MR扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)是功能MR成像的重要部分，通过脑组织水分子扩散各向异性特征显示组织的微观结构，尤其对白质纤维束完整性有显著的优越性，是目前惟一无创性了解神经纤维完整性及功能的方法^[1]。方向依赖性扩散(扩散速度与纤维平行的大于垂直的)就是各向异性。部分各向异性(FA)值是DTI中最常用的参数，能反映出脑白质纤维微结构的完整性，FA值越低神经纤维受损程度越重^[2]。

       DTI清晰显示脑白质纤维束，早期发现亚临床神经病变，可定量分析、动态观察。

       代谢综合征(metabolic syndrome，MS)是以肥胖、高血压、血脂异常、高血糖及胰岛素抵抗(IR)为共同病理生理基础^[3]，引起脑白质纤维脱髓鞘，FA值降低。内囊后肢是脑白质纤维束高度集中的部位，放射冠也是进出大脑皮质的重要传导束所在处，反映脑白质神经纤维结构具有代表性，因此选择为感兴趣区(ROI)进行DTI检测。

       本研究旨在应用DTI检测MS患者内囊后肢、放射冠区的FA值，分析高血压、高血糖、血脂异常、肥胖与FA值的相关性，了解MS患者无脑损害症状阶段、脑部白质纤维微结构是否已有损害，为早期发现亚临床神经病变提供可靠的依据。

1　材料与方法

1.1　病例组和对照组资料

       选择在2009年11月22日至2012年9月14日在本院诊治的MS患者15例为病例组，健康体检者17例为对照组(年龄性别相匹配、既往身体健康的志愿者)。检查一般项目(身高、体重、血压、血糖、血脂、神经功能相关量表评分等)，进行头颅MRI平扫和DTI检查。考虑到伦理学影响，在研究期间病例组不停止降糖、降压、降脂药物治疗。

       病例组15例中男4例，女11例，年龄47~70岁，平均(62.6±6.7)岁。病例组中，病程≥10年者12例、<10年者3例，15例患者病程均>5年。对照组17名为健康志愿者，男5名，女12名，年龄50~69岁，平均(58.4±5.5)岁。两组性别、年龄情况差异均无统计学意义(P值均>0.05)。所有受试者均对本研究知情同意并自愿签署知情同意书；本研究获得本院伦理委员会审核批准。所有受检者均为右利手。

       病例组入选标准：(1)符合2004年中华医学会糖尿病分会(CDS)提出的代谢综合征诊断标准^[4]。每例患者在肥胖、高血糖、高血压、血脂异常4项中具有其中的2项或以上；(2)必须明确病程已满5年；(3)明确无脑梗死或脑出血史；(4)无神经功能缺损表现，按全国第四次脑血管病学术会议制定的脑卒中患者神经功能缺损评分标准，神经功能缺损程度(NF)评分为0；(5)头颅CT或(和) MRI检查只存在腔隙性脑梗塞(直径<2 cm)、轻度脑萎缩、轻度动脉硬化性脑病、无出血病灶。病例排除标准：(1)合并重大脑部疾病，如颅脑外伤、颅内肿瘤、颅内感染、化学物质或药物中毒性脑病、多发性硬化等；(2)慢性中枢神经系统疾病史者，如帕金森病、痴呆、癫痫等；(3)颅脑手术史者；(4)合并精神分裂症、孤僻症等精神病者；(5)严重酒精依赖史以及精神类药物史者(如抗精神病药、苯二氮卓类药等)；(6)合并严重内科急症，如心、肺、肝、肾功能衰竭，中重度贫血，严重电解质紊乱等。

1.2　影像学资料

       所有患者均行头颅MRI平扫、DWI和DTI检查。硬件设备：美国GE公司Signa 1.5 T MR扫描仪，标准头线圈，MR ADW 4.3工作站的functool分析软件。常规MR扫描序列及参数：包括轴面T1WI、T2WI及矢状面T2WI。DWI序列及参数：采用平面回波脉冲(SE-EPI)序列，TR 6000 ms，TE 98.6 ms，场回波成像序列(FE)，矩阵128 mm×128 mm，FOV 240 mm×240 mm，层厚7 mm，层距1.5 mm，共30层，NEX为2。DTI序列及参数：扩散张量MR扫描使用SE-EPI序列(15个扩散敏感梯度方向采集)，TR 8000 ms，TE 101 ms，FE，2个b值分别为(0、1000 s/mm)，矩阵128×128, NEX为1。扫描层厚为5 mm，无间隔连续扫描，FOV 240 mm×240 mm。采用MR ADW 4.3工作站functiontool分析软件进行图像分析，选择双侧大脑半球对称部位(内囊后肢及放射冠)作为ROI，手工放置大小、形状完全相同的圆形ROI，范围约40 mm×40 mm~50 mm×50 mm，为尽量避免误差，每个ROI连续测量3次，取平均值计算出FA值。

