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學院·河南科技大學第一附屬醫院 (河南 洛陽 471000)

孤獨癥譜系障礙(autism spectrum disorder，ASD)屬于一種嚴重的發育障礙性疾病，好發于兒童[1]，表現為社會交流障礙、興趣狹窄以及刻板行為。據美國疾病控制中心統計發現ASD患病率為1/44[2]。然而，ASD發病機制仍然未明，磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)可無創性測量腦部生化代謝物，研究顯示ASD患者腦部MRS檢測發現存在代謝異常部位較多，多存在于雙側額葉、頂葉和小腦半球等區域，預示著ASD患者大腦有廣泛性神經發育與結構異常的情況[3-4]，但結果存在不一致性，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、半球差異和發病機制提供臨床依據。

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、特發性語言發育遲緩、結節性硬化、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歲的正常發育兒童(60例)，排除嚴重免疫系統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院影像中心提供，采取10%水合氯醛鎮靜，劑量為0.3-0.5mL/kg，數據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數據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，反轉角80°(圖1)。掃描后導出原始數據，再在LCModel上對比原始波譜校正，將數據于 LCModel 上的信噪比(signalnoiseratio,SNR)>5，半峰全寬(full width at half maxim，FWHM)<0.07，以<15%濃度標準差為標準，以Cr為內標準，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定位于雙側丘腦體素大小為16mm×13mm×13mm和小腦體素大小為20mm×20mm×14mm以及經LC Model校正譜線。

質量控制：本研究MRI和MRS檢查均進行上述參數調整，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師操作。

1.3 統計學分析計量資料(包含年齡、身高、體重、頭圍)以均數±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；計數資料(性別)以百分比(%)描述，χ2檢驗。檢驗水準α=0.05。采用統計軟件SPSS 23.0分析。

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

表2 ASD組和對照組兩側丘腦各代謝產物比較(mmol/L)

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

表3 ASD組和對照組兩側小腦各代謝產物比較(mmol/L)

3 討 論

ASD是一種廣泛性神經發育障礙疾病，探索其神經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。有學著認為神經生物學、遺傳、孕產期、腸道微生物等多種因素均可能引起ASD發病[6]。ASD患兒有多處，腦結構和功能的異常，且與正常發育兒童不一致，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。

3.1 NAA同ASD關系在腦內代謝物中，NAA是屬于中樞神經系統內的氨基酸，存在于神經元和軸突內,其含量可表示出神經元及軸突的完整性、神經元密度。神經元代謝率下降、神經元死亡或丟失、髓鞘形成減少均可能造成NAA或NAA/Cr水平下降[8]。本研究結果顯示，與正常兒童相比，ASD組兩側丘腦和小腦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，發現其(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]等研究發現圖像質量、磁化率與回波組合數量無明顯相關性；當回波時間為29.7～31.4ms時，圖像質量好,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)結構復雜，其峰在1H-MRS上重疊且難分離，且被統稱為Glx。Glx是腦內重要興奮性神經遞質和最高氨基酸，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)會引發中腦小腦回路之間功能協調的改變[13-14]與ASD的發生相關。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，發現孤獨癥組左小腦和雙側丘腦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兒童大腦內可能存在興奮/抑制失衡現象有關。但也存在孤獨癥患者腦內Glx減低或無差異情況[16-17]。目前國內對ASD兒童腦內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現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，發現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發病機制提供依據。本研究具有一定局限性，病例數尤其是對照組尚不足，未能進一步區分年齡、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各臨床癥狀的神經病理機制，對ASD病因學研究提供更豐富的理論基礎。