多体素1H -MRS在轻度AD患者扣带回代谢非对称特点应用价值

曹玉林 杨光钊 郭忠伟 张江涛 王莹*

阿尔茨海默病（AD）是一种临床表现以进行性认知障碍、行为改变和记忆能力损害为主的中枢神经系统退行性疾病。氢质子磁共振波谱（1H-MRS）是利用磁共振现象和磁共振化学位移作用对活体内特定的化合物进行无创性检测的一种分子影像技术，其可用于对AD病理组织的化合物进行代谢、生化研究和半定量分析。扣带回是脑边缘系统的重要部分，其功能牵涉学习和记忆，也是轻度认知功能损害（MCI）和AD早期受累脑区，进一步研究也显示前、后扣带回皮质在AD疾病进展中具有时间性和空间性特征［1］。作者以健康老年人、MCI和轻度AD患者为观察对象，应用多体素1H-MRS技术对所有受试者左、右前扣带回（ACG）和左、右后扣带回（PCG）的代谢物进行测定，以明确NC、MCI和AD患者左右扣带回的代谢物特点，为AD的早期诊断提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 MCI和AD患者来自2017年2月至2018年4月在本院老年科门诊及住院患者，对照组（NC）来自于社区招募的受教育程度和年龄相匹配的正常健康志愿者。AD符合美国国立神经病学传染病及卒中研究所与阿尔茨海默病和相关病协会（NINCDSADRDA）的诊断标准；病程1～3年；简易智能状态量表（MMSE）评分为21～24分；临床痴呆评定量表（CDR）评分1分。MCI患者：按照Petersen MCI 标准：（1）主诉记忆减退，而且有知情者证实；（2）总体认知功能正常（ MMSE评分为24～28分），CDR评分为0.5分；（3）日常生活能力正常；（4）排除其他因素所致的记忆损害。NC组：均为健康老年志愿者，无认知功能障碍：MMSE 评分为28～30分，无痴呆家族史，CDR评分为0分。排除标准：脑梗死、癫痫、脑肿瘤、抑郁症、精神分裂症者。所有受试者均为右利手，均自愿同意参与本研究，无磁共振检查禁忌证。本研究经过本院伦理委员会批准。

1.2 方法 （1）扫描方法：所有MRI检查均在德国Siemens verio 3.0T磁共振扫描仪上，应用8通道头部线圈完成。在常规MRI 扫描T2WI及FLAIR 序列之后行矢状位3D-T1WI 结构像扫描，覆盖全脑，扫描参数：TR 1900ms，TE 2.5ms，FOV 250mm×250mm，Flip angle 9°，层厚 1mm，层间距 0，Matrix 256×256，NEX 1，Slice 176，体素大小 1mm×1mm×1mm，采集时间4min18s。选用3D-T1WI图像MPR重建横断位、矢状位及冠状位图像，并利用三个平面进行ACG、PCG氢质子波谱定位，采用多体素MRS序列CSI-SE-35行波谱采集，将感兴趣区前方定位于胼胝体膝部上方、后方定位于胼胝体压部的上方（见图1、2）。 体 素 大 小 =10mm×10mm×15mm，TR 1500ms，TE 30ms，采集次数3次，翻转角90°，矩阵为1024×1024，FOV=160mm×160mm，层厚 15mm。先在感兴趣区各方向施加预饱和带，然后进行自动匀场、压水及压脂，在半高全宽（FHMW）＜15Hz及水抑制率＞95%的条件下行波谱采集，波谱采集时间为6分5s。（2）数据处理：采用Siemens syngo的波谱分析软件完成1H-MRS原始数据处理，所得谱线经过基线校正后分别对氮-乙酰天门冬氨酸（NAA）在2.02ppm、肌酸（Cr）在3.02ppm、胆碱复合物（Cho）在3.23ppm及肌醇（mI）在3.56ppm的波峰计算峰下面积，代表各代谢物浓度。计算NAA/Cr、mI/Cr、Cho/ Cr、NAA /mI比值。

图1 感兴趣区前方定位于胼胝体膝部上方

图2 感兴趣区后方定位于胼胝体压部上方

1.3 统计学分析 采用SPSS 17.0统计软件包。计量资料以（x±s）表示，组间比较采用配对样本t检验；计数资料组间比较采用单因素方差分析或χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组一般资料 见表1。

