徐文麗，馬賀驥，胡鐵成，徐基磐，王倩，譚威，高德雙

磁共振波譜(MRS)技術(shù)的發(fā)展使無創(chuàng)性檢測(cè)活體組織器官的能量代謝、生化改變及特定化合物定量分析成為可能[1-2]。顱腦發(fā)育過程中，腦組織尤其是腦白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能不斷完善，至2歲左右基本成熟，因而，嬰幼兒腦發(fā)育的變化過程已引起國內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注[3-4]。目前已有許多關(guān)于年齡因素對(duì)正常腦質(zhì)發(fā)育影響的MRI研究，但鮮見應(yīng)用MRS對(duì)正常嬰幼兒腦白質(zhì)代謝進(jìn)行觀察的報(bào)道[5-6]。本文應(yīng)用3.0T磁共振儀多體素1H-MRS觀察180名2歲以內(nèi)的健康嬰幼兒側(cè)腦室旁白質(zhì)的常見代謝物峰下面積及比值，以期為正常腦發(fā)育及腦內(nèi)異常代謝提供臨床診斷依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本收集與分組 納入遼寧醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院180名健康嬰幼兒，年齡0～2歲，共分成6組，每組30名。第1組為出生～3個(gè)月，第2組為4～6個(gè)月，第3組為7～9個(gè)月，第4組為10～12個(gè)月，第5組為13～18個(gè)月，第6組為19～24個(gè)月。入選標(biāo)準(zhǔn)：一般體檢顯示無異常；除其他部位MRI檢查顯示無神經(jīng)系統(tǒng)疾病且無相關(guān)病史。

1.2 檢查方法 采用德國Siemens Magnetom Verio 3.0T磁共振成像儀，頭顱正交線圈。1H-MRS掃描前常規(guī)行頭顱軸位T1WI、T2WI、T2FLAIR，矢狀位T1WI及冠狀位T1WI。1H-MRS選用化學(xué)位移成像序列(chemical shift imaging sequence，CSI)。感興趣區(qū)(region of interest，ROI)包括側(cè)腦室旁腦白質(zhì)的正常腦組織解剖區(qū)域，大小為6cm×6cm。最小測(cè)量體素為1cm3(1.0cm×1.0cm×1.0cm)。TR 1500ms，TE 135ms，層厚10mm，視野16cm×16cm，激勵(lì)次數(shù)3，成像時(shí)間417s。掃描程序自動(dòng)完成接收/發(fā)射增益調(diào)節(jié)、體素內(nèi)勻場(chǎng)、水抑制，勻場(chǎng)效果達(dá)到半高全寬(FWHM)≤8Hz，水抑制≥98%水平。

1.3 波譜后處理 采用Siemens Magnetom Verio工作站對(duì)采集的波譜數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，獲得正常腦組織1H-MRS曲線，不同的化合物在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生不同的化學(xué)位移，通常以磁場(chǎng)頻率的百萬分之一(ppm)表示。測(cè)量側(cè)腦室旁白質(zhì)的N-乙酰天門冬氨酸(NAA，2.02ppm)、膽堿(Cho，3.20ppm)、肌酸(Cr，3.03ppm)峰下面積，計(jì)算NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr的值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)數(shù)據(jù)行方差齊性檢驗(yàn)，方差不齊者轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。代謝物峰下面積及比值均以s表示，不同年齡組間比較采用單因素方差分析，與年齡的相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 側(cè)腦室旁白質(zhì)波譜及代謝物峰下面積 出生后25d的新生兒，側(cè)腦室旁白質(zhì)的波譜代謝物中，Cho為主峰，其次為Cr，NAA峰最低(圖1)。隨著年齡增加，NAA峰逐漸增高，Cho峰逐漸減低，Cr變化不明顯，在出生后6個(gè)月時(shí)，NAA峰與Cho峰接近，Cr峰最低(圖2)。隨后NAA峰繼續(xù)升高，至2歲時(shí)，NAA峰已經(jīng)成為腦室旁白質(zhì)波譜代謝物的主峰，其次為Cho峰，Cr峰最低(圖3)。本研究納入的180例正常嬰幼兒側(cè)腦室旁白質(zhì)波譜代謝物中，第1組NAA峰下面積最低，均值為14.72，第6組NAA峰下面積最高，均值為18.80，隨著年齡增加，峰下面積均值增加。第1組Cho峰下面積最高，均值為20.46，第6組Cho峰下面積最低，均值為17.59，隨著年齡增加，峰下面積均值減低。第1組Cr峰下面積最低，均值為10.20，第2至第6組數(shù)值變化不明顯(表1)。

