慢性阻塞性肺疾病患者旁正中丘腦氫質子磁共振波譜分析研究

王存強，譚西英，王　宇，賀順嶺，顧韻澤，原子揚

（河南省新鄉市第一人民醫院1.磁共振科，2.神經內科，3.呼吸內科，河南新鄉453000）

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慢性阻塞性肺疾病患者旁正中丘腦氫質子磁共振波譜分析研究

王存強1，譚西英2，王宇3，賀順嶺1，顧韻澤1，原子揚1

（河南省新鄉市第一人民醫院1.磁共振科，2.神經內科，3.呼吸內科，河南新鄉453000）

摘要：目的研究慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者旁正中丘腦氫質子磁共振波譜（1H-MRS）的特點。方法隨機選取2012年2月-2015年1月在該院就診的32例COPD患者和30例健康志愿者分別納入研究組和對照組。采用1H-MRS檢測雙側旁正中丘腦的N-乙酰基天門冬氨酸（NAA）、膽堿復合物（Cho）和肌酸復合物（Cr）。結果研究組雙側旁正中丘腦NAA/Cr值低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；研究組雙側旁正中丘腦Cho/Cr值高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。結論COPD患者存在旁正中丘腦神經元的代謝異常。

關鍵詞：慢性阻塞性肺疾病；氫質子磁共振波譜分析；旁正中丘腦

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary diseases，COPD）是呼吸內科的常見病和多發病，主要表現為不完全可逆的氣流受限，長期病情控制不佳可引起多種組織、器官的結構和功能改變。近年來，由COPD導致的慢性腦功能和結構損害成為研究熱點［1］。氫質子磁共振波譜分析（proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）作為一種無創的功能檢查方法，可研究感興趣區（region of interest，ROI）的腦神經遞質濃度和代謝情況，為臨床上腦結構和功能的研究提供一種新的手段。目前僅有關的動物實驗見諸報道，國內外鮮見臨床病例報導。本研究旨在探討COPD患者旁正中丘腦1H-MRS的特點，以期為COPD患者中樞系統損害的神經生物學研究提供參考，現報道如下。

1　資料與方法

1.1 一般資料及分組

1.1.1 研究組選取2012年2月-2015年1月在本院住院的COPD患者。納入標準：①參照美國胸科協會和歐洲呼吸病學會共同制定的COPD診斷標準［2］；②年齡50～80歲；病程＞5年；③未服用能夠影響腦內神經遞質的藥物；④無腦卒中等病史；⑤無重要臟器異構或功能異樣病史。入組32例，其中，男性16例，女性16例；年齡50～80歲，平均（67.7± 11.8）歲；受教育年限0～11年，平均（6.2±4.9）年。

1.1.2 對照組為同時期內的本院職工及附近社區的健康居民。入組30例，其中，男性16例，女性14例；年齡50～80歲，平均（66.3±12.6）歲；受教育年限0～11年，平均（5.9±5.0）年。兩組的年齡、性別構成比、受教育年限比較，差異無統計學意義（P＞ 0.05）。

附圖　右側旁正中丘腦ROI波譜分析圖像

1.2 實驗方法

本實驗采用病例-對照研究設計，進行橫斷面研究。由新鄉市第一人民醫院呼吸科2位經過正規培訓的主治醫師嚴格根據納入標準確定入組對象。采用荷蘭Philips公司1.5 T超導型磁共振成像系統，運用NV-16頭頸聯合相控陣線圈，檢查室溫度18～22℃，受檢者口腔溫度36.6～37.5℃。患者取仰臥位，舒服體位，真空枕及固定帶固定頭部，軟墊固定膝下及后頸部。檢查前根據局部解剖圖譜定義和描述，利用空間定位技術在三維T1加權成像上選取雙側旁正中丘腦對稱部位相同容積的ROI，保證同一受檢者左、右側及不同受檢者之間的一致性。檢查采用點分辨波譜（point resolved spectroscopy，PRESS）序列行單體素2D1H-MRS掃描，采用1個體素為10 mm×10 mm×10 mm的體積為測量單位。成像參數：重復時間（repetition time，TR）1 500 ms，恢復時間（echo time，TE）為144 ms，平均采集次數（number of signal averaged，NSA）128次，視野230mm。機器自動勻場，水抑制及調諧。信號經系統軟件處理后轉換為數據和波譜圖來反應N-乙酰基天門冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA）、膽堿復合物（Choline，Cho）與肌酸復合物（creatine-phosphocreatine，Cr）的相對水平，數字用1×10-6表示，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、Cho/Cr比值的計算（見附圖）。

