小脑亚型多系统萎缩的磁共振脑功能成像研究

【摘要】第一部分DTI评价小脑亚型多系统萎缩的研究目的：应用磁共振扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)技术研究MSA-C患者脑组织病变情况,探讨其在桥脑-小脑系统和黑质纹状体投射系统区域微观结构改变；病理学上已证实MSA患者的桥脑横行纤维(脑桥小脑皮质纤维)和纵行纤维(皮质脊髓束)发生变性,应用DTI技术是否能反映MSA-C患者桥脑中这些纤维微观结构的改变,并进一步探讨常规磁共振成像(MRI)上的“十字征”的进展与桥脑纤维变性程度之间的关联。方法：采用3.0T超高场磁共振扫描仪进行研究,对30例MSA-C型患者、30例健康志愿者进行常规MRI及DTI扫描,分别测量尾状核头、壳核、苍白球、小脑中脚、小脑半球白质、桥脑的部分各向异性(fractionalanisotropy,FA)值及平均弥散系数(meandiffusivityMD)值,分别比较MSA-C型组和正常对照组桥脑-小脑系统和黑质纹状体投射系统6个感兴趣区FA及MD值的差异。再将感兴趣区分别设置在两组人员的桥脑横行纤维和纵行纤维走行区域即桥脑交叉纤维及内囊后肢、大脑脚,测量其FA和MD值分别进行比较。“十字征”根据T2WI序列常规MRI桥脑轴位分为3期：0期组,阴性即桥脑上未见异常信号；Ⅰ期组,即仅见上下方向走行的垂直线；Ⅱ期组,即上下方向走行的垂直线和水平走行的直线相交形成完整“十”字。单因素方差分析(ANOVA)用于MSA-C型组与正常对照组间及MSA-C型“十字征”分期各组与正常对照组间的比较；用Spearman秩相关分析,分析FA、MD值与MSA-C型“十字征”分期各组之间的相关性。结果：MSA-C型组与正常对照组相比,桥脑、小脑半球白质、小脑中脚FA值显著下降,MD值显著升高；壳核FA值及MD值均升高,差异有统计学意义。而苍白球及尾状核的FA值、MD值比较差异均无统计学意义；在MSA-C型患者的桥脑横行纤维和纵行纤维DTI研究中,在MSA-C型组与正常对照组间对比及在MSA-C型“十字征”分期各组与正常对照组间比较,FA值及MD值均有显著差异；FA值和MD值与MSA-C型组分期有着显著相关性,即伴随FA值逐渐下降、MD值逐渐升高时“十字征”逐渐形成。结论DTI能检测MSA-C型患者桥脑横行纤维和纵行纤维微观结构的改变,受累明显区域为橄榄-桥脑-小脑系统和壳核；部分MRI正常的病例DTI可见异常改变；脑桥小脑皮质纤维变性及皮质脊髓束发生变性时,脑桥“十字征”逐渐形成。第二部分1H-MRS评价小脑亚型多系统萎缩的研究目的：应用磁共振氢质子波谱(1H-protonmagneticresonancespectroscopy,1H-MRS)研究小脑性共济失调型多系统萎缩患者(MSAwithpredominantcerebellarataxia,MSA-C)的额叶、纹状体、桥脑及小脑代谢特点；探讨桥脑区各代谢指标与常规磁共振成像(MRI)上的“十字征”进展之间的关联性。方法：采用3.0T超高场磁共振扫描仪进行研究,对30例MSA-C、30例健康志愿者进行1H-MRS测定,感兴趣区(ROIs)为双侧额叶、纹状体(尾状核、壳核)、右侧小脑及桥脑,主要分析指标为各脑区N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate,NAA)/肌酸(Creatine,Cr)、胆碱(Choline,Cho)、肌酸(Cr)、肌醇(Myoinositol,MI)/肌酸(Cr),应用独立样本t检验比较MSA-C患者组与正常对照组之间的差异。“十字征”根据常规MRI桥脑轴位T2WI序列分为3期：0期组,阴性即桥脑上未见异常信号；I期组,即仅见上下方向走行的垂直线；Ⅱ期组,即上下方向走行的垂直线和水平走行的直线相交形成完整“十”字。在桥脑区,用单因素方差分析(ANOVA)比较“十字征”分期各组与正常对照组间NAA/Cr、Cho/Cr及MI/Cr的比值。