膀胱過度活動癥患者腦1H-MRS成像特點及臨床相關分析

周 洋 王雙坤* 左 龍 王 飚 顧 華

(1.首都醫科大學附屬北京朝陽醫院放射科，北京 100020;2.首都醫科大學附屬北京朝陽醫院泌尿外科，北京 100020)

·神經系統疾病的基礎和臨床研究·

膀胱過度活動癥患者腦1H-MRS成像特點及臨床相關分析

周 洋1王雙坤1*左 龍1王 飚2顧 華1

(1.首都醫科大學附屬北京朝陽醫院放射科，北京 100020;2.首都醫科大學附屬北京朝陽醫院泌尿外科，北京 100020)

目的利用氫質子磁共振波譜(proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)成像探討膀胱過度活動癥(overactive bladder,OAB)患者特定腦區的代謝變化。方法選擇臨床確診的膀胱過度活動癥患者23例，健康志愿者23例，記錄所有受試者的抑郁自評量表(Self-rating Depression Scale，SDS)評分及患者的膀胱過度活動癥患者自我評價量表(Overactive Bladder Symptom Score，OABSS)評分。所有受試者接受顱腦多體素1H-MRS掃描，并利用專用的后處理軟件計算雙側額葉前部、中部、后部及雙側扣帶回前部、后部的N-乙酰基天門冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)/磷酸肌酸(creatine,Cr)、膽堿化合物(choline,Cho)/Cr比值，進行組間比較。并且，利用Pearson相關系數對NAA/Cr、Cho/Cr比值與SDS、OABSS評分進行相關分析。結果OAB患者雙側額葉前部、右側額葉中部、雙側前扣帶回、左側后扣帶回的NAA/Cr值較對照組降低，其余指標差異無統計學意義(P>0.05)。OAB組右側額葉中部NAA/Cr比值與SDS評分呈負相關(r=-0.361，P<0.05)。結論1H-MRS能夠反映OAB患者的腦部代謝變化，為進一步的治療提供理論依據。

膀胱過度活動癥；磁共振波譜成像；腦

膀胱過度活動癥(overactive bladder,OAB)越來越受到人們的重視，不僅因為其逐年增高的發病率，并且，本病對患者的工作、生活質量都會產生不良影響，危害患者的身體及心理健康[1-2]。目前為止，氫質子磁共振波譜(proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)成像是唯一無創性研究活體器官、組織代謝、生物化學變化及化合物定量分析的方法，可提供腦的代謝信息。本研究利用多體素波譜成像，對OAB患者特定腦區的代謝變化進行研究。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2016年3月至12月于首都醫科大學附屬北京朝陽醫院泌尿外科就診的臨床確診為膀胱過度活動癥的患者23例作為研究對象。入組標準：①經醫生診斷為膀胱過度活動癥；②病史6個月以上；③右利手；④尿液各項實驗室檢查正常；⑤自愿參加本研究，并接受MR檢查及量表調查。排除標準：①近3個月內接受過關于排尿障礙的治療；②精神障礙、有頭部外傷史、手術史、顱內占位性病變或其他神經系統疾病；③妊娠；④有泌尿生殖道腫瘤、下尿路梗阻、重度尿潴留、神經源性膀胱及以壓力性尿失禁為主要臨床表現者。其中，男性3人，女性20人，年齡27～75歲，平均年齡約為(51.2±13.3)歲。選取與患者年齡、性別相匹配的健康志愿者23人作為對照組，既往無尿路疾病病史，無顱腦手術史、外傷史及神經系統疾病病史。本試驗獲得倫理委員會批準，所有受試者均了解本研究目的、內容并簽署知情同意書。

采集了所有受試者的性別、年齡等基本信息，并囑所有受試者完成抑郁自評量表(Self-rating Depression Scale,SDS)，所有OAB患者完成膀胱過度活動癥患者自我評價量表(Overactive Bladder Symptom Score,OABSS)，記錄總分。

