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MR扩散成像在精神神经性狼疮的研究进展

更新时间:2009-03-28

系统性红斑狼疮 (systemic lupus erythematosus,SLE)是一种多器官受累的免疫系统疾病,据报道,出现神经精神症状见于14%~70%的SLE病人,当其影响中枢神经系统时,称为精神神经性狼疮(neuropsychiatric systemic lupus erythematosus,NPSLE)。虽然SLE的预后近年来已趋改善,但NPSLE仍然是SLE病人死亡的主要原因之一[1]。SLE病人常规MRI上多表现为白质高信号,其次为脑萎缩、灰质高信号,但均不具有特异性。研究表明,即使存在NPSLE症状,30.1%的病人MR影像仍可表现为正常,如伴有头痛症状的SLE病人的MRI多为正常[2]。扩散张量成像(DTI)和扩散峰度成像(diffusion kurtosisimaging,DKI)对大脑微观结构的变化更敏感,能够检测到早期NPSLE病人的结构完整性的异常。本文就DTI、DKI在NPSLE的应用价值进行综述。

1 DTI

DTI技术是以水分子在不同的介质中传播速度不同为成像原理,对白质微观结构的变化特别敏感,如髓鞘和轴索损伤,可以显示全部的大脑白质纤维束的走行,并且可以观察纤维束的结构完整性。其主要参数有:表观扩散系数(ADC)、平均扩散系数(mean diffusivity,MD)、各向异性分数(fractional anisotraph,FA)、轴向扩散系数(axial diffusivity,AD)和径向扩散系数(radial diffusivity,RD)。

1.1 DTI参数及其与病理的关系 DTI参数能够反映水分子的位移,参数变化反映了组织微观结构以及扩散介质性质的变化,如细胞质或细胞外液的分子拥挤程度和黏度的变化[3]。许多研究发现,NPSLE病人较健康对照组 (healthy control,HC)和SLE病人具有更高的MD、RD和AD值,以及更低的FA值,机制包括轴突丧失、脱髓鞘、水肿以及由糖皮质激素或抗风湿药物和小血管急性炎症导致的微梗死等[4-8]。而有研究者[8]认为,NPSLE病人DTI参数变化的主要原因是水肿,Chianga等[9]提出血管源性水肿程度增加可以降低FA、增加RD并轻度增加AD。

在《中药成方制剂标准》数据库中的“全字段”中以“油”为检索词进行检索,结果显示有366条处方,除去麻油、鸡蛋黄油、蛤蟆油等不符合要求的选项外,经反复验证,最后整理得到以挥发油直接组方入药的中成药共114种。而在《中国中药新药品》数据库中,检索到有15种中成药以挥发油直接入药。载入《中国药典》2015年版以挥发油直接组方入药的中成药有42种。这些中成药处方中大多数含有一种或多种挥发油。

FA值反映了水分子在微观上的位移程度,对组织微观结构的变化高度敏感。FA值已被证明能比常规MRI参数更敏感地显示脑部疾病,也更便于定量地反映脑组织的完整性[10]。相比于组织结构不连贯的区域,高度组织结构化的白质FA值更高,影响白质完整性的病理过程可能会改变白质的FA值,因此FA的变化通常被视为轴突完整性的主要标志[11]。Lee等[12]测得NPSLE病人的胼胝体FA值低于非 NPSLE 病人(0.58±0.09 和 0.69±0.03,P<0.01),在鉴别NPSLE和非NPSLE时,胼胝体的FA值、体积和MD值的受试者操作特征(ROC)曲线下面积分别为0.825、0.750、0.679,表示胼胝体的FA值在鉴别NPSLE方面优于胼胝体体积和MD值,可能是一种较准确地鉴别诊断NPSLE的成像标记。某些结构的FA值还被证明与NPSLE的临床实验室数据有关,NPSLE病人左侧海马、海马旁回和舌回的FA值与SLE疾病活动度评分(systemic lupus erythematosus disease activity inde x,SL EDAI)相关,左侧海马和海马旁回的FA值与SLE损伤指数 (systemic lupus international collaborating clinics,SLICC)相关,右额叶白质的FA值与病程相关[13]。所以,FA值可能对于评估NPSLE的病情和预后具有一定的价值。