1.3 統計學方法

采用SPSS 16.0統計軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差（±s）表示，組內比較用配對t檢驗，組間比較采用獨立樣本配對t檢驗；旁正中丘腦NAA/Cr、Cho/Cr與病程的相關性，符合正態分布的用Pearson相關分析，檢驗水準為ɑ=0.05，雙側檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1 兩組NAA/Cr、Cho/Cr比較

兩組NAA/Cr、Cho/Cr比較，經獨立樣本t檢驗，差異有統計學意義（P＜0.05），研究組雙側旁正中丘腦NAA/Cr低于對照組，研究組雙側旁正中丘腦Cho/ Cr高于對照組。見附表。

附表　研究組和對照組各研究指標比較（±s）

附表　研究組和對照組各研究指標比較（±s）

組別Cho/Cr左側旁正中丘腦　　左側旁正中丘腦　　右側旁正中丘腦研究組（n=32）　1.13±0.36　1.15±0.42　1.66±0.37　1.61±0.41對照組（n=30）　1.62±0.41　1.66±0.46　1.32±0.45　1.32±0.38 t值　4.966　4.855　3.474　3.020 P值　0.008　0.024　0.015　0.048 NAA/Cr右側旁正中丘腦

2.2 研究組各研究指標與發病年限的相關性分析

研究組左、右兩側旁正中丘腦NAA/Cr與病程呈負相關（r=-0.705和-0.669，P=0.035和0.027），研究組左、右兩側旁正中丘腦Cho/Cr與發病年數呈正相關（r=0.772和0.714，P=0.009和0.011）。

3　討論

20世紀90年代以來，1H-MRS作為無創性的功能檢查方法廣泛用于腦科學的研究。目前，僅有COPD大鼠模型的1H-MRS研究相關報道［3］，鮮有相似的臨床研究報道。

NAA位于神經元內，濃度降低提示神經元的結構破壞、功能異常等。LIU等［4］認為NAA減少可能與神經元結構破壞有關，而輕度的NAA減少可能與神經元功能異常有關。本研究結果顯示，患者組左側旁正中丘腦1H-MRS的NAA/Cr值為（1.13±0.36）（n=32），右側NAA/Cr值為（1.15±0.42）（n=32）；對照組左側旁正中丘腦1H-MRS的NAA/Cr值為（1.62±0.41）（n=30），右側的NAA/Cr值為（1.62± 0.41）（n=30），經t檢驗，差異有統計學意義（左側：t=4.966，P=0.008；右側：t=4.855，P=0.024）。所以COPD患者NAA/Cr較對照組顯著降低，并且隨著病程延長，NAA/Cr值下降的幅度越大，提示COPD患者雙側旁正中丘腦均存在神經元的結構損害、功能異常及大量神經元凋亡，推測旁正中丘腦代謝異常可能是COPD并發慢性腦功能損害的早期病理改變之一。目前，有關COPD患者NAA濃度降低的機理尚不清楚。NAA在神經元的線粒體合成，線粒體的功能狀態對NAA含量有重要影響［5］，因此推測NAA降低可能與COPD患者線粒體代謝異常有關。COPD患者多伴有不同程度的動脈硬化改變，旁正中丘腦區腦供血不足可能與NAA濃度降低有關，不能排除COPD患者在某些物質代謝過程中存在消耗增多的可能。凌學鋒等［3］通過COPD大鼠模型的海馬MRS研究證實COPD大鼠存在海馬腦神經元的代謝異常，與本研究結果一致。目前尚未見以COPD患者為研究對象的研究報道，需要進一步擴大樣本量，進行多中心大樣本研究證實。

