18～50歲正常人前額葉氫質子磁共振波譜分析研究

楊家明 甘景梨 段惠峰 史振娟 蔣戰魁 王志娟

氫質子磁共振波譜(proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)是一種無創性獲得活體生理及病理物質代謝的檢查方法，能夠反映出腦內主要代謝物質的水平，對研究人腦的生理生化進程能夠提供有價值的信息。已有研究證實，MRS所觀察到的代謝變化明顯早于CT與MRI甚至彌散張量成像(DTI)所檢測到的腦內形態學變化[1]，顯示出MRS在檢測細微變化方面的優勢。在許多疾病中功能代謝的改變先于病理形態學改變，更顯示出MRS的應用價值。由于前額葉在認知功能中所占的重要地位，以及眾多1H-MRS研究中均顯示其可能存在神經元的異常，故本研究利用1H-MRS探討正常人前額葉代謝特點，以期為正常人及腦部相關疾患的研究提供客觀參考依據。

1 對象與方法

1.1 對象 為來自2013-02—2014-06在解放軍第91中心醫院附近社區的精神正常的居民及學生，志愿參加本研究。入組標準：①右利手，18～50歲。②配合檢查，精神檢查無異常，向本人及知情者了解，確認以往從未患過各類精神障礙，智力發育正常。③無嚴重軀體疾病如心、肝、腎等疾患及內分泌疾病。④無顱腦外傷史，無精神活性物質服用史，無MRI檢查禁忌。⑤無精神疾病家族史。共107名，其中男性58名，女性49名；年齡18～50歲，平均(29.6±6.4)歲；口腔溫度36.6～37.2℃，平均(37.0±0.2)℃。

所有受檢者或其監護人均對本研究知情同意，并簽署知情同意書。所有研究對象均為漢族，右利手，男性與女性年齡、體溫的差異均無統計學意義(t＝0.62，0.56，P均大于0.05)。

本研究得到解放軍第91中心醫院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 實驗設計 本研究采用自身對照，橫斷面研究。由精神中心兩位主治醫師根據入組標準確定研究對象，MRS檢查在每日16：30—18：00之間進行。

1.2.2 MRI及1H-MRS檢查 采用德國Siemens Avanto 1.5T超導型磁共振(MRI)成像系統，由1名醫學影像中心高年資醫師和1名專業技師按照文獻[2]的方法，在醫院腦功能影像實驗室利用空間定位技術根據神經解剖圖譜的定義和描述，選取雙側前額葉對稱部位相同容積的感興趣區(ROI)，保證同一受檢者左右側及不同受檢者之間的一致性。前額葉選取雙側側腦室前角的前方白質區并避開腦溝和側腦室前角內腦脊液的影響。對N-乙酰基天門冬氨酸(NAA)、膽堿復合物(Cho)、肌酸復合物(Cr)進行檢測，用隨機軟件測量NAA、Cho、Cr的峰下面積，以Cr峰為參照，計算機自動完成NAA/Cr值、Cho/Cr值的計算。檢查室溫度18～22℃。

1.2.3 統計學分析 使用SPSS 16.0進行統計分析。應用t檢驗，Pearson相關分析。檢驗水準均設定為α＝0.05，雙側檢驗。

2 結果

正常人前額葉1H-MRS各研究指標NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/(Cho＋Cr)左右兩側之間比較差異無統計學意義(P＞0.05)；經Pearson分析，前額葉各代謝物與年齡間均無相關性(P＞0.05)。正常人男性與女性左右兩側之間比較、男性與女性之間比較，各研究指標差異均無統計學意義(P＞0.05，表1～3)。

表1 正常人雙側前額葉不同腦代謝物比較(±s，n＝107)

表1 正常人雙側前額葉不同腦代謝物比較(±s，n＝107)

注：配對t檢驗

部位 NAA/Cr Cho/Cr NAA/(Cho＋Cr)左側 1.62±0.34 1.22±0.28 0.73±0.20右側 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 正常人前額葉雙側不同腦代謝物與年齡的相關性(r值，n＝107)

