孤獨癥譜系障礙兒童磁共振波譜影像改變的對照研究＊

孟 婕 胡航嘉 張瑞欣 牧豐苗 姜志紅

河南科技大學臨床醫(yī)學院·河南科技大學第一附屬醫(yī)院 (河南 洛陽 471000)

孤獨癥譜系障礙(autism spectrum disorder，ASD)屬于一種嚴重的發(fā)育障礙性疾病，好發(fā)于兒童[1]，表現(xiàn)為社會交流障礙、興趣狹窄以及刻板行為。據(jù)美國疾病控制中心統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)ASD患病率為1/44[2]。然而，ASD發(fā)病機制仍然未明，磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)可無創(chuàng)性測量腦部生化代謝物，研究顯示ASD患者腦部MRS檢測發(fā)現(xiàn)存在代謝異常部位較多，多存在于雙側(cè)額葉、頂葉和小腦半球等區(qū)域，預示著ASD患者大腦有廣泛性神經(jīng)發(fā)育與結(jié)構異常的情況[3-4]，但結(jié)果存在不一致性，需要更多研究來探索。本研究旨在采用單體素和短回波時長對稱性對小腦和丘腦部位進行采集，為更深層次地揭示ASD大腦的代謝改變、半球差異和發(fā)病機制提供臨床依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象ASD組：選取我院2020年1月至2021年10月期間收治2～6歲ASD兒童(60例)。

入選標準：符合文獻[5]中ASD診斷標準，同時兒童孤獨癥評定量表(childhood autism rating scale,CARS)得分≧30分，并排除Rett's 綜合征、X染色體脆性綜合征、特發(fā)性語言發(fā)育遲緩、結(jié)節(jié)性硬化、癲癇、腦外傷、聽力視覺障礙等疾病，以及未完成全部檢查者。對照組：同期招募我院體檢的2～6歲的正常發(fā)育兒童(60例)，排除嚴重免疫系統(tǒng)缺陷病或凝血功能障礙等疾病。本院倫理委員會同意(審批號：EYLL-2019-020)，家屬均簽署知情同意書。所有受檢兒童在評估和MR檢查前兩周沒有使用任何精神類或可能影響腦功能的藥物。

1.2 MRS檢測入選病例影像由河南科技大學第一附屬醫(yī)院影像中心提供，采取10%水合氯醛鎮(zhèn)靜，劑量為0.3-0.5mL/kg，數(shù)據(jù)采集采用的儀器是飛利浦1.5T磁共振掃描儀，先頭部SE矢狀位T1WI (TR=1968ms,TE=11ms),FRFSE 軸位T2WI(TR=4060 ms,TE=99ms)、冠狀位T2WI(TR=3640ms,TE=99ms)以排除腦部其他病灶。MRS數(shù)據(jù)采集通過單體素波譜(single voxel，SV)選用點分解波譜法(PRESS)進行勻場，選取雙側(cè)丘腦和小腦作為興趣點(ROI)，丘腦(體積=FH13mm×LR13mm×AP 16mm，小腦(體積=FH14mm×LR20mm×AP20mm，TR 2000ms，TE 30ms，反轉(zhuǎn)角80°(圖1)。掃描后導出原始數(shù)據(jù)，再在LCModel上對比原始波譜校正，將數(shù)據(jù)于 LCModel 上的信噪比(signalnoiseratio,SNR)>5，半峰全寬(full width at half maxim，F(xiàn)WHM)<0.07，以<15%濃度標準差為標準，以Cr為內(nèi)標準，記錄NAA/Cr、Cho/Cr、MI/Cr、Glx/Cr的比值。

圖1A-圖1E 單體素1 H-MRS掃描ROI定位于雙側(cè)丘腦體素大小為16mm×13mm×13mm和小腦體素大小為20mm×20mm×14mm以及經(jīng)LC Model校正譜線。

質(zhì)量控制：本研究MRI和MRS檢查均進行上述參數(shù)調(diào)整，MRS檢測興趣點時需要避免腦脊液、血管等部位，其影像由我院同一影像醫(yī)師操作。

1.3 統(tǒng)計學分析計量資料(包含年齡、身高、體重、頭圍)以均數(shù)±標準差(±s)描述，兩組間不同部位的代謝物檢測值比較采用重復測量方差分析，t檢驗；計數(shù)資料(性別)以百分比(%)描述，χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。采用統(tǒng)計軟件SPSS 23.0分析。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料顯示ASD組男43名，女17名，平均年齡4.0±1.3歲，平均頭圍49.8±11.7cm，平均體重18.3±4.2kg，平均身高105.1±11.2cm。對照組男41名，女19名，平均年齡4.4±1.6歲，平均頭圍50.2±11.4cm，平均體重19.2±4.8kg，平均身高107.6±12.3cm，兩組間無顯著差異。具體見表1。

表1 ASD組和對照組一般資料

2.2 ASD組和對照組兩側(cè)丘腦各代謝產(chǎn)物比較與對照組相比，ASD組NAA/Cr的兩側(cè)丘腦均更低、Glx /Cr在兩側(cè)丘腦更高(P<0.05)。ASD組內(nèi)丘腦左右兩側(cè)代謝物之間無統(tǒng)計差異(P>0.05)。見表2。