Cho反映總膽堿含量，亦反映細胞膜脂質的轉換。BERNARDI等［6］認為Cho與維持神經細胞髓鞘的完整性相關。Cho值的升高具有病理學意義。NAJM等［7］認為Cho升高與大腦神經退行性變、反應性膠質細胞增生和星狀細胞增多有關。ALGIN等［8］認為其增高可能與局部代謝率變化有關。本研究證實，COPD患者雙側旁正中丘腦Cho/Cr均較對照組病理學增高。有關COPD患者Cho增高的機制亦不清楚。張磊等［9］認為組織缺氧性病變可能導致氧自由基的大量堆積，進而導致細胞膜的破壞增加。凌學鋒等［3］認為Cho的增高亦可能與血紅蛋白過多糖基化有關。本研究結果證實，COPD患者雙側旁正中丘腦可能存在神經元細胞膜的損傷、能量代謝異常和膠質細胞的增生等，與凌學鋒等［3］的研究究結果不一致。國內外亦未見與本研究相似的文獻報道，其發生的機制尚需進一步深入研究。

本研究尚有很多不足之處，如樣本量偏少、腦區選擇單一等，需要進一步優化實驗設計，擴大樣本量，建立更科學的對照進行綜合研究。

參考文獻：

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［2］朱蕾，馮玉麟.客觀評價慢性阻塞性肺疾病的肺功能診斷標準［J］.中國呼吸與危重監護雜志，2009，7（4）: 315-317.

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［4］LIU H S，CHOU M C，CHUNG H W，et al. A proton MR spectroscopy and diffusion-tensor imaging study［J］. Radiology，2011，260（2）: 531-540.

［5］鄭華.抑郁癥首次發病患者丘腦磁共振質子波譜成像的研究［J］.神經疾病與精神衛生，2008，8（6）: 414-416.

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［8］ALGIN O，TASKAPILIOGLU O，HAKYEMEZ B，et al. Structural and neurochemical evaluation of the brain and pons in patients with Wilson's disease［J］. Jpn J Radiol，2010，28（9）: 663-671.

［9］張磊，劉家傳，楊艷艷，等.缺氧預處理對顱腦損傷大鼠腦組織HIF-1α及其HO-1表達的影響［J］.中國微侵襲神經外科雜志，2014，24（2）: 566-569.

（童穎丹編輯）

A proton magnetic resonance spectroscopy imaging study on paramedian thalamus in patients with chronic obstructive pulmonary disease

Cun-qiang Wang1，Xi-ying Tan2，Yu Wang3，Shun-ling He1，Yun-ze Gu1，Zi-yang Yuan1
（1. Department of Magnetic Resonance，2. Department of Neurology，3. Department of Respiratory Medicine，the First People's Hospital of Xinxiang，Xinxiang，Henan 453000，China）

Abstract:Objective To identify the metabolite levels on paramedian thalamus in patients with COPD by proton magnetic resonance spectroscopy（1H-MRS）. Methods Thirty-two patients with COPD in our hospital from February 2012 to January 2015 were randomly selected and 30 normal controls were also selected.1HMRS was used to detect N-acetyl aspartate（NAA），choline complex（Cho）and creatine complex（Cr）in paramedian thalamus of all the subjects. The ratios of NAA/Cr and Cho/Cr were determined. Results The NAA/Cr ratio in the bilateral paramedian thalamus of the patients with COPD was significantly lower than that in the normal controls（P＜0.05）. The Cho/Cr ratio in the patients with COPD was higher than that in the normal controls，the difference was statistically significant（P＜0.05）. Conclusions Metabolisms of neurons in paramedian thalamus are abnormal in patients with COPD.

Keywords:chronic obstructive pulmonary disease；proton magnetic resonance spectroscopy；paramedian thalamus

中圖分類號：R563.9；R445.2

文獻標識碼：B

DOI:10.3969/j.issn.1005-8982.2016.11.018

文章編號：1005-8982（2016）11-0085-04

收稿日期：2016-01-12