1.3　统计学分析

       采用SPSS 19.0统计分析软件，计量资料用±s表示。组内左右侧对比采用自身配对样本t检验。病例组与对照组比较采用两独立样本t检验(前提应进行方差分析，所得数据呈正态分布，再进行t检验)。对于各组间性别比较采用卡方检验。高血压、糖尿病、高血脂、肥胖与各测量指标的相关性采用多元回归。病程、年龄与各测量指标的相关性采用线性回归分析。高血压、糖尿病、高血脂、肥胖、病程与各测量指标的相关性采用非参数等级相关(speaman correlation)进行分析，以收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、GLU、HDL、LDL、TC、TG、BMI、病程作为自变量，各测量指标作为因变量，采用多元线性回归(逐步回归)进行分析。方差齐性检验用Levene法，方差不齐时软件自动做变量变换，用Dunnetts’ C法计算概率。以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

       病例组15例中，同时存在3项代谢异常者8例，2项代谢异常者7例；高血压12例，血脂异常10例，肥胖9例，Ⅱ型糖尿病8例。对照组17例。神经功能量表评分结果两组一致：NF评分为0分，简易智能评分(MMSE)为21~29分，日常生活能力评分(ADL)为14分，临床痴呆评分(CDR)为0分。代谢指标(SBP、DBP、TC、HDL、GLU、BMI)两组差异均有统计学意义(表1)。

2.1　DTI结果

       病例组及对照组分别进行组内左右两侧脑FA值检测结果比较，由于两侧差异没有统计学意义，所以只选择右侧(非优势半球)检测结果进行统计学分析。

       病例组与对照组比较：病例组内囊后肢、放射冠区FA值都明显低于对照组，差异有统计学意义；其中3项代谢异常者FA值降低范围广(内囊后肢及放射冠区)、程度更显著；2项代谢异常者只在放射冠区明显降低(表2，图1)。两组性别、年龄差异无统计学意义(P>0.05)。

       高血压组、糖尿病组、高血脂组、肥胖组与对照组比较：高血压组、糖尿病组、高血脂组、肥胖组内囊后肢、放射冠与对照组比较，FA值均降低差异有统计学意义(表3)。两组性别、年龄差异无统计学意义(P>0.05)。

点击查看大图

图1  A图为正常组内囊后肢FA图，B图为代谢综合征病例组内囊后肢FA图，C图为正常组放射冠FA图，D图为代谢综合征病例组放射冠FA图，可见病例组右侧内囊后肢及放射冠区FA值都低于对照组
Fig. 1  A and B are the FA maps of PLIC from control group and MS group, C and D are the FA maps of CRA from control group and MS group. We could find FA values decreased in MS group than control group.

点击查看表格

表2  对照组与代谢综合征病例组各向异性(FA)值比较(±s)
Tab. 2  Comparison of the fractional anisotropy (FA) values between control group and MS group (±s)

点击查看表格

表3  代谢综合征的高血压、糖尿病、高血脂、肥胖组与对照组FA值比较(±s)
Tab. 3  Comparison of the FA values come from hypertension，diabetes mellitus, hyperlipidemia，obesity of MS group and control group(±s)

2.2　高血压、糖尿病、高血脂、肥胖与FA值的相关性

       以高血压、糖尿病、高脂血症、肥胖为自变量，FA值为因变量，多元回归分析结果显示：FA值与高脂血症、肥胖、高血压呈负相关(P<0.05；表4)。

点击查看表格

表4  代谢综合征的高血压、糖尿病、高血脂、肥胖与FA值的相关性
Tab. 4  The correlation of hypertension, diabetes mellitus, hyperlipidemia and obesity with FA values in MS group

2.3　病例组年龄、病程与DTI的相关性

       以年龄、病程年限作为自变量，FA值作为因变量，采用多元线性回归(逐步回归)分析，结果显示：放射冠区(CRA)FA值与年龄与呈负相关(r=-0.04，P<0.05)；与高血压年限呈负相关(r=-0.013，P<0.05)。

点击查看表格

表1  代谢综合征病例组与对照组代谢指标比较(±s)
Tab. 1  Conparison of metabolic index from control group and MS group(±s)

3　讨论

       常规MR不能发现白质纤维微结构的早期改变。国内应用MR T1WI、T2WI发现高血压患者脑白质疏松检出率仅为43.2%^[5]。DTI对白质纤维损害的敏感性要高于常规MRI，FA值能够对白质纤维束定量评价，下降程度反映脑神经纤维的损伤程度。

