枕叶皮质MR频谱对脑震荡的应用价值

张海都，沈志威，孔令梅，郑文斌

汕头大学医学院第二附属医院放射科，汕头 505041

脑震荡综合征(postconcussion syndrome, PCS)是轻型外伤性颅脑损伤后常见的一组临床症候群。虽然大多数轻型颅脑损伤患者在1个月之内能治愈，但是部分患者在脑外伤后会持续存在PCS达数月或数年，甚至终生。

目前，关于PCS在传统影像检查如CT、常规MRI上的形态学改变并不明显。MR波谱(MRS)是无创性研究活体器官组织代谢、生化物定量分析的方法，能在分子水平反映患者脑神经数量和功能的变化。笔者用绝对定量方法，对脑震荡患者进行1H-MRS 研究，了解其脑代谢物绝对浓度及相对水平的变化。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选择在本院诊治的轻度脑外伤患者36例(年龄15～63岁，平均29岁，伤后0～15 d，平均8 d)，其中男20例，女16例。入选标准：(1)有明确脑外伤史，伤后出现短暂意识障碍(0～30 min)和逆行性遗忘；(2)患者格拉斯昏迷评分(Glasgow coma scale, GCS)为13～15分。另外随机选取10名健康志愿者作为对照组，男6例，女4例，20～60岁，平均年龄为32岁，无外伤或脑卒中史。

1.2 扫描设备及方法

使用美国GE Signa excite1.5 T HD Ecospeed超导型MR机，8通道标准头颈线圈，GE Signa工作站，LCModel软件。常规MR扫描包括轴面T2WI、T1WI、DWI、FLAIR及矢状面T2WI，1H-MRS单体素频谱检查，ROI放置在双侧枕叶皮

质，体素大小为20 mm×20 mm×20 mm。采用点分辨波谱(PRESS；TR 3000 ms，TE 144 ms)，扫描前自动匀场。代谢物浓度采用绝对定量，利用LCModel 软件对频谱进行后处理，用脑组织水的浓度作为内参考，得出代谢物的绝对浓度和浓度比值(各代谢物浓度与Cr浓度比值)。

表1 对照组和脑震荡组枕叶代谢物比较(±s)Tab.1 The control group and the brain concussion group occipital lobe metabolite comparison (±s)

表1 对照组和脑震荡组枕叶代谢物比较(±s)Tab.1 The control group and the brain concussion group occipital lobe metabolite comparison (±s)

Groups Cases NAA NAA/Cr Cr Cho Cho/Cr(peak)Control group 10 10.84±1.48 2.15±0.17 4.63±0.56 0.84±0.10 0.73±0.13 Brain concussion group 36 9.52±0.70 1.92±0.16 4.35±0.44 0.97±0.17 0.71±0.09 P-value <0.05 <0.05 >0.05 >0.05 >0.05

图1 正常对照组，女，26岁。A：体素位于双侧枕叶皮质；B：正常MRS谱线，NAA峰最高，Cr峰次之，Cho峰较低；C：根据B图MRS谱线经LCModel拟合的谱线 图2 脑震荡组，女，41岁。摔倒后头晕、呕吐，昏迷约半小时。伤后5 d来查，GCS评分为15分。A～D：常规MRI未见明显病灶；E：MRS示NAA峰降低，Cho峰稍升高；F：LCModel拟合谱线图示NAA降低，Cho稍升高Fig.1 Normal control group, female, 26 years old.A: Voxel in the bilateral occipital cortex.B: The normal MRS line, the highest NAA peak, Cr peak time,peak Cho low.C: According to the B MRS line by line LCModel fi tting.Fig.2 Brain concussion group, female, 41 years old, after the fall of dizziness,vomiting, coma for about half an hour.5 days after injury to check, GCS 15.A—D: Conventional MRI had no obvious lesions.E: MRS NAA peak is reduced, the Cho peak slightly elevated.F: LCModel fi tting line diagrams decreased NAA, Cho slightly increased.

1.3 统计学处理

采用SPSS 10.0统计分析软件，病例组与对照组之间代谢物浓度比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

常规MRI检查，脑震荡组各病例均未发现明显病灶。MRS检查，与对照组比较，脑震荡组N-乙酰天冬氨酸(NAA)浓度及NAA/肌酸(Cr)降低，差异有统计学意义(P<0.05)，胆碱(Cho)浓度及Cho/Cr比值略升高，差异无统计学意义(表1；图1，2)

