值。

卒中后抑郁是一个持续时间较长的病理状态, 为神经生物学因素和社会心理学因素共同作用的结果。经多因素分析得知, 内向不稳定个性、左侧大脑半球前部病灶、家庭和社会的支持情况、神经功能缺失情况等与其高度相关。PSD可能是机体通过一系列的神经生化机制导致的脑组织受损, 同时也会继发产生脑内相关区域某些代谢物的变化, 由于本研究中的样本对整个脑卒中患者代表略显不足, 需指出的是因此有待扩大样本, 改进方法后进一步探讨。PSD的发生是神经生物学因素和社会心理学因素共同作用的结果, 虽然1H-MRS从生物化学的角度加深了PSD发生机制的认识, 为研究PSD提供了一些有价值的信息, 但尚不能替代临床量表在这一领域的重要作用。HAMD评分仍是目前临床判断PSD的主要手段。

参考文献

[1]张庆臣, 徐长忠, 梅又雪, 等.脑血管意外办法抑郁症状群的多因素相关研究[J].中国神经精神病学杂志, 1993, 19 (2) :73-75.

[2]龙洁, 刘永珍, 蔡焯基, 等.卒中后抑郁状态的发生率及相关因素研究[J].中华神经科杂志, 2001, 34 (3) :145.

[3]贾艳滨, 肖计划.首发脑卒中患者认知功能障碍与抑郁与脑损伤部位的关系[J].中国心理卫生杂志, 2002, 16 (2) :83-85.

[4]Ki mJS, Choi KS.Postsroke depression and emotional incontinence correlation withlesionlocation[J].Neurology, 2000, 54 (9) :1805-1810.

[5]Berg A, Palomaki H, Lehtibal mes M, et al.Poststroke depression:An18-month follow-up[J].Stroke, 2003, 34 (1) :138-143.

[6]唐海宁.卒中后抑郁的研究现状及治疗进展[J].神经疾病与精神卫生, 2003, 3 (1) :73-75.

[7]Nicholl CR, Lincoln NB, Muncaster K, et al.Cognitions and post-stroke depression[J].Br J Clin Psychol, 2002, 41 (3) :221-231.

[8]Anand Kr, Albert T, Helen L, et al.Frontal white matter biochem-ical abnormalities in late-life major depression detected with pro-ton magnetic resonance spectroscopy[J].Am J Psychiatry, 2002, 159:630-636.

[9]Ythilingam M, Charles HC, Tupler LA, et al.Focal and lateralized subcortical abnormalities in unipolar major depressive disorder:An automated multivoxel proton magnetic resonance spectroscopy study[J].Biol Psychiatry, 2003, 54 (7) :744-750.

磁共振质子波谱分析 篇2

1 资料与方法

1.1 一般资料及分组

1.1.1研究组

选取2012年2月-2015年1月在本院住院的COPD患者。纳入标准:(1)参照美国胸科协会和欧洲呼吸病学会共同制定的COPD诊断标准[2];(2)年龄50~80岁;病程>5年;(3)未服用能够影响脑内神经递质的药物;(4)无脑卒中等病史;(5)无重要脏器异构或功能异样病史。入组32例,其中,男性16例,女性16例;年龄50~80岁,平均(67.7±11.8)岁;受教育年限0~11年,平均(6.2±4.9)年。

1.1.2对照组

为同时期内的本院职工及附近社区的健康居民。入组30例,其中,男性16例,女性14例;年龄50~80岁,平均(66.3±12.6)岁;受教育年限0~11年,平均(5.9±5.0)年。两组的年龄、性别构成比、受教育年限比较,差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 实验方法

本实验采用病例-对照研究设计,进行横断面研究。由新乡市第一人民医院呼吸科2位经过正规培训的主治医师严格根据纳入标准确定入组对象。采用荷兰Philips公司1.5 T超导型磁共振成像系统,运用NV-16头颈联合相控阵线圈,检查室温度18~22℃,受检者口腔温度36.6~37.5℃。患者取仰卧位,舒服体位,真空枕及固定带固定头部,软垫固定膝下及后颈部。检查前根据局部解剖图谱定义和描述,利用空间定位技术在三维T1加权成像上选取双侧旁正中丘脑对称部位相同容积的ROI,保证同一受检者左、右侧及不同受检者之间的一致性。检查采用点分辨波谱(point resolved spectroscopy,PRESS)序列行单体素2D1H-MRS扫描,采用1个体素为10 mm×10 mm×10 mm的体积为测量单位。成像参数:重复时间(repetition time,TR)1 500 ms,恢复时间(echo time,TE)为144 ms,平均采集次数(number of signal averaged,NSA)128次,视野230mm。机器自动匀场,水抑制及调谐。信号经系统软件处理后转换为数据和波谱图来反应N-乙酰基天门冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)、胆碱复合物(Choline,Cho)与肌酸复合物(creatine-phosphocreatine,Cr)的相对水平,数字用1×10-6表示,用随机软件测量NAA、Cho、Cr的峰下面积,以Cr峰为参照,计算机自动完成NAA/Cr、Cho/Cr比值的计算(见附图)。

1.3 统计学方法

采用SPSS 16.0统计软件进行数据分析,计量资料用均数±标准差(±s)表示,组内比较用配对t检验,组间比较采用独立样本配对t检验;旁正中丘脑NAA/Cr、Cho/Cr与病程的相关性,符合正态分布的用Pearson相关分析,检验水准为ɑ=0.05,双侧检验,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组NAA/Cr、Cho/Cr比较

两组NAA/Cr、Cho/Cr比较,经独立样本t检验,差异有统计学意义(P<0.05),研究组双侧旁正中丘脑NAA/Cr低于对照组,研究组双侧旁正中丘脑Cho/Cr高于对照组。见附表。

(±s)

2.2 研究组各研究指标与发病年限的相关性分析

研究组左、右两侧旁正中丘脑NAA/Cr与病程呈负相关(r=-0.705和-0.669,P=0.035和0.027),研究组左、右两侧旁正中丘脑Cho/Cr与发病年数呈正相关(r=0.772和0.714,P=0.009和0.011)。

3 讨论

20世纪90年代以来,1H-MRS作为无创性的功能检查方法广泛用于脑科学的研究。目前,仅有COPD大鼠模型的1H-MRS研究相关报道[3],鲜有相似的临床研究报道。

NAA位于神经元内,浓度降低提示神经元的结构破坏、功能异常等。LIU等[4]认为NAA减少可能与神经元结构破坏有关,而轻度的NAA减少可能与神经元功能异常有关。本研究结果显示,患者组左侧旁正中丘脑1H-MRS的NAA/Cr值为(1.13±0.36)(n=32),右侧NAA/Cr值为(1.15±0.42)(n=32);对照组左侧旁正中丘脑1H-MRS的NAA/Cr值为(1.62±0.41)(n=30),右侧的NAA/Cr值为(1.62±0.41)(n=30),经t检验,差异有统计学意义(左侧:t=4.966,P=0.008;右侧:t=4.855,P=0.024)。所以COPD患者NAA/Cr较对照组显著降低,并且随着病程延长,NAA/Cr值下降的幅度越大,提示COPD患者双侧旁正中丘脑均存在神经元的结构损害、功能异常及大量神经元凋亡,推测旁正中丘脑代谢异常可能是COPD并发慢性脑功能损害的早期病理改变之一。目前,有关COPD患者NAA浓度降低的机理尚不清楚。NAA在神经元的线粒体合成,线粒体的功能状态对NAA含量有重要影响[5],因此推测NAA降低可能与COPD患者线粒体代谢异常有关。COPD患者多伴有不同程度的动脉硬化改变,旁正中丘脑区脑供血不足可能与NAA浓度降低有关,不能排除COPD患者在某些物质代谢过程中存在消耗增多的可能。凌学锋等[3]通过COPD大鼠模型的海马MRS研究证实COPD大鼠存在海马脑神经元的代谢异常,与本研究结果一致。目前尚未见以COPD患者为研究对象的研究报道,需要进一步扩大样本量,进行多中心大样本研究证实。

Cho反映总胆碱含量,亦反映细胞膜脂质的转换。BERNARDI等[6]认为Cho与维持神经细胞髓鞘的完整性相关。Cho值的升高具有病理学意义。NAJM等[7]认为Cho升高与大脑神经退行性变、反应性胶质细胞增生和星状细胞增多有关。ALGIN等[8]认为其增高可能与局部代谢率变化有关。本研究证实,COPD患者双侧旁正中丘脑Cho/Cr均较对照组病理学增高。有关COPD患者Cho增高的机制亦不清楚。张磊等[9]认为组织缺氧性病变可能导致氧自由基的大量堆积,进而导致细胞膜的破坏增加。凌学锋等[3]认为Cho的增高亦可能与血红蛋白过多糖基化有关。本研究结果证实,COPD患者双侧旁正中丘脑可能存在神经元细胞膜的损伤、能量代谢异常和胶质细胞的增生等,与凌学锋等[3]的研究究结果不一致。国内外亦未见与本研究相似的文献报道,其发生的机制尚需进一步深入研究。