圖1 25d新生兒腦室旁白質(zhì)波譜Fig.1 Spectrum of paraventricular white maはer of a neonate aged 25 days. A is the spectrum of paraventricular white maはer, spectrum of Cho is the main peak, NAA is the second, Cr is the lowest; B is the anatomy of the axial picture of region of interest (ROI)

圖2 6個(gè)月嬰兒腦室旁白質(zhì)波譜Fig.2 Spectrum of paraventricular white matter of an infant aged 6 months. A is the spectrum of paraventricular white matters, spectrum peak of Cho and NAA are similar, and Cr is lower; B is the anatomy of the axial picture of ROI

圖3 24個(gè)月幼兒腦室旁白質(zhì)波譜Fig.3 Spectrum of paraventricular white matter of a young child aged 24 months. A is the spectrum of paraventricular white matter, spectrum of NAA is the main peak, Cho is the second,Cr is the lowest. B is the anatomy of the axial picture of ROI

2.2 側(cè)腦室旁白質(zhì)波譜代謝物的峰下面積比值單因素方差分析顯示，不同年齡組側(cè)腦室旁白質(zhì)NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho比值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，其中第2組NAA/Cr、NAA/Cho明顯高于第1組，Cho/Cr明顯低于第1組(表2)。相關(guān)分析顯示，側(cè)腦室旁白質(zhì)NAA/Cho及NAA/Cr與年齡呈正相關(guān)(r=0.741，r=0.625，P＜0.05)，Cho/Cr與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=–0.552，P＜0.05)。

表1 各組側(cè)腦室旁白質(zhì)腦代謝物的峰下面積s，n=30)Tab.1 Peak areas of different metabolites in paraventricular white matter in each group s, n=30)

表1 各組側(cè)腦室旁白質(zhì)腦代謝物的峰下面積s，n=30)Tab.1 Peak areas of different metabolites in paraventricular white matter in each group s, n=30)

(1)P＜0.05 compared with group 1; (2)P＜0.05 compared with group 2

Group NAA Cho Cr 1 14.72±5.88 20.46±7.90 10.20±5.52 2 18.31±5.90(1) 19.28±6.48(1) 11.34±5.04(1)3 18.52±5.42(1) 18.18±6.51(1)(2) 11.34±5.16(1)4 18.63±5.58(1) 17.90±6.72(1)(2) 11.35±5.35(1)5 18.75±5.70(1) 17.69±6.63(1)(2) 11.35±5.29(1)6 18.80±5.60(1) 17.59±6.35(1)(2) 11.35±5.45(1)

表2 各組側(cè)腦室旁白質(zhì)腦代謝物峰下面積比值(，n=30)Tab.2 Ratios of peak areas of different metabolites in paraventricular white matter in each group s, n=30)

表2 各組側(cè)腦室旁白質(zhì)腦代謝物峰下面積比值(，n=30)Tab.2 Ratios of peak areas of different metabolites in paraventricular white matter in each group s, n=30)

