帕金森病患者额叶磁共振波谱的改变及其临床意义

　　作者：黄海东，杨春敏，顾建文，赵凯，杨立斌，屈延 作者单位：610083成都军区总医院神经外科

　　【摘要】 目的 研究帕金森病(PD)患者额叶磁共振波谱(1HMRS)的改变及其临床意义。方法 对36例PD患者(HoehnYahrⅠ级14例、Ⅱ级8例、Ⅲ级8例、Ⅳ级6例)和20名年龄匹配的正常对照者的双侧额叶进行1HMRS检测，对比分析不同HoehnYahr级别PD患者与正常对照组的额叶N乙酰基天门冬氨酸(NAA)/肌酸复合物(Cr)和含胆碱化合物(Cho)/Cr值的变化。结果 HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级PD患者双侧额叶的NAA/Cr值显著低于正常对照组(P<0.005，P<0.01)，Cho/Cr值显著高于正常对照者(均P<0.005);HoehnYahrⅠ级和Ⅱ级PD患者双侧额叶的NAA/Cr和Cho/Cr值与正常对照组差异无统计学意义。结论 HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级PD患者额叶1HMRS有明显异常。提示1HMRS有助于PD病情的评估。

　　【关键词】 帕金森病，磁共振波谱，额叶

　　Changes and its clinical significance of frontal lobe magnetic resonance spectroscopy in patients with Parkinsons disease HUANG Haidong, YANG Chunmin, GU Jianwen, et al. Department of Neurosurgery, General Hospital of Chengdu Military Command, Chengdu 610083, China

　　Abstract：Objective To explore the changes and its clinical significance of frontal lobe magnetic resonance spectroscopy (1HMRS) in patients with Parkinsons disease(PD). Methods 1HMRS localized to both frontal lobe, was carried out in 36 patients with PD (14 patients with HoehnYahr stageⅠ, 8 patients with HoehnYahr stage Ⅱ, 8 patients with HoehnYahr stage Ⅲ, and 6 patients with HoehnYahr stage Ⅳ) and 20 agematched healthy control subjects. The metabolite ratios of Nacetylasparatate (NAA)/creatine (Cr), and cholinecontaining compounds(Cho)/Cr in patients with PD on different stage were compared with those in normal control group.Results NAA/Cr ratios were reduced significantly and Cho/Cr ratios were increased significantly in both frontal lobe in patients with HoehnYahr stageⅢ and Ⅳ compared to those in normal control group (P<0.01～0.005). There was no statistical significance between patients with HoehnYahr stageⅠ and Ⅱand normal control group. Conclusion There is significant abnormity of 1HMRS in the frontal lobe in patients with PD HoehnYahr stageⅢ and Ⅳ. Which suggests that 1HMRS is helpful to evaluate the stage of PD.

　　Key words：Parkinsons disease; magnetic resonance spectroscopy; frontal lobe

　　目前对帕金森病(PD)的研究主要集中于黑质纹状体系统，但是一些研究[13]证实PD常常伴有大脑皮质功能的改变。由于额叶皮质与基底节联系密切，对运动的发起和调节起重要作用，并且与语言和精神活动有关，对额叶皮质代谢变化的研究将有助于更深入了解PD的临床表现。质子磁共振波谱(1HMRS)是一种无损伤地进行活体脑组织代谢、生化研究及定量分析的方法[4,5]。为此，本研究通过对36例PD患者双侧额叶进行1HMRS检测，探讨PD患者额叶1HMRS的改变及其临床意义。

　　1 对象与方法

　　1.1 对象 (1)PD组：系2004年8月～2007年6月我院神经科门诊及住院PD患者36例，符合全国锥体外系疾病讨论会制定的诊断标准[6]，男22例，女14例;年龄45～75岁，平均(63.5±7.7)岁;病程 1～10年，平均(5.24±3.15)年。HoehnYahr分级：Ⅰ级14例，Ⅱ级8例，Ⅲ级8例，Ⅳ级6例。(2)正常对照组：20人，系同期来自本地健康体检者,除外精神神经疾病及脑外伤、脑手术等病史，体检及MRI检查无异常;男12人，女8人;年龄51～80岁，平均(64.3±8.2)岁。

