酒依赖患者胼胝体纤维的磁共振弥散张量成像检查结果分析

洪珊珊，赵中，韩伯军，王庆广，姜歧涛，郑勇强，刘定华

(1南京医科大学附属苏州医院，江苏苏州215001；2东南大学医学院附属江阴医院)

酒依赖患者胼胝体纤维的磁共振弥散张量成像检查结果分析

洪珊珊1，2，赵中1，韩伯军2，王庆广2，姜歧涛2，郑勇强2，刘定华2

(1南京医科大学附属苏州医院，江苏苏州215001；2东南大学医学院附属江阴医院)

目的 通过磁共振弥散张量成像的纤维跟踪技术，观察分析酒依赖患者胼胝体纤维数量及结构的变化。方法 酒依赖患者(病例组)48例，年龄、性别、受教育年限与之相匹配的正常志愿者(对照组)50例。对两组患者进行头部T1加权三维磁共振成像及弥散张量成像检查，计算并比较两组胼胝体纤维数目及其各向异性分数(FA)、表面扩散系数(ADC)。结果 病例组总胼胝体纤维数为(2 587±654)条，对照组为(2 875±758)条，两组相比，P<0.05；病例组胼胝体前1/3部纤维数目为(782±254)条，对照组为(987±244)条，两组相比，P<0.01。病例组总胼胝体FA值为0.61±0.02，对照组为0.62±0.02，两组相比，P<0.05；病例组胼胝体前1/3部FA值为0.59±0.03，对照组为0.61±0.03，两组相比，P<0.01。病例组总胼胝体ADC值为(0.94±0.07)×10-3mm2/s，对照组为(0.91±0.07)×10-3mm2/s，两组相比，P<0.05；病例组胼胝体前1/3部ADC值为(0.94±0.06)×10-3mm2/s，对照组为(0.87±0.08)×10-3mm2/s，两组相比，P<0.01。结论 酒依赖患者胼胝体纤维数目及结构异常，这种异常在胼胝体前1/3部纤维更明显。

酒依赖；胼胝体；胼胝体纤维；磁共振成像；弥散张量成像；纤维跟踪技术

Magnetic resonance diffusion tensor imaging of the fiber of corpus callosum in alcohol-dependent patients

酒依赖是不可忽视的社会问题和医学问题。酒依赖可导致多种躯体疾病、精神障碍及认知功能损害[1,2]。近年来随着神经影像学技术的不断发展，为我们揭示了酒依赖的神经生物学基础。国外已有研究[3～5]发现酒依赖患者存在胼胝体结构异常。然而迄今为止国内尚无基于磁共振弥散张量成像(DTI)的纤维跟踪技术研究酒依赖患者胼胝体纤维结构的报道，本研究通过该技术对酒依赖患者胼胝体纤维的数量及结构进行了观察。现将结果分析如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2009年8月～2014年8月东南大学医学院附属江阴医院确诊的酒依赖患者48例(病例组)，男40例、女8例，年龄40～60岁，智商(92.59±8.43)分，受教育年限(12.4±3.5) a，日饮酒量(363.32±75.50)mL(受检前近期日饮酒量200～700 mL)，日饮酒量折合纯酒精(185±67)g，持续饮酒时间(18.92±7.53)a。符合Sacanella关于慢性过量饮酒的标准[6]：每日饮酒中酒精量>100 g，连续饮酒超过24个月。符合国际疾病分类(ICD-10)酒依赖诊断标准及《中国精神障碍分类与诊断标准》(第3版)中酒精依赖综合征的诊断标准。治疗时间>1周，无明显戒断症状，排除重大躯体疾病、弱智、外伤、其他可能影响认知的精神系统疾病等。同时在社区随机招募正常志愿者50例(对照组)，男38例、女12例，年龄41～58岁，智商评分(95.48±9.78)分，受教育年限(12.58±3.82) a年，无大量饮酒史，无意识障碍和精神障碍，通过详细的体格检查和精神检查排除躯体疾病、神经精神疾病。两组受试者均为右利手，无特殊药物服用史。两组年龄、性别、智商、受教育年限有可比性(P均>0.05)。本研究均取得受检者本人签署的知情同意书并经医院医学伦理委员会批准。