磁共振质子波谱分析 篇3

1 材料与方法

1.1 实验动物及脑外伤模型的建立

中国大白兔15只, 雌雄不限, 体重2.0~3.0 kg, 随机分为对照组5只和实验组10只, 由南通大学医学院动物中心提供。

实验兔以3%戊巴比妥钠3 mg/kg经腹腔注射麻醉。将实验兔俯卧固定于实验台上, 剪去顶部兔毛, 碘伏消毒, 沿中线切开头皮3.5 cm, 暴露颅骨, 取眶后缘连线与中线交点偏左1.2 cm处, 用颅骨钻磨去部分颅骨后用弯钳扩开一直径约0.8 cm的骨窗, 保持硬脑膜完整。参照Feeney等[4]的脑自由落体撞击致脑挫伤的方法, 撞击锤直径0.5 cm, 重50 g, 沿不锈钢管下落50 cm, 垂直打击于脑表面, 造成左侧顶叶脑组织挫伤。然后用骨水泥封闭骨窗, 缝合头皮, 手术结束。对照组除脑组织不撞伤外, 其余步骤与实验组一致。分别于伤后1 h、6 h、24 h、48 h、168 h、336 h进行1H-MRS检测。分别于伤后6 h、24 h、168 h各取1只兔处死后进行病理学观察。

1.2 自制帽型线圈[5]

取空心圆柱体120°的圆弧, 直径75 mm, 长80 mm, 高90 mm, 线圈品质因素 (Q) 98, 频率127.74 MHz, 阻抗50Ω。自制帽型线圈见图1。

1.3 MRI检查

采用GE 3.0T (Signa Excite II HD, GE Medical System) 超导MRI仪。将兔四肢固定于自制动物架上, 头部置于线圈中心, 并固定于动物架头槽内, 线圈紧贴于兔头部, 线圈基底固定于动物架上, 以视交叉为中心行冠状位扫描。先进行3-pl Loc扫描确定位置和范围, 然后分别进行常规冠状位T1WI、T2WI、DWI扫描及T2WI矢状位、轴位扫描。

1.4 1H-MRS检查

对兔脑外伤模型和对照组兔脑在不同时间点进行MRS扫描, 扫描参数:TR=1000ms, TE=135 ms, 矩阵18×18, 视野12 cm, 激励次数1, 层厚8.2 mm, 层间距10 mm, 成像时间5'28''。将扫描所得图像于AW 4.2工作站进行后处理, 观察外伤区代谢物NAA、Cho、Cr的浓度, 并测量外伤区的NAA/Cr、Cho/Cr比值。

1.5 病理学检查

分别于伤后6 h、24 h、168 h各取1只兔, 经腹腔注射3%戊巴比妥钠3 mg/kg, 开胸, 经心尖将穿刺针插入主动脉根部, 先灌注生理盐水1000 ml冲洗循环系统血液, 再缓慢灌注10%甲醛溶液1000 ml固定组织, 完整取出全脑, 肉眼观察脑部变化, 然后置于10%甲醛溶液内固定48 h, 修块, 脱水, 做冰冻切片, 行HE染色并观察。

1.6 统计学方法

采用SPSS 10.0软件, 损伤区域的代谢物比率与对照组比较、不同时间点之间的代谢物比率比较采用t检验, P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 脑损伤后动物反应

打击瞬间, 动物肢体痉挛抽搐, 呼吸浅快;动物苏醒后行动迟缓, 右侧肢体行动障碍;24 h后, 动物生理反应完全恢复正常, 但其右侧肢体存在不同程度的行动障碍, 其中5例表现为烦躁不安, 有攻击倾向。

2.2 常规MRI表现及MRS表现

外伤早期常规MRI未见明显异常表现 (图2A、B) 。外伤2 h后损伤侧顶叶可见明显异常信号, 在T1WI上呈低信号或等信号, 在T2WI上显示为高信号 (图2C、D) 。对照组手术同侧NAA/Cr为2.11±0.18, Cho/Cr为1.38±0.27, 各时间点比较差异无统计学意义 (P>0.05) 。分别于外伤后6个时间点行MRS跟踪检查, 结果见表1, 典型波谱见图3。

注:例数为MRS采集数目;*与对照组比较, P<0.05;#、◆与伤后1 h比较, P<0.05;NAA:N-乙酰天门冬氨酸;Cr:肌酸;Cho:胆碱

实验组NAA/Cr伤后1 h即出现下降, 此后随着时间的延长NAA/Cr逐渐降低, 伤后24 h达最低值, 较对照组下降40%。48 h后NAA/Cr逐渐上升, 伤后168 h较对照组下降17%, 与伤后336 h比较差异无统计学意义 (P>0.05) , 与对照组间差异有统计学意义 (P<0.05) , 见图4。实验组损伤侧顶叶Cho/Cr伤后1 h较对照组下降16%。伤后6 h达最大降幅, 与对照组比较差异有统计学意义 (P<0.05) , 其后出现不同程度的恢复, 伤后168 h Cho/Cr超过对照组约20%。伤后336 h与伤后168 h时无明显差异, 与对照组间差异有统计学意义 (P<0.05) , 见图5。在损伤的对侧及胼胝体区亦检测到异常谱线, NAA/Cr、Cho/Cr变化幅度比损伤侧小, 但变化规律与损伤侧相仿, 168 h后基本恢复正常。

2.3 外伤后病理学变化

于伤后6 h、24 h、168 h处死动物后, 取出脑组织, 大体可见到打击处硬膜下血肿, 剔除血肿后可见脑组织肿胀。HE染色显示对照组脑组织无明显异常变化;伤后6 h损伤区光镜下可见神经元出现不同程度的肿胀, 并见大片出血灶。伤后24 h损伤区可见胶质细胞周围大量炎症细胞浸润, 变性神经元周围出现空泡。伤后168 h损伤区可见大量变性坏死的胶质细胞, 而炎症细胞浸润明显减少, 见图6。常规MRI图像显示, 伤后6 h外伤区域可见明显异常信号, 呈长T1长T2信号, 伤后24 h异常信号面积增大, MRS显示NAA峰下降达最大幅度, 伤后168 h外伤区域异常信号面积有所减小, 同时所检测NAA峰有所回升。常规MRI表现及MRS检查结果与病理结果一致。

3 讨论

3.1 动物模型的选择

在脑损伤实验研究中, 选择合适的实验动物并制作可靠的动物模型是实验成功的前提条件, 目前创伤性脑损伤动物模型主要包括自由落体撞击伤模型、液压冲击伤模型、加速损伤模型等[6]。自由落体撞击伤模型中以Marmarou模型装置[7]和Feeney模型装置应用较为广泛。高燕等[8]通过改进Feeney自由落体模型装置建立了脑损伤分级定量模型, 本实验模型装置亦采用类似方法。国内外实验性脑外伤文献报道中大多采用大鼠作为实验动物, 考虑到大鼠脑体积较小, 对于实验的耐受性较差, MRS结果容易受到干扰, 本实验研究采用家兔作为实验动物模型, 利于长期观察, 并有效提高MRS结果的准确性和稳定性。

3.2兔脑表面线圈的研制

既往研究常用人体线圈进行兔和大鼠的脑MRI研究[9]。用8通道膝关节线圈和头部线圈可以得到常规T1WI、T2WI图像, 而无法得到稳定的MRS谱线。本研究中, 针对兔脑的形状大小定制合适的帽型表面线圈, 不但改进了T1WI、T2WI图像的质量, 而且大大提高了MRS的灵敏度和信噪比。

3.3 MRS在TBI诊断中的意义

1H-MRS可以检测到脑组织内特定代谢物浓度的细微变化, 能够反映TBI在常规影像学检查中无法显示的病理改变[1]。1H-MRS检测的脑代谢产物主要包括NAA、Cho、肌醇、Cr、乳酸、移动脂肪、丙胺酸、谷氨酸类化合物等。在对TBI的检测中, 常检测的化合物有NAA、Cho、Cr、乳酸。

NAA是正常脑组织1H-MRS上最高的代谢峰, 其波峰的位置在2.02 ppm, 是正常神经元的标志物, 也是神经轴突的标志物, 主要由线粒体产生, 在大脑皮层NAA主要位于神经元胞体内, 在脑白质主要存在于轴突内, 其含量的多少可以反映神经元的功能状态, 凡是对脑组织有损伤的疾病均可以导致NAA峰降低[2]。Cr在MRS上是一种能量标志物, 波谱位于3.0 ppm附近, 是由肌酸和磷酸肌酸组成, 缺氧、卒中、肿瘤均可导致Cr峰减低。而在创伤的高渗状态下, 脑白质区可以见到代谢异常, 即以Cr峰增高为特征[10]。Cr是正常脑MRS第三高峰波, 且非常稳定, 常作为内部参照。然而也有研究认为在评估神经化学改变时计算代谢物的绝对浓度要比计算代谢物与肌酸的相对比值要精确, 但在广泛的神经轴索损伤时, 由于局部细胞内的水分增加, 代谢物的绝对浓度就不能准确地反映组织损伤的程度。而且代谢物的绝对浓度会因个体的功能状态不同而出现很大的波动, 这对数据的统计分析产生干扰, 常影响结果的准确性, 因此本次实验也采用代谢物与肌酸的相对比值进行评估。

