酒依賴患者胼胝體纖維的磁共振彌散張量成像檢查結(jié)果分析

洪珊珊，趙中，韓伯軍，王慶廣，姜歧濤，鄭勇強，劉定華

(1南京醫(yī)科大學附屬蘇州醫(yī)院，江蘇蘇州215001；2東南大學醫(yī)學院附屬江陰醫(yī)院)

酒依賴患者胼胝體纖維的磁共振彌散張量成像檢查結(jié)果分析

洪珊珊1，2，趙中1，韓伯軍2，王慶廣2，姜歧濤2，鄭勇強2，劉定華2

(1南京醫(yī)科大學附屬蘇州醫(yī)院，江蘇蘇州215001；2東南大學醫(yī)學院附屬江陰醫(yī)院)

目的 通過磁共振彌散張量成像的纖維跟蹤技術(shù)，觀察分析酒依賴患者胼胝體纖維數(shù)量及結(jié)構(gòu)的變化。方法 酒依賴患者(病例組)48例，年齡、性別、受教育年限與之相匹配的正常志愿者(對照組)50例。對兩組患者進行頭部T1加權(quán)三維磁共振成像及彌散張量成像檢查，計算并比較兩組胼胝體纖維數(shù)目及其各向異性分數(shù)(FA)、表面擴散系數(shù)(ADC)。結(jié)果 病例組總胼胝體纖維數(shù)為(2 587±654)條，對照組為(2 875±758)條，兩組相比，P<0.05；病例組胼胝體前1/3部纖維數(shù)目為(782±254)條，對照組為(987±244)條，兩組相比，P<0.01。病例組總胼胝體FA值為0.61±0.02，對照組為0.62±0.02，兩組相比，P<0.05；病例組胼胝體前1/3部FA值為0.59±0.03，對照組為0.61±0.03，兩組相比，P<0.01。病例組總胼胝體ADC值為(0.94±0.07)×10-3mm2/s，對照組為(0.91±0.07)×10-3mm2/s，兩組相比，P<0.05；病例組胼胝體前1/3部ADC值為(0.94±0.06)×10-3mm2/s，對照組為(0.87±0.08)×10-3mm2/s，兩組相比，P<0.01。結(jié)論 酒依賴患者胼胝體纖維數(shù)目及結(jié)構(gòu)異常，這種異常在胼胝體前1/3部纖維更明顯。

酒依賴；胼胝體；胼胝體纖維；磁共振成像；彌散張量成像；纖維跟蹤技術(shù)

Magnetic resonance diffusion tensor imaging of the fiber of corpus callosum in alcohol-dependent patients

酒依賴是不可忽視的社會問題和醫(yī)學問題。酒依賴可導致多種軀體疾病、精神障礙及認知功能損害[1,2]。近年來隨著神經(jīng)影像學技術(shù)的不斷發(fā)展，為我們揭示了酒依賴的神經(jīng)生物學基礎。國外已有研究[3～5]發(fā)現(xiàn)酒依賴患者存在胼胝體結(jié)構(gòu)異常。然而迄今為止國內(nèi)尚無基于磁共振彌散張量成像(DTI)的纖維跟蹤技術(shù)研究酒依賴患者胼胝體纖維結(jié)構(gòu)的報道，本研究通過該技術(shù)對酒依賴患者胼胝體纖維的數(shù)量及結(jié)構(gòu)進行了觀察?，F(xiàn)將結(jié)果分析如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2009年8月～2014年8月東南大學醫(yī)學院附屬江陰醫(yī)院確診的酒依賴患者48例(病例組)，男40例、女8例，年齡40～60歲，智商(92.59±8.43)分，受教育年限(12.4±3.5) a，日飲酒量(363.32±75.50)mL(受檢前近期日飲酒量200～700 mL)，日飲酒量折合純酒精(185±67)g，持續(xù)飲酒時間(18.92±7.53)a。符合Sacanella關于慢性過量飲酒的標準[6]：每日飲酒中酒精量>100 g，連續(xù)飲酒超過24個月。符合國際疾病分類(ICD-10)酒依賴診斷標準及《中國精神障礙分類與診斷標準》(第3版)中酒精依賴綜合征的診斷標準。治療時間>1周，無明顯戒斷癥狀，排除重大軀體疾病、弱智、外傷、其他可能影響認知的精神系統(tǒng)疾病等。同時在社區(qū)隨機招募正常志愿者50例(對照組)，男38例、女12例，年齡41～58歲，智商評分(95.48±9.78)分，受教育年限(12.58±3.82) a年，無大量飲酒史，無意識障礙和精神障礙，通過詳細的體格檢查和精神檢查排除軀體疾病、神經(jīng)精神疾病。兩組受試者均為右利手，無特殊藥物服用史。兩組年齡、性別、智商、受教育年限有可比性(P均>0.05)。本研究均取得受檢者本人簽署的知情同意書并經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準。

