自闭症谱系障碍（autism spectrum disorders，ASD）简称孤独症，是一种起病于婴幼儿期的严重慢性神经精神障碍性疾病^[1]。孤独症的发病原因及机制尚不明确。磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是目前唯一可检测活体组织代谢物化学成分和含量的检查方法，进而间接反映组织代谢及功能状态。本研究利用MRS检测孤独症患儿基底节区代谢物情况，并与正常发育儿童进行对比，探讨孤独症患儿脑代谢物改变，从代谢水平揭示孤独症可能的病因及病理基础，为孤独症的诊断提供客观的影像学诊断指标，有助于临床更加准确有效地诊断和治疗孤独症。

1　材料与方法

1.1　临床资料

       本研究通过了医院伦理委员会批准，病例来源于惠州市中心人民医院儿科门诊，所有检查须知及注意事项均在检查前告知儿童家属并签订知情同意书。孤独症患儿纳入标准：3~9岁儿童；由具有丰富临床经验的儿科医生对患儿本人或家属进行病史采集，并对患儿进行神经系统检查和孤独症行为量表评分。评分量表包括：儿童孤独症行为量表（autism behavior checklist，ABC），要求总分>67分；克氏孤独症行为量表(clancy autism behavior scale，CABS)，要求总分>7分；儿童孤独症评定量表（childhood autism rating scale，CARS），要求总分>30分。排除标准包括家族遗传性疾病、创伤后应激障碍，药物滥用或依赖及严重饮食失调，重大的医学或神经系统疾病等。对照组为正常发育儿童：入选标准：3～ 9岁儿童；无精神及神经系统疾病的儿童。排除标准：明确的头部外伤史，家族遗传性疾病、创伤后应激障碍，药物滥用或依赖及严重饮食失调等。本研究共纳入符合孤独症诊断标准的患儿共13例，其中男性8例，女性5例，年龄3~9岁，平均年龄5.6岁。纳入对照组为正常发育儿童14例，其中男性9例，女性6例，年龄3~9岁，平均年龄4.6岁。

1.2　技术方法

       磁共振扫描采用Philips 1.5 T Multiva MR扫描仪，使用八通道头部线圈作为发射和接收线圈。鉴于儿童难以配合完成较长时间的磁共振检查，在取得受试者家属的理解和同意后，嘱受试者儿童在检查前半小时口服水合氯醛进行镇定，剂量为0.5~1.0 ml/kg，至熟睡后再进行磁共振检查。首先进行常规颅脑MRI平扫，包括横断面T1WI、T2WI及矢状面T2WI，参数分别为T1WI：TR 440 ms，TE 30 ms，T2WI：TR 4200 ms ，TE 112 ms，层厚为5 mm，图像采集矩阵为256×256。¹H-MRS采集使用单体素氢质子波谱点解析自旋回波波谱序列（point-resolve echo spin spectroscopy，PRESS），TR 1500 ms，TE 30 ms，匀场效果要求半高全宽<5 Hz。感兴趣区定位于双侧基底节区，体素大小为1.0 cm×1.0 cm×2.0 cm（图1）。

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图1  单体素¹H-MRS扫描ROI定位于双侧基底节区，体素大小为1.0 cm×1.0 cm×2.0 cm
图2  孤独症儿童基底节区经LCModel拟合的磁共振波谱图
图3  正常发育儿童基底节区经LCModel拟合的磁共振波谱图
Fig. 1  The single voxel ¹H-MRS scan ROI was located in the basal ganglia region, the size of the voxel was 1.0 cm×1.0 cm×2.0 cm.
Fig. 2  MR spectrum of autism children in the basal ganglia region fitted by LCModel.
Fig. 3  MR spectrum of normal developed children in the basal ganglia regions fitted by LCModel.