本实验发现在损伤后1 h即可检测到NAA峰下降, 此时在常规T1WI、T2WI图像中尚未见到明显异常信号, 由此可见对于脑外伤患者进行MRS扫描可以发现更早期的脑损伤病灶。NAA/Cr下降多认为是神经元的不可逆损伤, 亦可能与神经元功能下降以及细胞内外水肿有关。Smith等[11]对活体猪脑外伤模型的MRS研究发现NAA/Cr较正常对侧下降20%。本研究中损伤24 h后NAA/Cr下降达最大值, 随后比值有所升高, 外伤168 h后比值相对稳定。NAA/Cr的部分恢复提示脑外伤并非完全不可逆的损伤, 反映了损伤神经元代谢性改变具有一定的可复性。

Cho的频谱横坐标位置位于3.20 ppm, 参与细胞膜的构成, 是反映髓鞘形成、细胞代谢和胶质增生的指标。Cho上升代表组织破坏、修补或炎症反应。例如在创伤、肿瘤、糖尿病等疾病中Cho的绝对浓度会上升。George等[12]对轻型颅脑损伤的研究发现, Cho/Cr比值的下降程度与认知功能的减退呈正相关。本研究发现与对照组相比, Cho/Cr伤后1 h出现降低, 考虑可能与外伤导致细胞坏死以及数量减少有关, 在伤后6 h比值达到最低值, 其后比值逐渐升高, 168 h后比值超过对照组约20%。Cho/Cr升高可能与外伤后细胞损伤导致髓鞘降解和神经胶质细胞增生有关, 说明损伤在一定范围内脑组织具有潜在的修复能力。此外, 本次实验采用的是开颅手术, 局部脑组织对手术的反应性炎症反应可能也是引起Cho/Cr升高的因素之一, 至于早期Cho/Cr下降可能提示损伤较重, 导致细胞坏死丢失比局部炎症反应引起的Cho改变更明显。

Lac的频谱横坐标位置在3.05 ppm, Lac是组织缺血缺氧的间接标志, 与能量代谢有关, 反映了细胞的能量状态。本实验中, 在外伤后的MRS谱线中0.80~1.57 ppm均出现了高低不等的乳酸和移动脂肪的重合峰, 但其变化不稳定, 故未进行统计分析。

3.4 MRS在临床TBI中的应用价值、局限性及展望

本研究探讨了TBI不同时间点MRS变化特点, 其中NAA/Cr的变化最为敏感。通过MRS了解TBI的病理生理变化过程对于脑外伤的早期诊断及疗效评估有积极意义。本研究以家兔为研究对象, 虽然兔脑比之前广为研究的大鼠脑体积要大, 提高了MRS的精确性和可靠性, 但与人脑相比还是相差很大, 今后可以考虑用猪或者灵长类动物作为动物模型, 这样更接近于人脑外伤的研究, 可以提高实验结果的可应用性。随着MRI新技术的不断发展完善, MRI必将在TBI的临床诊断和治疗方面发挥更为广泛的作用。

摘要:目的 探讨质子磁共振波谱成像 (1H-MRS) 技术连续检测兔脑外伤模型伤后2周内脑内代谢改变及动态演变的价值。材料与方法 中国大白兔15只, 随机分为对照组 (假手术组) 5只和损伤组10只, 分别于伤后1 h、6 h、24 h、48 h、168 h、336 h进行1H-MRS检测, 观察代谢物N-乙酰天门冬氨酸 (NAA) 、肌酸 (Cr) 、胆碱 (Cho) 及NAA/Cr、Cho/Cr比值的变化情况。分别于伤后6 h、24 h、168 h各取1只兔, 经腹麻后处死, 经左心插管灌注固定, 取脑, 修块, 脱水, 做冰冻切片, 行HE染色并观察。结果 与对照组相比, 伤后1 h外伤区NAA/Cr下降29%, 伤后24 h NAA/Cr下降40%, 达最低值, 随后有所升高, 外伤168 h后相对稳定。伤后1 h外伤区Cho/Cr下降16%, 伤后6 h Cho/Cr下降30%, 达到最大降幅, 其后逐渐升高, 168 h后超过对照组约20%, 此后相对稳定。各观察时间点NAA/Cr、Cho/Cr变化差异均有统计学意义 (P<0.05) 。结论 1H-MRS可以无创性地动态检测脑外伤后脑组织代谢的变化情况, 比常规MRI更早发现颅内异常改变, 其中以NAA/Cr最为敏感。检测外伤区NAA/Cr、Cho/Cr的变化对临床评估治疗效果有指导意义。

关键词:脑损伤,磁共振成像,磁共振波谱学,胆碱,N-乙酰天门冬氨酸,肌酸,疾病模型, 动物,兔

参考文献

[1]Sivák , Bittansky M, Grossmann J, et al.Clinical correlations of proton magnetic resonance spectroscopy findings in acute phase after mild traumatic brain injury.Brain Inj, 2014, 28 (3) :341-346.

[2]Oz G, Alger JR, Barker PB, et al.Clinical proton MR spectroscopy in central nervous system disorders.Radiology, 2014, 270 (3) :658-679.

[3]欧阳林, 肖玉辉, 何平.斜坡滑动撞击建立兔轻型脑损伤模型及功能MRI实验研究.中国医学影像学杂志, 2011, 19 (8) :608-612.

[4]Feeney DM, Boyeson MG, Linn RT, et al.Responses to cortical injury:I.Methodology and local effects of contusions in the rat.Brain Res, 1981, 211 (1) :67-77.

[5]王秀彬, 肖勇, 景宏美.帽型线圈进行兔脑磁共振成像的初步研究.实用放射学杂志, 2013, 29 (8) :1334-1337.

[6]初殿伟, 王玮, 杨术旺.创伤性脑损伤的动物模型.武警医学院学报, 2008, 17 (7) :642-644.

[7]Marmarou A, Foda MA, Van Den Brink W, et al.A new model of diffuse brain injury in rats.Part I:Pathophysiology and biomechanics.J Neurosurg, 1994, 80 (2) :291-300.

[8]高燕, 孙骏谟, 田志雄, 等.大鼠创伤性脑损伤质子磁共振波谱研究.临床放射学杂志, 2004, 23 (5) :432-437.

[9]杨艳艳, 刘家传, 张永明, 等.颅脑爆震伤后兔脑内代谢变化的磁共振波谱研究.中华创伤杂志, 2011, 27 (4) :375-378.

[10]Danielsen ER, Ross B.Magnetic resonance spectgroscopy diagnosis of neurological disease.New York:Marcel Dekker, 1999:120-146.

[11]Smith DH, Cecil KM, Meaney DF, et al.Magnetic resonance spectroscopy of diffuse brain trauma in the pig.J Neurotrauma, 1998, 15 (9) :665-674.

磁共振质子波谱分析 篇4

1 材料与方法

1.1 临床资料

2007年6月~2007年12月在本院因颅内占位性病变、诊断困难而行颅内活检的病例28例, 于术前行MRS检查的病例资料, 其中男18例, 女10例, 平均年龄38.9岁, 颅内胶质瘤14例, 其中1-2级6例, 3级8例 (其中多发胶质瘤9例) , 原发中枢神经系统淋巴瘤4例、颅内多发脱髓鞘病4例、脑内炎性病变3例、颅内结核瘤1例, 颅内转移瘤1例, 线粒体脑病1例, 所有病例均经立体定向活检病理证实。

1.2 MRS扫描方法

磁共振成像采用GE 1.5 T Sigma Horizon LX Highspeed 超导磁共振成像仪。采用单体素点分辨波谱法 (point resolved selected spectroscopy, PRESS) , FOV 24, TR1500 ms, TE144 ms, 采集8次, 体素大小为2 cm×2 cm×2 cm, ROI选择实质性病变最大径所在的层面 (增强扫描强化区域或T2相病变区) , 将单体素置于病灶的实质部位, 尽量避开血管、血液成份、空气、脑脊液、脂肪、坏死区域、金属、钙化及骨骼。扫描时间3.48 min, 用Functool功能软件对图像进行后处理。

1.3 图像分析

由经验丰富的神经外科和放射科医生各1名在MRI基础上先进行诊断, 之后再结合MRS进行诊断, 主要依据N-乙酰天门冬氨酸 (N-acetyl-aspartate, NAA, 2.02 ppm) 、胆碱 (Choline, Cho, 3.2 ppm) 、肌酸 (Creatine, Cr, 3.0 ppm) 、脂质 (lipid, Lip, 1.2 ppm) 、乳酸 (lactate, Lac, 1.23 ppm) 等代谢物波峰特征, 以及Cho/Cr, NAA/Cr, Cho/NAA比值, 最后比较术前诊断与病理结果间差异。

