高血壓患者豆紋動脈數量減少與局部腦代謝物變化的相關性

潘海賓， 李躍華， 李曉兵*， 魏小二， 汪 璇

1. 上海市第六人民醫院南院奉賢區中心醫院放射科，上海 201400 2. 上海市第六人民醫院放射科，上海 200233

·論 著·

高血壓患者豆紋動脈數量減少與局部腦代謝物變化的相關性

潘海賓1， 李躍華2， 李曉兵1*， 魏小二2， 汪 璇2

1. 上海市第六人民醫院南院奉賢區中心醫院放射科，上海 201400 2. 上海市第六人民醫院放射科，上海 200233

目的： 探討高血壓患者腦微小血管數量減少與局部腦代謝改變的關系。方法： 將50例高血壓患者和50例健康志愿者納入本研究。所有研究對象均行三維時間飛躍法磁共振血管成像和磁共振波譜成像掃描，對所有圖像進行后處理后計算豆紋動脈數量和基底節區腦代謝物NAA/Cr、Cho/Cr、MI/Cr比值。結果： 高血壓組和健康志愿者組雙側豆紋動脈數量分別為5.12±0.98、6.10±0.95，差異有統計學意義(P<0.000 1)。高血壓組患者NAA/Cr比值的降低與豆紋動脈數量減少具有一定相關性，單側豆紋動脈數量≤3時，NAA/Cr比值下降得更顯著。結論： 高血壓患者豆紋動脈數量減少至一定范圍可引起基底節區腦代謝物NAA/Cr比值的降低。

高血壓病；豆紋動脈；腦代謝；NAA/Cr比值

高血壓是心腦血管疾病最主要的危險因素[1]，能夠引起腦微小血管結構重塑、血流動力學異常等[2-3]，最終導致微血管阻力增加，微脈管系統血流量減少，腦微循環結構功能紊亂[3]。Walker等[4]研究發現，高血壓患者基底節區腦代謝物N-乙酰天冬門氨酸(N-acetyl-aspartate, NAA)與肌酸(creatine, Cr)比值降低，提示高血壓可引起局部腦代謝改變。我們的前期研究[5-6]發現，高血壓患者豆紋動脈(lenticulostriate artery, LSA)數量較正常對照組明顯減少。但高血壓引起的腦微血管數目改變與局部腦代謝的相關性目前仍不明確。因此，本研究在前期研究的基礎上，進一步采用磁共振血管成像(MRA)和磁共振波譜成像(MRS)，探討高血壓患者豆紋動脈數量與局部腦代謝物比值變化的關系，以期進一步明確高血壓引起的腦微循環病理生理學動態演變過程。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2014年5月至2015年4月在本院就診并確診為高血壓的患者50例(男性25例，女性25例)作為高血壓組，另選同期健康體檢志愿者50例(男性25例，女性25例)作為正常對照組。所有入組者年齡21～55歲，高血壓組平均(48.56±7.03)歲，正常對照組平均(47.63±7.81)歲。高血壓診斷標準：收縮壓(SBP)≥140 mmHg(1 mmHg=0.133 Pa)和(或)舒張壓(DBP)≥90 mmHg。所有入組者均無其他并發癥(卒中、糖尿病、高血脂、心臟病、顱腦外傷、精神疾病、阿爾茨海默病和腫瘤病史等)；MRI檢查均未發現急性或亞急性梗死灶。本研究獲得本院醫學倫理委員會批準，所有入組者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查和圖像處理 采用飛利浦Achieva 3.0T超導磁共振儀掃描，頭顱8通道線圈，患者仰臥位。所有入組者均于上午行MRI檢查，檢查前避免劇烈運動，休息5 min。掃描序列包括常規掃描序列(T1WI、T2W、FLAIR)、MRA和MRS。MRA成像采用三維時間飛躍法，掃描參數：TR/TE=35/7 ms，翻轉角20°，FOV=250×190×108，層厚0.8 mm，層數180，矩陣732×1 024。所有MRA原始圖像通過最大密度投影法(maximum intensity projection, MIP)重建血管圖像。最后行MRS掃描，采用單體素激勵回波采集序列(stimulated-echo acquisition mode, STEAM)，TR/TE=1 500/20 ms，發射/接收增益調節、體素內勻場和水抑制掃描均由自動預掃描程序完成。感興趣區定位于雙側基底節區，體素大小為15 mm×15 mm×15 mm，包括尾狀核頭部、豆狀核和內囊。

所有原始圖像傳送至后處理站(EWS Philips Healthy)，由2名高年資放射科醫師(分別具有5年和8年工作經驗)采用盲法對圖像進行后處理分析，協商一致后評估：MRA重建圖像上起源于大腦中動脈M1、M2段以及大腦前動脈A1段的豆紋動脈(LSA)數量；運用儀器自帶軟件對波譜進行相位校正和基線修正，計算感興趣區主要腦代謝化合物譜峰相對強度比值(NAA/Cr、Cho/Cr和MI/Cr)。根據單側LSA數量將高血壓組和正常對照組再分別分為4個亞組，組2：單側LSA總數為2；組3：單側LSA總數為3；組4：單側LSA總數為4；組5：單側LSA總數為5。