1.2 掃描序列和參數

采用Siemens Prisma 3.0T超導型MR成像儀進行MR檢查，用64通道頭頸聯合線圈，對患者進行MR掃描，包括以下序列：T2加權成像(T2-weighted imaging，T2WI)橫軸位掃描，重復時間(repetition time，TR)：5 000 ms，回波時間(echo time，TE)：54 ms，層厚：5 mm，層數：20；T1加權磁化強度預備梯度回波序列(T1 weighted magnetization-prepared rapid acquisition gradient-echo，T1-MP2RAGE)矢狀位掃描，TR：5 000 ms，TE：2.98 ms，層厚：1 mm，層數：176；1H-MRS多體素成像。1H-MRS成像，選用點分辨波譜(pointed resolved selective spectroscopy，PRESS)序列行多體素波譜采集。采集時間6 min 53 s，TR：1 700 ms，TE：135 ms，Averages：3，體素10 mm×10 mm×15 mm，感興趣區(volume of interest，VOI)：80 mm×80 mm×15 mm，將感興趣區放置在腦室上層面，平行于前連合-后連合放置，盡量避開腦脊液、鼻竇干擾，利用T2WI及T1-MP2RAGE序列精確定位，確保同一體素在矢、冠、軸定位相上的位置一致，并在上、下及四周增加飽和帶減少污染。掃描開始前勻場，要求水峰窄尖、水抑制充分，半高全寬(full width at half maximum,FWHM)<20 Hz，主磁場頻率偏移在1Hz以內。

1.3 圖像后處理和分析

將圖像傳至工作站進行后處理分析，后處理步驟包括水參照處理、過濾、零填充、傅立葉變換、頻率偏移校正、基線校正、相位校正。由2位研究人員選擇感興趣區，感興趣區包括雙側扣帶回前部、扣帶回后部及雙側額葉皮質的前、中、后部，如兩位研究人員意見不一致則商討后決定。軟件自動算出N-乙酰基天門冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)、膽堿化合物(choline,Cho)、磷酸肌酸(creatine,Cr)的曲線下面積，以Cr峰為參照，計算出NAA/Cr值、Cho/Cr值(圖1)。

圖1 氫質子磁共振波譜感興趣區標示及譜線Fig.1 Region of interest of 1H-MRS and spectral map of one voxel

A: region of interest in both frontal lobe;B: region of interest in both cingulate gyrus;C: spectral map of one voxel；1H-MRS：proton magnetic resonance spectroscopy；NAA：N-acetyl aspartate；Cho：choline；Cr：creatine；I：Integral.

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 臨床量表結果

OAB患者OABSS平均分為(8.261±2.454)分，OAB患者組及健康對照組SDS評分分別為(53.826±8.359)分及(44.565±8.938)分，OAB患者組SDS評分高于對照組，2組間差異有統計學意義(P<0.05)。

2.2 1H-MRS的測量結果

同一受試者左、右兩側的1H-MRS各項指標服從正態分布，對同一受試者左、右兩側的1H-MRS各項指標進行配對t檢驗，差異無統計學意義(P>0.05)。

OAB組和對照組各區域的1H-MRS指標均服從正態分布，2組樣本均數的方差齊同。對OAB組和對照組的各區域的1H-MRS指標進行兩獨立樣本t檢驗，發現OAB患者雙側額葉前部、右側額葉中部、雙側前扣帶回、左側后扣帶回的NAA/Cr值較對照組降低，差異有統計學意義(P<0.05)，其余指標差異無統計學意義(P>0.05,表1)。

表1 兩組間雙側額葉及扣帶回NAA/Cr、Cho/Cr比值的比較Tab.1 1H-MRS values of OAB group and control group

2.3 相關分析結果

OAB組內各區域NAA/Cr、Cho/Cr比值與OABSS評分不存在相關性。OAB組右側額葉中部NAA/Cr比值與SDS評分呈負相關(r=-0.361，P<0.05)，余數值與SDS評分不存在明確相關性。

