肌萎缩侧索硬化症患者非锥体束的磁共振扩散张量成像研究

【摘要】目的研究肌萎缩侧索硬化症（als）患者非锥体束区域磁共振扩散张量成像（dti）的特点。方法选择als患者（病例组）21例及健康志愿者（健康对照组）20名，行轴位mrdti扫描，选取感兴趣区（roi），测量部分各向异性（fa）和平均扩散系数（md）。结果病例组胼胝体压部（0.73±0.087）（u=－2.004，p<0.05）、丘脑（0.29±0.020）（u=－3.580，p<0.01）的fa值与健康对照组（0.79±0.034，0.32±0.010）比较，明显减低；两组间各roi水平md的差异无统计学意义。结论除中枢运动传导系统外，als患者的胼胝体压部、丘脑亦被累及，als更有可能是一种以运动系统损害为主的多系统变性疾病。

【关键词】肌萎缩侧索硬化症非锥体束磁共振扩散张量

investigationonmrdiffusiontensorimagingofnonpyramidaltractsinpatientswithamyotrophiclateralsclerosisxuyanwei,xiebingdi,zhaihui.departmentofneurology,tianjinmedicaluniversitygeneralhospital,tianjin300052,china

abstract：objectiveinvestigatemrresonancediffusiontensorimaging（dti）characteristicsofnonpyramidtractsinthepatientswithamyotrophiclateralsclerosis（als）.methods21patientswithalswereservedascasegroup.20healthyvolunteerswereservedashealthycontrols.allsubjectsunderwentadtisequence,choseregionofinterest（roi）tomeasurefractionalanisotropy（fa）andmeandiffusivity（md）.resultsincasegroup,fadecreasedonthespleniumofcorpuscallosum（0.73±0.087）（u=－2.004，p<0.05）anddorsalthalamuslevel（0.29±0.020）（u=－3.580，p<0.01）,comparedwiththehealthycontrols（0.79±0.034，0.32±0.010）.thedifferentsofmdoneachrollevelsbetweencasegroupandcontrolshadnostatisticalmeaning.conclusionsexceptforcentralmotorconductsystem,thespleniumofcorpuscallosumanddorsalthalamusareallaffectedinpatientswithals.alsisprobableakindofmultisystemdegenerationdiseasewhichcenteristhedamageofmotorsystem.

keywords：amyotrophiclateralsclerosis;nonpyramidtracts;mr,diffusiontensor

近年来，随着对肌萎缩侧索硬化症（als）研究的深入，人们逐渐认为als更有可能是一种以运动系统受累为主的多系统疾病。磁共振扩散张量成像（dti）能够显示水分子各向异性扩散的强度和方向，从而可检测到常规mri无法显示的白质病变［1］。为此，本研究对21例als患者进行了mrdti检查，前瞻性观察als患者非锥体束区域的扩散特性，以探讨该病的更广泛的病理改变。

1对象与方法

1.1对象（1）病例组：21例。系2006年1月～2007年4月就诊于天津医科大学总医院神经内科的als患者，符合世界神经病学联盟als诊断标准（修订版，1998）［2］，临床确诊als15例，临床很可能als6例。男12例，女9例；年龄28～70岁，平均（51.6±9.8）岁；病程6～72个月，平均（17.4±13.6）个月。排除标准为既往无感觉运动多发性神经病、正中神经病变、异常蛋白血症、恶性肿瘤、腕管综合征、自身免疫性疾病、甲状腺功能亢进、糖尿病、高血压、脑血管疾病史，无接触神经系统活性药物史；肌电图提示不同区域（延髓、颈、胸、腰骶节段）下运动神经元损害，且节段性运动神经传导检测无传导阻滞；部分患者行脑脊液检查均无异常，颅脑、颈椎常规mr扫描未发现脑和脊髓实质异常。（2）健康对照组：20名,为健康志愿者。男12人，女8人；年龄33～69岁，平均（50.4±10.3）岁。其性别、年龄均与病例组性别（χ2=0.034，p=0.853）、年龄（f=0.325，p=0.637）相匹配。

1.2.1mr扫描方法使用ge1.5t双梯度超导型mri系统对两组研究对象进行扫描。常规mri包括横轴位flair序列t1wi：tr2025ms，te8.4ms，ti750ms，fov24cm×18cm，矩阵320×224，2nex；轴横位frfse序列t2wi：tr4000ms，te110ms，fov24cm×24cm，矩阵320×224，2nex。dti采用dwepi序列行轴横位扫描：tr8300ms，te82.7ms，fov24cm×24cm，矩阵128×128，b=1000s/mm2，13个扩散敏感梯度方向，2nex，扫描时间3min52s。以上检查采用相同层面，层厚6.0mm，间隔1.5mm。应用aw4.0工作站functool2.0软件对dti图像进行分析处理，构建平均扩散系数（md）图和部分各向异性（fa）图。在非锥体束走行区的胼胝体膝部、胼胝体压部、丘脑，共选取6个感兴趣区（roi），面积20～30mm2（图1），测量roi的fa和md值。

1.2.2统计学方法所有计量数据均用均数±标准差（±s）表示，应用spss11.5软件进行统计分析。两组间样本均数的比较采用非参数检验mannwhitneyu检验，检验水准α＝0.05。

所有研究对象的图像质量符合研究要求，未见明显变形。病例组、健康对照组roi的fa和md值在左右两侧差异无统计学意义（均p>0.05），故将之合并进行统计分析。与健康对照组比较，病例组胼胝体压部（u=－2.004，p<0.05）、丘脑（u=－3.580，p<0.01）的fa值明显减低，差异有统计学意义，见表1。表1病例组及健康对照组各roi的fa和md值的比较

扩散是自由水分子的不规则随机运动。在人体生理条件下，水分子向三维空间各个方向的扩散运动不仅受细胞本身特征的影响，还受各种屏障如轴突髓鞘、基底膜的状态等的影响，结果导致水分子在某些方向的扩散比其他方向更容易，这种具有很强方向依赖性的扩散被称为扩散的各向异性（anisotropy）。dti是一项显示组织内微观结构的成像技术，能够显示水分子各向异性扩散的强度和方向，扩散各向异性是dti技术的关键。

fa是最常用的定量分析各向异性的参数，表示组织纤维的各向异性，是扩散各向异性与整个扩散的比值，其范围为0～1，0代表最大各向同性（isotropy）的扩散（如脑脊液），1则代表最大各向异性的扩散。md则用来反映单位时间内水分子自由扩散的范围，可评价水分子运动的受限程度，md增加意味着受限程度小，md减低则意味着受限程度大。当各种病变累及白质束的轴索和（或）髓鞘时，受累区域的fa值会有不同程度降低，而md值则有不同程度增大。

als上运动神经元的病理改变主要表现为运动皮质的betz细胞、大锥体细胞消失，锥体束变性和脱髓鞘。als患者脑组织中可能存在以下微观的改变：（1）细胞结构不稳定；（2）由于髓鞘脱失和轴突wallerian变性引起细胞膜的破坏；（3）胶质细胞反应性增生造成细胞外间隙增大；（4）离子环境出现了变化；（5）继发于细胞结构和功能改变的血流阻滞及轴索流的下降。所有这些微观结构的改变均可使得脑组织对水分子扩散的限制能力下降，引起水分子扩散能力的增加以及扩散各向异性的改变，故dti可发现患者脑组织的异常改变。