2 结果

2.1 28例患者中, 单纯依据病史与常规MRI和其他非MRS图像影像诊断正确率为11/28 (39.2%, 这里指第一术前诊断与病理诊断符合率, 如果考虑第二术前诊断正确率为16/28) , 其中诊断正确的是胶质瘤7例, 脱髓鞘2例, 淋巴瘤2例。误诊原因较多, 首要原因是与病史误导有关, 本组病例中有3例肿瘤因并发有发热病史或继往炎症病史误诊为炎症, 有2例非肿瘤性病变因有肿瘤病史而误诊为转移瘤, 有2例肿瘤病人行18F-FDG PET检查提示低代谢而误诊为脱髓鞘病, 而其他多为多发占位性病变, 低级别弥漫性胶质瘤与脱髓鞘病之间的误判。结合MRS诊断正确率为23/28 (82.18%) , 能直接将肿瘤与非肿瘤分开, 其中误诊病例为低级别胶质瘤和脱髓鞘病、炎症性病变间误判。

2.2 脑内胶质瘤14例, 其中1~2级6例, 3级8例, MRS表现肿瘤区域Cho明显升高 (14/14) , NAA明显或轻度降低, 平均为6.36, 明显降低 (8/14) , NAA / Cr平均为0.74 (图1) 。有2例出现Lac升高, Cho/NAA为2.05~39.5, 平均为6.36, 病变周围脑组织MRS呈相似改变, 但Cho/NAA较肿瘤区域下降。

2.3 原发中枢神经系统淋巴瘤4例, 2例脑内B细胞淋巴瘤, 2例非何杰金氏淋巴瘤, 瘤区MRS表现为NAA显著降低或基本无, Cho、Lac升高 (4/4) , Cho/NAA分别为1.75, 6.18, 10.2, 10.5, 平均值为7.16, Lip峰与Lac升高融合呈宽大的单峰 (3/4) , 或呈倒置峰 (图2) 。颅内转移瘤1例, 为单发, 曾误诊为胶质瘤, 其MRS与淋巴瘤类似, 表现为Cho/NAA明显增高和高大的ip峰。

2.4 脱髓鞘疾病4例, 多为多发病变, 病变区MRS改变为NAA的轻度降低 (4/4) , Lac升高或不明显, 而Cr轻度降低, Cho轻度升高或明显增高 (图3) , NAA/Cr较正常值略低, 平均值为1.73, Cho增高, Cho/NAA为0.58~1.46, 平均值为1.15。1例线粒体脑病的MRS特点与上述类似, Cho/NAA为0.72。

2.5 脑炎性病变3例, 均为非脑脓肿改变, 有呈散在的多发病变, 也有呈肿瘤样改变, 病变区MRS改变为NAA的降低 (2/3) 或不变化 (1/3) , 而Cr轻度降低或正常, NAA/Cr降低, 平均为1.11, Cho轻度升高 (较NAA高, 见图4) , Cho/NAA平均值为1.31, 有时出现Lac升高。

2.6 脑结核瘤1例, 为多发病变, MRS表现为病变区表现为NAA峰消失, Cho及Cr峰较低, 出现Lip和Lac峰, 并有融合。病变周围脑组织在MRS表现上完全正常或仅有Lac轻度升高。

3 讨论

3.1 MRS是一种无创性的检查方法, 可提供脑的代谢及生化信息。目前主要观察在正常脑组织及肿瘤组织中生物学上起重要作用代谢物质, 如NAA、Cr、Cho、Lac、Glu、Lip、Ins等。NAA被认为是神经元内标物, 存在于神经元内, 沿轴索传递, 营养神经, 其含量下降提示正常神经元被病变侵犯及神经元功能受损。Cho包含多种胆碱的复合物, 如胆碱、乙酰胆碱、磷酸胆碱等, 参与体内细胞膜的磷脂代谢, 它是髓鞘形成、细胞代谢和胶质增生的指标, 是细胞膜转换的标记。Cho浓度升高反映细胞膜的转换增强, 在肿瘤组织中Cho峰一般升高, 并与肿瘤细胞分裂增殖活跃及肿瘤细胞膜代谢异常增高呈正相关, 因此认为Cho波峰的峰值高低及波峰下面积可以作为肿瘤细胞增殖的指标。Lac是糖酵解的最终产物, Lac峰一般出现在病理状态下, 如脑缺氧、癫痫、肿瘤等, 这时组织缺血缺氧, 无氧糖酵解加重而导致组织坏死。Lip峰在正常脑组织MRS检测不到, 只有当细胞遭到破坏时才出现Lip峰, Lip信号出现常常提示恶性病变内出现细胞坏死。目前有研究认为它部分取代了病理检查, 但临床应用仍不广泛。本组资料表明结合MRS行术前诊断较单纯依据病史与常规MRI能提高诊断正确率, 提高达41.9%, 我们认为MRS在颅内病变的鉴别诊断上有独特的意义, 在行立体定向活检前提供重要参考。本组病例神经外科和放射科医生在术前根据MRI与病史作出的诊断表明, 神经外科较放射科医生更易受病史和其他检查 (如PET) 的影响。

3.2 肿瘤性病变与非肿瘤性病变的鉴别:既往MRS定量分析的结果显示, 非肿瘤性病变如脱髓鞘病、脑炎症性病变、多发性硬化、放疗反应性胶质增生和线粒体病变, Cho降低或轻度增高;而肿瘤病变的Cho/Cr和Cho/NAA比值随恶性程度的增高而增高, 以此特点可以判别肿瘤病变和非肿瘤性病变。本组病例MRS对肿瘤病变和非肿瘤性病变的鉴别准确率达82.18% (23/28) 。对其中特别有意义的是低级别胶质瘤与脱髓鞘病、脑炎症性病变之间的鉴别, 本组病例大部分集中于这种鉴别, 而常规MRI上缺少特异性表现, 从本组结果看来MRS虽不能取代活检这种金标准, 但与MRI相比无疑为术前正确诊断做出提供了很好的信息。脑胶质瘤是起源于神经上皮的肿瘤, 其特点是NAA 峰下降, 但仍存在, Cr峰中等下降, 而Cho 峰明显升高, 相应的NAA/Cr、NAA/ Cho降低和Cho/ Cr升高。Cho参与细胞膜的合成及降解, 在非肿瘤性病变中被认为是髓鞘崩解的标志物, 在急性期Cho水平升高明显, 而在晚期逐渐下降至正常水平, 伴随NAA的下降逐渐平缓。本组病例中脱髓鞘病的特点是NAA 峰轻度下降, Cr峰变化不明显, 而Cho峰轻度升高, Cho/NAA一般不超过2。脱髓鞘病与胶质瘤的区别是Cho/NAA值的差异, 前者Cho/NAA值一般小于2甚至更低, 后者一般超过2。脑炎症性病变在成为脑脓肿之前其MRS特点与脱髓鞘病类似, 而炎症性病变更多地表现出Lac增高。当然对于低级别胶质瘤与脱髓鞘病的鉴别, MRS也只能提供一个参考意见, 其中也存在误诊现象。而对于炎性病变与脱髓鞘病变的鉴别价值则差一些, MRS上均表现为Cho轻度增高, 而NAA轻度下降, 这与共同的病理上表现为神经元的破坏和胶质细胞增生是一致的, 不同点是NAA下降不明显, 而Cho增高更明显些。

对于胶质瘤放疗后在MRI上出现一个增强病灶, 临床很难作出肿瘤复发或放疗反应性胶质增生的诊断, 本组病例不多, 其中一例误诊是原发淋巴瘤患者后出现小脑增强病灶, 术前诊断为肿瘤复发, 后行病理证实为放射反应性炎性病变 (胶质增生) , MRS表现为Cho/ Cr 升高, NAA/ Cr下降, Cho/NAA为1.36。

3.3 脑内肿瘤与脑外肿瘤的鉴别:在鉴别成为肿瘤之后, 区分脑内肿瘤与脑外肿瘤成为一个突出的问题。脑肿瘤内NAA浓度降低是由于神经元的缺失或正常神经元功能下降所致, 常提示肿瘤侵犯神经元导致神经元减少或功能受损。对于起源于脑外的肿瘤, 因肿瘤不含神经元结构, 因此肿瘤内NAA浓度很低或几乎检测不到。对于胶质瘤的周边水肿与转移瘤的水肿的鉴别, 因胶质瘤的周边水肿由肿瘤侵袭而具有胶质瘤的特征, 只是混杂有正常的神经细胞而已;而脑转移瘤的水肿是细胞毒性水肿, 是正常组织的水肿, 无肿瘤成份。MRS上, 胶质瘤周边水肿表现为Cho轻度增高, 而NAA轻度下降, 而脑转移瘤的水肿表现为Cho和NAA同步下降, 以上MRS的不同也可间接对胶质瘤与转移瘤 (或淋巴瘤) 进行鉴别诊断。本组病例有2例淋巴瘤术前诊断为胶质瘤, 但通过MRS可以排除胶质瘤的诊断。1例无其他肿瘤病史的单发肿瘤术前诊为胶质瘤, 但通过MRS可以排除胶质瘤的诊断, 病理证实为腺癌脑转移。