3 討論

2002年，國際尿控協會(International Continence Society，ICS)將OAB定義為在排除感染及其他病理改變的前提下，以尿急癥為特征的癥候群，常伴有尿頻和夜尿增多，可伴或不伴急迫性尿失禁[3]。2006年，Abrams等[4]提出將“急迫性尿失禁”改為“尿急性尿失禁”，并用“日間尿頻”代替“尿頻”，因此重新將OAB定義為尿急、通常有日間尿頻和夜尿增多，伴或不伴有尿急性尿失禁。中華醫學會泌尿外科學分會[2]于2010 年6 月公布了我國首個OAB的大規模流行病學調查數據：OAB 在我國成年人中的總體發病率大約為4.7%～6.0%，女性人群發病率遠遠高于男性，年齡越大發病率越高，我國40 歲以上人群OAB 發病率高達11.3%[1-2]。

然而，迄今為止，膀胱過度活動癥的致病機制尚不明確。目前，得到公認的假說包括中樞神經系統、外周神經系統調節、膀胱平滑肌的抑制失控和異常興奮、心理因素或精神因素所致行為障礙、受體的缺失或異常或其他尚未發現的理論和機制[5]。眾所周知，排尿活動是一種受意識控制的神經性反射活動，由腦排尿反射高級中樞、脊髓反射弧和膀胱逼尿肌共同作用下方得以完成。近年來有研究[6]提出了“腦-膀胱控制網絡”理論，認為腦功能異常在OAB 發病機制中具有重要地位。本研究嘗試利用1H-MRS技術檢測OAB患者腦區的代謝變化，以探討膀胱過度活動癥患者的發病機制。

近年來，隨著PET、SPECT、fMRI等技術的興起，這些新技術逐漸被應用到“腦-膀胱控制網絡”的研究中來。Blok等[7]發現，在排尿過程中或有排尿意愿時，PET顯示額葉的腦血流量增多，前扣帶回的血流量減少，其中，右側增多占主導地位。后來的研究[8]顯示，在膀胱存儲階段，額葉外側及前部被激活，但中線附近的額葉皮質很少被激活；在憋尿時，前額內側皮質和前扣帶回被激活。額葉前部皮質(位于運動區及補充運動區前方的額葉皮質)與計劃復雜的認知行為和適當的社會行為有關，但是，目前額葉前部皮質對排尿行為是刺激作用還是抑制作用尚不明確[9]。雖然額葉前部皮質與排尿回路的聯系仍不明確，但是，研究[6]呈現，額葉前部皮質與前扣帶回之間存在多項聯系，并且，額葉前部皮質、前扣帶回與和排尿自主控制相關的下丘腦、導水管周圍灰質及其他區域存在直接或間接聯系。額葉前部皮質對導水管周圍灰質及橋腦排尿中樞均起抑制作用，從而抑制膀胱排尿直到合適的排尿時機出現[6]。動物研究[10]也表明，額葉前部皮質同時分布著抑制排尿和刺激排尿的神經元。因此，額葉前部皮質并不是一個孤立的中心，而是“腦-膀胱控制網絡”的一部分，它處理來自外周的感覺信息，根據環境做出是否排尿決定，并將決定付諸行動[9,11]。前扣帶回與膀胱充盈的感覺及排尿控制有關，還與盆底肌肉的收縮有關[7,12]。此外，前扣帶回不僅參與排尿的感覺運動控制，還與排尿動機及情感方面有關[13]。

本研究結果顯示，OAB組雙側額葉前部、右側額葉中部及雙側扣帶回前部、左側扣帶回后部的NAA/Cr值較對照組的NAA/Cr值減低，提示神經元數目減少或神經元損傷、活性減低，從代謝水平說明OAB患者在這些腦區存在異常，進而導致額葉前部皮質及前扣帶回的神經功能異常，造成膀胱充盈感覺障礙，接收信息不能被正確處理，致使患者的“腦-膀胱控制網絡”功能紊亂，從而導致患者出現尿頻、尿急乃至尿失禁的癥狀，這與先前的研究[9-12]結果一致。理論上，由于額葉前部是指位于運動區及補充運動區之前的區域，那么，本研究中的雙側額葉后部的NAA/Cr值也應降低，但考慮到掃描時VOI區域有限，所以未能包全雙側額葉后部皮質，僅覆蓋白質區域，因此與理論不符。