1.2 磁共振DTI检查及图像处理与分析 受试者接受荷兰飞利浦(中国)PHILIPS ACHIEVA 3.0T超导型磁共振仪检查。经常规磁共振检查定位并排除脑部肉眼可见病变后再行头部轴位DTI检查。DTI数据采集采用单次激发自旋回波EPI脉冲序列，具体参数：TR 8 000 ms，TE 79.3 ms，矩阵128×128， FOV 24 cm×24 cm，层厚2 mm，层距0 mm，扩散加权系数b=1 000 s/mm2，扩散敏感梯度方向25个，扫描时间5 min，扫描前进行匀场以减少静磁场强度不匀引起的图像变形。

将DTI原始数据传输至工作站，用Functool2软件进行后处理，所有图像经移动校正去除扫描过程中因受检者头部移动所致的图像配准不良。采用DTIStudio2.4.01版软件(https: //www.mristudio.org/)处理DTI数据，获得各向异性分数(FA)图和表面扩散系数(ADC)图，采用DTIStudio软件的纤维跟踪功能跟踪重建脑内白质纤维束：起始条件为FA值>0.25的像素点，终止条件为FA值<0.25的像素点或者主方向转角>70°，以保证能跟踪到所有可能的脑内白质纤维[7]。然后手工勾划正中矢状面上胼胝体的轮廓并根据Witelson范式分割为5个亚区，同时作为感兴趣区[7]。最后采用DTIStudio软件自动计算出总胼胝体及胼胝体5个亚区纤维束的纤维数目、长度、FA值及ADC值。

2 结果

2.1 两组胼胝体纤维数目、长度、FA值及ADC值比较 两组胼胝体纤维数目、长度、FA值、ADC值比较见表1。对照组相比，病例组总胼胝体纤维数目减少(P<0.05)、FA值下降(P<0.05)、ADC值升高(P<0.05)，其胼胝体前1/3部纤维数目减少(P<0.01)、FA值下降(P<0.01)、ADC值升高(P<0.01)。两组总胼胝体及胼胝体各部分纤维长度相近(P均>0.05)；两组胼胝体前体部、后体部、峡部、压部的纤维数目、FA值、ADC值相近(P均>0.05)。

2.2 病例组平均持续饮酒时间、日饮酒量折合纯酒精与胼胝体纤维数目、FA值、ADC值的相关性 病例组平均持续饮酒时间与胼胝体前1/3部的纤维数目呈负相关(r=-0.561,P<0.05)，日饮酒量折合纯酒精与胼胝体前1/3部的纤维数目呈负相关(r=-0.625,P<0.05)；病例组平均持续饮酒时间与胼胝体前1/3部的纤维ADC值呈正相关(r=0.657,P<0.05)，日饮酒量折合纯酒精与与胼胝体前1/3部的纤维ADC值呈正相关(r=0.503,P<0.05)。病例组平均持续饮酒时间、日饮酒量折合纯酒精与胼胝体其余部位的纤维数目、纤维长度、FA值、ADC值之间无相关关系(P均>0.05)。

表1 两组胼胝体纤维数目、长度、FA值、ADC值比较

注：与对照组相应部位相比，*P<0.05，**P<0.01。

3 讨论

既往的神经影像学及神经病理学研究结果均提示酒精特异性脑损伤主要发生在额上回、下丘脑及小脑[8, 9]。李金锋等[10]采用基于体素的全脑形态测量学研究发现酒精成瘾者脑部早期变化可表现为局部脑灰质、白质结构的萎缩，额叶灰质及白质是酒精性脑损伤相对特异的脑区。赵珊珊等[11]测量慢性酒精中毒患者额叶白质、半卵圆中心、胼胝体膝部、压部、丘脑等5个感兴趣区的FA值，结果显示慢性酒精中毒患者存在胼胝体膝部、压部、半卵圆中心和额叶白质纤维的异常。国外一项功能磁共振成像研究表明酒依赖患者的认知功能损害与脑白质连通性异常存在相关性[12]。

脑白质纤维跟踪技术是近年来磁共振成像技术的一项重大进展，它是利用弥散张量数据，在活体上三维显示脑白质纤维束的一种无创性成像方法。由于该技术具有真实、客观显示神经纤维束走向和分布的能力，将有助于理解正常脑功能和多种影响脑功能的病理过程[7]。胼胝体是连接两侧大脑半球新皮层的主要联络纤维，胼胝体前1/3部联络着双侧前额叶纤维；胼胝体前体部纤维主要联系双侧额叶的运动前区和中央前回，后体部纤维联系双侧顶叶；峡部联系双侧颞叶；胼胝体压部纤维联系双侧枕叶。作为人脑中最大的神经通路，胼胝体与大脑半球之间的信息传送密切相关，纤维投射至各个功能脑区，共同参与了感觉、记忆、学习和运动等功能活动[13]。以胼胝体为研究对象能直观观察到脑内各神经解剖结构与白质纤维束的关系。