表2 ASD組和對照組兩側(cè)丘腦各代謝產(chǎn)物比較(mmol/L)

2.3 ASD組和對照組兩側(cè)小腦各代謝產(chǎn)物比較ASD組NAA/Cr在兩側(cè)小腦均低于對照組(P<0.05)，Glx /Cr在左側(cè)小腦高于對照組(P<0.05)。ASD組內(nèi)小腦左右兩側(cè)代謝物之間無統(tǒng)計差異(P>0.05)。見表3。

表3 ASD組和對照組兩側(cè)小腦各代謝產(chǎn)物比較(mmol/L)

3 討 論

ASD是一種廣泛性神經(jīng)發(fā)育障礙疾病，探索其神經(jīng)生物學機制和腦功能特征對深入了解該病具有重要的意義。有學著認為神經(jīng)生物學、遺傳、孕產(chǎn)期、腸道微生物等多種因素均可能引起ASD發(fā)病[6]。ASD患兒有多處，腦結(jié)構和功能的異常，且與正常發(fā)育兒童不一致，臨床采用MRS檢測機體活體組織代謝物的化學成分和含量變化，以此來間接反映腦功能[7]，可為探討ASD患兒的病因及生理機制提供有力的證據(jù)。

3.1 NAA同ASD關系在腦內(nèi)代謝物中，NAA是屬于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的氨基酸，存在于神經(jīng)元和軸突內(nèi),其含量可表示出神經(jīng)元及軸突的完整性、神經(jīng)元密度。神經(jīng)元代謝率下降、神經(jīng)元死亡或丟失、髓鞘形成減少均可能造成NAA或NAA/Cr水平下降[8]。本研究結(jié)果顯示，與正常兒童相比，ASD組兩側(cè)丘腦和小腦NAA/Cr水平更低。國外Spees WM 等[9]對丘腦的研究也顯示在8～13歲ASD兒童中NAA降低。Hadoush H等[10]對孤獨癥患者左小腦半球研究，發(fā)現(xiàn)其(5～15歲)NAA濃度較正常兒童降低。Otsuka等[11]檢測孤獨癥組左小腦半球質(zhì)譜，認為其NAA濃度低于正常人?？梢姽陋毎Y兒童丘腦和小腦可能存在神經(jīng)元的連接不足、軸突受損和髓鞘形成減少。陳婉雯[12]等研究發(fā)現(xiàn)圖像質(zhì)量、磁化率與回波組合數(shù)量無明顯相關性；當回波時間為29.7～31.4ms時，圖像質(zhì)量好,磁化率一致性好。

3.2 Glx同ASD關系谷氨酸(glutamate，Glu)和谷氨酰胺(Gln)結(jié)構復雜，其峰在1H-MRS上重疊且難分離，且被統(tǒng)稱為Glx。Glx是腦內(nèi)重要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和最高氨基酸，具有介導興奮性突觸傳遞的作用。已知Glx可能和多種精神性疾病有重要關系，小腦中興奮/抑制失衡(Glx/ GAΒA)會引發(fā)中腦小腦回路之間功能協(xié)調(diào)的改變[13-14]與ASD的發(fā)生相關。Jackson JG等研究[15]認為孤獨癥組的谷氨酸濃度增加與智商呈正相關，與社會反應量表得分呈負相關。本研究設定回波時間為30ms，能夠觀察Glx指標變化，發(fā)現(xiàn)孤獨癥組左小腦和雙側(cè)丘腦Glx/Cr較正常兒童增高，說明ASD兒童在丘腦和小腦中存在代謝異常，進一步驗證了ASD兒童大腦內(nèi)可能存在興奮/抑制失衡現(xiàn)象有關。但也存在孤獨癥患者腦內(nèi)Glx減低或無差異情況[16-17]。目前國內(nèi)對ASD兒童腦內(nèi)Glx的研究仍相對較少，僅周樟偉[18]采用3T對3-6歲學齡前ASD兒童研究顯示患兒后扣帶回皮層腦區(qū)Glx較正常兒童降低，目前，針對國外研究方式的不同，Glx變化需要大樣本開展進一步探討。本研究未在孤獨癥兒童中發(fā)現(xiàn)半球之間代謝物的差異，國外也有正常兒童的研究顯示MRS測定無需考慮半球差異[19]。

綜上所述，發(fā)現(xiàn)ASD在小腦和丘腦部位存在生化代謝的改變，尤其是NAA和Glx、MRS有望為臨床在影像方面探究ASD發(fā)病機制提供依據(jù)。本研究具有一定局限性，病例數(shù)尤其是對照組尚不足，未能進一步區(qū)分年齡、性別、智力、共患病等因素，期望以后有細化臨床亞型并與行為學癥狀的擴大樣本研究，能更深入了解ASD各臨床癥狀的神經(jīng)病理機制，對ASD病因?qū)W研究提供更豐富的理論基礎。