用Spearman秩相关分析,分析桥脑区NAA/Cr、Cho/Cr及MI/Cr比值与MSA-C型“十字征”分期各组之间的相关性。结果：MSA-C型组纹状体、右侧小脑及桥脑的NAA/Cr比值与正常对照组比较均显著降低(p<0.05);MSA-C型组纹状体、右侧小脑及桥脑MI/Cr的比值与正常对照组比较均显著升高(p<0.05);MSA-C型组桥脑区的Cho/Cr比值与正常对照组比较显著降低p<0.05)；MSA-C型组纹状体、右侧小脑的Cho/Cr比值与正常对照组比较均无显著差异(p>0.05)；额叶白质区的NAA/Cr、Cho/Cr及MI/Cr比值在两组之间比较均无显著差异(p>0.05)。在桥脑区比较“十字征”分期各组与正常对照组NAA/Cr比值：“十字征”分期各组与正常对照组比较均显著降低p<0.05),Ⅱ期组与0期组比较显著降低p<0.05),此外组间两两比较均无显著差异p>0.05)；比较Cho/Cr比值时：“十字征”分期各组与正常对照组比较结果均无显著差异(p>0.05),其余组间两两比较均无显著差异p>0.05)；比较MI/Cr比值时：Ⅱ期组与正常对照组比较显著升高(p<0.05),除此之外,组间两两比较均无显著差异p>0.05)；在桥脑区1H-MRS各代谢指标与“十字征”分期各组之间的相关性如下：有关NAA/Cr代谢物,r=—0.756,p=0.000；有关Cho/Cr代谢物,r=—0.405,p=0.001；有关MI/Cr代谢物,r=0.402,p=0.001。即当MSA-C型患者桥脑NAA/Cr、Cho/Cr比值逐渐下降、MI/Cr比值逐渐升高时,“十字征”也逐步形成。结论：应用1H-MRS检测可反映MSA-C型患者脑组织一些相关病理改变,例如神经元的变性缺失及神经胶质细胞的增生,病变主要累及部位为纹状体、桥脑及小脑；部分常规MRI表现正常的MSA-C型患者通过桥脑区波谱检测可见桥脑波谱异常改变；桥脑区NAA、Cho及MI的改变与“十字征”分期具有相关性。第三部分SWI对小脑亚型多系统萎缩脑内铁沉积的定量研究目的：探讨ESWAN序列中相位图用于正常脑铁沉积测量的可行性以及初步研究小脑亚型多系统萎缩患者脑内铁沉积的分布特点。方法：采用3.0T超高场磁共振仪器进行研究,对30例MSA-C型患者、30例健康志愿者进行常规MRI及ESWAN序列扫描,经工作站Functool软件后处理在相位校正图上分别测量双侧黑质、红核、苍白球、壳核、尾状核和丘脑的相位校正值CP。将正常对照组所得CP值与相对应部位脑组织的含铁量进行直线回归分析。并应用独立样本t检验比较MSA-C患者组与正常对照组颅内相对应各部位CP值之间的差异。结果：黑质、红核、苍白球在相位图及其minIP重建图像上均呈对称的均匀低信号,所显示核团边界清晰,与周围脑组织信号强度对比明显,壳核和尾状核的信号也较低。黑质、红核、苍白球、壳核、尾状核及丘脑的平均CP值依次为：—0.162、—0.157、—0.125、—0.098、—0.110、—0.033。CP值与铁含量呈负线性相关(r=—0.86,p=0.029<0.05),直线回归方程为y=-0.006x-0.0024(y为局部组织CP值,x为局部脑组织所含铁量)。MSA-C患者双侧壳核的相位值与正常对照者比较显著降低(p<0.05),其它各兴趣区的相位值比较差异均无显著性(p>0.05)。结论：3.0T磁共振ESWAN序列的相位图及其minIP重建图可以清晰显示脑铁沉积分布情况；相位校正图上测量的CP值与正常脑铁含量呈直线负线性相关,可以通过测得的CP值量化分析局部脑组织中铁含量；壳核是MSA-C患者脑铁异常沉积的主要部位,而在黑质、红核、苍白球、丘脑和尾状核等部位铁沉积变化不明显。
【作者】杨海俠；
【导师】王小宜；
【作者基本信息】中南大学，临床医学，2014，博士
【关键词】多系统萎缩；小脑亚型多系统萎缩；磁共振成像；弥散张量成像；各向异性分数；平均弥散系数；磁共振氢质子波谱；磁敏感加权成像；相位图；CP值；脑铁沉积；

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