3.4 脑转移瘤与原发中枢神经系统淋巴瘤均属于脑外肿瘤, 其MRS特点为:病变区Cho升高, NAA、Cr降低及消失, 而病变周围脑组织的NAA轻度降低, Cho无升高。而原发中枢神经系统淋巴瘤的MRI表现为多发实质性病变, 增强后病灶多明显均匀强化, 呈“缺口征”和“尖角征”。MRS表现为Cho升高, Cr降低及NAA缺失, 并出现高耸的脂质 (Lip) 峰。其不同于脑转移瘤的特点是其周边水肿有时不明显, 波谱分析中更多地表现为宽大的Lip峰, 可能与淋巴瘤发展迅速, 其肿瘤实质内为无氧代谢有关。同时DWI的高信号, 与胶质瘤和其他转移瘤不一样表明肿瘤内部生长迅速, 而供氧相对缺乏, 这与坏死、水肿、囊变区的变化一致。本组病例脑转移瘤较少, 表明临床上对脑转移瘤的诊断大部通过病史和常规MRI直接得出诊断而进行了相应的放化疗, 但临床上对淋巴瘤的诊断却存在困难。本组4例原发性颅内淋巴瘤, MRS表现出相当的一致性, Cho明显升高, Lac升高, Lip升高, Lac和Lip融合成宽大的复合峰, 病变周围脑组织谱线正常, 也可以伴有Lac升高表现为主。有些高级别胶质瘤也表现出这种特点, 这时通过水肿区MRS特点可作出鉴别。

3.5 对颅内多发病变的诊断临床常考虑为脑转移瘤, 同时应考虑脑内多发胶质瘤、炎性病变、结核瘤、原发性颅内淋巴瘤等。从常规的MRI上诊断有时比较困难, 它们均表现为颅内多发占位, 明显强化。脑内多发胶质瘤目前临床上也较多, 对于一些低级别的胶质瘤, 占位效应或周围水肿不明显, 有时会造成普通MRI诊断困难。从本组资料看, 通过MRS分析对多发病变的术前诊断能提供帮助。

MRS技术作为无创伤性研究人体器官组织代谢、生化改变及化合物定量分析的有效方法, 可以提供较常规MRI更多的信息, 在一定程度上对颅内占位性病变的诊断和鉴别诊断提供了有力依据。在进行MRS分析时尚需注意兴趣区是否包含真正的病变区或包含周围正常脑组织, 兴趣区包含避开血管、血液成份、空气、脑脊液、脂肪、坏死区域、金属、钙化及骨骼均会造成MRS结果偏差, 最后直接影响结果。

参考文献

[1]Tong Z, Yamaki T, Harada K, et al.In vivo quantification ofthe metabolites in normal brain and brain tumors by proton MRspectroscopy using water as an internal standard[J].MagnReson Imaging, 2004, 22 (7) :1017-1024.

[2]Vikhoff Baaz B, Mamlgren K, Jonsson L, et al.Latera lisa-tion with magnetic resonance spectroscopic imaging in temporallobeepilepsy:an evaluation of visual and region-of-interestanalysis of metabolite concentration miages[J].Neuroradiolo-gy, 2001, 43 (9) :721-727.

[3]许茂盛, 潘智勇, 曹志坚等.颅脑肿瘤强化周围区域的多体素氢质子波谱研究[J].中华放射学杂志, 2003, 37 (12) :1105-1110.

[4]Kimura T, Sako K, Tohyama Y, et al.Diagnosis and treat-ment of progressive space-occupying radiation necrosis follow-ing stereotactic radiosurgery for brain metastasis:value of pro-ton magneticre sonance spectroscopy[J].Acta Neurochir (Wien) , 2003, 145 (7) :557-564.

[5]Gaejwicz W, Papeirz W, Szymczak W, et al.The use of pro-ton MRS in the differential diagnosis of brain and tumor likeprocesses[J].Med ScI Monit, 2003, 9:97-105.

[6]Law M, Cha S, Knopp EA, et al.High-grade gliomas andsolitary metastases:differentiation by using perfusion and pro-ton spectroscopic MR imaging[J].Radiology, 2002, 222 (3) ::715-721.

[7]Lichy MP, Platho WC, Schulz-Ertner D, et al.Follow-upgliomas after radiotherapy:1H-MR spectro-scopic imagingfor increasing diagnostic accuracy[J].Neuroradiology, 2005, 47 (11) :826-834.

[8]Harting I, Hartmann M, Jost G, et al.Differentiating primarycentral nervous system lymphoma from glioma in humans usinglocalised proton magnetic resonance spectroscopy[J].Neu-rosci Lett, 2003, 342 (3) :163-166.

磁共振质子波谱分析 篇5

1 资料与方法

1.1 临床资料:

选取我院2010年8月至2011年7月有明确病理结果且波谱采集成功的55个乳腺病灶 (恶性37个、良性18个) 及10个健康腺体的单体素1H-MRS为研究对象。55例病变中, 恶性37例, 包括浸润性导管癌28例, 浸润性小叶癌8例, 黏液腺癌1例;良性18例, 包括纤维腺瘤13例, 乳腺增生症伴纤维腺瘤样改变2例, 导管内乳头状瘤1例, 乳腺叶状肿瘤1例, 囊肿1例。患者年龄26~68岁, 平均 (41±12) 岁, 病灶大小1.5~5.0 cm, 平均2.9 cm;正常腺体10例, 包括健康志愿者2例, 体检病例8例。所有病例均未限定检查所处的月经周期。

1.2 检查方法:

采用Philips Achieva 1.5T双梯度超导磁共振扫描仪, 双环极阵列乳腺线圈, 嘱患者戴上耳塞或耳机, 训练患者均匀呼吸, 取俯卧位, 双侧乳腺自然悬垂于乳腺线圈内, 让患者有比较舒适的体位, 嘱扫描过程中保持静止。常规磁共振成像 (MRI) 平扫及动态增强扫描, 6 h后行1H-MRS采集, 采用SVS检查方法, 点分辨波谱分析法 (point resolved spectroscopy, PRESS) 进行数据采集, 匀场由磁共振扫描仪自动完成。TR/TE=1 650/120 ms, 翻转角90°, 采集次数218, 扫描时间4 min 32 s。1H-MRS采集到的数据经Philips工作站软件进行后处理。主要观察的波峰有胆碱 (choline, Cho) 峰、脂质峰和水峰。

2 结果

37例恶性病变中, 有76% (28/37) 于3.22×10-6处可见明显Cho峰, 包括浸润性导管癌21例, 浸润性小叶癌6例, 黏液腺癌1例 (图1) 。24% (9/37) 于3.22×10-6处未见明显Cho峰。18例良性病变中, 有3例纤维腺瘤在3.22×10-6处显示Cho峰 (图2) 。10例正常腺体中均未探及Cho峰。以Cho峰鉴别乳腺良恶性病变的敏感度为76% (28/37) , 特异度为83% (15/18) , 阳性预测值为90% (28/31) , 阴性预测值为63% (15/24) 。差异有统计学意义 (Kappa=0.781, P<0.01) 。1H-MRS阳性病例中, 病灶最大径>2.5 cm占48% (15/31) , 2.0~2.5 cm占42% (13/31) , 1.5~2.0 cm占10% (3/31) 。

图1女性, 42岁, (左侧) 乳腺浸润性导管癌a:平扫横轴压脂T2WI示左乳外上象限肿块影, 大小约3.5 mm×4.0 mm×3.4mm (左右径×前后径×上下径) , 边界欠光整;b:MRS示3.22×10-6处出现明显升高的Cho峰, 信噪比 (SNR) =49.4

图2女性, 31岁, (左侧) 乳腺纤维腺瘤a:平扫横轴压脂T2WI示左乳3点钟方向高信号肿块影, 大小约2.7 mm×3.5 mm×2.8 mm (左右径×前后径×上下径) , 边界光整;b:MRS示3.22×10-6处出现Cho峰, SNR=3.6

图3与图1同一患者, 左乳近胸壁处肿块影, 大小约1.6 mm×1.5 mm×2.0 mm (左右径×前后径×上下径) , 边界不光整, MRS示3.22×10-6处未见明显Cho峰

图4女性, 64岁, (左侧) 乳腺癌左腋窝类圆形肿块, 其直径约2.1mm, MRS示3.22×10-6处出现Cho峰, SNR=3.3

3 讨论

3.1 乳腺1H-MRS的特点:

