脑小血管疾病磁共振波谱和张量成像分析

1 对象与方法

1.1 实验对象参照国内外有关SVD研究〔4～6〕，患者入选标准为:①患者头颅MRI显示皮层下白质腔隙性脑梗死，直径小于15 mm，②头颅MRI显示有皮层下白质疏松，③右利手，左侧额叶为优势侧，④患者签字知情同意参与研究。排除标准:①合并皮质及深部核群梗死者，或者有神经科局灶症状体征如失语、瘫痪等，②合并正常颅压脑积水、脑外伤、CO中毒、低血糖等导致头颅MRI脑白质异常表现者，③提示心源性脑梗死或者颅内有大血管病变，④合并抑郁不能配合认知检查者，⑤一般状况差，合并重要器官重大疾病或既往有精神病史。SVD入选共12例，为2009年10月至2010年12月在我科住院患者。其中男7例，女5例，年龄47～82岁。

对照组为同年龄段正常健康人，头颅MRI无脑梗死或白质疏松，无其他重大疾病，签字知情同意参与研究。对照组共6例，男3例，女3例，年龄52～76岁，详细登记所有研究对象和对照组临床资料。经暨南大学第一附属医院伦理委员会批准，所有受试者和对照组都签署知情同意书，给予免费磁共振波谱和张量检测。

1.2 方法 MRS和DTI成像技术:①成像参数:成像仪器为GE 1.5 T signa HD MR扫描仪，梯度场强23 mT·m－1，梯度切换率120 mT·m－1·ms－1，头颈联合线圈，成像序列为 T1flair、T2WI、FLAIR、弥散加权成像(DWI)、DTI。DTI采用单次激发自旋回波平面回波技术(EPI)，参数如下:TR10000/TE 115 ms;矩阵为128×128;视野(FOV)为24 cm;层厚5 mm，层距1 mm;弥散加权系数b=0、b=1000(s·mm－2)，弥散敏感梯度方向为15。DTI的采集时间为144 s。MRS采集选用二维多体素点解析法(PRESS)序列，TR 1000 ms，TE 144 ms，Phase18，NEX 1。白质扫描感兴趣区(ROI)在T2WI定位，选择半卵圆中心层面，保证ROI内的结构左右对称。②图像采集、处理及分析:采集图像时用垫固定被扫描者头部以避免运动伪影，进行匀场以减小静磁场强度不匀的图像变形，扫描基线平行前后连合平面。MRS和DTI的原始数据均由GE AW4.2的软件进行后处理。MRS采用Spectroscopy软件，代谢物图像与T2WI图像匹配，测定半卵圆中心层面代谢物包括乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、胆碱(Cho)等值，并计算出NAA/Cr和Cho/Cr值。DTI采用Diffusion tensor软件，在校正变形，选定阈值后计算获得平均弥散度(MD)图和部分各向异性(FA)图，同样选择T2WI与之匹配叠加，选择大小、形态与MRS一致的白质ROI区进行测量，算出ROI区内平均弥散值(MD)和各向异值(FA)。

1.3 统计学方法采用SPSS医学统计软件，采用t－检验双样本异方差假设。

2 结果

实验组和对照组在ROI区内波谱和张量结果见表1，表2。比较分析实验组和对照组在ROI区内的FA参数值(左右MD和FA值)以及 MRS参数值(左右的 NAA/Ch，NAA/Cr，Ch/Cr)，发现两组MRS参数值无明显差异。而两组FA参数值比较中，实验组ROI区内左侧MD平均值为0.989，右侧MD平均值1.016，左侧FA平均值为0.403，右侧FA平均值为0.375，对照组ROI区内为左侧 MD平均值为0.749，右侧MD平均值0.88，左侧FA平均值为0.491，右侧FA平均值为0.408。发现两组左右MD值、左侧FA值有明显统计学差异(P值分别为0.00054，0.00830，0.02400)。