2 結 果

2.1 基線資料 2例健康志愿者存在T2WI和FLAIR腦白質高信號灶，均無腔梗灶、微出血灶和頸內動脈閉塞；高血壓組中，5例患者存在T2WI和FLAIR腦白質高信號灶，1例患者存在腔梗灶，均未發現微出血灶和頸內動脈閉塞，兩組間差異無統計學意義。高血壓組和正常對照組兩組的觀察者間一致性均極高，Kappa值分別為0.91和0.88。高血壓組和正常對照組血壓分別為[(156.8±13.8)/(107.1±10.3)mmHg]、[(117.1±8.7)/(78.8±4.1) mmHg，P<0.000 1]。14例高血壓患者存在吸煙史，11例健康志愿者存在吸煙史；高血壓組體質指數為(24.2±2.0) kg/m2，正常對照組為(23.2±2.1) kg/m2。兩組間吸煙史和體質指數差異均無統計學意義。

2.2 不同組間LSA數量的比較 高血壓組雙側LSA總數為5.12±0.98，正常對照組為6.10±0.95，兩組間差異有統計學意義(P<0.000 1)。兩組研究對象典型影像見圖1。

2.3 相同組別不同亞組間腦代謝物比值的比較 2例健康志愿者的單側LSA總數為5，高血壓組患者單側LSA總數均小于5，因此僅對組2～組4的腦代謝物比值進行統計學分析。結果(表1、表2)發現：在高血壓患者中，LSA數量不同的亞組間NAA/Cr值差異有統計學意義(P<0.05)；高血壓患者LSA數量不同各亞組間Cho/Cr值的差異無統計學意義。正常對照組不同亞組間NAA/Cr、Cho/Cr和MI/Cr比值差異均無統計學意義，但高血壓組LAS≤3時,MI/Cr呈升高趨勢。

圖1 高血壓組及正常對照組典型MRA影像

A,B：男，45歲，血壓158/98 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa),高血壓組患者冠狀位(A)和軸位MIP圖像(B)，雙側豆紋動脈顯示清晰(箭頭)，總數為4根;C,D：男性，49歲，血壓118/76 mmHg,正常對照組冠狀位(C)和軸位MIP圖像(D),雙側豆紋動脈顯示清晰(箭頭)，總數為9根

表1 高血壓患者單側不同LSA總數亞組間腦代謝物比值的比較

P1：組2與組3比較;P2:組2與組4比較；P3:組3與組4比較

表2 健康志愿者單側不同LSA總數亞組間腦代謝物比值的比較

P1：組2與組3比較；P2：組2與組4比較；P3:組3與組4比較

2.4 不同組別相同亞組間NAA/Cr值的比較 結果(圖2)表明：左側LSA總數為2、3時，高血壓組和正常對照組NAA/Cr值差異有統計學意義(P<0.05)；右側LSA總數為2時，高血壓組和正常對照組間NAA/Cr值也有統計學意義(P<0.05)。結果表明，高血壓患者局部腦代謝物NAA/Cr值的降低與單側LSA數量的減少存在一定相關性，且當單側LSA數量≤3時NAA/Cr值降低得更為顯著。

圖2 高血壓組患者和正常對照組相同亞組間NAA/Cr值的比較

3 討 論

MRA對直徑小于0.3 mm微小血管的顯示仍較為困難[7]。但我們的前期研究[5]結果表明，MRA能夠清晰顯示腦微小動脈，且高血壓患者LSA數量較健康志愿者明顯減少，提示高血壓與豆紋動脈之間存在一定相關性，但需要進一步證實。本研究中高血壓患者單側LSA總數≤3時，其NAA/Cr比值明顯減低，但單側LSA總數>4時，高血壓患者與健康志愿者間NAA/Cr比值差異無統計學意義。此結果可能與腦血管自身調節能力有關。正常情況下，腦血管自身調節能夠使局部腦血流量維持在一定范圍之內[8]。在高血壓早期，腦血管自身調節能力能夠將血壓調節在正常范圍之內，血壓升高不足以引起腦微小血管功能性破壞[9]。因此，本研究中單側LSA總數>4的高血壓患者的NAA/Cr值與正常對照組差異無統計學意義，表明盡管高血壓患者血壓升高，但微血管結構功能未發生破壞，局部腦代謝物水平正常。但腦血管自動調節具有限度，即自動調節的上限和下限。當患者長期處于高血壓狀態時，腦血管自身調節的下限及最低耐受壓上移從而維持較高的動脈灌注壓[1]。長期高血壓還可引起微血管管壁硬化、增厚，管腔狹窄，血管阻力增加，腦血管自身調節的上限下移[10]，最終導致腦血管自動調節機制紊亂[11]。本研究中高血壓患者單側LSA總數≤3時提示微血管稀疏，腦循環灌注量下降，微循環微血管結構破壞，局部腦代謝物水平改變。