乳腺1H-MRS主要测量组织的Cho含量。作为活性代谢物的游离Cho在正常组织中浓度较低, Cho含量升高反映细胞膜合成增加或细胞增殖加快。恶性肿瘤细胞增殖旺盛, 快速的细胞分裂导致细胞增殖加快和膜转运增加, Cho含量也随之升高;同样良性肿瘤若在短期内迅速生长, Cho含量也可升高[4]。

3.2 乳腺1H-MRS的敏感性及特异性:

文献[1-5]报道的敏感性为45.8%~100%, 特异性为67%~100%, 阳性预测值77.6%~88.5%, 阴性预测值59.7%~61.3%。作者认为报道不一的主要原因与病变大小、体素大小以及对比剂影响有关, 在本研究中, 采用平扫及增强6 h后行MRS检查, 对比剂已廓清, 排除了对比剂的影响, 并且减轻了患者长时间俯卧位的不舒适, 有利于患者体位固定, 减少呼吸及运动伪影, 从而提高Cho峰检出率;体素块的放置位置很重要, 应尽量远离胸壁及脂肪丰富区。本研究体素大小采用1.56 cm×1.56 cm, 既防止体素太小未放置到代谢活跃的肿瘤区, 从而真正反映肿瘤的特征;又防止体素太大, 由于部分容积效应而导致的正常组织沾染现象, 虽然体素增大会提高MRS的信噪比, 但同时也降低了空间分辨率, 因此体素大小的选择对MRS至关重要。本研究将1H-MRS阳性病例中的病变大小分为3个级别, 分别为病灶最大径>2.5 cm, 2.0~2.5 cm, 1.5~2.0 cm, 其所占的比例分别为48% (15/31) , 42% (3/31) , 10% (3/31) , 可见病变较大者, MRS成功率相对较高。Tse等[6]所选取的病灶大小1.5~7.2 cm, 平均3.3 cm, 敏感度89%, 特异度85%;Yeung等[7]的研究中, 病灶大小2.0~11.2 cm, 平均4.7 cm, 敏感度92%, 特异度80%;而Bartella等[8]在其敏感度达到100%的研究中也指出, 敏感度高的原因与所选择的病灶体积较大 (2~15 cm, 平均4 cm) 有一定关系;同时指出, 在同样场强下增加采集时间, 小的病灶亦可能获得有意义的数据, 虽然Cho水平主要与肿瘤的恶性特征有关而不是病灶体积, 但并不能排除大病灶Cho含量较小病灶高而容易检出, 而且Cho峰的信噪比与MRS采集所选取的感兴趣区域 (ROI) 大小无关, 但小病灶Cho峰检出率确实低于大病灶。本组病例中的结果也证实了大病灶Cho峰检出率较高。在本研究中, 良恶性病变的敏感度76%, 特异度83%, 阳性预测值90%, 阴性预测值63%, 与上述作者研究结果基本一致;因此作者认为以Cho峰作为鉴别乳腺良、恶性病变的一种标记物有一定的临床指导意义。

3.3 乳腺1H-MRS的局限性及潜在价值:

1H-MRS在乳腺中应用受机器性能、操作者的技术水平以及病变本身情况等影响, 另外因检查时间较长, 患者轻微的体位移动也是采集失败的一个原因[4], 在本研究中, 有9例恶性病变在3.22×10-6处未检出Cho峰 (图3) , 考虑与上述因素有关。特别指出的是, 病变直径<1.5 cm时, 采集成功率较低, 无可析谱线, 只表现为背景噪声, 对研究结果造成一定影响。另外, 磁场均匀性是影响波谱采集成功的一个重要因素, 笔者在研究中发现如果乳腺肿块靠近胸壁或靠近浅表脂肪层时, 波谱采集不容易成功, 这与局部磁场不均匀有很大关系。患者体外的金属异物 (任何部位) 亦可干扰磁场均匀性造成采集失败。

由于1H-MRS的影响因素相对较多, 目前还不能独立用于临床诊断, 但可与MRI的形态学特征及动态增强曲线相结合而提高其鉴别诊断价值[9]。Bartella等[8]指出, 恶性病变阳性预测值在单纯依靠MRI时为55%, 而与1H-MRS结合后阳性预测值可提高到82%, 因此依据1H-MRS结果可以减少Cho峰阴性患者不必要的活检, 降低活检率。活体1H-MRS的另一个重要价值还在于它可以提供一种非侵袭性监测和评价乳癌化疗反应的方法, 化疗后可观察到Cho峰降低或消失, 这有利于一些患者选择保乳治疗[10];其次, 1H-MRS对明显肿大淋巴结的性质判定亦有一定的临床价值, 如图4所示, 乳腺癌淋巴结转移患者, 在3.22×10-6处可见Cho峰。

综上所述, 本研究结果提示在1H-MRS波谱中, 胆碱共振峰的升高是诊断乳腺恶性疾病的重要标准, 可减少手术或活检率。尽管目前1H-MRS尚不能替代MRI对乳腺病变进行单独诊断, 但其对MRI在乳腺病变的诊断与鉴别诊断中的辅助作用不可低估, 其独特的潜在的应用价值, 必将随着检测条件和设备的进一步完善, 而得到理想的开拓。

参考文献

[1]Tozaki M, Fukuma E.1H-MR spectroscopy and diffusion-weighted imaging of the breast:are they useful tools for characterizing breast lesions before biopsy?[J].Radiology, 2009, 193 (9) :840-849.

[2]Sardanelli F, Fausto A, Di-Leo G, et al.In vivo proton MR spectroscopy of the breast using the total choline peak integral as a marker of malignancy[J].Radiology, 2009, 192 (6) :1608-1617.

[3]Manton DJ, Chaturvedi A, Hubbard A, et al.Neo-adjuvant chemotherapy in breast cancer:early response prediction with quantitative MR imaging and spectroscopy[J].Radiology, 2006, 94 (5) :427-435.

[4]赵斌, 蔡世峰, 于台飞, 等.MR氢质子波谱在乳腺肿块应用中的价值及技术干扰因素分析[J].中华放射杂志, 2006, 40 (3) :281-284.

[5]Huang W, Fisher PR, Dulaimy K, et al.Detection of breast malignancy:diagnostic MR protocol for improved specificity[J].Radiology, 2004, 232 (2) :585-591.

[6]Tse GM, Cheang HS, Pang LM, et al.Characterization of lesions of the breast with proton MR spectroscopy:comparison of carcinomas, benign lesions, and phyllodes tumors[J].AJR, 2003, 181 (5) :1267-1272.

[7]Yeung DK, Cheung HS, Tse GM.Human breast lesions:characterization with contrast enhanced in vivo proton MR spectroscopy initial results[J].Radiology, 2001, 220 (1) :40-46.

[8]Bartella L, Morris EA, Dershaw DD, et al.Proton MR spectroscopy with choline peak as malignancy marker improves positive predictive value for breast cancer diagnosis:preliminary study[J].Radiology, 2006, 239 (3) :686-692.

[9]Jacobs MA, Barker PB, Argani P, et al.Combined dynamic contrast enhanced breast MR and proton spectroscopic imaging:a feasibility study[J].Magn Reson Imaging, 2005, 21 (1) :23-26.

磁共振质子波谱分析 篇6

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

选取2013年克拉玛依健康少年夏令营的学生作为研究对象。对所有研究对象按照2004年国际生命科学学会中国肥胖问题工作组确定的《中国学生超重、肥胖BMI筛查标准》筛查超重、肥胖。在向其介绍本次研究的目的和内容后, 严格按照纳入标准和排除标准, 知情同意原则的基础上, 选取愿意参加者11例儿童 (男8例, 女3例) 。同时按l:l配对的原则, 选取体脂量正常, 而年龄、身高、性别相匹配的健康对照组11例儿童 (男8例, 女3例) 。研究对象均为右利手。所有研究对象均无精神、神经疾患及家族史, 无脑外伤、脑手术病史, 无高血压、糖尿病。基本情况见 (表1) 。

注:与对照组相比, **:P<0.01

1.2 方法

1.2.1 人体测量学指标

被检测者脱去鞋帽, 空腹并排空膀胱, 采用身高坐高计、杠杆式体重计分别测量身高和体重, 分别精确到0.1cm和0.1kg, 测量前用标准码矫正。并计算BMI值 (kg/m2) ;采用皮褶厚度计分别测量皮脂厚度 (腹部、肩胛下角、上臂) , 每处均测量3次, 取平均值, 读数精确到小数点后一位;采用mm刻度的软尺分别测量腰围 (WC) 、臀围 (HC) , 每项指标均测量3次, 取均值, 读数精确到小数点后1位;计算腰臀比 (WHR) 。

1.2.2 体成分的测定

采用双能X线吸收法 (Dual-energy X-rayAbsorptiometry, DEXA) 测量体脂百分含量、瘦体重等体成分。测试前要求受试者不能大量饮水并排尿, 测量在进食3h后进行。