本研究发现，与对照相比，病例组总胼胝体与胼胝体前1/3部的纤维数目下降、FA值下降、ADC值升高，且胼胝体前1/3部的纤维损害与饮酒持续时间、饮酒量密切相关。FA值的下降、ADC值的升高反映了轴突密度、髓鞘形成的下降及大脑轴突组织的异常。提示酒依赖患者双侧大脑纤维连接异常，尤其是前额叶纤维受累明显。Pfefferbaum等[5]采用纤维跟踪技术定量分析了87例酒依赖患者的胼胝体纤维，发现除了前体部纤维外，其他各部胼胝体纤维均存在异常，且与患者的精神运动功能、平衡功能损害相关。Willi等[14]的研究发现可卡因滥用患者存在额叶-颞叶、额叶-丘脑以及胼胝体白质纤维束异常，且研究者认为该通路的异常可能是物质滥用者共同的病理生理学基础。

值得指出的是，本研究所采用的“纤维数目”并非指真正意义上的纤维数目，该指标的大小与纤维跟踪时设定的跟踪起始条件及终止条件有关，如设定的跟踪起始及终止条件中FA的阈值越低、转角越小，得出的纤维数目越多，也越容易得到一些实际上不存在的纤维连接。故本研究采用Mori等[15]描述的标准阈值，使得结果更可信，更具有可重复性。

本研究通过基于DTI的纤维跟踪技术测量跟踪出的胼胝体纤维的各个指标，是评价胼胝体纤维连通性最为直接有效指标。但纤维跟踪技术本身仍然存在一些局限性，如部分容积效应会影响到纤维跟踪的结果，当不同纤维束在同一体素内交叉、紧贴、分叉或融合时，将难以反映纤维的真正轨迹；同时，噪声、伪影等也可对纤维跟踪产生不利的影响[16, 17]。采用更为先进的纤维跟踪技术进行大样本的胼胝体纤维跟踪研究是有必要的。

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HONGShanshan1,ZHAOZhong,HANBojun,WANGQingguang,JIANGQitao,

ZHENYongqiang,LIUDinghua

(1SoochowHospitalAffiliatedtoNanjingMedicalUniversity,Suzhou215001,China)

Objective To observe the changes in fiber number and structure of corpus callosum in patients with alcohol dependence through fiber tractography of magnetic resonance diffusion tensor imaging.Methods T1-weighted magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging were obtained from 48 alcohol-dependent patients (observation group) and 50 cases of age, sex, education year-matched normal controls (control group). The fiber number, fiber fractional anisotropy (FA), and fiber apparent diffusion coefficient (ADC) of the corpus callosum between the two groups were calculated. Results The fiber number of total corpus callosum in the observation group was 2587±654, which was 2875±758 in the control group, and significant difference was found between these two groups (P<0.05). The fiber number in anterior one third of corpus callosum in the observation group was 782±254, which was 987±244 in the control group, there was significant difference between the two groups (P<0.01). The FA values of total corpus callosum in the observation group were 0.61±0.02, which were significantly decreased as compared with than that (0.62±0.02) of the control group (P<0.05). FA values of anterior one third of corpus callosum in the observation group (0.59±0.03) were decreased as compared with that (0.61±0.03) of the control group (P<0.01). Compared with the control group [(0.91±0.07) ×10-3mm2/s], the ADC values of total corpus callosum in the observation group [(0.94±0.07) ×10-3mm2/s] were significantly increased (P<0.05). The ADC values of anterior one third of corpus callosum in the observation group [(0.94±0.06) ×10-3mm2/s] were increased as compared with that [(0.87±0.08) ×10-3mm2/s] of the control group (P<0.01). Conclusion Fiber number and structure of the corpus callosum is abnormal in alcohol-dependent patients and this anomaly in the anterior one third of corpus callosum is more obvious.

alcohol dependence; corpus callosum; fiber of corpus callosum; magnetic resonance imaging; diffusion tensor imaging; fiber tractography

江苏省苏州市科技发展计划项目(SYS201426)。

洪珊珊(1983-)，女，硕士，主治医师，主要研究方向为神经影像学。E-mail： 13914190005@163.com

简介：赵中(1963-)，男，硕士，主任医师，主要研究方向为神经影像学。E-mail： zhaozhong1963@sina.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.43.004

R741.02

A

1002-266X(2016)43-0011-04

2016-07-15)