腦白質小血管缺血性病變的MRS、DTI研究

袁勇 顧建平 殷信道

腦白質小血管缺血性病變的MRS、DTI研究

袁勇 顧建平 殷信道

目的應用磁共振波譜（MRS）與磁共振彌散張量成像（DTI），分析腦白質小血管缺血性病變的微觀改變。方法選取發生在半卵圓中心、放射冠區的腦白質小血管缺血性病變患者作為研究對象，其中急性腔隙性梗死組（腔梗組）病灶12例，缺血性腦白質疏松組（疏松組）病灶20例，并設置15例正常志愿者作為對照組，行半卵圓中心、放射冠區T1WI、T2WI、T2FLAIR、DWI、MRS、DTI掃描。測量N?乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）值，測量平均彌散系數（MD）值，各向異性分數（FA）值。比較各組間的差異。結果與對照組比較，腔梗組與疏松組NAA、FA值均顯著降低（P＜0.01），腔梗組與疏松組之間，NAA、FA值沒有明顯差異（P＞0.05）。結論在腦白質小血管缺血性病變中，NAA、FA值顯著降低，共同反映了神經軸突髓鞘結構和功能的損傷、破壞；聯合應用MRS、DTI分析評價腦白質小血管缺血性病變，將有助于全面認識其發病機制及病理改變。

腦小血管疾病；磁共振波譜；彌散加權成像

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集本院自2012年以來，頭顱MRI發現的半卵圓中心、放射冠區發生的急性腔隙性腦梗死的患者12例為急性腔隙性腦梗死組（腔梗組），其中男8例，女4例，年齡52～86歲，平均（73.2±8.6）歲；腦白質疏松患者13例為腦白質疏松組（疏松組），男8例，女5例，年齡64～86歲，平均（74.5±5.4）歲，部分患者選取2～3處病灶進行測量，共20個病灶；設置15例年齡相仿的正常志愿者作為對照組，男8例，女7例，年齡56～81歲，平均（68.6±7.6）歲。參照國內外有關SVD研究［1?3］，納入及排除標準如下：

（1）腔梗組納入標準：頭顱MRIDWI序列發現的半卵圓中心、放射冠區直徑＜1.0 cm的斑點狀高信號。排除標準：①腦灰質腔梗患者；②腔梗合并大面積腦梗死患者；③陳舊性腔梗。

（2）腦白質疏松組納入標準：頭顱MRI半卵圓中心、放射冠區T2FLAIR斑片狀高信號，DWI等／低信號。排除標準：合并正常顱壓腦積水、腦外傷、一氧化碳中毒、低血糖等導致頭顱MRI腦白質異常表現者。1.2 數據采集 應用Siemens verio 3.0T MRI掃描儀，8通道頭顱正交線圈進行常規頭顱MRI、MRS及DTI掃描。常規頭顱MRI包括T1WI、T2WI、T2FLAIR，DWI等序列。

（1）MRS掃描：使用2D多體素成像序列。MRS參數如下：TR 1700ms，TE 135ms，ROI大小為80 mm× 80 mm×15 mm，矩陣8×8，單個體素大小為10 mm×10 mm×15 mm；Average＝5，采集時間6 min 48 s。使用Siemens自帶Spectroscopy軟件對MRS進行分析，分別獲得腔梗組、腦白質疏松組及正常組N?乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）代謝物濃度值，即Spectroscopy圖像上各代謝物濃度峰下方面積積分值。

定位方法：在DWI或T2FLAIR圖像上，找到急性腦腔梗或腦白質疏松高信號層面，復制其層面位置，作為MRS掃描層面，調整ROI，盡量使腔梗或腦白質疏松高信號區，基本位于MRS定位線上每個體素的小方格內。對照組，ROI左右對稱放置。

（2）DTI：DTI采用單次激發自旋回波平面回波技術（EPI），TR 6500 ms，TE 95 ms，矩陣為128×128，層厚3 mm，3D無間隔掃描；彌散加權系數b1＝0、b2＝1 000 s／mm2，彌散敏感梯度方向為20，Average＝2，DTI的采集時間為4 min 54 s。DTI生成的圖像，包含有MD圖，FA圖。在MD、FA圖上，選擇大小、形態與MRS體素基本一致的白質區進行測量。腔梗組及疏松組MRS、DTI數據采集示意圖見圖1及圖2。

