無神經精神癥狀的系統性紅斑狼瘡PET/CT腦葡萄糖代謝統計參數圖分析

趙 敏，李洋洋，丁重陽，李天女，唐立鈞，郭 喆

（南京醫科大學第一附屬醫院核醫學科，南京 210029）

0 引言

系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）是以免疫復合物形成和自身抗體產生為特征的慢性系統性自身免疫性疾病，包括腎臟和中樞神經系統在內的內臟器官常受累，其具有較高的致殘率和致死率。14%～85%SLE合并中樞神經系統及周圍神經系統受累，即神經精神狼瘡（neuropsychiatric systemic lupus erythematosus，NPSLE），但 NPSLE 的診斷主要依據是SLE患者出現的神經精神癥狀[1]，但這些癥狀特異性不高。SLE患者中樞神經系統的常規檢查包括CT、MRI和超聲。然而由于疾病的復雜性，這些檢查方式的效用是有限的[2]。磁共振頻譜（MR spectroscopy，MRS）在NPSLE的診斷方面的研究結果認為，MRS可以為NPSLE的診斷提供一定的影像學依據[3]。而18F-FDG PET/CT掃描也是一種能夠活體內可視化顯示腦葡萄糖代謝情況的檢查方法[2，4]，臨床工作中，我們發現即使是非NPSLE的SLE患者也常常可見腦葡萄糖代謝減低的情況。本研究通過統計參數圖（statistical parametric mapping，SPM）方法分析無神經精神癥狀SLE患者腦內葡萄糖代謝改變的特點、分區，以便為進一步了解SLE神經損傷機制及疾病監測、預后分析等提供可能的輔助方法。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2010—2017年在我院PET/CT中心行18F-FDG PET/CT檢查的SLE住院患者。入組標準：符合美國風濕學會（American Rheumatism Association，ARA）1982 年制定的 SLE 診斷標準[5-6]；排除標準：有神經、精神或心血管疾病者，明顯的NPSLE的癥狀和體征提示狼瘡腦病者，被臨床精神病學家診斷為焦慮或抑郁（基于醫院焦慮抑郁量表或過去使用精神藥物）者。共入組13例SLE患者（SLE組），均為女性，年齡 27～75歲，平均年齡（45.1±12.8）歲；另選擇18名年齡、性別匹配的健康體檢受試者腦18F-FDG PET/CT圖像作為對照（健康對照組），均為女性，年齡 25～67 歲，平均年齡（44.5±12.4）歲。所有對照組受試者均無高血壓、糖尿病病史，且無頭外傷、神經精神疾病、代謝性疾病以及其他可能會影響神經系統的全身性疾病。受試者和（或）家屬已簽署知情同意書。

1.2 18F-FDG PET顯像

檢查設備為德國Siemens公司Biograph16 True Point型PET/CT掃描儀，PET顯像劑18F-FDG由我院PET/CT中心自行合成，放射化學純度＞95%。受試者空腹4～6 h，空腹血糖3.9～6.1 mmol/L。經肘靜脈注射18F-FDG 顯像劑（3.7～5.55 MBq/kg），要求受試者安靜休息60 min左右，排尿后上機進行圖像采集。首先采集腦部CT數據用于對PET圖像進行衰減校正，其次采用三維模式采集腦PET圖像，最后采用濾波反投影法重建得到橫斷面、冠狀面、矢狀面斷層圖像。

1.3 圖像視覺分析

由2名經驗豐富的核醫學科診斷醫師采用盲法進行圖像分析，觀察腦結構改變，包括腦萎縮情況、腦溝回增寬加深和腦室系統擴大改變；大腦糖代謝改變，觀察左右大腦是否對稱，放射性濃聚程度異常增高及降低的部位、范圍及程度，皮層下神經核團是否完整、清晰顯影，小腦葡萄糖代謝情況等。因受試者均行體部顯像，同時觀察體部情況，如是否有高代謝病灶及是否出現胸腹水等。