VBM是一种自动化分析区域脑容量差异的方法。Sarbu等[13]使用VBM方法研究NPSLE,发现NPSLE与HC相比,左侧额叶的白质体积减少,右额叶白质的FA值降低,双侧颞上叶的MD、AD、RD值增高,并且该研究将MRI表现与临床数据联系起来,发现NPSLE病人左侧颞上叶皮质体积与血清补体水平相关,这可能反映了NPSLE的一种发病机制,即免疫介导的补体消耗[17]。另外,脑萎缩可能是NPSLE诊断和判断预后最重要的影像标志物。Sarbu等[13]研究发现抗疟治疗后的NPSLE病人大脑一些区域的扩散系数降低,脑萎缩好转,提示抗疟药物可能是NPSLE的一个保护因素。

由于SLE病人的脑病理学是多因素的、复杂的,包含神经代谢障碍、神经化学异常以及灌注异常等,这些异常出现可能要早于解剖上观察到的病变,因此可以采用多模态影像研究方法,将DTI与其他MRI技术联合应用来分析NPSLE病人的脑部微观结构的改变。

1.2 影像分析方法 DTI对脑内白质纤维束的显示具有极大的优势,研究白质纤维束主要有基于兴趣区分析法和基于全脑配准的分析方法,后者包括基于体素的形态学分析 (voxel-based morphometry,VBM)和基于纤维骨架的空间统计分析(tract-based spatial statisti cs,TB SS)。另外,最近的研究中出现了新的基于连通性的分析法。

根据情景C、D,把种植业结构调整与高效灌溉技术结合起来设定情景E:2020年粮、经、草种植比例为41. 3∶45. 3∶13. 4,微灌面积达70%,2025年粮、经、草比例达41∶40∶19,微灌面积达100%。

Ercan 等[26]首次使用 7 TMRI获得 T1WI、DTI影像和来自胼胝体前体的单体素扩散加权MRS数据,发现NPSLE病人与HC相比,胼胝体前部的FA值显著降低,总Cho和总Cr的MD增高;DTI结果与Shapira-Lichter等[27]和 Ercan 等[8]的研究一致,Cho和Cr是胶质代谢的2个主要产物,NPSLE病人的总Cho和总Cr的MD增高揭示了NPSLE的潜在2种病理机制,即炎症介导的神经小胶质细胞和星形胶质细胞的形态变化与细胞内水肿,会同时影响神经胶质细胞和神经元/轴突。研究[26]还发现,NPSLE病人的神经细胞内的总Cho、总Cr的MD值与SLEDAI评分呈正相关,提示了总Cho、总Cr的MD值是炎症反应中胶质细胞反应性的独特的潜在标志物。

AD和RD对于探究SLE病人的白质损害也具有重要作用。研究[6,14]发现SLE病人的RD和AD值异常的区域为胼胝体膝部、体部和压部、双侧钩束、双侧皮质脊髓束、双侧下额枕束、双侧上纵束、左丘脑辐射,比FA值降低的区域更广泛。在阿尔茨海默病病人中也发现了类似的结果,即病人在一些区域出现了MD、AD和RD值增加,这些区域比FA异常的区域更广泛。这表明RD、AD值能够发现一些FA值不能发现的隐匿病变。RD的改变主要反映在白质细胞外间隙中的水分子扩散空间大小的变化,如脱髓鞘会引起RD值的变化。RD和脱髓鞘之间的关系已在多发性硬化的研究中被提出。因此,可以认为脱髓鞘是NPSLE白质微观结构损坏的机制之一。AD的变化可能与细胞间隙的空间改变有关,或与轴突内的变化有关,这些改变干扰了沿轴突方向的扩散,从而导致AD减少[15]。Ercan等[8]研究发现,NPSLE和SLE之间,NPSLE和HC之间,RD的组间差异比AD组间的差异更显著;MD对细胞水肿和坏死敏感,MD呈线性依赖于RD和AD,即MD=(2AD+RD)/3,因此在该研究中观察到MD的组间差异是最广泛的。

2)树体萌芽期及时使用杀菌剂(推荐使用菌毒清、噻霉酮等,不能使用腐蚀性强的杀菌剂,以免影响愈伤组织形成)涂抹保护受冻部位,防止其他病害侵染。

Xu等[22]首次采用DTI概率成像和基于连通性的分析来研究非NPSLE的白质网络的拓扑组织。Sporns等[23]提出了人类连接体的基本概念来模拟整个大脑结构的连通性,神经连接框架可以探索广泛的白质改变并揭示与疾病相关的关键组织异常。Xu等[22]研究表明非NPSLE病人出现了全脑和局部脑区的受损,涉及语言、视觉和网络系统的脑区出现了节点属性的显著改变,而对于SLE病人,甚至无神经精神症状的SLE病人已经出现了白质连接体的改变,因此认为非NPSLE的白质网络结构中断可能会导致其神经认知功能的障碍。基于连通性的分析方法可能是一种反映SLE的神经生物学机制的很有前途的方法。Zhao等[24]也使用了这种基于连通性的分析方法,得到了相似的结果,认为SLE病人即使未表现出神经精神症状,其脑白质结构网络已经发生了改变,由此可能引起SLE病人的白质连通性异常。