       MS中心环节是胰岛素抵抗导致高胰岛素血症，进而引起动脉粥样硬化。通过脑血管自身调节，早期血氧供应能满足需要，不出现脑损害。长期MS，动脉粥样硬化普遍存在,脑组织由于长期供血不足而处于慢性缺血缺氧状态，ATP生成减少、线粒体损伤，糖酵解增强乳酸增多，脂肪氧化不全酮体增多、酸中毒，溶酶体破裂，脑细胞受损，脑深部白质脱髓鞘，使水分子的扩散发生改变，表现为组织各向异性分数(FA值)的下降。

       陈雯洁等^[6]的研究发现，老年MS患者胼胝体膝部、压部的FA值明显低于正常对照组。本研究结果显示，MS病例组内囊后肢、放射冠区FA值明显降低，三项代谢异常者比二项代谢异常者FA值降低范围广、幅度更明显，MS高血压组、糖尿病组、高血脂组、肥胖组的FA值均明显降低，提示病程5年以上的MS患者脑部神经纤维微结构已有损害，其严重程度与代谢异常程度明显相关，临床认知量表评分未见明显异常，脑部DTI检测却能从脑白质神经纤维微结构的变化早期发现亚临床脑损害。

       脑白质病变是特指发生在脑室周围的弥漫性小血管病变，其病理基础是长期髓质动脉供血区灌注量不足，造成深部脑白质的缺血而产生神经纤维微结构损害(脱髓鞘)的病理改变。Park等^[7]研究结果显示MS与脑白质疏松明显相关，其高血压、空腹血糖损害和高脂血症与脑白质疏松症独立相关。国内研究发现MS与脑白质病变显著相关，各组分均为脑白质病变的独立影响因素^[8]。本研究显示，高血压、高血脂、肥胖与内囊后肢、放射冠FA值呈负相关，提示高血压、高血脂、肥胖是脑白质神经纤维微结构损害的独立危险因素。

       高血压导致小动脉硬化及血管脂质玻璃样变是脑白质纤维病变的病因之一，长期高血压使颅内小动脉和深穿支动脉壁增厚和玻璃样变性，造成脑内小动脉硬化和狭窄，脑血流下降，脑深部白质易发生缺血性改变，严重时就出现缺血缺氧性脱髓鞘改变；高血压者血流动力学改变，内皮细胞损伤、功能障碍，舒血管的一氧化氮、前列腺素减少，缩血管的内皮素生成增加，内皮素水平与动脉粥样硬化的严重程度呈明显的正相关关系。高血压也可引起血脑屏障的改变而致脑水肿，亚急性及慢性脑水肿也能导致脱髓鞘样改变。管锦群等^[9]研究发现，高血压患者右侧顶叶白质、双侧枕叶白质FA值显著低于对照组。本研究显示，高血压组内囊后肢、放射冠FA值低于对照组，提示高血压患者脑白质纤维微结构损害。

       糖尿病患者由于糖代谢紊乱，在体内产生了大量的自由基，导致明显的氧化应激，从而引起微血管病变及血液流变学改变，致使纤维玻璃样物质代替了血管中层平滑肌，管壁增厚，最后闭塞管腔，引起脑白质缺血缺氧、变性及脱髓鞘改变。长期糖尿病同时引起血脑屏障受损，炎性介质渗出，细胞间质水肿等，血管阻力增加，局部血灌注量减少，加上内环境改变、炎性介质介导的炎性作用，造成脑深部白质纤维脱髓鞘，表现为FA降低^[10]。本研究中，糖尿病组内囊后肢、放射冠区FA值低于对照组，提示糖尿病患者脑白质纤维微结构发生了损害。

       高血脂可影响脂质代谢，导致脂质沉积，促使动脉粥样硬化的发生，脑小动脉硬化，引起脑深部白质血液循环障碍，供血不足，引起脑白质纤维缺血性病变，出现缺氧性脱髓鞘改变，FA值降低。本研究中，高血脂组内囊后肢、放射冠区FA值低于对照组，提示高血脂患者脑白质纤维微损害。

       本研究结果表明，病程5年以上MS患者临床无脑损害表现的阶段其脑部神经纤维微结构已受损(FA值下降)，神经纤维损害程度与MS代谢异常程度及病程年限明显相关。高血压、高血脂、肥胖是脑白质神经纤维微结构损害的独立危险因素。

       脑部DTI检测有助于早期发现脑部神经纤维微结构亚临床损害，可定量分析、动态观察，为早期预防脑损害的进展提供可靠的临床依据。