孤独症谱系障碍儿童磁共振波谱影像改变的对照研究＊

孟 婕 胡航嘉 张瑞欣 牧丰苗 姜志红

河南科技大学临床医学院·河南科技大学第一附属医院 (河南 洛阳 471000)

孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder，ASD)属于一种严重的发育障碍性疾病，好发于儿童[1]，表现为社会交流障碍、兴趣狭窄以及刻板行为。据美国疾病控制中心统计发现ASD患病率为1/44[2]。然而，ASD发病机制仍然未明，磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)可无创性测量脑部生化代谢物，研究显示ASD患者脑部MRS检测发现存在代谢异常部位较多，多存在于双侧额叶、顶叶和小脑半球等区域，预示着ASD患者大脑有广泛性神经发育与结构异常的情况[3-4]，但结果存在不一致性，需要更多研究来探索。本研究旨在采用单体素和短回波时长对称性对小脑和丘脑部位进行采集，为更深层次地揭示ASD大脑的代谢改变、半球差异和发病机制提供临床依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象ASD组：选取我院2020年1月至2021年10月期间收治2～6岁ASD儿童(60例)。

入选标准：符合文献[5]中ASD诊断标准，同时儿童孤独症评定量表(childhood autism rating scale,CARS)得分≧30分，并排除Rett's 综合征、X染色体脆性综合征、特发性语言发育迟缓、结节性硬化、癫痫、脑外伤、听力视觉障碍等疾病，以及未完成全部检查者。对照组：同期招募我院体检的2～6岁的正常发育儿童(60例)，排除严重免疫系统缺陷病或凝血功能障碍等疾病。本院伦理委员会同意(审批号：EYLL-2019-020)，家属均签署知情同意书。所有受检儿童在评估和MR检查前两周没有使用任何精神类或可能影响脑功能的药物。

1.2 MRS检测入选病例影像由河南科技大学第一附属医院影像中心提供，采取10%水合氯醛镇静，剂量为0.3-0.5mL/kg，数据采集采用的仪器是飞利浦1.5T磁共振扫描仪，先头部SE矢状位T1WI (TR=1968ms,TE=11ms),FRFSE 轴位T2WI(TR=4060 ms,TE=99ms)、冠状位T2WI(TR=3640ms,TE=99ms)以排除脑部其他病灶。MRS数据采集通过单体素波谱(single voxel，SV)选用点分解波谱法(PRESS)进行匀场，选取双侧丘脑和小脑作为兴趣点(ROI)，丘脑(体积=FH13mm×LR13mm×AP 16mm，小脑(体积=FH14mm×LR20mm×AP20mm，TR 2000ms，TE 30ms，反转角80°(图1)。扫描后导出原始数据，再在LCModel上对比原始波谱校正，将数据于 LCModel 上的信噪比(signalnoiseratio,SNR)>5，半峰全宽(full width at half maxim，FWHM)<0.07，以<15%浓度标准差为标准，以Cr为内标准，记录NAA/Cr、Cho/Cr、MI/Cr、Glx/Cr的比值。

图1A-图1E 单体素1 H-MRS扫描ROI定位于双侧丘脑体素大小为16mm×13mm×13mm和小脑体素大小为20mm×20mm×14mm以及经LC Model校正谱线。

质量控制：本研究MRI和MRS检查均进行上述参数调整，MRS检测兴趣点时需要避免脑脊液、血管等部位，其影像由我院同一影像医师操作。

1.3 统计学分析计量资料(包含年龄、身高、体重、头围)以均数±标准差(±s)描述，两组间不同部位的代谢物检测值比较采用重复测量方差分析，t检验；计数资料(性别)以百分比(%)描述，χ2检验。检验水准α=0.05。采用统计软件SPSS 23.0分析。

2 结 果

2.1 一般资料显示ASD组男43名，女17名，平均年龄4.0±1.3岁，平均头围49.8±11.7cm，平均体重18.3±4.2kg，平均身高105.1±11.2cm。对照组男41名，女19名，平均年龄4.4±1.6岁，平均头围50.2±11.4cm，平均体重19.2±4.8kg，平均身高107.6±12.3cm，两组间无显著差异。具体见表1。