1.4 數據分析

利用MRIcro 1.40軟件將2組圖像由DICOM格式轉化為Analize格式。采用MATLAB R2013b平臺上SPM8軟件先對圖像進行標準化和平滑處理，然后進行參數估計，對無效假設進行檢驗及統計推斷。在一定顯著性水平（P＜0.001）和體素閾值（k=300體素）下進行成組資料t檢驗，獲得具有統計學意義的像素點空間坐標，最后將獲得的空間坐標轉化為Talairac坐標，通過坐標定位腦區，并投射至標準腦三維立體模板上進行顯示。

2 結果

2.1 PET/CT表現

18例健康對照者腦皮層及皮層下核團呈明顯的放射性濃聚，兩側對稱，未見明顯的局限性葡萄糖代謝減低或增高區域；體部顯像未見明確異常葡萄糖代謝增高灶，無明顯胸腹水表現。13例SLE患者腦部葡萄糖代謝視覺結果與體部顯像情況見表1。所有病例腦葡萄糖代謝圖像均呈左右對稱，未見明顯局灶性葡萄糖代謝改變區域。所有病例的小腦葡萄糖代謝未見明顯異常。大腦皮層和基底節區葡萄糖代謝有不同程度的改變，13例患者中，4例視覺分析未見明顯異常，皮層及基底節區放射性分布對稱，未見明顯代謝減低及升高表現；2例表現為彌漫性的皮層葡萄糖代謝明顯減低，雙側基底節區代謝亦呈明顯的對稱性減低；1例表現為皮層和雙側基底節區輕度的代謝減低；另外6例表現為皮層的代謝輕微減低，而雙側基底節區葡萄糖代謝稍顯增高，表現為基底節區的葡萄糖代謝程度明顯高于皮層。正常對照及SLE患者腦葡萄糖代謝PET圖像如圖1所示。

表1 13例SLE患者體部PET/CT檢查結果及腦部葡萄糖代謝情況視覺分析結果

圖1 健康對照組及SLE組腦葡萄糖代謝PET圖像

2.2 SPM分析結果

SPM分析在P<0.001的顯著性水平以及體素k=300的閾值下，SLE組與健康對照組的組間分析分別進行減低及升高2種假設水平下的對比分析，將2組之間腦葡萄糖代謝差異具有顯著性意義的腦區轉化為Talairach坐標并投射在三維立體圖上。SPM分析結果所得到的Talairach坐標對應腦區見表2。SLE組較健康對照組葡萄糖代謝減低的腦區有雙側額葉（額上回、額中回、額下回、中央前回）、雙側頂葉（頂上小葉、頂下小葉、緣上回、楔前葉）、右側枕葉梭狀回、楔葉、左側島葉、小腦蚓部等。SLE組葡萄糖代謝較健康對照組升高的腦區位于基底節區，主要定位于雙側的豆狀核，以殼核和外側蒼白球為主。而中央前后回、丘腦及顳葉為相對不受影響的腦區。SLE組與健康對照組SPM統計分析結果如圖2所示。

表2 SLE組與健康對照組FDG PET圖像SPM組間分析結果（P＜0.001）

3 討論

圖2 SLE組與健康對照組SPM統計分析結果

SLE是累及多器官、多系統的慢性自身免疫性病，包括血管、皮膚、漿膜、腎臟，年輕女性多見，當中樞神經系統累及稱之為NPSLE[7-8]。當SLE出現中樞神經系統癥狀時預后很差，死亡率增加，生活質量下降[9]。因此早期發現腦內改變對疾病的臨床監測尤為重要。NPSLE的發病原因及病理機制較為復雜，基本病理變化為壞死性血管炎、纖維素樣變性和結締組織的黏液樣水腫，其中主要病變是急性壞死性細小動脈炎[10]。PET作為一種功能顯像手段，靈敏性較高。18F-FDG是最常用的PET示蹤劑，用來反映體內葡萄糖代謝的水平，其可在炎癥細胞中積累，可用于檢測組織的炎性改變。當與MRI或CT圖像同機融合時可一站式為臨床提供更多的信息[2]，因此本文回顧性分析SLE患者的腦PET/CT18F-FDG顯像特點。但PET/CT圖像顯像影響因素較多，視覺分析主觀性大且PET/CT空間分辨力較低，準確定位困難。SPM是基于像素為最小單位的分析軟件，可以對PET/CT檢查中獲得的不同受試者大腦PET圖像進行像素值大小的標準化處理，從而避免被研究對象之間的像素整體差異（如注射藥物不同，實驗條件不同及個體差異等）的干擾和解剖學差異，增加可比性。應用標準統計方法對PET圖像進行每個體素的統計分析，獲得組間差異，提高客觀性和準確性，同時統計結果可與SPM軟件內部的MRI模板進行圖像融合，直觀精確地顯示顯著性區域，于腦功能性疾病的研究應用越來越廣泛[11]。因此，本研究采用SPM分析方法對無神經精神癥狀的SLE組與健康對照組進行腦葡萄糖代謝成像的數據分析。

