健康成年人海马磁共振波谱与扩散加权成像研究
【摘要】 目的：利用氢质子磁共振频谱和扩散加权成像，分析健康青年、中年两个年龄组两侧海马的脑代谢物浓度及表观扩散系数（ADC值）的变化，旨在为各种与海马相关疾病的早期诊断和病情评估提供依据。方法：对40名健康青年、中年两组志愿者双侧海马行磁共振波谱（MRS）及扩散加权成像（DWI）检查，计算双侧海马N-乙酰天门冬氨酸/（肌酸+胆碱）NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值及表观弥散系数（ADC）值。结果：健康成年人左、右两侧海马的脑代谢物浓度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表观弥散系数（ADC）值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。健康青年组、与健康中年组海马的脑代谢物浓度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表观弥散系数（ADC）值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。结论：以氢质子磁共振频谱和扩散加权成像测定的NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值及ADC值为标准，为各种与海马相关疾病的早期诊断和病情评估提供依据。
【关键词】 健康成年人； 氢质子磁共振频谱； 扩散加权成像； 海马
Healthy Adult Hippocampal Magnetic Resonance Spectroscopy and Diffusion-weighted Imaging Studies/HAO Jing-jun，ZHUANG Wei-xiong，WEN Hai-zhong，et al.//Medical Innovation of China，2014，11（12）：072-074
【Abstract】 Objective： To analyze healthy young， middle-aged brain metabolite concentrations on both sides of the hippocampus in both age groups and apparent diffusion coefficient （ADC value） changes， aim at all species and providing the basis for early diagnosis and assessment of disease hippocampus-related diseases.Method：Checked two bilateral hippocampal magnetic resonance spectroscopy （MRS） and diffusion-weighted imaging （DWI）of 20 healthy young volunteers and 20 healthy middle-aged volunteers， calculated bilateral hippocampal N-acetyl aspartate/（creatine+gall alkali）NAA/（Cr+Cho）， NAA/Cr， NAA/Cho and Cho/Cr values and apparent diffusion coefficient （ADC） values.Result：Healthy adults left and right sides of NAA/（Cr+Cho），NAA/Cr，NAA/Cho， Cho/Cr and ADC value had no significant difference（P>0.05）. There had no significant difference of between healthy middle-aged group and the healthy young group in NAA/（Cr+Cho），NAA/Cr，NAA/Cho， Cho/Cr and ADC value（P>0.05）.Conclusion：The proton magnetic resonance spectrum and diffusion-weighted imaging measure NAA/（Cr+Cho）， NAA/Cr， NAA/Cho and Cho/Cr values and ADC value criteria for the early diagnosis of various diseases associated with the hippocampus and provide the basis for assessing the condition.
【Key words】 Healthy adults； Hydrogen proton magnetic resonance spectrum； Diffusion-weighted imaging； Hippocampus
First-author’s address：The People’s Hospital of Yunfu City，Yunfu 527300，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2014.12.027
海马内代谢物含量及ADC值的改变是判断海马正常生理状态和病理变化的基础，利用核磁共振对健康成年人海马的研究，可以为临床判断其正常变化与病情发展提供可靠依据，氢质子磁共振波谱是无创性、无射线辐射伤害，进行活体组织化学物质检测的唯一方法，可以提供脑的有关代谢信息，是中枢神经系统疾病鉴别诊断的重要方法之一，扩散加权成像（DWI）是目前唯一能检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法，本研究采用西门子1.5 T MRI检测了健康青年、中年人双侧海马代谢物的含量及ADC值的变化，来判断健康青年、中年人双侧海马代谢物含量和ADC值的正常范围，从而为健康成年人海马区生理变化以及异常疾病异常病理变化的研究提供影像学证据，现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 选取健康成年人40例，既往无精神疾病史及精神疾病家族史，无颅脑外伤、脑器质性疾病史及颅脑手术史，无精神活性物质滥用史，将其分为两组。其中21～30岁的20例作为青年组，平均年龄（23.9±4.6）岁。31～40岁的20例作为中年组，平均年龄（35.4±5.2）岁。本研究中所有受试者均签署研究知情同意书。
