磁共振波谱及扩散加权成像在糖尿病患者脑损伤评估中的应用

黄晶晶，陈爱华，赵云

(1三峡大学医学院，湖北宜昌443002；2宜昌市第一人民医院)

磁共振波谱及扩散加权成像在糖尿病患者脑损伤评估中的应用

黄晶晶1，陈爱华2，赵云1

(1三峡大学医学院，湖北宜昌443002；2宜昌市第一人民医院)

目的探讨磁共振波谱(MRS)及扩散加权成像(DWI)评估糖尿病患者脑损伤的价值。方法选择单纯2型糖尿病患者30例(糖尿病组)及同期体检健康者30例(对照组)，均行3.0T MR常规扫描及MRS、DWI，测量双侧半卵圆中心的ADC值、eADC值、N-乙酰天门冬氨酸与肌酸比值 (NAA/Cr)、胆碱复合物与肌酸比值(Cho/Cr)及N-乙酰天门冬氨酸与胆碱复合物比值(NAA/Cho)，并分析糖尿病组各指标的相关性。结果糖尿病组双侧半卵圆中心ADC值、左侧半卵圆中心Cho/Cr均高于对照组，双侧半卵圆中心eADC值、NAA/Cr与NAA/Cho均低于对照组(P均<0.05)。两组右侧半卵圆中心Cho/Cr比较无统计学差异(P>0.05)。糖尿病组双侧半卵圆中心ADC值、eADC值与NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho均无显著相关性(P均>0.05)。结论MRS及DWI 可有效显示糖尿病患者脑部功能区的代谢状况及脑组织水分子改变，其相关参数改变可为糖尿病患者脑损伤评估提供量化依据。

糖尿病；磁共振波谱；扩散加权成像；脑白质；代谢

我国糖尿病发病率以每年0.1%的速度递增，预测2030年全球糖尿病发病率将超过4%[1]。国内研究调查显示，我国成人糖尿病发病率接近11.6%[2]。糖尿病患者容易发生脑血管疾病，其致残率及致死率均较高。磁共振成像(MRI)技术能发现脑部细微结构和功能改变，对早期发现并评估脑损伤具有重要意义。磁共振波谱(MRS)是测定活体内某一特定组织区域化学成分的惟一的无损伤技术，是在MRI基础上发展而来的新型功能分析诊断方法。扩散加权成像(DWI)是近年来兴起的一种功能成像技术，能从分子水平反映组织水分子变化，同时能够检测出与组织含水量有关的早期形态学和生理学改变。MRS及DWI检查可无创、敏感地显示早期脑白质微结构改变，但其在糖尿病患者脑损伤评估中的应用价值报道较少。为此，我们进行了如下研究。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2016年3月～2017年3月宜昌市第一人民医院内分泌科收治的单纯2型糖尿病患者30例作为糖尿病组，男15例、女15例，年龄41～63岁，受教育年限9～12年，糖尿病病程2～10年。均符合2010年美国糖尿病学会(ADA)2型糖尿病诊断标准。排除标准：①合并影响认知功能的精神及神经疾病等；②肝、肾功能不全及冠心病、脑血管意外(脑出血或脑梗塞)、肿瘤、外伤、感染或有中枢神经系统障碍体征(失语、偏瘫、偏深感觉障碍)等；③酒精依赖以及其他精神疾病相关药物滥用；④糖尿病急性代谢并发症、曾有严重低血糖发作及酮症酸中毒；⑤左利手。选择同期体检健康者30例作为对照组，男15例、女15例，年龄41～63岁，受教育年限9～12年，均为右利手。两组性别、年龄和受教育年限均具有可比性。本研究通过伦理委员会审核，受试者均签署知情同意书。

1.2 MRS及DWI检查 使用GE 3.0T超导磁共振成像系统及配套8通道头颈线圈，扫描序列包括横轴位T1加权像、T2加权像、FLAIR序列、DWI序列及MRS序列。DWI序列扫描时间为56 s，TR=4 000 ms，TE=MIN，矩阵128×130，视野(FOV)=24×18，层厚5 mm，层间距0 mm，b值取1 000 s/mm2。MRS采集选用二维多体素点分析法(PRESS)序列，TR=1 000 ms，TE=144 ms，Phase16，NEX=1，采集次数128次，采集时间为5分28秒。扫描范围从枕骨大孔至颅顶。扫描后排除受试者头颅平扫图像上比较明显的结构及图像异常(如脑肿瘤、脑梗塞等)，以及某些发育变异(如透明隔囊肿和大枕大池等)，还有其他原因造成的不同程度的伪影。 图像处理： 将数据传至AW4.6后处理工作站Functool 9.4.05，感兴趣区(ROI)在DWI序列横轴位进行定位，所选层面为侧脑室上方半卵圆中心层面，选取ROI为2个对称性区域，均为方形，大小56.3 mm2。所有ROI设置由一名有经验的放射科医师独立进行，取平均值后进一步分析，分别得出左、右侧半卵圆中心的N-乙酰天门冬氨酸与肌酸比值 (NAA/Cr)、胆碱复合物与肌酸比值(Cho/Cr)及N-乙酰天门冬氨酸与胆碱复合物比值(NAA/Cho)。在同一后处理工作站，由同一名医师设置ROI测量，选取的ROI尽可能与MRS选取的面积大小、位置一致，测得ADC值、eADC值。

