正常人颞叶质子磁共振波谱研究

　　作者：黄海东 作者单位：610083四川省成都市，成都军区总医院神经外科

　　【摘要】 目的 运用质子磁共振波谱(1HMRS)研究年龄对正常人颞叶脑组织代谢物浓度的影响。 方法 将80例健康人分为4个不同年龄组并对双侧颞叶进行1HMRS检测，对比分析不同年龄组的颞叶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比值的变化。 结果 随着年龄的增长，在≤50岁年龄段颞叶的NAA/Cr和Cho/Cr比值无明显改变(P>0.05)，但在>50岁年龄段颞叶的NAA/Cr比值逐渐降低(P<0.05)、Cho/Cr比值逐渐增高(P<0.05)。 结论 1HMRS是一种可以为正常人颞叶与年龄相关的代谢物浓度改变提供有价值信息的无创技术。

　　【关键词】 正常人 质子磁共振波谱 颞叶

　　Study on proton magnetic resonance spectroscopy in temporal lobe of normal human HUANG Haidong，GU Jianwen， ZHAO Kai，XIA Xun，YANG Wentao. Department of Neurosurgery; YANG Chunmin.Department of Radiology，General Hospital of Chengdu Military Command，Chengdu 610083，China

　　【Abstract】　Objective To explore the effect of age on temporal lobe metabolite concentrations in normal human using proton magnetic resonance spectroscopy (1HMRS). Methods 1HMRS localized to both temporal lobes，was carried out in 80 healthy volunteers who were divided into four groups according to age. The metabolite ratios of Nacetylasparatate (NAA)/creatine (Cr)，and cholinecontaining compounds(Cho)/Cr in different groups were compared and analysed. Results No significant ageassociated changes in temporal lobe NAA/Cr and Cho/Cr ratios were observed in ≤50 age groups (P>0.05). However，temporal lobe NAA/Cr ratios were decreased gradually with age and Cho/Cr ratios were increased gradually in groups with an age over 50 (P<0.05). Conclusions 1HMRS is a noninvasive technique that can provide useful information concerning the ageassociated changes of temporal lobe metabolite concentrations in normal human.

　　【Key　words】 normal human; proton magnetic resonance spectroscopy; temporal lobe

　　人脑由成熟至衰老经历一系列复杂的生理生化改变，而这些改变与脑组织代谢物浓度的改变密切相关。质子磁共振波谱(1HMRS)是一种可无损伤地进行活体定位脑组织的代谢、生化研究及定量分析的方法[1]。应用1HMRS研究年龄对正常人脑组织代谢物浓度的影响国外已有许多报道[24]，但国内的研究报道甚少。本研究通过对我国正常成人颞叶脑组织内代谢物质进行半定量研究，探讨年龄对正常人颞叶脑组织代谢物浓度的影响，发现其变化规律，为研究正常人颞叶脑组织的正常生理生化进程以及正常人与一些疾病如癫和阿尔茨海默病等的鉴别诊断提供客观的依据[5]。

　　1 对象与方法

　　1.1 对象 从≥18岁的正常健康志愿者中，除外精神神经疾患及脑外伤、脑手术等病史，经临床及磁共振检查确定为健康者作为检查对象。共80例，其中男40例，女40例。年龄18～80岁。按18～35岁、36～50岁、51～65岁、66～80岁分为4组，每组20例，每组男女各10例。

　　1.2 方法 检查采用Phlips Intera Master 1.5T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轴位定位于一侧颞叶选取正方体感兴趣区(VOI)，体素大小为10 mm×10 mm×10 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轴位像上的另一侧颞叶的对称部位选取同样的VOI，用以上的方法采集波谱。双侧颞叶波谱采集全过程约需20 min。所测定的代谢产物主要包括N乙酰基天门冬氨酸(NAA)、肌酸复合物(Cr)、含胆碱化合物(Cho)。用公司提供的软件测量各峰下面积并分别计算NAA/Cr和Cho/Cr比值，并对相应年龄组的正常人颞叶NAA/Cr和Cho/Cr的比值进行对比分析。

　　1.3 统计学分析 对所有测量结果利用SPSS 11.0软件包进行计算机统计学处理，数据采用±s表示，分别采用配对t检验、方差分析和直线相关分析统计试验结果，以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 正常人不同年龄组颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值的对比分析 正常人不同年龄组颞叶1HMRS表现为，NAA、Cr、Cho的波峰高耸，其中NAA位于2.0 ppm,Cr位于3.02 ppm,Cho位于3.2 ppm。通过对颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值的对比分析发现,与18～35岁年龄组相比，36～50岁年龄组NAA/Cr和Cho/Cr比值无明显改变(P>0.05)，而>50岁的2个年龄组NAA/Cr比值均有显著降低(P<0.05)、Cho/Cr比值均有显著增高(P<0.05)，并且2个年龄组间也有显著性差异(P<0.05)。见表1。 表1 各组颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值 注：与18～35岁及36～50岁年龄组比较，*P<0.05;与51～65岁组比较，△P<0.05