1.2 设备、扫描资料 研究使用的MRI设备是德国SIEMENS AVANTO1.5T超导型磁共振扫描仪，检查时患者置仰卧位在静息状态下进行，常规扫描为自旋回波T1WI、T2WI及FLAIR序列，T1WI序列：TR 500 ms，TE 11 ms；T2WI序列：TR 4550 ms，TE 99 ms；FLAIR序列：TR 9000 ms，TE 90 ms，在海马区选择20 mm×20 mm×20 mm的立方体的感兴趣区，选取海马为中心的位置并避开周围脑脊液及颅底结构，对所选择的感兴趣区进行手动匀场，应用PRESS序列定位采集MRS图像：TR 1500 ms，TE 135 ms，激励次数192，采集时间254 s。采集NAA、Cho、Cr的相对水平，DWI检查采用单次激发自旋回波-回波平面DWI序列，TR 3400 ms，TE 102 ms，本研究采用临床上常规应用的b值取0及1000 s/mm2的DWI序列。
1.3 后处理及图像分析 由两名有经验的影像科医师完成所获图像及数据的处理，排除取样部位的偏差，明确数据的稳定性，经西门子随机软件处理后转换为数据、图像来反映NAA、Cr、Cho的相对水平及ADC值范围，
1.4 统计学处理 采用SPSS 11.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验，计数资料采用 字2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 健康成年人左、右海马各项观察指标的比较 健康成年人左、右两侧海马的脑代谢物浓度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表观弥散系数（ADC）值比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。
2.2 健康青年组与中年组两侧海马各项观察指标的比较 健康青年组与健康中年组两个年龄组两侧海马的脑代谢物浓度NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr比值及表观弥散系数（ADC）值比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表2。
3 讨论
磁共振波谱（MRS）是利用磁共振现象和化学位移作用，对特定原子核及其化合物进行分析，是一种无创性、无辐射性研究活体组织生化代谢的一种新技术，将一个空间内许多信号分别用不同的峰值曲线显示而成，是目前唯一可以在活体进行无创性检测细胞水平代谢的检测方法，它可显示某些异常代谢物的出现及一些正常代谢产物含量的异常改变。本研究测定的代谢产物包括NAA、CHO和Cr。扩散加权成像（DWI）是一种对水分子扩散运动敏感的成像方法，DWI的对比度不取决于T1、T2弛豫时间，而取决于水分子的扩散运动，主要根据D值（D 为扩散系数）分布成像，常用ADC来描述在活体扩散成像上观察到的表观作用，反映组织微观结构和微观运动的内部特征，在分子水平提供反映脑功能状态的独特信息[1]。它具有早期诊断价值及能够在常规影像形态学发生肉眼可视的改变前探测到病变异常特点[2]，可以检测出与组织的含水量改变有关的形态学和生理学的早期改变。本研究主要是研究健康成人海马两侧ADC值的变化。
N-乙酰天冬氨酸（NAA）是脑内含量仅少于谷氨酸的一种氨基酸，因其主要存在于神经元胞体和轴突中，主要由线粒体产生，而不存在于神经胶质细胞，故被认为是神经元的标志物[3]。NAA的波谱位于2.0 ppm处，其浓度改变反映了不同疾病状态下神经元的变化情况，有研究表明NAA其浓度与神经元的成熟和数量有关[4]。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。黄海东等[5]利用氢质子磁共振波谱研究认为年龄小于50岁NAA浓度无明显变化，本研究所得出的数据表明健康成人左右两侧及健康中、青年组海马区的NAA浓度无明显变化，即脑内神经元数量无明显减少。
胆碱（Cho）是细胞膜磷脂代谢的中间产物，是生物体内合成磷脂、卵磷脂、溶血卵磷脂、胆碱缩醛磷脂、神经鞘磷脂等重要膜成分的前体，它同时也是脑内重要的神经递质乙酰胆碱生物合成的前体，Cho的波谱位于3.2 ppm处，Cho峰值的增加与膜崩解、翻转增加、髓鞘形成及炎症有关[6]。安维民等[7]认为健康成人脑内Cho浓度与年龄无关，本研究结果表明健康成人海马左右两侧及健康中、青年组海马区的cho值无明显差异，说明胆碱类物质和神经的髓鞘在成年人中并不随年龄的增长而变化。
肌酸（Cr）包括肌酸、磷酸肌酸及较低水平的γ-氨基丁酸等，主要存在于神经细胞和胶质细胞中，反映的是能量代谢，是高能磷酸盐的储备形式及ATP和ADP的缓冲剂，Cr的波谱位于3.02 ppm处，Cr在脑细胞中通过存储高能磷酸键起缓冲剂的作用，用来维持组织的能量依赖系统，反映大脑代谢平衡的维持情况，能量代谢减退时增加，同时参与了细胞膜与髓鞘的构成[8]。有研究发现Cr的浓度在脑内不同代谢条件下包括病理状态下其总量是相对恒定的，常被用作与其他代谢物比较的标准[9]。本研究结果表明健康成人海马左右两侧及健康中、青年组海马区的Cr值无明显差异。故健康成人海马左右两侧及健康中、青年组海马区的NAA/（Cr+Cho）、NAA/Cr、NAA/Cho和Cho/Cr值无明显差异。
扩散加权成像（DWI）即利用表观弥散系数（ADC值）值分布成像，ADC通过取两个不同的b值计算得到，其公式为ADC=ln（s2/s1）/（b2-b1），其中s2和s1分别是b值为0和1000 s/mm2的信号强度，b为弥散敏感系数。利用以上公式计算出的ADC值去除了患者的运动及梯度磁场等的影响，可代表水分子在组织内的弥散能力，ADC值越高，组织内水分子弥散运动越强，在DWI图上表现为低信号，相反ADC值越低，DWI图上表现为高信号。金琴娣等[10]研究健康正常成年人两侧ADC值无明显差异，本研究结果表明健康成人海马左右两侧及健康中、青年组海马区的ADC值无明显差异。
代谢变化往往早于形态学改变，因此通过观察海马代谢物的改变有助于早期发现与海马相关的疾病。目前1H-MRS和DWI广泛地应用于临床疾病辅助诊断，笔者通过本研究初步了解正常健康成人海马代谢物特征及浓度，在这基础上继续建立正常的参照体系，为各种与海马相关疾病的早期诊断和病情评估提供依据。
参考文献
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（收稿日期：2014-01-22） （本文编辑：黄新珍）