FA值与1h-MRS代谢物浓度在健康脑白质及脑肿瘤中的相关性探讨

摘要

本文主要从以下几方面进行了论述:
　　第一部分 健康成人脑白质FA值与1H-MRS代谢物浓度相关性探讨
　　目的：
　　应用磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)及氢质子波谱成像(1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)两种技术探讨健康成人双侧放射冠区FA值与1H-MRS代谢物浓度的相关性，帮助了解大脑微观结构与代谢特点之间的内在联系，为两种技术在颅脑疾病中的联合应用提供参考。
　　方法：
　　本研究经山东省医学影像学研究所伦理委员会审批通过，获得所有志愿者的书面知情同意。研究对象为43名健康志愿者，男23例，女20例，年龄18～66岁（男性18-61岁，平均年龄42.6±14.0岁;女性21-66岁，平均年龄45.3±16.1岁）。43名志愿者按年龄分为两组，青年组年龄18～49岁（n=22，平均年龄31.7±10.4岁），中老年组年龄50～66岁（n=21，平均56.6±4.4岁）。采用德国SiemensSkyra3.0T超导MR扫描仪、16通道头部相控阵线圈对所有被检者进行DTI及1H-MRS扫描。平均每位被试者左右放射冠区分别提取4～6个体素，选用体素的标准为:(1)体素内大部分为白质纤维，不包含或尽量少包含灰质;(2)体素未受到脑沟及侧脑室内脑脊液的影响;(3)避开位于1H-MRS感兴趣体积(volumeof interest，VOI)边缘的体素，以保证主要代谢物波谱的信噪比。分别测量各体素内NAA（2.02ppm，单峰）、Cho（3.22ppm，单峰）、Cr（3.02ppm，单峰）浓度及NAA/Cr、Cho/Cr相对值。利用Viewing软件，在1H-MRS横断面定位图（FA参数图）中，手动沿1H-MRS每个体素边缘画出DTI感兴趣区(Region ofinterest，ROI)，即与波谱体素横断面大小相同的正方形(10mm×10mm)，测量记录ROI内平均FA值。对全体、青年组、中老年组数据采用pearson's相关分析研究年龄与FA及1H-MRS代谢物(NAA、Cho、Cr)浓度的相关性，采用偏相关分析法控制年龄因素的差异研究各组FA值与1H-MRS代谢物浓度的相关性。相关的密切程度定义如下:0＜r＜0.4，弱相关，0.4≤r＜0.7，中等相关，0.7≤r≤1强相关。以P＜0.05为差异有统计学意义。
　　结果：
　　43名志愿者经常规颅脑MR扫描脑实质内均未见明显异常信号。经DTI及1H-MRS扫描得到502组数据，其中青年组257组数据，中老年组245组数据。
　　年龄与FA及1H-MRS代谢物(NAA、Cho、Cr)浓度均表现出一定的相关性。对所有志愿者（502组数据），FA值、NAA浓度均与年龄呈微弱负相关(r=-0.198，p＜0.001;r=-0.199，p＜0.001)，这一相关性在中老年组更强(r=-0.222，p＜0.001;r=-0.423，p＜0.001)，在青年组虽有负相关趋势，无显著相关性。Cho、Cr浓度与年龄呈微弱正相关(r=0.199，p＜0.001;r=0.333，p＜0.001)，而在青年组呈中等正相关(r=0.488，p＜0.001;r=0.527，p＜0.001)，在中老年组中呈微弱负相关(r=-0.368，p＜0.001;r=-0.181，p＜0.001)。
　　控制年龄因素的影响，对所有志愿者（502组数据），FA及NAA浓度呈中等程度相关(r=0.432，p＜0.001)，这一偏相关性在中老年组更强(r=0.393，p＜0.001;r=0.454，p＜0.001)。FA与Cho浓度只在青年组中表现出弱相关(r=-0.147，p＜0.01)。FA与Cr浓度只在中老年组中表现出弱相关(r=0.141，p＜0.05)。FA与NAA/Cr呈弱相关(r=0.144，p＜0.01)，在青年组中相关程度略强，在中老年组中只有正相关趋势，无显著相关性。FA与Cho/Cr在各组中均无显著性相关。
　　结论：