3 讨论

PCS多伴发于轻度外伤性脑损伤等闭合性非侵袭性脑损伤。PCS 表现为持续的躯体、认知和行为症状，如头痛、记忆力和注意力下降、眩晕、焦虑、失眠、抑郁、易激惹及对声、光敏感等。PCS 机理迄今不明，通过中枢神经系统体征检查、常规 CT 或 MRI 检查，均难以发现脑器质性损伤征象。目前认为脑震荡是由于大脑皮质、基底节、丘脑下部及脑干的轻微病损，使大脑皮层功能弱化，皮层下功能失调，而出现的各种临床神经精神症状[1]。其主要病理变化是轴索旋转和拉伸变形。Blumbergs等[2]利用免疫细胞化学方法检测死于其他原因的5例脑震荡患者的脑组织，发现多灶性轴索损伤的证据。轴索损伤的范围决定了意识丧失和外伤后遗忘的时间长短。对死后的创伤后头痛患者和脑震荡灵长类动物的研究发现弥漫性轴索损伤、小胶质细胞聚集以及小范围的淤血，未引起局部神经受损[3]。动物试验表明神经元和轴索损伤在伤后数月均复原。

MRS是能对活体组织进行无创性检测的方法。MRS的一个重要作用是可以对代谢产物进行定量分析。正常组织代谢物通常处于一种已知平衡状态，组织功能紊乱或疾病可引起代谢物不平衡，利用MRS可检测到这种不平衡的变化，从而为治疗提供有用的信息[4]。NAA峰是评价脑病变最重要的波峰。NAA完全位于神经元包体和突触中，由线粒体产生，是神经元和轴索生存能力与密度的标记物。在正常人脑波谱中，NAA是最高的峰，NAA下降反映神经元损伤和功能受损、神经元密度下降。NAA 的水平可以有效反映神经细胞受损或逆转恢复的功能状态。Govindaraju等[5]用多体素MRS研究了14例常规影像脑部无异常发现的轻微脑外伤(GCS 13～15分)患者伤后1个月内的脑代谢物变化，发现大部分患者(不是全部)多个部位NAA/Cr明显下降，但比值与GCS和6个月后的GOS评分没有明显相关性。舒细纪等[6]对脑震荡24 h大鼠及对照组大鼠进行1H-MRS扫描后处死，对脑组织进行免疫组织化学和免疫荧光染色观察海马区的残存锥体细胞和凋亡细胞的数量，结果发现双侧海马区的NAA/Cr明显下降，大鼠海马CAl区小血管扩张、淤血，锥体细胞呈代偿肥大与凋亡并存状态。本研究结果显示脑震荡组在常规MRI和DWI表现正常，但其NAA浓度和NAA/Cr比值减低，提示脑震荡组患者脑细胞已经发生了一定程度的损伤。因此，笔者认为脑震荡可能是一种特殊的轻度的弥漫性轴索损伤(DAI)。对于脑震荡是轻型弥漫性轴索损伤的解释，目前认为损伤机制为旋转加速度或角加速度导致的脑深部结构非出血性损伤，以轴索肿胀为主，使皮质与皮质下结构的联系暂时性中断，病损程度轻，为可逆性损害。这可以解释患者意识障碍时间较短，以及常见的脑震荡后遗症或头伤后综合征。

Cho是磷脂、胆碱卵磷脂和甘油磷酸胆碱的前体物质，存在于神经元和胶质细胞，其浓度在胶质细胞高于神经元，因而认为Cho主要反映神经胶质细胞的变化。MRS所测到的Cho波峰位于3.22 ppm，包括磷脂酰胆碱、磷酸胆碱、甘油磷酸胆碱，反映了脑内总的胆碱量。胆碱是细胞膜磷脂代谢的中间产物，与细胞膜磷脂的合成和分解代谢有关。Cho升高代表细胞膜磷脂代谢增强，反映髓鞘崩解、细胞膜合成增加或细胞数目增加，而Cho下降则代表细胞密度下降。Cho一般被认为是胞膜裂解的产物，外伤后Cho升高被认为是DAI引起。Shutter等[7]用质子波谱研究外伤后2～17 d(平均7 d)的脑外伤患者顶叶白质和枕叶灰质的脑代谢物变化，发现枕叶灰质Cho水平明显升高，而白质内Cho水平只有在预后不良组显著升高。本研究结果显示，与对照组比较，脑震荡组的Cho和Cho/Cr升高无统计学意义，进一步提示脑震荡的损伤是以轴索肿胀为主，少有细胞破裂。

Cr存在于神经元和胶质细胞之中，脑部各种疾病时，Cr的水平相对稳定，常作为内标准物。Hunter等[8]运用MRS和LCModel研究一组DAI儿童时，发现早期患儿的Cr绝对浓度较正常组明显降低。在本研究中，Cr浓度平均值在脑震荡组较正常组有不同程度下降，但差异没有统计学意义。

本研究波谱体素位于枕叶皮质区。脑外伤患者波谱单体素经常放置在枕叶皮质和(或)顶叶白质，也有人放置在胼胝体压部[9-11]。以往研究表明，在脑外伤引起大脑半球缺氧后，枕叶皮质区比顶叶白质更早受影响，而且范围更广，这个区域的代谢物变化反映了脑内早期化学物质的改变[11-13]。Barbara等[14]通过比较常规MRI表现正常DAI患者脑组织和有出血灶DAI患者脑组织的代谢物浓度，证实了MRI表现正常区域波谱检查对预测预后有更高的准确性。

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