磁共振波譜及擴散加權成像在糖尿病患者腦損傷評估中的應用

黃晶晶，陳愛華，趙云

(1三峽大學醫學院，湖北宜昌443002；2宜昌市第一人民醫院)

磁共振波譜及擴散加權成像在糖尿病患者腦損傷評估中的應用

黃晶晶1，陳愛華2，趙云1

(1三峽大學醫學院，湖北宜昌443002；2宜昌市第一人民醫院)

目的探討磁共振波譜(MRS)及擴散加權成像(DWI)評估糖尿病患者腦損傷的價值。方法選擇單純2型糖尿病患者30例(糖尿病組)及同期體檢健康者30例(對照組)，均行3.0T MR常規掃描及MRS、DWI，測量雙側半卵圓中心的ADC值、eADC值、N-乙酰天門冬氨酸與肌酸比值 (NAA/Cr)、膽堿復合物與肌酸比值(Cho/Cr)及N-乙酰天門冬氨酸與膽堿復合物比值(NAA/Cho)，并分析糖尿病組各指標的相關性。結果糖尿病組雙側半卵圓中心ADC值、左側半卵圓中心Cho/Cr均高于對照組，雙側半卵圓中心eADC值、NAA/Cr與NAA/Cho均低于對照組(P均<0.05)。兩組右側半卵圓中心Cho/Cr比較無統計學差異(P>0.05)。糖尿病組雙側半卵圓中心ADC值、eADC值與NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho均無顯著相關性(P均>0.05)。結論MRS及DWI 可有效顯示糖尿病患者腦部功能區的代謝狀況及腦組織水分子改變，其相關參數改變可為糖尿病患者腦損傷評估提供量化依據。

糖尿病；磁共振波譜；擴散加權成像；腦白質；代謝

我國糖尿病發病率以每年0.1%的速度遞增，預測2030年全球糖尿病發病率將超過4%[1]。國內研究調查顯示，我國成人糖尿病發病率接近11.6%[2]。糖尿病患者容易發生腦血管疾病，其致殘率及致死率均較高。磁共振成像(MRI)技術能發現腦部細微結構和功能改變，對早期發現并評估腦損傷具有重要意義。磁共振波譜(MRS)是測定活體內某一特定組織區域化學成分的惟一的無損傷技術，是在MRI基礎上發展而來的新型功能分析診斷方法。擴散加權成像(DWI)是近年來興起的一種功能成像技術，能從分子水平反映組織水分子變化，同時能夠檢測出與組織含水量有關的早期形態學和生理學改變。MRS及DWI檢查可無創、敏感地顯示早期腦白質微結構改變，但其在糖尿病患者腦損傷評估中的應用價值報道較少。為此，我們進行了如下研究。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2016年3月～2017年3月宜昌市第一人民醫院內分泌科收治的單純2型糖尿病患者30例作為糖尿病組，男15例、女15例，年齡41～63歲，受教育年限9～12年，糖尿病病程2～10年。均符合2010年美國糖尿病學會(ADA)2型糖尿病診斷標準。排除標準：①合并影響認知功能的精神及神經疾病等；②肝、腎功能不全及冠心病、腦血管意外(腦出血或腦梗塞)、腫瘤、外傷、感染或有中樞神經系統障礙體征(失語、偏癱、偏深感覺障礙)等；③酒精依賴以及其他精神疾病相關藥物濫用；④糖尿病急性代謝并發癥、曾有嚴重低血糖發作及酮癥酸中毒；⑤左利手。選擇同期體檢健康者30例作為對照組，男15例、女15例，年齡41～63歲，受教育年限9～12年，均為右利手。兩組性別、年齡和受教育年限均具有可比性。本研究通過倫理委員會審核，受試者均簽署知情同意書。

1.2 MRS及DWI檢查 使用GE 3.0T超導磁共振成像系統及配套8通道頭頸線圈，掃描序列包括橫軸位T1加權像、T2加權像、FLAIR序列、DWI序列及MRS序列。DWI序列掃描時間為56 s，TR=4 000 ms，TE=MIN，矩陣128×130，視野(FOV)=24×18，層厚5 mm，層間距0 mm，b值取1 000 s/mm2。MRS采集選用二維多體素點分析法(PRESS)序列，TR=1 000 ms，TE=144 ms，Phase16，NEX=1，采集次數128次，采集時間為5分28秒。掃描范圍從枕骨大孔至顱頂。掃描后排除受試者頭顱平掃圖像上比較明顯的結構及圖像異常(如腦腫瘤、腦梗塞等)，以及某些發育變異(如透明隔囊腫和大枕大池等)，還有其他原因造成的不同程度的偽影。 圖像處理： 將數據傳至AW4.6后處理工作站Functool 9.4.05，感興趣區(ROI)在DWI序列橫軸位進行定位，所選層面為側腦室上方半卵圓中心層面，選取ROI為2個對稱性區域，均為方形，大小56.3 mm2。所有ROI設置由一名有經驗的放射科醫師獨立進行，取平均值后進一步分析，分別得出左、右側半卵圓中心的N-乙酰天門冬氨酸與肌酸比值 (NAA/Cr)、膽堿復合物與肌酸比值(Cho/Cr)及N-乙酰天門冬氨酸與膽堿復合物比值(NAA/Cho)。在同一后處理工作站，由同一名醫師設置ROI測量，選取的ROI盡可能與MRS選取的面積大小、位置一致，測得ADC值、eADC值。