所有受试参照文献[6]均进行智商评估测验。每种测试都由经过严格培训的主试者向测试对象详细讲解示范, 并经3次预试验, 使受试者掌握方法后进行正式测试。

1.2.3智商测验

本研究采用有氧运动综合干预措施对肥胖儿童进行运动干预:

1.2.4 脑代谢活动测定

脑代谢活动测定在新疆医科大学磁共振实验室完成。采用1H-MRS法, 使用高场强全身MR扫描仪 (2.0T, Prestige) 和标准头线圈, 测定额叶、海马NAA、Cho、Cr波谱。MRS检测主要技术参数包括:单容积波谱定位序列, 激励回波探测法, 扫描参数TR2000ms;TE144ms, FOV180mm×180mm, 感兴趣区取20mm×20mm×20mm, 激励次数256, 采集时间390s。应用Elscint/GE仪器公司提供的数据分析软件对所得谱线进行相位、基线矫正, 分别得到NAA、Cho、Cr的波谱峰值及波峰曲线下面积。取样部位为额叶、海马, 取样容积为2cm3。额叶、海马的波谱定位图如图1、图2。

1.2.5 有氧运动综合干预措施

在整个干预过程中, 由专业人员随时进行全面医务监督, 并每周进行人体测量学、体成分和生理等指标检测, 及时了解他们对运动负荷和饮食处方的反应, 及时调整处方。

1.2.6 统计学处理

采用SPSS13.0统计软件包对数据进行录入, 结果以±SD表示。采用配对t检验比较分析人体测量指标、DEXA检测结果、额叶与海马代谢的质子波谱。P<0.05为有统计学差异。

2 结果

2.1 干预前后肥胖儿童体重、BMI、3处皮质厚度变化的比较

与对照组相比, 肥胖儿童体重、BMI、3处皮脂厚度均显著高于对照组 (P<0.01) ;有氧运动干预后, 肥胖儿童体重、BMI、3处皮脂厚度均较干预前降低 (P<0.01) , 差异具有非常显著性 (表2) 。

注:与对照组相比, *:P<0.05, **:P<0.01;与干预前相比, #:P<0.05, ##:P<0.01

2.2 干预前后肥胖儿童腰围、臀围、腰臀比变化的比较

与对照组相比, 肥胖儿童腰围、臀围、腰臀比均显著高于对照组 (P<0.01) ;有氧运动综合干预后, 肥胖儿童腰围、臀围、腰臀比均较干预前降低 (P<0.01) , 差异具有非常显著性 (表3) 。

注:与对照组相比, *:**:P<0.01;与干预前相比, #:P<0.05, ##:P<0.01

2.3 干预前后肥胖儿童DEXA检测结果变化的比较

肥胖儿童脂肪百分比、脂肪含量显著高于对照组 (P<0.01) , 瘦体重与对照组相比, 无统计学意义 (P>0.05) ;有氧运动综合干预后, 肥胖儿童脂肪百分比、脂肪含量较干预前降低 (P<0.01) , 差异具有非常显著性 (表4) 。

注:与对照组相比, *:**:P<0.01;与干预前相比, #:P<0.05, ##:P<0.01

2.4 干预前后肥胖儿童推理智商变化的比较

肥胖儿童推理能力所得推理IQ总分均低于正常对照组, 但差异无统计学意义 (P>0.05) ;有氧运动综合干预后, 肥胖儿童瑞文推理测试所得推理IQ总分升高, 差异无统计学意义 (P>0.05) 。

2.5 干预前后肥胖儿童额叶、海马代谢的质子波谱变化比较

与对照组相比, 肥胖组额叶部位NAA、Cho、肌酸C r水平均显著低于对照组 (P<0.01) , NA A/C r高于对照组, 但差异无统计学意义 (P>0.05) ;海马部位NAA、C r、NAA/C r、Cho均较对照组较高, 但均无统计学差异 (P>0.05) ;有氧运动综合干预后, 肥胖组额叶部位NAA、Cho、C r水平均较干预前显著升高 (P<0.01) ;海马部位NAA、C r、NAA/C r、Cho变化较干预前无统计学意义 (P>0.05) (表5、6) 。

注:与对照组相比, *:**:P<0.01;与干预前相比, #:P<0.05, ##:P<0.01

2.6 额叶、海马兴趣区波谱取样部位 (见图1 2)

3 讨论

近年来, 随着神经影像检查技术的飞速发展, 国际上已有大量的学者利用磁共振波谱分析技术来研究肥胖、抑郁症、2型糖尿病、焦虑症和强迫症等患者与健康对照者的大脑结构、功能以及代谢物之间有无潜在的差异。氢质子磁共振波谱分析 (1H-MRS) 是利用磁共振显像和化学位移作用, 检测活体脑组织能量代谢、生化改变以及化合物定量分析的一种无创性影像学检测技术, 是中枢神经系统疾病鉴别诊断的重要方法之一。本研究通过1H-MRS成像技术对有氧运动综合干预前后肥胖儿童额叶、海马组织N-乙酰天门冬氨酸 (NAA) 、胆碱 (Cho) 、肌酸 (Cr) 3种代谢物进行定量分析, 旨在探讨有氧运动综合干预前后肥胖儿童脑代谢的变化特点, 为运动干预肥胖的神经生物学基础研究提供新的思路, 为有氧运动综合干预能够为肥胖儿童的脑代谢带来积极的影响提供更客观的依据。

NAA是由天门冬氨酸和乙酰Co A在神经细胞内的线粒体产生, 在脑内的含量仅少于谷氨酸[7]。在成人的脑中, NAA峰呈特异性的高浓度, 但在脑中的分布不是均匀的, 主要存在于神经细胞的胞质中。NAA不仅可以作为反映神经细胞、突触的数量和生存能力的标志物, 它的浓度的变化意味着神经细胞、轴突的受损程度或功能的变化 (变性) , 是神经细胞损伤严重程度的一项生化指标[8]。在MRS研究中, 神经元的数目、密度以及代谢的变化都会影响NAA浓度改变。即使是神经元或 (和) 轴突发生凋亡或者轻微的代谢异常, MRS也能敏感检测到NAA的变化[9]。

Cho信号反映了大脑内胆碱的总量。胆碱既是合成乙酰胆碱的重要前体, 同时又是合成磷脂、卵磷脂、溶血卵磷脂、胆碱缩醛磷脂、神经鞘磷脂等重要膜成分的前体, 是动物和人脑发育的必需营养素, 参与细胞膜、髓鞘的生物合成[10]。因此, Cho可以作为细胞膜受损和神经胶质细胞增生的标志物。

Cr反映了胶质细胞和神经细胞密集程度, 它在大脑中的浓度相对稳定, 并且和大脑的能量储备有关[10]。由于Cr是能量储存利用的主要代谢物, 总量相对恒定, 而且在病理状态下变化较少, 所以通常将其作为内标准来比较变动较大的NAA和Cho。

研究发现, 中重度肥胖儿童、中心性肥胖青少年额叶部位NAA、Cho、Cr、NAA/Cr均较正常儿童青少年显著降低[11]。另据研究发现, 早期病态肥胖者MRS显示大脑白质受到损伤, 与认知功能的下降显著相关[11];超重和肥胖可能导致大脑颞叶萎缩[12];腰臀比过大可能与大脑神经变性、脑部血管及代谢过程直接有关, 能潜在地影响大脑机构, 最终导致认知功能的下降及痴呆的发生[13];长期患高血压的老年人还会导致大脑结构改变[14]。本研究结果发现, 肥胖儿童额叶部位NAA、Cho、Cr、NAA/Cr、Cho/Cr均较对照组显著降低, 提示肥胖可能通过大脑以及外围组织器官如肝脏、胰脏、脂肪组织等之间存在的双向神经信息交流模式而对儿童的脑代谢产生影响, 使肥胖儿童可能存在额叶神经元数量减少和 (或) 代谢受损害的现象;并可能影响儿童的白质髓鞘化过程, 使肥胖儿童的白质髓鞘化过程减慢, 额叶代谢受限、降低。

大量研究结果表明, 适量运动对神经系统神经细胞的形态和功能能够产生积极的影响。动物实验证明, 适量运动负荷可促使生长发育期小白鼠脊髓前角神经元细胞核与核仁都增大;促使生长发育期小白鼠大脑皮质神经元树突棘增多;促使大鼠脊髓前角神经元的线粒体数量增多, 嵴多而致密;耐力训练使大鼠椎体细胞层变厚, 神经元密度增加[15]。长期适宜的运动可使肥胖大鼠载脂蛋白E4等位基因频率降低, 从而使淀粉样多肽对神经元的胞体和突起生长的毒性作用降低;降低神经元钙离子水平, 增强神经元膜的流动性, 提高神经元功能和可塑性[16]。长期有氧运动使肥胖青少年脑血氧饱和度提高、血液循环改善, 神经元的营养和氧供给充分[17]。长期参与有氧运动, 可使脑源性神经营养因子及其受体在脑内的表达与利用增加, 中枢神经元形态结构发生改变[18];运动还能够提高肥胖者肌肉中代谢调节分子PGC-1α的活性, 这种分子又刺激FNDC5表达量的增加, 反过来促进与大脑健康相关的蛋白质—脑源性神经营养蛋白的升高, 从而维持神经元以及突触的健康生长[19]。本研究结果发现, 有氧运动综合干预后, 肥胖儿童额叶部位的氮-乙酰天门冬氨酸 (NAA) 、额叶胆碱类复合物 (Cho) 浓度、额叶肌酸 (Cr) 、额叶胆碱类复合物与肌酸的比值 (Cho/Cr) 、颞叶氮-乙酰天门冬氨酸与肌酸比值 (NAA/Cr) 较干预前显著升高。表明运动可能通过影响外围器官如肝脏、胰脏、脂肪组织、骨骼肌等与中枢神经系统之间的双向神经信息交流模式, 进而对肥胖青少年脑部额叶代谢下降的逆转起到积极的影响。