1.2 磁共振DTI檢查及圖像處理與分析 受試者接受荷蘭飛利浦(中國)PHILIPS ACHIEVA 3.0T超導型磁共振儀檢查。經(jīng)常規(guī)磁共振檢查定位并排除腦部肉眼可見病變后再行頭部軸位DTI檢查。DTI數(shù)據(jù)采集采用單次激發(fā)自旋回波EPI脈沖序列，具體參數(shù)：TR 8 000 ms，TE 79.3 ms，矩陣128×128， FOV 24 cm×24 cm，層厚2 mm，層距0 mm，擴散加權(quán)系數(shù)b=1 000 s/mm2，擴散敏感梯度方向25個，掃描時間5 min，掃描前進行勻場以減少靜磁場強度不勻引起的圖像變形。

將DTI原始數(shù)據(jù)傳輸至工作站，用Functool2軟件進行后處理，所有圖像經(jīng)移動校正去除掃描過程中因受檢者頭部移動所致的圖像配準不良。采用DTIStudio2.4.01版軟件(https: //www.mristudio.org/)處理DTI數(shù)據(jù)，獲得各向異性分數(shù)(FA)圖和表面擴散系數(shù)(ADC)圖，采用DTIStudio軟件的纖維跟蹤功能跟蹤重建腦內(nèi)白質(zhì)纖維束：起始條件為FA值>0.25的像素點，終止條件為FA值<0.25的像素點或者主方向轉(zhuǎn)角>70°，以保證能跟蹤到所有可能的腦內(nèi)白質(zhì)纖維[7]。然后手工勾劃正中矢狀面上胼胝體的輪廓并根據(jù)Witelson范式分割為5個亞區(qū)，同時作為感興趣區(qū)[7]。最后采用DTIStudio軟件自動計算出總胼胝體及胼胝體5個亞區(qū)纖維束的纖維數(shù)目、長度、FA值及ADC值。

2 結(jié)果

2.1 兩組胼胝體纖維數(shù)目、長度、FA值及ADC值比較 兩組胼胝體纖維數(shù)目、長度、FA值、ADC值比較見表1。對照組相比，病例組總胼胝體纖維數(shù)目減少(P<0.05)、FA值下降(P<0.05)、ADC值升高(P<0.05)，其胼胝體前1/3部纖維數(shù)目減少(P<0.01)、FA值下降(P<0.01)、ADC值升高(P<0.01)。兩組總胼胝體及胼胝體各部分纖維長度相近(P均>0.05)；兩組胼胝體前體部、后體部、峽部、壓部的纖維數(shù)目、FA值、ADC值相近(P均>0.05)。

