18～50岁正常人前额叶氢质子磁共振波谱分析研究

杨家明 甘景梨 段惠峰 史振娟 蒋战魁 王志娟

氢质子磁共振波谱(proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)是一种无创性获得活体生理及病理物质代谢的检查方法，能够反映出脑内主要代谢物质的水平，对研究人脑的生理生化进程能够提供有价值的信息。已有研究证实，MRS所观察到的代谢变化明显早于CT与MRI甚至弥散张量成像(DTI)所检测到的脑内形态学变化[1]，显示出MRS在检测细微变化方面的优势。在许多疾病中功能代谢的改变先于病理形态学改变，更显示出MRS的应用价值。由于前额叶在认知功能中所占的重要地位，以及众多1H-MRS研究中均显示其可能存在神经元的异常，故本研究利用1H-MRS探讨正常人前额叶代谢特点，以期为正常人及脑部相关疾患的研究提供客观参考依据。

1 对象与方法

1.1 对象 为来自2013-02—2014-06在解放军第91中心医院附近社区的精神正常的居民及学生，志愿参加本研究。入组标准：①右利手，18～50岁。②配合检查，精神检查无异常，向本人及知情者了解，确认以往从未患过各类精神障碍，智力发育正常。③无严重躯体疾病如心、肝、肾等疾患及内分泌疾病。④无颅脑外伤史，无精神活性物质服用史，无MRI检查禁忌。⑤无精神疾病家族史。共107名，其中男性58名，女性49名；年龄18～50岁，平均(29.6±6.4)岁；口腔温度36.6～37.2℃，平均(37.0±0.2)℃。

所有受检者或其监护人均对本研究知情同意，并签署知情同意书。所有研究对象均为汉族，右利手，男性与女性年龄、体温的差异均无统计学意义(t＝0.62，0.56，P均大于0.05)。

本研究得到解放军第91中心医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 实验设计 本研究采用自身对照，横断面研究。由精神中心两位主治医师根据入组标准确定研究对象，MRS检查在每日16：30—18：00之间进行。

1.2.2 MRI及1H-MRS检查 采用德国Siemens Avanto 1.5T超导型磁共振(MRI)成像系统，由1名医学影像中心高年资医师和1名专业技师按照文献[2]的方法，在医院脑功能影像实验室利用空间定位技术根据神经解剖图谱的定义和描述，选取双侧前额叶对称部位相同容积的感兴趣区(ROI)，保证同一受检者左右侧及不同受检者之间的一致性。前额叶选取双侧侧脑室前角的前方白质区并避开脑沟和侧脑室前角内脑脊液的影响。对N-乙酰基天门冬氨酸(NAA)、胆碱复合物(Cho)、肌酸复合物(Cr)进行检测，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值、Cho/Cr值的计算。检查室温度18～22℃。

1.2.3 统计学分析 使用SPSS 16.0进行统计分析。应用t检验，Pearson相关分析。检验水准均设定为α＝0.05，双侧检验。

2 结果

正常人前额叶1H-MRS各研究指标NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/(Cho＋Cr)左右两侧之间比较差异无统计学意义(P＞0.05)；经Pearson分析，前额叶各代谢物与年龄间均无相关性(P＞0.05)。正常人男性与女性左右两侧之间比较、男性与女性之间比较，各研究指标差异均无统计学意义(P＞0.05，表1～3)。

表1 正常人双侧前额叶不同脑代谢物比较(±s，n＝107)

表1 正常人双侧前额叶不同脑代谢物比较(±s，n＝107)

注：配对t检验

部位 NAA/Cr Cho/Cr NAA/(Cho＋Cr)左侧 1.62±0.34 1.22±0.28 0.73±0.20右侧 1.57±0.32 1.28±0.27 0.72±0.23 t值 1.11 1.59 0.34 P值 0.27 0.11 0.73

表2 正常人前额叶双侧不同脑代谢物与年龄的相关性(r值，n＝107)

表3 男性组和女性组前额叶各研究指标比较(±s)

表3 男性组和女性组前额叶各研究指标比较(±s)