表3 男性組和女性組前額葉各研究指標比較(±s)

表3 男性組和女性組前額葉各研究指標比較(±s)

注：左側與右側比較，配對t檢驗；男性組與女性組比較，獨立樣本t檢驗

組別 n NAA/Cr Cho/Cr NAA/(Cho＋Cr)左側 右側 左側 右側 左側 右側男性組 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女性組 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 討論

1H-MRS與其他反映腦代謝物信息的技術(SPECT、PET)相比，不需要放射性的示蹤劑，無電離輻射，費用較低，且能夠與MRI解剖圖像相結合。MRS使神經影像學從單純形態學研究進入到分子水平上的探索。早期多數影像學研究者采用單體素MRS技術，不利于腦內多核團、多部位的檢測。本研究利用多體素波譜技術，在感興趣區對一系列生化代謝物質種類和數量改變進行無創性活體檢測，如NAA、Cho、Cr等[3]。由于代謝化合物絕對濃度的測定會受到許多因素的干擾，如共振峰的重疊，渦流導致的峰寬增寬等，因此1H-MRS常用代謝物的比值進行研究，如NAA/Cr、Cho/Cr和NAA/(Cho＋Cr)等。Cr在同一個體腦內不同代謝條件下，比較穩定，因此常被作為參照值來衡量其他代謝物的含量[4]。NAA濃度變化反映了不同病理生理狀態下神經元功能和數量的變化情況，濃度降低可能與神經元/軸突的破壞缺失、功能異常、細胞體能量缺陷以及軸索損傷等因素有關[5]。Cho與細胞膜磷脂的分解和合成有關，可以看作是膠質細胞代謝及功能改變的反映，與神經細胞髓鞘的形成、維持髓鞘的完整性有關[5]。

目前認為，認知功能是額葉皮層與皮層下腦區交互作用的結果[6]，如果連接皮層與皮層下結構的白質功能異常，將會導致與其相連腦區功能的失調，從而影響認知功能。既往對于精神分裂癥、雙相情感障礙、癲癇、腦梗死、癡呆等患者的研究發現，這些患者存在認知功能缺陷，與額葉受損者表現出的認知功能異常基本相似[7]。本研究對107名正常人進行研究，定位選擇前額葉，以期為臨床科學研究提供有價值的參考信息。

大腦半球偏側化的概念來源于1861年Broca對一個左側額下回受損的患有失語癥患者的研究。但本研究發現正常人前額葉雙側代謝物間并無顯著性差異，與國內研究結果一致[8-9]。有研究顯示，無論是從宏觀的大腦解剖結構和微觀的細胞構筑、還是從藥理學和生化學上都發現大腦的不對稱性[10-11]，差異的存在有待今后進一步研究。

組織學及影像學研究發現，人的衰老過程存在神經元丟失、大腦皮層萎縮、腦溝增寬，腦室擴大等現象[12]。這提示年齡可能是1H-MRS研究的混雜因素之一。本研究男女兩組間年齡的差異無統計學意義，年齡與各研究指標間均無相關。對正常人海馬的研究發現[13]，年齡與1H-MRS代謝指標無相關性，與本研究結果相似。國內黃海東、王惠芳等[14-15]研究發現年齡對腦代謝有一定的影響，50歲前腦組織神經元和軸突基本保持結構完整和功能正常，并不隨年齡的改變做相應的變化，支持本研究結果。本研究發現正常人不同性別間前額葉代謝物無顯著差異。國內研究發現正常人腦組織前額葉、右側基底節區1H-MRS各代謝物間比值較恒定，不同性別間差異無統計學意義[8-9，16]，支持本研究結果，說明性別并未對腦組織代謝構成影響。

本研究樣本量較少，僅對18～50歲的正常人前額葉進行研究，為臨床研究提供一定的參考依據。增加樣本量，擴大入組年齡段，增加研究部位將會使研究結果更加可信，這有待今后進一步進行研究。

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