表1 实验组ROI区内DTI与MRS结果

表2 对照组ROI区内DTI与MRS结果

3 讨论

SVD认知障碍的主要假说是导致执行功能障碍的额叶－皮质下通路的中断〔6～8〕。人类高级认知情况无法在动物实验进行，人脑代谢产物和微观解剖结构研究也只能在活体无创进行。MRS能够在活体无创测量脑组织的代谢产物浓度，直接反映脑代谢。NAA主要位于成熟神经元和神经突起如轴突内，其含量的多少反映神经元的功能状态。Cho反映脑内总的胆碱含量，参与细胞膜的构成，并且是神经递质乙酞胆碱的前体。DTI可以无创高特异性观察脑白质的微观解剖结构。脑白质中的白质束走行具有高度的方向性，MD主要反映弥散运动的快慢而忽略弥散各向异性，即在所有方向上的水分子扩散大小的平均值，FA反映水分子在脑组织中各向异性的特征，通过MD、FA等不同参数成像，来定量检测脑白质细微结构的异常。MRS和DTI技术可以更加敏感发现某些在传统MRI正常的白质，其有明显的代谢及神经结构的异常〔6～8〕。我们希望通过 MRS和DTI技术，观察半卵圆中心白质脑代谢情况和微观结构，更为深入地了解SVD的白质损害程度。

本研究提示SVD组在ROI区有白质解剖结构明显损害。ROI区位于半卵园中心，为额叶－皮层下通路的重要部位，该处存在明显的解剖结构损害从另外一个侧面也证明了SVD患者额叶－皮层下通路损害的假说。Charlton等〔9〕利用DTI技术动态观察2年84例健康中老年人，发现WML、脑容积的改变与认知无关，而DTI上检测FA、MD值与认知下降中工作记忆明显相关。最近一项大样本503例SVD患者在DTI上的研究也发现，SVD认知损害与DTI上的MD值高度相关，并认为DTI可作为研究SVD的重要工具，DTI上的MD值可作为SVD疾病进展的重要指标〔10〕。

本研究提示脑代谢在SVD发病机制方面可能并无太大作用。但Nitkunan等〔11〕利用MRS联合DTI对SVD患者、高血压患者和正常对照组进行研究，以半卵圆中心为ROI区，发现SVD组NAA值下降及MD值增高，两者明显相关，提示ROI区微观解剖结构损害是否与脑代谢异常有关。随后Nitkunan等〔6〕又利用 MRS测定29例SVD患者和35例对照组，发现SVD组有NAA值下降，但NAA下降与临床认知损害并无相关，且将MRI－T2序列白质损害因素纳入进行统计分析后，发现两组MRS上包括NAA等参数值并无明显差异，说明MRS上的脑代谢指标并不能作为SVD严重与否的外在指标。

DTI研究证实了SVD患者应该存在有皮层下包括半卵圆中心处解剖结构损害，但是该处是否有脑代谢异常，且该处解剖结构异常是否与脑代谢异常有关仍不清楚。我们认为DTI联合MRS将为SVD研究提供了一个重要的手段，有必要进一步开展多中心大样本的联合研究。

4.参考文献

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8 O′Sullivan M，Morris RG，Huckstep B，et al.Diffusion tensor MRI correlates with executive dysfunction in patients with ischaemic leukoaraiosis〔J〕.J Neurol Neurosurg Psychiatry，2004;75(3):441－7.

9 Charlton RA，Schiavone F，Barrick TR，et al.Diffusion tensor imaging detects age related white matter change over a 2 year follow－up which is associated with working memory decline〔J〕.J Neurol Neurosurg Psychiatry，2010;81(1):13－9.

10 Van Norden AG，de laat KF，van Dijk EJ，et al.Diffusion tensor imaging and congnition in cerebral small vessel disease The RUN DMC study〔J〕.Biochim Biophys Acta，2012;1822(3):401－7.

11 Nitkunan A，Charlton RA，McIntyre DJ，et al.Diffusion tensor imaging and MR spectroscopy in hypertension and presumed cerebral small vessel disease〔J〕.Magn Reson Med，2008;59(3):528－34.