表1 三组一般资料（x±s）

2.2 各组代谢物的特点比较 见表2、3。

表2 各组左右侧ACG代谢物对称比较（x±s）

表3 左右侧PCG代谢物对称比较（x±s）

3 讨论

神经病理学研究发现AD患者扣带回的受损有一定特点，即病理产物首先出现于前扣带回，然后逐渐累积后扣带回，显示出病理产物沿扣带回从前到后的发展特点［2］。Derflinger等［3］基于 MRI形态学研究发现AD患者的颞叶、顶叶、枕叶左右灰质不对称性体积减少，提示不对称的萎缩导致患者的认知障碍。vThompson等［4］应用“新的脑映射方法”也发现了AD患者“大脑灰质萎缩动态模式”，他们对12例AD患者进行为期1.5年的纵向研究发现：病变从内侧颞叶开始，逐渐向边缘系统、顶额叶、枕叶蔓延，并且左侧半球萎缩速度快于右侧半球。也有研究者应用弥散张量（DTI）技术对AD白质病变的非对称性进行研究，发现AD患者早期左侧扣带束较右侧更易受损［5］。本资料结果显示，MCI患者和AD患者1H-MRS代谢物mI/Cr在左、右扣带回前部均存在非对称性改变，而AD患者同时在左、右扣带回后部存在非对称性代谢改变。

既往研究者应用单体素MRS进行扣带回研究时，单一体素定位常同时包含左右扣带回，因此所获得数据无法区分AD的代谢非对称性变化。多体素1H-MRS技术的一大发展，是从单体素向多体素质子频谱采集，并最终完成全覆盖式螺旋频谱图技术，在l次数据采集中获得多个部位的谱线，可以反映同一时间各不同部位代谢产物的空间分布，与单体素相比，多体素的体素一般较小（目前最小体素可达到1mm），可以有效地减少部分容积效应的影响。1H-MRS有利于弥漫性病变的发现和早期病变的检出，对病变的范围及边缘做出准确判断，对多个区域的病变做出比较。在对AD的1H-MRS研究显示单体素采集仅能获得单一部位和较小数量组织样本频谱，多体素质子波谱采集可以同时获得大视野内、多个分布不匀病变的区域频谱，对于临床有重要意义［6］。且较长的检查时间对于老年人尤其是AD患者检查和配合困难，影响数据结果准确性。因此本研究应用1H-MRS，一次同时对左右扣带回的前部和后部四个部位代谢测定，减少采集时间，提高检查舒适性和成功率，可为研究提供了准确数据结果。

mI只存在于神经胶质细胞中，是神经胶质细胞的标志物，mI水平的升高常提示胶质细胞增生，而在AD中胶质细胞改变又先于神经元改变。Kantarci K等［7］研究认为mI/Cr增加是AD的病理早期改变，而NAA/Cr的降低仅在病理晚期才发现。Lim TS等［8］研究也发现扣带回前部mI/Cr代谢改变与AD的认知功能密切相关。李玉华等［9］研究显示，AD患者扣带回后部mI /Cr值明显升高，若以＞0.76为标准，AD诊断的阳性预测值接近100%，阴性预测值94.5%。本研究结果显示：NC组扣带回1H-MRS代谢物水平均无非对称性改变，MCI组左前扣带回mI/Cr高于右前扣带回，AD组左前、左后扣带回mI/Cr均高于右侧。由此可见，扣带回非对称性首先出现在左右前扣带回，且是以反映胶质细胞mI/Cr的代谢改变为体现，随着病情进展，逐渐累积后扣带回。

本研究还存在一定的不足：由于本研究的样本量较少，研究结果有待进一步的验证；代谢物结果是采用计算峰下面积而非峰值。总之，通过多体素1H-MRS对AD患者前扣带回、后扣带回代谢物的非对称性变化比较可以得出：左右扣带回前部反映神经胶质细胞的代谢物mI/Cr非对称性的出现，可能是AD的早期的生物学标记，同时多体素MRS技术对AD的早期诊断具有重要的临床意义。