2 结果

2.1 两组双侧半卵圆中心MRS及DWI相关指标比较 见表1。

表1 两组双侧半卵圆中心MRS及DWI相关指标比较

注：与对照组比较，*P<0.05。

2.2 MRS及DWI指标的关系 糖尿病组双侧半卵圆中心ADC值、eADC值与NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho均无显著相关性(P均>0.05)。

3 讨论

糖尿病患者易发生脑血管疾病的机制可能为：①慢性持续性高血糖使线粒体产生大量活性氧(ROS)，其所诱导的氧化应激反应导致线粒体功能受损[3]和中枢神经细胞凋亡[4]；高血糖导致血管内皮功能和血小板功能障碍，血液黏稠度增加，血管变狭窄、甚至阻塞，最终发展为腔隙性脑梗死或脑卒中[5]。②长时间缺乏胰岛素使得神经纤维发生脱髓鞘改变。③胆固醇代谢异常使突触和神经元功能受损，从而发生神经系统退行性改变[6]。④糖尿病患者脑组织内β淀粉样蛋白(Aβ)沉积和异常过度磷酸化的干数管结合蛋白(Tau)增多；Aβ沉积可引起炎性因子激活，神经元缺损，导致中枢整合功能异常；Tau异常过度磷酸化后，与微管结合能力降低，导致微管结构易被破坏，引起突触丢失，神经元功能受损[7]。陈志晔等[8]DWI分析结果显示，2型糖尿病患者双侧大脑局部脑实质ADC值均升高，认为糖尿病脑皮层改变与灰质内髓鞘、神经突触和胰岛素受体功能缺失有关。相关研究表明，脑皮层ADC值升高反映脱髓鞘和轴突损失[9]。eADC值即指数化表观弥散系数，与ADC值呈负相关，其可消除“T2透射效应”的干扰，较ADC值更为准确。本研究结果发现，糖尿病患者双侧半卵圆中心ADC值均明显高于对照组，eADC值均明显低于对照组。推测糖尿病患者存在代谢异常，导致突触和神经元功能受损，突触数量减少，细胞内间隙扩大，水分子扩散能力增强。

在MRS检查中所显示的NAA峰是正常脑组织第一大峰，仅存在于神经元内，是神经元存活的标志。Cho可反映细胞膜的代谢状况和神经胶质细胞增殖情况；Cr值一般比较稳定，常作为其他代谢产物信号强度的参照物。本研究结果显示，糖尿病组左侧半卵圆中心Cho/Cr高于对照组，双侧半卵圆中心NAA/Cr、NAA/Cho均低于对照组，说明糖尿病患者双侧半卵圆中心均存在神经元缺失，神经细胞功能及代谢障碍。Sinha等[10]MRS分析显示，糖尿病患者右侧额叶和右侧顶-枕区NAA曲线下面积明显低于对照组。Lin等[11]研究发现，糖尿病患者豆状核NAA/Cr减小，Cho/Cr增大。Brundel等[12]研究发现，糖尿病患者双侧海马及顶叶白质等部位NAA/Cr下降。以上研究均表明，糖尿病患者部分脑区神经元功能受损。另外有研究显示，在糖尿病患者脑结构发生变化之前，可测得海马及额叶等特定部位代谢产物值变化，提示糖尿病早期存在部分神经元缺失和功能障碍[13]。徐丽娟等[14]研究发现，MRS对糖尿病酮症酸中毒早期患者出现的脑损害具有较高的诊断价值。因此，检测代谢物质在大脑内的含量变化可以提供常规MRI不能获得的病变脑区的生化信息，是常规成像的补充，有助于判断大脑损伤程度及治疗后的转归情况。本研究相关性分析发现，糖尿病组双侧半卵圆中心ADC值、eADC值与NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho均无显著相关性，表明MRS及DWI两种检查的相关指标在糖尿病患者脑损伤评估中并无相关性。

综上所述，MRS、DWI能够发现糖尿病患者脑部功能区的代谢状况及脑组织水分子改变，其相关参数改变可为糖尿病脑损伤诊断提供客观的量化依据。本研究在MRS的基础上进行改进，在DWI轴位图像上进行定位，使后处理可在同一扫描层面上进行；同时采用了多体素扫描，不仅提高了测量结果的准确性，并且可同步观察糖尿病患者双侧半卵圆中心ADC值、eADC值及脑内代谢产物变化。但本研究也存在一定的局限性：①样本量较小且手动勾画ROI，存在一定的误差；②测量部位只局限在半卵圆中心；③分析手段有限。随着MRI技术的不断发展，未来将测量多个部位的ADC值、eADC值及脑内代谢产物，以对糖尿病脑损伤进行更深入、全面研究。

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赵云(E-mail： Zhaoyun@ctgu.edu.cn)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.44.027

R587.1

B

1002-266X(2017)44-0083-03

2017-03-13)