腔梗組MRS如圖1A、1B；腔梗組DTI如圖1C、1D。疏松組MRS如圖2A、2B；DTI數據采集如圖2C、2D。這樣獲得腔梗組、疏松組與對照組NAA、Cho、Cr值及MD和FA值。

圖1 腔梗組MRS、DTI數據采集示意圖

1.3 數據統計分析 對獲得的腔梗組、疏松組及對照組NAA、Cho、Cr、MD、FA數據，用s描述，組間比較采用方差分析，組間兩兩比較采用LSD法。以上統計分析應用SPSS 19.0軟件進行。

2 結果

2.1 腔梗組、疏松組及對照組的MRI表現 腔梗組病灶T1WI表現為等／低信號，T2FLAIR呈高信號，DWI呈高信號，FA呈低信號，MD呈低信號；疏松組T1WI表現為低信號，T2FLAIR呈高信號，DWI呈低信號，FA呈低信號，MD呈高信號；對照組T1WI、T2FLAIR及DWI均呈正常的腦組織信號，見表1。

2.2 腔梗組、疏松組及對照組的MRS數據分析 腔梗組、疏松組NAA較對照組均明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.01）；而腔梗組與疏松組間均數相差不明顯（P＞0.05）。腔梗組Cho值與對照組相差不明顯（P＞0.05）；疏松組Cho值明顯低于腔梗組及對照組，差異有統計學意義（P＜0.01）。Cr的改變與Cho相似，腔梗組與對照組差異不明顯（P＞0.05），疏松組Cr值均低于腔梗組及對照組，差異有統計學意義（P＜0.01）。見表2。

圖2 疏松組MRS、DTI數據采集示意圖

表1 腦白質小血管缺血性病變分組及MRI表現

表2 腔梗組、疏松組、對照組MRS測量數據比較（s）

表2 腔梗組、疏松組、對照組MRS測量數據比較（s）

注：與疏松組比較，??P＜0.01；與對照組比較，△△P＜0.01

組別NAA（IU）Cho（IU）Cr（IU）腔梗組（n＝12）20.9±4.2 14.2±2.6??12.6±2.0??疏松組（n＝20）19.2±3.7 12.3±2.3△△10.7±2.3△△對照組（n＝15）27.1±1.6 15.7±2.1 12.9±1.2

2.3 腔梗組、疏松組及對照組DTI數據分析 腔梗組、疏松組FA圖，病灶信號均明顯低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.01）；而腔梗組與疏松組間差異不明顯（P＞0.05）。腔梗組MD圖，腔梗灶信號降低，MD值減小，疏松組MD圖，病灶信號升高，MD值增大，對照組MD圖呈等信號，MD值均數為0.704。3組MD值兩兩比較差異均有統計學意義（P＜0.01）。見表3。

表3 腔梗組、疏松組、對照組DTI測量數據比較（s）

表3 腔梗組、疏松組、對照組DTI測量數據比較（s）

注：與疏松組比較，??P＜0.01；與對照組比較，△△P＜0.01

組別FA MD（mm2／s·10－3）腔梗組（n＝12）0.266±0.744△△0.494±0.113??疏松組（n＝20）0.240±0.735△△1.308±0.222△△對照組（n＝15）0.493±0.492 0.704±0.439

3 討論

眾所周知，MRS已廣泛應用于測量腦細胞代謝產物的濃度，測量的代謝產物包括：NAA存在于神經元與神經元發出的軸突，NAA值降低，反映神經元或軸突的破壞或缺失；當細胞膜的合成、降解增強時，Cho值升高；Cr反映能量代謝，為能量代謝中間物。還有乳酸（Lac）等［4］。MRS分析可以無創地了解腦白質代謝的改變。DTI是在彌散加權成像（diffusion weight imaging，DWI）的基礎上發展起來的MRI技術，與DWI類似，基于水分子彌散成像。主要參數有兩個，一個是MD，反映各個不同方向水分子彌散幅度值總和的平均值，另一個是FA，反映水分子在各個方向彌散的限制性。

腦白質疏松首先由Hachinski教授于1987年描述，MRI表現為T2FLAIR側腦室周圍白質多發斑點狀高信號。其本質為腦白質損害（white matter lesions，WML），可見于多種疾病，腦缺血是較常見的原因之一。在MRI影像學表現上，急性腔隙性腦梗死的T2FLAIR及DWI均呈高信號，而腦白質疏松T2FLAIR呈高信號，DWI呈等／稍低信號，這與急性腔隙性腦梗腦組織細胞內水腫有關。