4 小结

肥胖儿童可能存在大脑代谢过程受限的现象;运动可能通过影响外围器官如肝脏、胰脏、脂肪组织、骨骼肌等与中枢神经系统之间的双向神经信息交流模式, 进而对肥胖青少年脑部额叶代谢下降的逆转起到积极的影响。

摘要:目的:探讨有氧运动综合干预前后肥胖儿童额叶和海马感兴趣区脑代谢的变化特点。方法:对象为2013年北京市金色湖畔儿童夏令营的小学生。采用有氧运动综合干预措施对8名肥胖儿童进行饮食、运动、教育联合干预治疗, 测定干预前后人体测量指标 (体重、BMI、腰围、腰臀比、3处皮脂厚度、体脂百分比、脂肪含量) 、推理智商、脑部海马和额叶部位脑代谢的变化特点。结果:有氧运动综合干预后, 肥胖儿童体重、BMI、腰围、腰臀比、3处皮脂厚度、DEXA测定的体脂百分比及脂肪含量的均数均降低 (p<0.05) ;推理智商、额叶部位的氮-乙酰天门冬氨酸 (NAA) 、额叶胆碱类复合物 (Cho) 浓度、额叶肌酸 (Cr) 、颞叶氮-乙酰天门冬氨酸与肌酸比值 (NAA/Cr) 均较干预前显著升高。结论:肥胖可能影响到儿童的脑代谢过程;有氧运动综合干预可能通过影响中枢神经系统和外围器官 (肝脏、胰脏、脂肪组织) 之间的双向神经信息交流模式, 进而对肥胖青少年脑部额叶代谢起到积极的影响。

磁共振质子波谱分析 篇7

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2007年2月至2009年1月间我科收住院的75例首发脑梗死患者,男45例,女30例,年龄45~81岁(平均53.67岁)。同期正常体检者为对照组(normal control,NC):15例,其中男9例,女6例,年龄43~79岁(平均52.43岁)。2组均为右利手。

1.2 诊断标准

75例患者均符合2007年饶明俐主编《中国脑血管病防治指南》制定的脑梗死的诊断标准,并经头颅CT或MRI证实。在脑卒中12w后,采用24项汉密顿抑郁量表(Hamiltion Depression Scale,HAMD)进行抑郁障碍的评定和诊断。根据是否符合《美国精神障碍诊断与统计手册第4版》(DSM~Ⅳ)进行诊断。排除标准:脑梗死病情严重或伴有意识障碍不能配合者;伴明显失语、失用,不能配合检查者;严重认知功能障碍不能配合检查者。

1.3 临床分组

PSD组:48例符合脑梗死及DSM~Ⅳ抑郁症状,HAMD总评分24~36分,平均(28.4±3.9);无抑郁障碍(no~post stroke depression,no~PSD)组:符合脑卒中诊断,而不符合DSM~Ⅳ抑郁症状,HAMD总评分7~12分,平均(10.4±1.7)分,共27例。同期正常体检者为对照组,无神经系统病史,临床无认知功能障碍和记忆减退的表现,神经系统查体无阳性体征,脑CT或MRI检查脑内未见异常病灶。3组年龄、性别无显著差异P>0.05。

1.4 检查方法及监测指标

采用AVANTO 1.5T MRI磁共振扫描仪(德国Siemens公司),采用标准发射/接收头线圈。所有被检查者进行常规MRI平扫。MRS采用定点分辨选择波谱序列(point resolved selecetive spectroscopy,PRESS)进行多体素采集,在轴位T2WI定位,采用多体素波谱技术。感兴趣区(region of interest ROI)取双侧额叶,颞叶,基底节等,范围大小包括所要测量的区域,并尽量避免来自头皮、颅底骨骼、脂肪和脑脊液的干扰,各采集1次。主要观察代谢物为N-乙酰天门冬氨酸盐(N-acety aspartate,NAA)、胆碱复合物(Choline,Cho)、肌酸复合物(Creatine,Cr)的信号强度,其化学位移分别是NAA 2.02ppm,Cho 3.22ppm,Cr 3.03ppm。

1.3统计学方法

应用SPSS 11软件包对数据进行处理,对各组ROI的NAA/Cr及Cho/Cr的比值采用(±s)表示,分别采用配对检验分析统计实验结果,以P<0.05为有统计学意义。

2 结果

75例脑梗死患者中48例发生卒中后抑郁(PSD),发生率64%,其中额叶18例、颞叶8例、基底节22例;未发生抑郁患者27例,其中额叶6例、颞叶12例、基底节9例。

3 组额叶、颞叶、基底节ROI区NAA/Cr及Cho/Cr的比值比较见,PSD组双侧额叶、基底节区ROI的NAA/Cr比值低于no-PSD、NC组;Cho/Cr的比值高于no-PSD、NC组(P<0.05),PSD组双侧颞叶ROI的比值低于NC组,Cho/Cr的比值高于no-PSD、NC组(P<0.05),而双侧颞叶ROI的NAA/Cr比值与no-PSD组比较差异无统计学意义;PSD组、no~PSD组的NAA/Cr比值左侧较右侧高(P>0.05),Cho/Cr比值的无明显差异,见表1。

额叶梗死PSD发生率是75%(18/24)、颞叶梗死PSD发生率是40%(8/20)、基底节发生PSD是71%(22/31)。

3 讨论

国内外文献报道脑卒中患者抑郁障碍的发病率为20%~79%,在脑卒中后3~6个月时达高峰[1];严重影响患者的预后,增加脑卒中患者的死亡率[2~3]。本组患者卒中后抑郁发病率为64%,与文献报道一致。

我们采用的MRS技术,是目前唯一可以直接测定局部脑组织在活体状态下显示生物化学物质含量的技术,即从生化角度了解脑代谢物NAA、Cr、Cho的改变。研究认为在脑内不同代谢条件下,Cr+PCr的总量是恒定的。因此,可将Cr作为参照的波峰,得出其他代谢物质与Cr的相对比值,从而进行比较。N-乙酰天门冬氨酸盐(NAA)在MRS中为最高峰,主要存在于神经元及轴索内,NAA含量多少被认为检测神经元密度及功能状态的标志物。胆碱复合物Cho是神经递质乙酰胆碱的前体,也是神经细胞膜的2种基本磷质的组成部分。本研究结果显示:PSD组双侧额叶、基底节区ROI的NAA/Cr比值、Cho/Cr的比值与no-PSD、NC组比较差异有统计学意义,说明额叶、基底节区梗死与PSD的发生相关。PSD组NAA/Cr比值左侧高于右侧,但无统计学意义,考虑可能与实验例数少,有待进一步大样本研究证实。Tang等[4]的研究表明,皮质下和大脑前动脉供血区域损害是PSD的独立危险因素。周宏辉认为额叶损伤可导致注意力不集中,记忆力减退,心境低落,或思维阻滞抑郁状态。基底节区又是皮质下情感联络的重要部位,参与边缘系统的情感环路。这些都可能构成PSD形成的重要解剖学基础。颞叶与认知、情感反应和学习功能有关。本研究结果显示颞叶ROI的NAA/Cr比值、Cho/Cr的比值与no-PSD、NC组比较差异无统计学意义,有待进一步大样本研究证实。

综上所述,脑血管病使一些情绪中枢或情绪的传导通路受损害,导致抑郁状态或抑郁症,表现脑内结构的改变。MRS从宏观上支持疗脑卒中后脑的细微结构的改变。为临床改善抑郁状态,治疗抑郁症提供了新的思路。

参考文献

[1]Huff W,Steckl R,Sitzer M.Post~strokr depression risk factorsand effects on the course of the stroke[J].Nervenarzt,2003,74:104~114.

[2]Ramasubbu R,Patten SB.Effect of depression on stroke morbidityand mortality[J].Can J Psychiatry,2003,48:250~257.

[3]Kappelle LJ,Van Der Worp HB.Treatment or prevention of com-plications of acute ischemic stroke[J].Curr Neurol Neurosci Rep,2004,4:36~41.

上一篇:图书更新下一篇:信息化教学设计思考