2.2 病例組平均持續(xù)飲酒時間、日飲酒量折合純酒精與胼胝體纖維數(shù)目、FA值、ADC值的相關性 病例組平均持續(xù)飲酒時間與胼胝體前1/3部的纖維數(shù)目呈負相關(r=-0.561,P<0.05)，日飲酒量折合純酒精與胼胝體前1/3部的纖維數(shù)目呈負相關(r=-0.625,P<0.05)；病例組平均持續(xù)飲酒時間與胼胝體前1/3部的纖維ADC值呈正相關(r=0.657,P<0.05)，日飲酒量折合純酒精與與胼胝體前1/3部的纖維ADC值呈正相關(r=0.503,P<0.05)。病例組平均持續(xù)飲酒時間、日飲酒量折合純酒精與胼胝體其余部位的纖維數(shù)目、纖維長度、FA值、ADC值之間無相關關系(P均>0.05)。

表1 兩組胼胝體纖維數(shù)目、長度、FA值、ADC值比較

注：與對照組相應部位相比，*P<0.05，**P<0.01。

3 討論

既往的神經(jīng)影像學及神經(jīng)病理學研究結(jié)果均提示酒精特異性腦損傷主要發(fā)生在額上回、下丘腦及小腦[8, 9]。李金鋒等[10]采用基于體素的全腦形態(tài)測量學研究發(fā)現(xiàn)酒精成癮者腦部早期變化可表現(xiàn)為局部腦灰質(zhì)、白質(zhì)結(jié)構(gòu)的萎縮，額葉灰質(zhì)及白質(zhì)是酒精性腦損傷相對特異的腦區(qū)。趙珊珊等[11]測量慢性酒精中毒患者額葉白質(zhì)、半卵圓中心、胼胝體膝部、壓部、丘腦等5個感興趣區(qū)的FA值，結(jié)果顯示慢性酒精中毒患者存在胼胝體膝部、壓部、半卵圓中心和額葉白質(zhì)纖維的異常。國外一項功能磁共振成像研究表明酒依賴患者的認知功能損害與腦白質(zhì)連通性異常存在相關性[12]。

腦白質(zhì)纖維跟蹤技術(shù)是近年來磁共振成像技術(shù)的一項重大進展，它是利用彌散張量數(shù)據(jù)，在活體上三維顯示腦白質(zhì)纖維束的一種無創(chuàng)性成像方法。由于該技術(shù)具有真實、客觀顯示神經(jīng)纖維束走向和分布的能力，將有助于理解正常腦功能和多種影響腦功能的病理過程[7]。胼胝體是連接兩側(cè)大腦半球新皮層的主要聯(lián)絡纖維，胼胝體前1/3部聯(lián)絡著雙側(cè)前額葉纖維；胼胝體前體部纖維主要聯(lián)系雙側(cè)額葉的運動前區(qū)和中央前回，后體部纖維聯(lián)系雙側(cè)頂葉；峽部聯(lián)系雙側(cè)顳葉；胼胝體壓部纖維聯(lián)系雙側(cè)枕葉。作為人腦中最大的神經(jīng)通路，胼胝體與大腦半球之間的信息傳送密切相關，纖維投射至各個功能腦區(qū)，共同參與了感覺、記憶、學習和運動等功能活動[13]。以胼胝體為研究對象能直觀觀察到腦內(nèi)各神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)與白質(zhì)纖維束的關系。

本研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，病例組總胼胝體與胼胝體前1/3部的纖維數(shù)目下降、FA值下降、ADC值升高，且胼胝體前1/3部的纖維損害與飲酒持續(xù)時間、飲酒量密切相關。FA值的下降、ADC值的升高反映了軸突密度、髓鞘形成的下降及大腦軸突組織的異常。提示酒依賴患者雙側(cè)大腦纖維連接異常，尤其是前額葉纖維受累明顯。Pfefferbaum等[5]采用纖維跟蹤技術(shù)定量分析了87例酒依賴患者的胼胝體纖維，發(fā)現(xiàn)除了前體部纖維外，其他各部胼胝體纖維均存在異常，且與患者的精神運動功能、平衡功能損害相關。Willi等[14]的研究發(fā)現(xiàn)可卡因濫用患者存在額葉-顳葉、額葉-丘腦以及胼胝體白質(zhì)纖維束異常，且研究者認為該通路的異常可能是物質(zhì)濫用者共同的病理生理學基礎。