注：左侧与右侧比较，配对t检验；男性组与女性组比较，独立样本t检验

组别 n NAA/Cr Cho/Cr NAA/(Cho＋Cr)左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧男性组 58 1.64±0.36 1.56±0.32 1.24±0.28 1.31±0.29 0.75±0.22 0.74±0.24女性组 49 1.59±0.33 1.58±0.33 1.20±0.27 1.26±0.27 0.72±0.21 0.71±0.20 t值 0.74 0.32 0.75 0.92 0.72 0.69 P值 0.46 0.75 0.46 0.36 0.47 0.49

3 讨论

1H-MRS与其他反映脑代谢物信息的技术(SPECT、PET)相比，不需要放射性的示踪剂，无电离辐射，费用较低，且能够与MRI解剖图像相结合。MRS使神经影像学从单纯形态学研究进入到分子水平上的探索。早期多数影像学研究者采用单体素MRS技术，不利于脑内多核团、多部位的检测。本研究利用多体素波谱技术，在感兴趣区对一系列生化代谢物质种类和数量改变进行无创性活体检测，如NAA、Cho、Cr等[3]。由于代谢化合物绝对浓度的测定会受到许多因素的干扰，如共振峰的重叠，涡流导致的峰宽增宽等，因此1H-MRS常用代谢物的比值进行研究，如NAA/Cr、Cho/Cr和NAA/(Cho＋Cr)等。Cr在同一个体脑内不同代谢条件下，比较稳定，因此常被作为参照值来衡量其他代谢物的含量[4]。NAA浓度变化反映了不同病理生理状态下神经元功能和数量的变化情况，浓度降低可能与神经元/轴突的破坏缺失、功能异常、细胞体能量缺陷以及轴索损伤等因素有关[5]。Cho与细胞膜磷脂的分解和合成有关，可以看作是胶质细胞代谢及功能改变的反映，与神经细胞髓鞘的形成、维持髓鞘的完整性有关[5]。

目前认为，认知功能是额叶皮层与皮层下脑区交互作用的结果[6]，如果连接皮层与皮层下结构的白质功能异常，将会导致与其相连脑区功能的失调，从而影响认知功能。既往对于精神分裂症、双相情感障碍、癫痫、脑梗死、痴呆等患者的研究发现，这些患者存在认知功能缺陷，与额叶受损者表现出的认知功能异常基本相似[7]。本研究对107名正常人进行研究，定位选择前额叶，以期为临床科学研究提供有价值的参考信息。

大脑半球偏侧化的概念来源于1861年Broca对一个左侧额下回受损的患有失语症患者的研究。但本研究发现正常人前额叶双侧代谢物间并无显著性差异，与国内研究结果一致[8-9]。有研究显示，无论是从宏观的大脑解剖结构和微观的细胞构筑、还是从药理学和生化学上都发现大脑的不对称性[10-11]，差异的存在有待今后进一步研究。

组织学及影像学研究发现，人的衰老过程存在神经元丢失、大脑皮层萎缩、脑沟增宽，脑室扩大等现象[12]。这提示年龄可能是1H-MRS研究的混杂因素之一。本研究男女两组间年龄的差异无统计学意义，年龄与各研究指标间均无相关。对正常人海马的研究发现[13]，年龄与1H-MRS代谢指标无相关性，与本研究结果相似。国内黄海东、王惠芳等[14-15]研究发现年龄对脑代谢有一定的影响，50岁前脑组织神经元和轴突基本保持结构完整和功能正常，并不随年龄的改变做相应的变化，支持本研究结果。本研究发现正常人不同性别间前额叶代谢物无显著差异。国内研究发现正常人脑组织前额叶、右侧基底节区1H-MRS各代谢物间比值较恒定，不同性别间差异无统计学意义[8-9，16]，支持本研究结果，说明性别并未对脑组织代谢构成影响。

本研究样本量较少，仅对18～50岁的正常人前额叶进行研究，为临床研究提供一定的参考依据。增加样本量，扩大入组年龄段，增加研究部位将会使研究结果更加可信，这有待今后进一步进行研究。

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