(1)P＜0.05 compared with group 1; (2)P＜0.05 compared with group 2

Group NAA/Cho NAA/Cr Cho/Cr 1 0.72±0.18 1.44±0.29 2.01±0.16 2 0.95±0.13(1) 1.62±0.10(1) 1.70±0.22(1)3 1.02±0.06(1)(2) 1.64±0.15(1) 1.60±0.09(1)(2)4 1.04±0.07(1)(2) 1.65±0.09(1) 1.58±0.12(1)(2)5 1.06±0.10(1)(2) 1.66±0.09(1) 1.56±0.11(1)(2)6 1.07±0.08(1)(2) 1.65±0.11(1) 1.55±0.12(1)(2)

3 討 論

MRS研究始于20世紀(jì)80年代，在MRI形態(tài)學(xué)診斷的基礎(chǔ)上，利用化學(xué)位移和J-耦合兩種物理現(xiàn)象，可無創(chuàng)性地獲得人體器官組織內(nèi)生化代謝方面的信息。隨著MRS技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在嬰幼兒腦組織代謝中的研究應(yīng)用成為可能。3.0T磁共振掃描儀具有更大的化學(xué)位移，使MRS個(gè)體峰值檢出率增強(qiáng)，且每種代謝產(chǎn)物獲得的信號(hào)增加，更易從背景噪聲中分出，從而提高了檢測(cè)代謝異常的能力[7]。

嬰幼兒腦白質(zhì)具有髓鞘發(fā)育不完善、含水量多等特點(diǎn)，未髓鞘化的腦白質(zhì)在常規(guī)MRI的T1WI上呈低信號(hào)，T2WI上呈高信號(hào)，與腦水腫、白質(zhì)軟化等的MRI表現(xiàn)相似，易導(dǎo)致假陽性診斷。嬰幼兒時(shí)期很多疾病可導(dǎo)致腦內(nèi)白質(zhì)的損傷，其中新生兒缺氧缺血腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)極易造成腦室旁白質(zhì)特別是后角旁白質(zhì)的壞死、軟化[8]，腫瘤、感染、中毒、梗死、代謝疾病、腦白質(zhì)病等均可伴發(fā)腦白質(zhì)的代謝異常，但由于小兒腦的特殊性，在MRI傳統(tǒng)圖像上易與正常腦白質(zhì)發(fā)育相混淆而被漏診。另外胎兒期或圍生期的各種不利因素引起的腦白質(zhì)發(fā)育不良、發(fā)育遲緩等亦好發(fā)于側(cè)腦室后角旁白質(zhì)，目前尚無確切的診斷依據(jù)。因此探討正常嬰幼兒腦白質(zhì)發(fā)育中腦內(nèi)代謝物的含量及變化規(guī)律，可以為上述疾病的診斷提供依據(jù)，具有非常重要的臨床意義。

NAA位于2.02ppm，主要由NAA和N-乙酰天門冬谷氨酸鹽(NAAG)組成，在腦發(fā)育過程中不僅見于神經(jīng)元，也可見于Ⅱ型星形細(xì)胞的原始細(xì)胞和未成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞，是髓鞘形成中脂肪酸合成乙?；墓w，因此成為未發(fā)育神經(jīng)組織的標(biāo)志。Cr位于3.03ppm，是高能磷酸化合物的儲(chǔ)備以及ATP和ADP的緩沖劑，標(biāo)志著腦組織能量代謝。Cho位于3.20ppm，包括磷酸膽堿、磷脂酰膽堿及磷酸甘油膽堿，是神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿的前體，也是細(xì)胞膜磷脂代謝的成分之一，參與細(xì)胞膜的合成與代謝。Moore[9]認(rèn)為腦內(nèi)代謝物變化最顯著的時(shí)期是在生后的2年內(nèi)，完全達(dá)到成人水平約在4歲。