　　1.2 方法

　　1.2.1 1HMRS检查 采用 Phlips Intera Master 1.5 T磁共振成像系统，使用标准头线圈作为发射和接收线圈，常规进行轴位、矢状位和冠状位SE T1WI(TR/TE=476/15 ms)和轴位TSE T2WI(TR/TE=3647/100 ms)扫描，矩阵256×256，层厚5 mm，间距0 mm。1HMRS采用T2WI轴位定位于一侧额叶选取正方体感兴趣区(VOI)，体素大小为15 mm×15 mm×15 mm，并在轴位、矢状位和冠状位上观察，使所选择的VOI尽量避开侧脑室及脑沟池内的脑脊液。选择点解析波谱序列(PRESS)采集波谱，TR/TE=2000/136 ms，激励200次，采集次数为128次。接收/发射增益调节、体素内匀场、水抑制和无水抑制扫描均由自动扫描程序完成，获得波谱后进行基线校正和相位校正。在T2WI轴位像上的另一侧额叶的对称部位选取同样的VOI，用以上的方法采集波谱。测定双侧额叶N乙酰基天门冬氨酸(NAA)、肌酸复合物(Cr)、含胆碱化合物(Cho)的波峰，用软件测量各峰下面积，计算NAA/Cr和Cho/Cr以及两侧的平均值。

　　1.2.2 统计学方法 检测结果用均数±标准差(±s)表示，用SPSS 11.0软件进行统计学处理。组间比较采用t检验，多组间比较采用方差分析，进一步两两比较采用最小显著差法。

　　2 结 果

　　2.1 PD组和正常对照组NAA、Cr、Cho波峰比较 正常对照组双侧额叶NAA、Cr、Cho的波峰高耸，波幅从高至低为NAA、Cr、Cho(图1)，双侧波谱基本相似。PD组HoehnYahrⅠ级和Ⅱ级患者1HMRS 表现与正常对照组相似;HoehnYahrⅢ级和Ⅳ级患者与正常对照组比较，NAA波幅显著降低、Cho波幅升高，而Cr波幅无明显改变 (图2)，双侧波谱基本相似。

　　2.2 PD组和正常对照组NAA/Cr和Cho/Cr值比较见表1。两组双侧额叶之间NAA/Cr和Cho/Cr值差异无统计学意义(均P>0.05);PD组HoehnYahrⅠ级和Ⅱ级患者额叶的NAA/Cr和Cho/Cr值与正常对照组差异无统计学意义(均P>0.05)，HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级患者额叶NAA/Cr值显著低于正常对照组(t=3.1008, P=0.0046; t=2.8770, P=0.0083)，Cho/Cr值高于正常对照组(t=4.5870, P=0.001; t=4.7977, P=0.001);HoehnYahr Ⅲ级与Ⅳ级患者之间差异无统计学意义(均P>0.05)。 表1 PD组和正常对照组额叶NAA/Cr和 Cho/Cr值比注：与正常对照组比较△P<0.01,*P<0.005;HY—HoehnYahr