值得指出的是，本研究所采用的“纖維數(shù)目”并非指真正意義上的纖維數(shù)目，該指標的大小與纖維跟蹤時設定的跟蹤起始條件及終止條件有關，如設定的跟蹤起始及終止條件中FA的閾值越低、轉(zhuǎn)角越小，得出的纖維數(shù)目越多，也越容易得到一些實際上不存在的纖維連接。故本研究采用Mori等[15]描述的標準閾值，使得結(jié)果更可信，更具有可重復性。

本研究通過基于DTI的纖維跟蹤技術(shù)測量跟蹤出的胼胝體纖維的各個指標，是評價胼胝體纖維連通性最為直接有效指標。但纖維跟蹤技術(shù)本身仍然存在一些局限性，如部分容積效應會影響到纖維跟蹤的結(jié)果，當不同纖維束在同一體素內(nèi)交叉、緊貼、分叉或融合時，將難以反映纖維的真正軌跡；同時，噪聲、偽影等也可對纖維跟蹤產(chǎn)生不利的影響[16, 17]。采用更為先進的纖維跟蹤技術(shù)進行大樣本的胼胝體纖維跟蹤研究是有必要的。

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HONGShanshan1,ZHAOZhong,HANBojun,WANGQingguang,JIANGQitao,

ZHENYongqiang,LIUDinghua

(1SoochowHospitalAffiliatedtoNanjingMedicalUniversity,Suzhou215001,China)

Objective To observe the changes in fiber number and structure of corpus callosum in patients with alcohol dependence through fiber tractography of magnetic resonance diffusion tensor imaging.Methods T1-weighted magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging were obtained from 48 alcohol-dependent patients (observation group) and 50 cases of age, sex, education year-matched normal controls (control group). The fiber number, fiber fractional anisotropy (FA), and fiber apparent diffusion coefficient (ADC) of the corpus callosum between the two groups were calculated. Results The fiber number of total corpus callosum in the observation group was 2587±654, which was 2875±758 in the control group, and significant difference was found between these two groups (P<0.05). The fiber number in anterior one third of corpus callosum in the observation group was 782±254, which was 987±244 in the control group, there was significant difference between the two groups (P<0.01). The FA values of total corpus callosum in the observation group were 0.61±0.02, which were significantly decreased as compared with than that (0.62±0.02) of the control group (P<0.05). FA values of anterior one third of corpus callosum in the observation group (0.59±0.03) were decreased as compared with that (0.61±0.03) of the control group (P<0.01). Compared with the control group [(0.91±0.07) ×10-3mm2/s], the ADC values of total corpus callosum in the observation group [(0.94±0.07) ×10-3mm2/s] were significantly increased (P<0.05). The ADC values of anterior one third of corpus callosum in the observation group [(0.94±0.06) ×10-3mm2/s] were increased as compared with that [(0.87±0.08) ×10-3mm2/s] of the control group (P<0.01). Conclusion Fiber number and structure of the corpus callosum is abnormal in alcohol-dependent patients and this anomaly in the anterior one third of corpus callosum is more obvious.

alcohol dependence; corpus callosum; fiber of corpus callosum; magnetic resonance imaging; diffusion tensor imaging; fiber tractography

江蘇省蘇州市科技發(fā)展計劃項目(SYS201426)。

洪珊珊(1983-)，女，碩士，主治醫(yī)師，主要研究方向為神經(jīng)影像學。E-mail： 13914190005@163.com

簡介：趙中(1963-)，男，碩士，主任醫(yī)師，主要研究方向為神經(jīng)影像學。E-mail： zhaozhong1963@sina.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.43.004

R741.02

A

1002-266X(2016)43-0011-04

2016-07-15)