另外，有研究[14]顯示，大多數抑郁癥患者的后扣帶回的功能連接異常，抑郁癥患者后扣帶回與額顳葉腦區、島葉的功能連接減弱，也有研究[15]顯示抑郁癥患者的后扣帶回與扣帶回膝部的連接增多；截至目前，后扣帶回的功能連接異常機制尚無定論。研究[16]顯示，27.5%的OAB患者患有抑郁癥。本研究中，采用在臨床中廣泛應用的SDS對OAB患者進行評價，結果顯示，OAB患者的SDS評分高于對照組，提示存在抑郁傾向，因此，筆者推測左側后扣帶回NAA/Cr值降低可能與抑郁癥的發病機制有關。基于低頻振幅的fMRI研究[17]顯示，抑郁癥患者默認網絡的雙側額葉、雙側扣帶回的BOLD信號減低，抑郁癥患者的快感缺失與各獎賞加工環節障礙有關，且內在的獎賞環路結構異常及功能調控異常可能是抑郁癥快感缺失的生物學內表型[18-19]，因此，筆者推測抑郁癥導致雙側額葉、雙側扣帶回的功能異常，而這些腦區與排尿環路障礙密切相關。本研究中，OAB組右側額葉中部NAA/Cr比值與SDS評分呈負相關，也證實了這種假設的可能性。當然，這種假設還需進一步的證實。此外，由于入組標準嚴格，本研究僅納入23例OAB患者，尚需大樣本數據對本研究結果進行驗證。

目前，利用PET、SPECT、fMRI等技術研究“腦-膀胱控制網絡”的試驗較多，利用1H-MRS技術探討膀胱過度活動癥患者發病機制的報道卻極少，本研究利用1H-MRS技術發現OAB患者雙側額葉前部及前扣帶回等區域的NAA降低，證實了這些區域與膀胱過度活動癥的發生有關，不僅功能連接異常，代謝活動也發生改變，為進一步的研究提供理論依據。

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Brain1H-MRSimagingcharacteristicsinpatientswithoveractivebladderanditscorrelationwithclinicalsymptoms

Zhou Yang1,Wang Shuangkun1*,Zuo Long1,Wang Biao2,Gu Hua1

(1.DepartmentofRadiology,BeijingChaoyangHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China;2.DepartmentofUrology,BeijingChaoyangHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China)

ObjectiveTo measure the metabolic changes of the brain using the proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) in the patients with overactive bladder (OAB).MethodsWe recruited 23 patients with OAB and 23 healthy controls respectively.All participants were evaluated with Self-Rating Depression Scale (SDS) and 23 patients were evaluated with Overactive Bladder Symptom Score (OABSS).Multi-voxel1H-MRS was performed with a volume of interest located in the centrum semiovale which contains both frontal lobe and cingulate gyrus.Two main ratios of N-acetyl aspartate (NAA)/creatine (Cr) and choline (Cho)/Cr were obtained.The ratios in both frontal lobe and cingulategyrus between the two groups were compared.And the correlation between NAA/Cr,Cho/Cr and SDS,OABSS scores were analyzed.ResultsWe found significantly lower levels of NAA/Cr ratios in both anterior frontal cortex,right medial frontal cortex,both anterior cingulate cortex and left posterior cingulate cortex in patients with OAB than in healthy controls (P<0.05).NAA/Cr in right medial frontal cortex was negatively correlated with SDS scores (r=-0.361，P<0.05).ConclusionThe primary finding of the study is significant reduction in the ratios of NAA/Cr in both anterior frontal cortex,right medial frontal cortex,both anterior cingulate cortex and left posterior cingulate cortex in OAB patients,which indicates a marker of neuronal loss or dysfunction in patients with OAB.

overactive bladder;magnetic resonance spectroscopy;brain

國家自然科學基金(81541129)。The study was supported by National Natural Science Foundation of China (81541129).

*Corresponding author，E-mail：shuangkunwang@126.com

時間：2017-12-13 21∶25

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3662.R.20171213.2125.044.html

10.3969/j.issn.1006-7795.2017.06.014]

R445.2

2017-10-01)

編輯 慕 萌