1.3　数据后处理及统计学分析

       磁共振扫描结束后从主机导出波谱数据的P.file文件，输入到计算机并利用LCModel软件进行后处理分析，得出各主要代谢物的绝对浓度值。主要观察指标包括NAA、Glx、Glu、Cho、MI的浓度及其与Cr的比值。统计学分析采用SPSS 17.0软件，对孤独症患儿和对照组正常发育儿童双侧基底节区主要代谢物代谢物的绝对浓度值及与Cr的比值进行统计学分析，数据分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA），以P<0.05为差异有统计学意义。孤独症患儿与正常发育儿童年龄对比采用配对样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

       孤独症患儿和正常发育儿童年龄（5.58±1.15和4.63±1.77，t=1.24，P>0.05）差异无统计学差异。常规MRI平扫显示孤独症患儿和正常发育儿童脑实质发育良好，均未发现脑实质形态、结构异常及病灶，孤独症和正常发育儿童经LCModel拟合定量的MRS波谱示意图见图2，图3。孤独症患儿和正常发育儿童双侧基底节各代谢物及比值比较（表1）：孤独症患儿双侧基底节区Glu和Glx浓度均大于正常发育儿童且有显著统计学差异（Glu ：左侧：F=12.12，P<0.01；右侧：F=11.23，P< 0.01 ；Glx：左侧：F=19.60，P<0.01；右侧：F=17.26，P<0.01）。孤独症患儿双侧基底节区Glu/Cr和Glx/Cr值均大于正常发育儿童且有显著统计学差异（Glu/Cr：左侧：F=6.21，P<0.05；右侧：F=8.11，P<0.05 ；Glx/Cr：左侧：F=8.72 ，P<0.05；右侧：F=20.40，P<0.001）。孤独症患儿双侧基底节区NAA浓度较正常发育儿童降低，但无显著统计学差异（左侧：F=0.91，P>0.05；右侧：F=0.84，P>0.05）。孤独症患儿双侧基底节区NAA/Cr值低于正常发育儿童且有显著统计学差异（左侧：F=10.51，P<0.01；右侧：F=4.69，P<0.05）。孤独症患儿双侧基底节区Cho浓度较正常发育儿童增高且有显著统计学差异（左侧：F=8.90，P<0.05；右侧：F=6.15 ，P<0.05）。孤独症患儿双侧基底节区Cho/Cr值较正常发育儿童增高，左侧无显著统计学差异，右侧有显著统计学差异（左侧：F=2.61，P>0.05；右侧：F=5.05 ，P<0.05）。孤独症患儿双侧基底节区MI浓度和MI/Cr值较正常发育儿童增高，但无显著统计学差异(MI：左侧：F=0.10，P>0.05；右侧：F=0.33 ，P>0.05；MI/Cr：左侧：F=1.02，P>0.05,；右侧：F=0.77，P>0.05)。

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表1  孤独症儿童与正常发育儿童双侧基底节区代谢物绝对浓度（mM）及比值比较
Tab. 1  Comparison of the metabolite concentrations and ratios in basal ganglia regions of autistic and normal developed children

3　讨论

       孤独症是广泛性发育障碍中最常见的一种亚型，是婴幼儿期严重的慢性神经精神疾病^[2]。研究认为孤独症的发病可能与遗传、心理、生理、免疫和家庭等多种因素有关，但确切病因仍尚不明确^[3]。目前，我国孤独症的发病率一般认为是儿童人口的2万分之一至5万分之一，其中男女比例约为3:1~4:1。由于大部分孤独症儿童早期核心症状不明显难以引起家长的注意，或因年龄太小等原因导致专科医师也难以准确判断为孤独症，甚至容易将其误认为是性格异常或交流沟通障碍、发育迟缓等而错过了最佳治疗时机，部分儿童孤独症患者的症状会持续至成年，给家庭、社会带来了沉重的负担。

       磁共振波谱除了在脑肿瘤诊断中的广泛应用，近年来被越来越多地运用到神经变性和代谢性疾病的研究中来。就技术特点而言，磁共振波谱可在体检测活体组织代谢情况，具有无创性、可重复性及准确性等优点。就揭示代谢机制而言，磁共振频谱可以在体检测孤独症患者脑部代谢信息，受试者仅需在平静状态下进行扫描，检查方法简单，结果客观准确，可重复性高，有利于阐明病变机理、监控疾病的发展演变和治疗随访等。磁共振波谱可从分子水平发现代谢异常，可为疾病治疗和新药物的研发提供新的思路和作用靶点^[4,5]。既往波谱研究结果多用比值的形式表示各代谢物的相对变化，即相对定量分析，该方法简单、易行，但因其结果只是相对值，其准确性较低。近年来绝对定量分析被越来越多应用于磁共振波谱研究中，绝对定量可以准确地测量出脑代谢物的绝对浓度值，更加精确地比较各代谢物浓度值的变化，具有相对定量无法比拟的优势^[6]。本研究所利用的LCModel波谱后处理软件是检测脑代谢物绝对浓度最常用且得到公认的软件之一，该软件可准确地拟合出波谱中各主要代谢物的绝对浓度值，达到绝对定量的目的，这是本研究的显著优势之一。