　　健康成人白质内部分各向异性分数与NAA浓度之间存在正相关关系，这与神经元及胶质细胞结构和代谢特点密切相关。联合DTI与1H-MRS技术能够揭示大脑白质纤维微观结构与代谢特点之间的联系，有助于了解白质病变的病理学过程，为临床诊断提供新的分析思路。
　　第二部分 脑肿瘤FA值与1H-MRS代谢物浓度相关性探讨
　　目的：
　　应用磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)及氢质子波谱成像(1H magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)两种技术探讨脑肿瘤不同区域FA值与1H-MRS代谢物浓度的变化以及两者间的相关性，从而获得更多脑肿瘤微观结构及代谢特点方面信息。
　　方法：
　　本研究经山东省医学影像学研究所伦理委员会审批通过。搜集临床疑诊为脑肿瘤患者63例，获得所有受检者的书面知情同意，最终纳入33例手术病理证实为颅内胶质瘤（25例）或转移瘤（8例）的患者。使用德国Siemens Skyra3.0T超导MR扫描仪、16通道头部相控阵线圈。对所有患者进行常规颅脑MR扫描、DTI及1H-MRS扫描。根据病变大小分别在每位患者肿瘤实质区（瘤体）、肿瘤周围水肿（距肿瘤强化边缘2cm范围内T2WI高信号区域）、周围正常白质内各取1～7个体素，测量各体素内NAA（2.02ppm，单峰）、Cho（3.22ppm，单峰）、Cr（3.02ppm，单峰）浓度及NAA/Cr、Cho/Cr相对值。利用Viewing软件，选取与1H-MRS定位时轴位T2WI相同层面的FA参数图，ROI为与每个1H-MRS体素相对应的正方形，大小为10mm×10mm，分别测量记录ROI内平均FA值。采用独立样本t检验，分别比较胶质瘤组及转移瘤组瘤体与水肿、水肿与正常白质间FA值、NAA、Cho、Cr、NAA/Cr、Cho/Cr的统计学差异。采用pearson's相关分析分别研究胶质瘤组及转移瘤组中FA值与1H-MRS代谢物(NAA、Cho、Cr)浓度的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。
　　结果：
　　胶质瘤组中，瘤体与水肿区FA值无显著统计学差异，NAA、Cho、Cr、NAA/Cr、Cho/Cr均有显著统计学差异;水肿与正常白质区各参数均有显著性差异。瘤体内，FA值与NAA浓度呈中等程度相关(r=0.451，p＜0.001)，与NAA/Cr呈弱相关(r=0.191，p＜0.05);水肿区FA值分别与NAA、Cho浓度及Cho/Cr呈正相关(r=0.394，p＜0.01;r=0.419，p＜0.01;r=0.307，p＜0.05);正常白质区FA值与NAA及NAA/Cr呈弱相关(r=0.374，p＜0.001;r=0.225，p＜0.05)。
　　转移瘤组中，瘤体与水肿区Cr、NAA/Cr无显著性统计学差异，FA值、NAA、Cho、Cho/Cr均有显著性差异;水肿与正常白质区NAA/Cr无显著性统计学差异，FA值、NAA、Cho、Cr、Cho/Cr均有显著性差异。瘤体内FA值与1H-MRS检测到的各参数间差异均无统计学意义;水肿区FA值与NAA、Cho、Cr均呈中等程度相关(r=0.571，p＜0.01;r=0.612，p＜0.01;r=0.484，p＜0.05);正常白质区FA值与NAA、NAA/Cr呈弱相关(r=0.366，p＜0.05;r=0.338，p＜0.05)。
　　结论：
　　DTI及1H-MRS联合应用于脑肿瘤，不仅能够了解肿瘤边界、肿瘤浸润程度以及肿瘤邻近纤维束改变情况，同时能够提供一种无创的研究肿瘤微观结构及代谢特点的方式。

目录

声明

摘要

符号说明

前言

第一部分 健康成人脑白质DTI参数与1H-MRS代谢物浓度相关性探讨

资料与方法

结果

讨论

结论

附表

附图

参考文献

第二部分 脑肿瘤FA值与1H-MRS代谢物浓度相关性探讨

资料与方法

结果

讨论

结论

附表

附图

参考文献

综述 DTI联合1H-MRS技术在颅脑中的应用

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及著作