無神經精神癥狀的SLE組18F-FDG PET/CT影像結果視覺分析主要分為無明顯異常、皮層代謝輕度減低伴基底節區代謝升高、皮層及基底節區廣泛代謝減低3種情況。SPM分析結果則提示即使是無神經精神癥狀的SLE患者，其腦葡萄糖代謝較健康對照組相比差異亦存在統計學意義。與健康對照相比，SLE患者腦葡萄糖代謝減低范圍較為彌漫，主要位于皮層，雙側額頂葉為主，但額頂葉的中央前后回受影響相對較小；枕葉、島葉及小腦蚓部亦有代謝減低。這與目前國外大部分研究結果一致：Ramage等[12]認為在早期的SLE患者中即會出現皮層的葡萄糖代謝減低和白質區的代謝增高的改變，但本組病例中白質區未見明顯的代謝升高改變；Ramage等[12]認為白質區的代謝升高與腦內的炎性改變有關，而皮層的代謝減低則由組織的萎縮或細胞的凋亡引起。Weiner等[13]報道的代謝減低腦區主要分布在枕葉、額葉、小腦等部位，與本研究結果大致相仿。

但在本研究SPM分析結果中同時發現SLE患者存在較健康對照組代謝增高的腦區，雙側豆狀核區（主要是殼核和外側蒼白球部位）葡萄糖代謝增高，部分患者腦18F-FDG PET圖像的視覺分析也能見到這種改變。Niu等[14]報道的病例中也可見SLE患者在腦MRI未見異常的情況下發現基底節區的FDG攝取的增加，并且在治療后降到正常水平。提示SLE患者腦葡萄糖代謝的改變與疾病的活動有關。本文13例患者中基底節區的代謝改變分為升高和減低2種情況，基底節區代謝升高的6例患者中有3例存在多漿膜腔積液，1例有彌漫性的骨髓代謝增高，1例有右室心肌的代謝增高；基底節和皮層代謝彌漫性減低的3例患者中，1例有腹盆腔積液，1例多漿膜腔積液，1例有腎臟的明顯腫脹及代謝增高。根據以上分析，推測腦葡萄糖代謝的改變情況與疾病活動有關，但因本研究病例數有限未行相關分析。

本研究分析了無神經精神癥狀SLE的腦葡萄糖代謝改變特點，可見SLE患者大腦皮層代謝減低，尤其是額葉及頂枕葉，雙側豆狀核代謝增高，實驗結果與現有國內外報道結果基本一致。本實驗雖未進行精神行為學量表、血液相關免疫學指標及激素水平等的相關性分析，但也能顯示即使在無神經精神癥狀的SLE患者中也可出現腦葡萄糖代謝的改變，而且這種改變早于MRI的變化，PET/CT檢查具有較高的靈敏性。本實驗樣本量少，實驗結果存在一定局限性，數據可靠性需要增加樣本量驗證。臨床認為，SLE患者無論病程長短均可發生NPSLE，SLE患者如果出現中樞神經系統病變表現，應首先考慮NPSLE的可能，18F-FDG PET/CT的顯像特點或可給予臨床一些提示。但腦葡萄糖代謝圖像與SLE的病情活動、病程等相關性尚需進一步研究。