2 結果

2.1 兩組雙側半卵圓中心MRS及DWI相關指標比較 見表1。

表1 兩組雙側半卵圓中心MRS及DWI相關指標比較

注：與對照組比較，*P<0.05。

2.2 MRS及DWI指標的關系 糖尿病組雙側半卵圓中心ADC值、eADC值與NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho均無顯著相關性(P均>0.05)。

3 討論

糖尿病患者易發生腦血管疾病的機制可能為：①慢性持續性高血糖使線粒體產生大量活性氧(ROS)，其所誘導的氧化應激反應導致線粒體功能受損[3]和中樞神經細胞凋亡[4]；高血糖導致血管內皮功能和血小板功能障礙，血液黏稠度增加，血管變狹窄、甚至阻塞，最終發展為腔隙性腦梗死或腦卒中[5]。②長時間缺乏胰島素使得神經纖維發生脫髓鞘改變。③膽固醇代謝異常使突觸和神經元功能受損，從而發生神經系統退行性改變[6]。④糖尿病患者腦組織內β淀粉樣蛋白(Aβ)沉積和異常過度磷酸化的干數管結合蛋白(Tau)增多；Aβ沉積可引起炎性因子激活，神經元缺損，導致中樞整合功能異常；Tau異常過度磷酸化后，與微管結合能力降低，導致微管結構易被破壞，引起突觸丟失，神經元功能受損[7]。陳志曄等[8]DWI分析結果顯示，2型糖尿病患者雙側大腦局部腦實質ADC值均升高，認為糖尿病腦皮層改變與灰質內髓鞘、神經突觸和胰島素受體功能缺失有關。相關研究表明，腦皮層ADC值升高反映脫髓鞘和軸突損失[9]。eADC值即指數化表觀彌散系數，與ADC值呈負相關，其可消除“T2透射效應”的干擾，較ADC值更為準確。本研究結果發現，糖尿病患者雙側半卵圓中心ADC值均明顯高于對照組，eADC值均明顯低于對照組。推測糖尿病患者存在代謝異常，導致突觸和神經元功能受損，突觸數量減少，細胞內間隙擴大，水分子擴散能力增強。

在MRS檢查中所顯示的NAA峰是正常腦組織第一大峰，僅存在于神經元內，是神經元存活的標志。Cho可反映細胞膜的代謝狀況和神經膠質細胞增殖情況；Cr值一般比較穩定，常作為其他代謝產物信號強度的參照物。本研究結果顯示，糖尿病組左側半卵圓中心Cho/Cr高于對照組，雙側半卵圓中心NAA/Cr、NAA/Cho均低于對照組，說明糖尿病患者雙側半卵圓中心均存在神經元缺失，神經細胞功能及代謝障礙。Sinha等[10]MRS分析顯示，糖尿病患者右側額葉和右側頂-枕區NAA曲線下面積明顯低于對照組。Lin等[11]研究發現，糖尿病患者豆狀核NAA/Cr減小，Cho/Cr增大。Brundel等[12]研究發現，糖尿病患者雙側海馬及頂葉白質等部位NAA/Cr下降。以上研究均表明，糖尿病患者部分腦區神經元功能受損。另外有研究顯示，在糖尿病患者腦結構發生變化之前，可測得海馬及額葉等特定部位代謝產物值變化，提示糖尿病早期存在部分神經元缺失和功能障礙[13]。徐麗娟等[14]研究發現，MRS對糖尿病酮癥酸中毒早期患者出現的腦損害具有較高的診斷價值。因此，檢測代謝物質在大腦內的含量變化可以提供常規MRI不能獲得的病變腦區的生化信息，是常規成像的補充，有助于判斷大腦損傷程度及治療后的轉歸情況。本研究相關性分析發現，糖尿病組雙側半卵圓中心ADC值、eADC值與NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho均無顯著相關性，表明MRS及DWI兩種檢查的相關指標在糖尿病患者腦損傷評估中并無相關性。

綜上所述，MRS、DWI能夠發現糖尿病患者腦部功能區的代謝狀況及腦組織水分子改變，其相關參數改變可為糖尿病腦損傷診斷提供客觀的量化依據。本研究在MRS的基礎上進行改進，在DWI軸位圖像上進行定位，使后處理可在同一掃描層面上進行；同時采用了多體素掃描，不僅提高了測量結果的準確性，并且可同步觀察糖尿病患者雙側半卵圓中心ADC值、eADC值及腦內代謝產物變化。但本研究也存在一定的局限性：①樣本量較小且手動勾畫ROI，存在一定的誤差；②測量部位只局限在半卵圓中心；③分析手段有限。隨著MRI技術的不斷發展，未來將測量多個部位的ADC值、eADC值及腦內代謝產物，以對糖尿病腦損傷進行更深入、全面研究。

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趙云(E-mail： Zhaoyun@ctgu.edu.cn)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.44.027

R587.1

B

1002-266X(2017)44-0083-03

2017-03-13)