腔梗組、疏松組病灶DTI的FA值相對于對照組顯著降低，這與文獻報道相一致［5］。FA值降低，反映了白質結構的改變，神經軸突髓鞘脫落、崩解，髓鞘對水分子垂直于神經纖維束方向的運動限制減小，水分子橫向彌散增加。同時腔梗組、疏松組與對照組進行比較，病灶NAA值有顯著降低，表明腔梗組、疏松組病灶軸突髓鞘有破壞或缺失，神經軸突細胞功能、能量代謝降低［5?8］。NAA、FA兩個參數分別從代謝和彌散2個不同的角度揭示病變的微觀病理改變，反映了共同的病理改變。

本組研究觀察到疏松組與腔梗組比較NAA值、FA值統計學差異不顯著。分析原因可能有如下幾方面。首先，腦白質疏松是一個慢性的過程［7］，本研究腔梗組均為急性腔梗，疏松組與腔梗組NAA及FA值統計結果差異不顯著，說明FA、NAA值降低可能與腔梗處于急性期或者慢性期沒有明顯關系，只和其軸突損傷程度相關。其次，急性腔梗可以發生在既往正常的腦白質，也可以發生在腦白質疏松的基礎上，如果腔梗發生在腦白質疏松的基礎上，就造成部分腔梗組病灶NAA、FA值可能包含有腦白質疏松的因素。

本研究觀察到腔梗組與對照組Cho值差異無統計學意義，而疏松組較對照組明顯降低（P＜0.01）。有文獻報道急性脫髓鞘和Cho值上升之間有相關性［9］。可以推斷，急性腔梗正處在脫髓鞘急性期，Cho值出現輕度上升，并沒有像疏松組一樣顯著降低，這可能是導致腔梗組和對照組間Cho值差異不顯著的原因。本組研究還觀察到Cr也出現了和Cho相類似的統計分析結果，其原因是否與Cho相似，有待進一步研究。

本研究3組間MD值均有顯著差異。這和MD反映水分子彌散，繼而反映細胞膜完整性有關［10］。在腔梗組中，病灶處于急性水腫期，水分子彌散受限，MD值減小；在疏松組中，神經纖維束發生結構破壞，比如軸突髓鞘中斷或缺失，水分子彌散高于正常，MD值增大；而在正常組中，MD值則介于前2組之間。MD值的變化也揭示了神經軸突脫髓鞘的病理過程，但由于其測量值不僅反映髓鞘變化，也混合著組織水腫水分子彌散受限的因素，其反映神經脫髓鞘的敏感性不及FA。

本研究采用了波譜代謝物直接測值的方法，而沒有采用代謝物比值如NAA／Cr作為分析數據，是基于考慮到NAA／Cr的降低，可以由NAA降低引起，也可以是Cr升高的原因。有文獻報道，在腦缺血時，Cr可以降低［4］，也有文獻報道老年化可引起Cr升高［11］。

本研究對照組的選擇有一些不足之處。對照組的測量值受一些因素影響，比如年齡，雖已選擇＞55的正常老年人做對照。老年化對腦白質正常值有一定影響［11］。盡管本組選擇老年患者作為對照組，但不同程度的老年化對腦白質的影響程度也會存在些許差異。

總之，在本組腦白質小血管缺血性病變的研究中，NAA、FA值顯著降低，共同反映了腦白質神經軸突髓鞘結構和功能的損傷、破壞。MRS、DTI分別從代謝和彌散方面反映了腦白質神經軸突脫髓鞘的病理層面的微觀變化，聯合應用MRS、DTI分析評價腦白質小血管缺血性病變，將有助于全面認識理解其發病機制及病理改變。

［1］ 黃立安，張世軍，徐安定，等.腦小血管疾病磁共振波譜和張量成像分析［J］.中國老年學雜志，2012，32（13）：2681?2683.

［2］ 黃靜，鐘遠.腔隙性腦梗死認知功能損害患者頭顱MRI特征［J］.實用老年醫學，2013，27（4）：114?118.