本研究發(fā)現(xiàn)隨年齡增加側(cè)腦室旁白質(zhì)中NAA逐漸增高，Cho逐漸降低，在2歲時(shí)趨于穩(wěn)定，Cr 3個(gè)月內(nèi)升高，4個(gè)月后趨于穩(wěn)定。側(cè)腦室旁腦白質(zhì)各代謝物比值在不同年齡組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。為了使在不同場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)中獲得的結(jié)果具有可比性，通常使用一個(gè)參照物，將被檢測(cè)的代謝物共振頻率與參照物的共振頻率相比，從而獲得化學(xué)位移的相對(duì)值。本研究顯示側(cè)腦室旁白質(zhì)的NAA/Cho、NAA/Cr與年齡呈正相關(guān)，Cho/Cr與年齡呈負(fù)相關(guān)。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)尤其是發(fā)育期的腦白質(zhì)內(nèi)最主要的細(xì)胞類型，新生兒期腦白質(zhì)中膠質(zhì)細(xì)胞軸突、樹突及髓鞘發(fā)育不完善，NAA含量較低，隨著突觸修剪、重組髓鞘形成等變化，NAA水平逐漸升高，至2歲時(shí)穩(wěn)定，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[10]。本研究結(jié)果顯示腦內(nèi)Cr出生時(shí)含量較少，在生后3個(gè)月內(nèi)增長(zhǎng)并于4個(gè)月后趨于穩(wěn)定，與Cecil、Hüppi等報(bào)道一致[11-12]。NAA/Cho隨著時(shí)間的變化逐漸升高。Cho峰在腦發(fā)育早期主要代表形成細(xì)胞膜和髓鞘所需的高濃度底物。Cho含量在生后2年內(nèi)逐漸降低，在2歲時(shí)穩(wěn)定。NAA/Cho隨著兩種化合物的變化逐漸升高，于6個(gè)月左右NAA、Cho峰發(fā)生逆轉(zhuǎn)，Cho峰為出生時(shí)的腦內(nèi)波譜的最高峰，隨后Cho峰逐漸減低，Cho/Cr逐漸減低。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道Cho隨著髓鞘化過程逐漸降低，髓鞘化主要發(fā)生于妊娠中期到2歲末階段[11]。有學(xué)者認(rèn)為，Cho含量降低可能是由于其在髓鞘形成過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镸RS所不能發(fā)現(xiàn)的髓鞘大分子結(jié)構(gòu)。本研究觀察了側(cè)腦室旁白質(zhì)各代謝物的比值，發(fā)現(xiàn)生后3個(gè)月內(nèi)NAA/Cr快速升高，隨后逐漸升高，Cho/Cr降低最快，之后逐漸降低，至2歲末進(jìn)入平臺(tái)期，與腦內(nèi)髓鞘發(fā)育過程一致，與國外研究結(jié)果一致[11]。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示，出生后不同時(shí)期側(cè)腦室旁白質(zhì)的代謝物比值不同，且呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，與國內(nèi)外研究結(jié)果一致[11,13]。國內(nèi)相關(guān)研究報(bào)道基底節(jié)區(qū)、丘腦中NAA/Cho比值于出生前后上升最快[13]，本研究則顯示側(cè)腦室旁白質(zhì)的NAA/Cho比值在出生后前3個(gè)月內(nèi)增長(zhǎng)最快，之后逐漸增長(zhǎng)。本研究較完整地探討了腦白質(zhì)的常見代謝物比值的演變，對(duì)之前相關(guān)研究的部位及代謝物比值方面進(jìn)行了補(bǔ)充。

本研究的不足在于單個(gè)體素容積小，信號(hào)強(qiáng)度較低，采集次數(shù)較多，序列掃描時(shí)間相對(duì)單體素較長(zhǎng)，且需要較高的磁場(chǎng)均勻性。

本研究應(yīng)用3.0T多體素MRS對(duì)正常嬰兒腦白質(zhì)發(fā)育進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示不同年齡的嬰幼兒腦內(nèi)代謝物比值不同，且與年齡相關(guān)，為正常嬰幼兒腦發(fā)育及相關(guān)疾病的診斷及鑒別診斷提供一定的影像學(xué)依據(jù)。

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