TBSS较VBM可重复性更高,可以更准确地显示白质纤维束的破坏,因此TBSS分析法被越来越多地应用于NPSLE的研究中。应用TBSS分析表明,SLE病人表现出下额枕束的白质完整性降低、内囊白质完整性降低和上下纵束的白质完整性降低[5,7-8]。Corrêa 等[14]利用 TBSS 分析 AD、MD、RD、FA 值,发现SLE病人在额叶、顶叶和颞叶存在多个白质纤维束的广泛损害,比单独分析FA值检测到SLE病人更多的白质结构变化,上述发现也反映了SLE在中枢神经系统复杂的病理生理机制。Shastri等[18]采用TBSS研究NPSLE、非NPSLE和HC的差异,结果显示NPSLE和非NPSLE的钩束的FA值下降,这一发现与其他一些研究[5,7,14]结果一致,以上研究都反映了SLE病人(无论有无精神神经系统症状)的钩束完整性降低。Shastri等[18]研究还发现,钩束的FA值降低与低SLEDAI评分相关(R2=0.32)。在以前关于抑郁的研究中认为,钩束的中断与抑郁有关[19],抑郁症在SLE病人的发病率为2.97%[20],高于同年龄段的人群,早前的研究显示,SLE病人的贝克抑郁指数评分增加与SLEDAI评分增加具有相关性[21],这也许可以解释SLE病人的钩束损伤与SLEADI评分之间的相关性。

2 DTI技术与其他MRI技术的结合

第二,互联网金融的发展一方面对传统商业银行总资产报酬率带来负效应,另一方面其对非利息收入占比带来正的效应.这表明,传统商业银行在互联网金融的冲击下,积极应对其大环境的改变,转换其单一的盈利模式,重视非利息收入业务,朝向多元化盈利模式发展.

DKI是DTI的扩展,是一种基于水分子的非高斯扩散特性的相对较新的成像方法,它不仅能获得所有的标准扩散张量的指标,还能得到其特征的峰度参数:平均峰度 (mean kurtosi s,MK)、径向峰度(radial kurt osis,RK)、 峰 度 各 向 异 性 (kurtosis aniso tropy,K A)。MK值的大小与组织的结构复杂程度有关,结构越复杂,非正态分布水分子扩散受限越显著,MK值越大。在神经系统,MK值的减少与退化过程导致的神经元萎缩有关,也与轴突和髓鞘的变化有关[30-31]

Lee等[16]使用基于兴趣区分析法,将治疗前后的NPSLE病人的胼胝体作为兴趣区,发现治疗后的病人的胼胝体FA值和纤维束增加显著,而AD、RD、MD值显著降低,表明NPSLE病人发病时的胼胝体发生了血管源性水肿和白质纤维束的损伤,皮质类固醇激素治疗可以改善水肿、改善大脑半球间的连接完整性。Lee等[12]在另一项研究中同样将胼胝体作为兴趣区,研究发现,相比于HC,NPSLE的胼胝体体积和FA值降低、MD增加,但HC和非NPSLE病人之间胼胝体体积和FA值无显著差异。

2.2 DTI与磁化传递成像 (magnetization transfer imagin g,M TI)结合 MTI是通过测量磁化传递率(magnetization transfer ratio,MTR)值来反映脑组织大分子蛋白浓度的变化,根据MTR值的变化可反映白质纤维轴突脱失和脱髓鞘情况。Ercan等 [8]将MTI和DTI数据进行了联合分析,采用TBSS分析显示,与对照组比较,NPSLE在常规MRI正常表现的白质区域出现了MTR和FA值显著降低,AD、RD和MD值显著增加,研究认为DTI参数和MTR变化的主要原因是水肿,与Emmer等[28]的分析一致。对MTI和DTI参数的分析可能提高NPSLE的诊断,并有助于认识潜在的组织损伤;但在NPSLE和SLE病人之间只发现了MD值的差异,而MTR值未发现差异,表明MD值能检测到更细微的结构变化。Magro-Checa等[29]随后进一步研究了NPSLE白质结构改变的炎症起源,发现炎性NPSLE病人的白质的磁化传递率直方图峰值 (magnetization transfer rate histogram peak height,MTR-HPH)显著低于缺血性NPSLE、非NPSLE、SLE和HC,表明炎症对病人大脑具有累积的慢性损伤,并且较高的白质MTR-HPH与脑血管疾病有关。因此,白质MTR-HPH可能是一个潜在的有价值的工具,能够为NPSLE病人炎症的存在提供证据。