［3］ 李華，周國慶，任蘇虹，等.老年靜止性腔隙性腦梗死患者認知功能研究［J］.實用老年醫學，2006，20（3）：179?181.

［4］ 楊正漢，馮逢，王霄英，等.磁共振成像技術指南［M］.2版.北京：人民軍醫出版社，2007：333?352.

［5］ Nitkunan A，McIntyre DJ，Barrick TR，et al.Correlations betweenMRSand DTI in cerebral small vessel disease［J］. NMR Biomed，2006，19（5）：610?616.

［6］ Nitkunan A，Charlton RA，Barrick TR，et al.Reduced N?acetylaspartate is consistent with axonal dysfunction in cerebral small vessel disease［J］.NMR Biomed，2009，22（3）：285?291.

［7］ 張慧麗，張穎冬，殷信道，等.磁共振彌散張量成像在腦小血管病變的應用初步研究［J］.南京醫科大學學報：自然科學版，2013，33（11）：1604?1612.

［8］ 王淑榮，付井成，鄒良玉，等.腦白質疏松的病理與影像學關系的研究［J］.哈爾濱醫科大學學報，2001，35（4）：266?268.

［9］ Barker PB，Breiter SN，Soher BJ，et al.Quantitative proton spectroscopy of canine brain：in vivo and in vitro correlations［J］.Magn Reson Med，1994，32（2）：157?163.

［10］聞彩云，王溯源，王美豪，等.腦小血管病變與認知功能損害相關性的DTI研究［J］.醫學研究雜志，2013，42（2）：174?177.

［11］Saunders DE，Howe FA，van den Boogaart A，et al.Aging of the adult human brain：in vivo quantitation ofmetabolite content with proton magnetic resonance spectroscopy［J］. Magn Reson Imag，1999，9（5）：711?716.

Study of cerebralwhitematter in small vessel ischem ic diseasew ith MRS and DTI

YUAN Yong，GU Jian?ping，YIN Xin?dao．Department ofRadiology，Nanjing First Hospital Affiliated to Nanjing Medical University，Nanjing 210006，China

ObjectiveTo observe themicroscopic changes of cerebralwhitematter in small vessel ischemic diseases withmagnetic resonance spctroscopy（MRS）and diffusion tensor imaging（DTI）.MethodsTwelve patientswith acute whitematter lacunar infarction，and 20 patients with ischemic leukoaraiosis，which located in the centrum semiovale and corona radiate areas，and 15 healthy volunteers were recruited.T1WI，T2WI，T2FLAIR，DWI，MRSand DTIscanswere performed for the patients and volunteers.Then the values of the average diffusivity（MD），fractional anisotropy（FA），and the level of N?acetyl aspartate（NAA），choline（Cho），and creatine（Cr）weremeasured and compared between three groups.ResultsThere were significant reductions of NAA and FA values in the lacunar infarction group compared with the control group，and in the leukoaraiosis group compared with the control group（P＜0.01）.There was no significant difference in NAA and FA values between the lacunar infarction group and the leukoaraiosis group（P＞0.05）.Conclu?sionsNAA and FA values significantly decrease in small vessel ischemic diseases，which reflects themicroscopic struc?tural and functional changes in axonalmyelin sheathes of cerebralwhitematter.Itwill be helpful to understand the patho?genesis and pathological changes in small vessel ischemic diseases by using MRSand DTI.

small vessel disease；diffusion weighted imaging；magnetic resonance spctroscopyspctroscopy，MRS）與磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI），就腦白質小血管缺血性病變做一探討。

R 743 ［

］ A

10.3969／j.issn.1003?9198.2014.11.019

2014?05?19）

210006江蘇省南京市，南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院）影像科

顧建平，Email：53615238＠qq.com

近年來，腦小血管病變（small vessel disease，SVD）成為研究的熱點。SVD主要指累及半卵圓中心、放射冠區及基底節區的髓質深穿支小動脈病變，這些小動脈由于只有內皮和少量平滑肌，沒有外層，易發生纖維素樣變性、淀粉樣變性、出血、閉塞等改變，導致其供應的半卵圓中心、放射冠區及基底節區出現缺血性或出血性病變。缺血性病變主要表現為腔隙性腦梗死及腦白質疏松，這些小動脈的完全閉塞將導致該處腔隙性腦梗死，不完全的缺血則會引起白質疏松［1］。本研究將應用磁共振波譜（magnetic resonance