健康志愿者不同LSA總數亞組間NAA/Cr值的差異無統計學意義。但高血壓患者單側LSA總數為4時，其NAA/Cr值輕度降低，LSA總數≤3時，NAA/Cr比值顯著降低。高血壓早期，盡管微血管痙攣、數量減少，微循環血流仍能滿足基底節區域的血液供應，以保持神經元結構和功能完整。隨著高血壓持續存在，微血管管壁結構破壞加劇，微循環代謝紊亂，神經元結構受損，表現為NAA/Cr值降低。研究[12]表明，Cr水平與神經元壞死后膠質細胞反應性增生具有一定相關性。本研究中高血壓患者LSA數量≤3時,MI/Cr比值呈升高趨勢，但正常對照組與高血壓組LSA數量相同亞組間MI/Cr值的比較差異無統計學意義。高血壓微血管病變Cr水平變化的病理生理學具體機制目前仍不清楚，有待于進一步研究闡述。

本研究將感興趣區定位于基底節區，通過量化局部腦代謝物比值和LSA數量無創監測了高血壓腦微循環的改變，其理論依據如下：(1)基底節區血液供應主要來源于LSA，少量來源于側支循環；(2)LSA是腦微小血管重要組成部分，易變性較小[13]；(3)基底節區位于大腦半球深部，局部腦代謝物水平相對穩定[14]。值得注意的是，既往文獻表明局部腦代謝物水平具有年齡和區域差異。正常衰老過程中，年齡大于55歲，軸索逐漸減少，NAA/Cr比值也隨之減低[15]，因此本研究選擇年齡小于55歲的患者。

本研究仍存在一些不足：(1)本研究樣本量較小，且缺乏病理標本對照，高血壓引起的腦局部微循環變化仍有待于動物實驗進一步研究證實，并進一步大樣本量研究高血壓與豆紋動脈之間的關系；(2)本研究采用單體素、短TR的MRS成像，盡管所得圖像質量較高，但感興趣區的腦代謝物比值計算采用半定量法，其結果可能存在一定偏倚；(3)沒有進一步探討高血壓分級與腦代謝物濃度的關系；(4)缺乏長期隨訪資料，高血壓腦微血管病變病程通常較長，LSA數量與局部腦代謝物比值的變化需要更長期的動態隨訪監測。

綜上所述，高血壓患者基底節區腦代謝物NAA/Cr值的減低與LSA數量減少具有一定相關性，LSA數量≤3時，NAA/Cr值的降低更為顯著。本研究有助于進一步了解高血壓的病理生理學機制，為高血壓引起的腦微循環變化提供影像學依據。

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[本文編輯] 廖曉瑜， 賈澤軍

Correlation between the reduction in lenticulostriate arteries caused by hypertension and changes in brain metabolism

PAN Hai-bin1, LI Yue-hua2, LI Xiao-bing1*, WEI Xiao-er2, WANG Xuan2

1.Department of Radiology, the Sixth People Hospital South Campus, Fengxian Central Hospital, Shanghai 201400, China 2.Department of Radiology, the Sixth People Hospital, Shanghai 200233, China

Objective： To evaluate the correlation between changes in brain metabolism and the reduction in small arteries in patients with hypertension. Methods： Fifty patients with hypertension and fifty volunteers without hypertension were enrolled. The two groups underwent 3T 3D time of flight MR angiography (MRA) and Single voxel proton MR spectroscopic (MRS). The numbers of lenticulostriate arteries (LSAs) and the ratios of Nacetylaspartate to creatine (NAA/Cr), myoinositol to creatine (MI/Cr), and choline to creatine (Cho/Cr) on the basal ganglia regions were calculated. Results： The average total number of LSA stems on both sides in patients with hypertension and volunteers without hypertension was 5.12±0.98 and 6.10±0.95, respectively (P<0.000 1). The NAA/Cr ratio decreased according to a reduction in the number of LSAs in the hypertension group, which was significantly reduced when the number of LSAs was 3 or fewer. Conclusions： Hypertension can lead to a statistically significant reduction in NAA/Cr ratio on the basal ganglia regions when the number of LSAs decreases to a certain extent.

hypertension; lenticulostriate arteries; brain metabolism; NAA/Cr ratio

2016-12-05 [接受日期] 2017-04-15

國家自然科學基金 (81471656)，上海市自然科學基金(14ZR1432100)，上海市人才發展基金(201555).Supported by National Natural Science Foundation of China(81471656), Shanghai Municipal Natural Science Foundation (14ZR1432100), and Shanghai Talent Development Fund (201555).

潘海賓，主治醫師. E-mail: 999991613@sina.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-57423182, E-mail: ctisus@163.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20161132

R 735.9

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