       通过本研究发现，在对孤独症患儿双侧基底节区几种重要代谢物的绝对定量分析中，Glu、Glx和Cho都较正常发育儿童升高且差异有统计学意义，而NAA较正常发育儿童有所降低但差异无统计学意义。在相对定量分析中，孤独症患儿双侧基底节区Glu/Cr、Glx/Cr和右侧基底节区Cho/Cr较正常发育儿童增高且差异有统计学意义，孤独症患儿双侧基底节区NAA/Cr较正常发育儿童减低且差异有统计学意义。NAA主要位于神经元和轴突内，是公认的神经元标志物，位于2.02 ppm处。各种疾病导致的神经元损伤或分解均可导致NAA含量的减低^[7,8]。Aoki等^[9]通过系统性Meta分析对孤独症患儿不同脑区NAA进行研究，均发现孤独症患儿脑内NAA浓度或比值均较正常发育儿童有不同程度减低。本研究发现孤独症患儿NAA绝对浓度和NAA/Cr均减低，且NAA/Cr降低，差异有统计学意义，与既往研究结论一致。NAA浓度减低提示孤独症患儿存在神经系统功能的受损，多由于神经元的缺失或功能障碍等。Cho峰位于3.21 ppm处，是脑内胆碱的总称，包括磷酸胆碱，甘油磷酸胆碱和磷脂酰胆碱，反映脑内总胆碱含量。Cho主要参与细胞膜的构成，反映细胞膜磷脂代谢及细胞膜完整状态。Cho峰的升高提示细胞膜的完整性受到破坏，细胞膜代谢或降解加快。本组结果显示孤独症患儿基底节区Cho绝对浓度值及Cho/Cr比值增高，提示孤独症患儿脑内可能存在细胞膜代谢的异常。国内外研究对孤独症患儿Cho变化情况结论不一，Levitt等^[10]研究发现，孤独症患儿尾状核头部Cho浓度较正常发育儿童增高，而Hardan等^[11]研究发现孤独症患儿丘脑区Cho含量较正常发育儿童降低，一些研究则认为二者无明显差异，这些不一致的研究结论也表明了孤独症患儿脑内Cho变化的复杂性。Glx包括谷氨酸（Glu）和谷氨酰胺（Gln），是脑内主要的兴奋性神经递质，在神经系统兴奋性信号传导和脑的发育过程中起到重要作用。研究表明Glx可能和多种精神性疾病有重要关系^[12,13]。然而近年来国内外对Glx的研究并不多，究其原因是Glu和Gln在脑内含量较低且波峰相互重叠，导致在低场磁共振设备上观测有较大困难，本研究利用LCModel软件可综合计算拟合出Glx的浓度，避免了相对定量计算的不足。Bejjani等^[14]研究发现孤独症患儿前扣带回Glx有显著增高，Page等^[15]研究发现孤独症患者杏仁体-海马区Glx增高，与本研究结论一致；但也有一些研究表明孤独症患者脑内Glx减低或无明显差异^[16,17]。因目前国内外对孤独症患儿脑内Glx的研究仍相对较少，采用的方法也不尽相同，Glx的变化仍需更大样本和进一步研究。肌醇（MI)被认为仅存在于神经胶质细胞中，是重要的渗透压或细胞容积的调节剂。本研究所发现的孤独症患儿基底节区MI浓度及与Cr比值增高与既往研究结论一致^[17,18]。本组研究所有谱线中均未检出有乳酸(Lac)和脂质峰（Lip）存在，该二种代谢物多提示病变存在缺血缺氧或坏死，多在恶性肿瘤中出现。

       本研究通过利用MRS和LCModel后处理软件对孤独症患儿双侧基底节区几种重要代谢物进行定量分析，发现孤独症患儿基底节区Glx、Glu和Cho浓度的增高以及NAA/Cr的降低可能与孤独症的发病有关。由于本研究的样本量相对较少，没有按性别和年龄段进一步进行分组分析；另外本研究没有采集到患儿智商IQ数据，无法对孤独症症状和IQ分数进行进一步相关性分析，是本研究的不足之处。