　　3 讨 论

　　1HMRS是一种非介入性在体神经生化分析技术，其原理是利用不同电化学环境下原子核的共振频率发生化学位移，通过傅立叶转换成为按频率信号强度分布的波谱曲线。每一特定原子核在特定的分子环境中其精确的共振频率是恒定不变的，因而借助共振频率的差异有助于区分和识别不同代谢产物，并可以通过计算某物质在其特定频率下的信号强度来反映该物质的浓度。由于特定频率峰下的面积与特定频率原子核的共振数目成正比，故一般通过测量特定频率峰下的面积来反映组织中特定代谢物的浓度。通过1HMRS 检测对代谢物进行准确定量比较困难，所以大多数研究采用两种代谢物波峰下面积的比值来代表代谢物的相对浓度，根据这些代谢物相对浓度的多少来分析组织代谢的改变。Cr浓度在各种病理状态下均保持相对稳定，故一般将Cr作为波谱研究的内参照[7]，以Cr为参照的NAA/Cr和Cho/Cr值在一定程度上反映了NAA和Cho浓度的变化。NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物之一，在脑内几乎全部位于神经元内，是公认的反映神经元功能的内标物[7]，其浓度改变反映了不同疾病状态下神经元的变化情况。NAA浓度降低可能是由于神经元破坏、减少或线粒体功能失调所致[8]，还可能由于神经元细胞膜的破坏，NAA被暴露于使之降解的酶，因水解增加所致[9]。临床研究[10]和动物实验[11]均证明，NAA浓度降低与神经元或轴突的缺失有明显的相关性。因此，NAA浓度降低反映了神经元或轴突的破坏和缺失以及功能异常。Cho是细胞膜磷酯代谢的一个组成成分，参与构成细胞膜并反映膜的更新，其浓度的改变反映细胞膜合成和降解的变化[7]。细胞研究[12]证明，Cho在神经元和神经胶质细胞内均存在，但星形胶质细胞和少突胶质细胞内Cho的浓度明显高于神经元，故Cho的浓度增加提示有神经胶质细胞增生。因此，1HMRS不仅能检测到局部脑组织的代谢变化，而且能间接反映局部脑组织的神经细胞病理学改变。

　　本研究发现，PD组HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级患者额叶的NAA/Cr值均低于正常对照组(P<0.005,P<0.01)，Cho/Cr值均高于正常对照组(均P<0.005);HoehnYahrⅠ级和Ⅱ级患者额叶NAA/Cr和Cho/Cr值与正常对照组差异无统计学意义(均P>0.05);表明HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级PD患者额叶皮质存在代谢的改变。这与Lucetti等[13]的研究结果基本相似。用正电子发射断层扫描 (PET)和功能磁共振成像(fMRI)对PD患者的额叶皮质进行研究[2,3]，发现该区域存在代谢和功能障碍，也印证了本研究结果。由于NAA浓度降低提示有神经元或轴突的破坏和缺失以及功能异常[811]，Cho浓度增高提示细胞膜合成的增加[7]和有神经胶质细胞增生[12], Cr的浓度在同一个体脑内不同代谢条件下均保持相对稳定[7]。因此，HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级PD患者双侧额叶NAA/Cr降低可以反映这些部位有神经元或轴突的破坏和缺失，Cho/Cr增高可以反映这些部位有神经胶质细胞增生，这与PD的额叶病理学改变相一致[14]。可见，通过1HMRS检测PD患者额叶NAA/Cr和Cho/Cr值的变化，可以间接反映额叶神经细胞的病理学改变。

　　此外，本研究发现，在HoehnYahr Ⅲ级和Ⅳ级PD患者额叶NAA/Cr和Cho/Cr值发生明显改变，而在HoehnYahrⅠ级和Ⅱ级PD患者无明显改变，表明额叶NAA/Cr和Cho/Cr值的变化与PD的严重程度有关。本研究结果与PD的病情进展过程及临床表现相一致。Braak等[15]对α突触核蛋白(synuclein)与PD临床症状的关系的研究发现，αsynuclein随着PD的的病情进展逐渐累及多个系统，在PD早期黑质和中脑其他灰质核团以及脑的基底节受累，开始出现临床症状;后期病变进展到大脑皮质，出现典型的PD症状。因此，通过1HMRS观察PD患者额叶NAA/Cr和Cho/Cr值的变化，可以有助于对PD病情的评估。

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