3 DKI

2.1 DTI与磁共振波谱 (MRS)、灌注加权成像(PWI)结合 MRS通过评估不同的代谢物比率来反映组织细胞代谢过程,能得出细胞特异性的代谢物浓度。PWI通过脑微循环血流动力学参数反映脑血流量。Zimny等[25]将DTI与上述2种技术联合应用于NPSLE、SLE病人,比较3种神经成像方法,发现只有MRS和DTI技术能够实现NPSLE和SLE病人早期脑损伤的可视化,两者更有助于描述SLE病人灰质和白质的早期变化,而PWI不能显示SLE病人脑微循环障碍,因此不推荐用于检测SLE与NPSLE病人早期脑损伤。该研究还显示SLE病人病理变化的早期,在所有评估的脑区中,后扣带回(posterior cingulategyru s,PCG) 在 DTI、MRS 上的改变最明显,PCG皮质的N-乙酰天门冬氨酸/肌酸(NAA/Cr)减少,扣带回的FA值下降。NAA是神经元/轴突完整性的标志物,NAA浓度降低与神经元/轴突密度下降有关,而一般认为Cr较稳定,常作为对照。PCG皮质和扣带回纤维是边缘系统的一部分,是与记忆和学习有关的重要结构,SLE病人的这些结构表现出显著的变化,表明SLE病人的PCG微观结构的损伤可能与病人认知功能下降有关。研究[25]还发现SLE、NPSLE病人的胼胝体压部较低的FA值与抗磷脂抗体(antiphospholipid antibody,APL)阳性相关,APL的存在可能会导致白质纤维束的直接损害。

DKI技术已经被应用于星形细胞瘤、精神分裂症、阿尔茨海默病等疾病中,但DKI在NPSLE的应用鲜有报道。最近的一项研究[32]首次将DKI技术联合MRS用于研究SLE脑部微观结构的改变,研究发现,病人的PCG似乎显示出代谢和组织结构最明显的改变,采用VBM分析发现NPSLE组PCG的灰质体积减少;与HC相比,NPSLE和非NPSLE两组病人的PCG观察到多种代谢物浓度和MK值的降低,说明了病人的PCG的代谢异常和微观结构完整性降低,这一结果与Zimny等[25]的研究结果类似。该结果可能的解释是,PCG是脑室周围器官,它有完整的血脑屏障,因而易受血液中的炎性物质的影响,其次PCG的脑血流和代谢率超过脑平均值的40%,炎性因子和/或免疫复合物容易进入其供应血管而损害PCG。Zhang等[32]研究还发现病人PCG的NAA或MK值与认知功能评分之间有显著相关性,表明PCG可能在认知功能中起着关键作用,PCG的功能紊乱可能在一定程度上解释了SLE病人的认知功能损害。

4 小结

DTI及其衍生技术DKI在NPSLE的应用具有优势,扩散参数能检测到早期NPSLE病人脑部微观组织的变化,具有较高的敏感性,为NPSLE的早期诊断及发病机制的研究提供了可能。先进的影像分析方法能够发现更多区域的微观结构损伤,为早期发现未出现明显神经系统症状的NPSLE病人提供了广阔的前景。随着越来越多的多模态研究应用于早期NPSLE,可以为更全面系统地阐述NPSLE的发病机制提供新的思路。

学校应该建立科学、公正、公开的教学督导评价系统,使广大教师不断提升教育教学能力。通过教学督导,学校可以了解每位教师的教学过程和教学效果,及时发现教师在教学过程中存在的不足,帮助其总结经验,进而提高教学水平。建立科学的评价体系,如以学生为主体、以项目为载体、以能力为目标等,对提高教师教学水平有积极的引导和促进作用。

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赵玉婷,吴虹霖,邱翔,余洪,翟昭华
《国际医学放射学杂志》2018年第03期文献

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