　　2.2 正常人颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值与年龄的相关分析 根据不同年龄组颞叶代谢物相对浓度比值的数据变化规律，以50岁为折点分别做两阶段的比值与年龄的相关分析。在≤50岁年龄段NAA/Cr及Cho/Cr比值与年龄均无明显相关性(r=-0.186、-0.322，P>0.05);在>50岁年龄段NAA/Cr比值与年龄呈负相关(r=-0.788，P<0.05)，Cho/Cr比值与年龄呈正相关(r=0.690，P<0.05)。

　　2.3 正常人颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值与性别的关系 将不同年龄组的颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值分别按男女性别分组，然后进行每组男女间的配对t检验。结果显示各组NAA/Cr和Cho/Cr比值男女间均无显著性差异(P>0.05)。

　　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频率信号强度分布的波谱曲线。由于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。由于通过1HMRS检测对代谢物进行准确绝对定量比较困难，所以大多数作者采用2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。目前在大多数1HMRS的研究中主要检测NAA、Cho和Cr在局部脑组织中的浓度。NAA的波谱位于2.0 ppm处，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，是公认的反应神经元功能的内标物[6]，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的破坏减少或线粒体功能失调所致[7]，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[8]。临床研究和动物实验均证明，NAA浓度降低与神经元或轴突的缺失有明显的相关性[910]。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的异常。Cho的波谱位于3.2 ppm处，包括胆碱、磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱，反映脑内总的胆碱量，这些物质主要存在于细胞膜上，是细胞膜磷脂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[6]。有研究证实，Cho浓度的增高与细胞膜的降解增加引起可溶性Cho浓度的增高相关[11]。Cr的波谱位于3.02 ppm处，包括肌酸与磷酸肌酸，其作为高能磷酸化的储备以及ATP和ADP的缓冲剂可能对维持脑细胞中的能量依赖系统发挥作用。由于Cr在同一个体脑内不同代谢条件下均保持相对稳定，故Cr常作为波谱研究的内参照[6]。可见以Cr为参照的NAA/Cr和Cho/Cr比值在一定程度上反映了NAA和Cho浓度的变化。

　　本研究通过对不同年龄组正常人颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值的比较以及与年龄的相关分析中可以看出，随着年龄的增长，在≤50岁年龄段NAA/Cr和Cho/Cr比值无明显改变，但在>50岁年龄段NAA/Cr比值逐渐降低、Cho/Cr比值逐渐增高。与年龄相关的颞叶NAA/Cr比值的变化规律提示，颞叶脑组织内神经元和轴突在≤50岁年龄段保持完整和功能正常，但在>50岁年龄段有破坏和缺失以及功能的异常并且随年龄的增长其改变程度逐渐加重;与年龄相关的颞叶Cho/Cr比值的变化规律提示，颞叶脑组织内细胞膜在≤50岁年龄段保持完整，但在>50岁年龄段降解增加并且随年龄的增长其改变程度逐渐加重。我们推测其原因可能是，由于与年龄有关的神经系统老化对颞叶脑组织内神经元和轴突的变性和死亡起着重要的作用，随年龄的增长到一定阶段颞叶脑组织内神经元和轴突呈退行性改变，从而导致其神经元和轴突有破坏和缺失以及功能的异常。组织病理学证实，正常老年人的脑组织有一定程度的神经元缺失和容量减少[12]。Simic等[13]研究发现，正常人随着年龄增长每10年脑组织内NAA浓度约减少2.5%，并且与组织病理学的神经元缺失程度相一致。此外，NAA浓度的减少和Cho浓度的增加发生在>50岁阶段，与以前报道的在此年龄阶段脑组织容量明显减少相一致[14]。因此，本研究结果与组织病理学和解剖学研究结果相一致，并且与以前的1HMRS研究结果相一致[24]。另外，本研究还发现，正常人同一年龄组颞叶NAA/Cr和Cho/Cr比值男女间均无显著性差异。此结果与以前的研究结果一致[4]。

　　本研究说明在正常人老化过程中，颞叶脑组织代谢物浓度发生了变化，可能反映了脑老化的神经生理根源——与细胞膜转运加快、细胞能量代谢变化有关的神经元细胞丢失、损伤引起的功能障碍及胶质细胞数量的增加;提示1HMRS可以为研究正常人颞叶脑组织的正常生理生化进程以及正常人与一些疾病如癫和阿尔茨海默病等的鉴别诊断提供客观的依据;也提示在判断颞叶1HMRS结果时，不应把正常老化过程中的波谱变化误认为异常或病变。

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