表1 ASD组和对照组一般资料

2.2 ASD组和对照组两侧丘脑各代谢产物比较与对照组相比，ASD组NAA/Cr的两侧丘脑均更低、Glx /Cr在两侧丘脑更高(P<0.05)。ASD组内丘脑左右两侧代谢物之间无统计差异(P>0.05)。见表2。

表2 ASD组和对照组两侧丘脑各代谢产物比较(mmol/L)

2.3 ASD组和对照组两侧小脑各代谢产物比较ASD组NAA/Cr在两侧小脑均低于对照组(P<0.05)，Glx /Cr在左侧小脑高于对照组(P<0.05)。ASD组内小脑左右两侧代谢物之间无统计差异(P>0.05)。见表3。

表3 ASD组和对照组两侧小脑各代谢产物比较(mmol/L)

3 讨 论

ASD是一种广泛性神经发育障碍疾病，探索其神经生物学机制和脑功能特征对深入了解该病具有重要的意义。有学着认为神经生物学、遗传、孕产期、肠道微生物等多种因素均可能引起ASD发病[6]。ASD患儿有多处，脑结构和功能的异常，且与正常发育儿童不一致，临床采用MRS检测机体活体组织代谢物的化学成分和含量变化，以此来间接反映脑功能[7]，可为探讨ASD患儿的病因及生理机制提供有力的证据。

3.1 NAA同ASD关系在脑内代谢物中，NAA是属于中枢神经系统内的氨基酸，存在于神经元和轴突内,其含量可表示出神经元及轴突的完整性、神经元密度。神经元代谢率下降、神经元死亡或丢失、髓鞘形成减少均可能造成NAA或NAA/Cr水平下降[8]。本研究结果显示，与正常儿童相比，ASD组两侧丘脑和小脑NAA/Cr水平更低。国外Spees WM 等[9]对丘脑的研究也显示在8～13岁ASD儿童中NAA降低。Hadoush H等[10]对孤独症患者左小脑半球研究，发现其(5～15岁)NAA浓度较正常儿童降低。Otsuka等[11]检测孤独症组左小脑半球质谱，认为其NAA浓度低于正常人。可见孤独症儿童丘脑和小脑可能存在神经元的连接不足、轴突受损和髓鞘形成减少。陈婉雯[12]等研究发现图像质量、磁化率与回波组合数量无明显相关性；当回波时间为29.7～31.4ms时，图像质量好,磁化率一致性好。

3.2 Glx同ASD关系谷氨酸(glutamate，Glu)和谷氨酰胺(Gln)结构复杂，其峰在1H-MRS上重叠且难分离，且被统称为Glx。Glx是脑内重要兴奋性神经递质和最高氨基酸，具有介导兴奋性突触传递的作用。已知Glx可能和多种精神性疾病有重要关系，小脑中兴奋/抑制失衡(Glx/ GAΒA)会引发中脑小脑回路之间功能协调的改变[13-14]与ASD的发生相关。Jackson JG等研究[15]认为孤独症组的谷氨酸浓度增加与智商呈正相关，与社会反应量表得分呈负相关。本研究设定回波时间为30ms，能够观察Glx指标变化，发现孤独症组左小脑和双侧丘脑Glx/Cr较正常儿童增高，说明ASD儿童在丘脑和小脑中存在代谢异常，进一步验证了ASD儿童大脑内可能存在兴奋/抑制失衡现象有关。但也存在孤独症患者脑内Glx减低或无差异情况[16-17]。目前国内对ASD儿童脑内Glx的研究仍相对较少，仅周樟伟[18]采用3T对3-6岁学龄前ASD儿童研究显示患儿后扣带回皮层脑区Glx较正常儿童降低，目前，针对国外研究方式的不同，Glx变化需要大样本开展进一步探讨。本研究未在孤独症儿童中发现半球之间代谢物的差异，国外也有正常儿童的研究显示MRS测定无需考虑半球差异[19]。

综上所述，发现ASD在小脑和丘脑部位存在生化代谢的改变，尤其是NAA和Glx、MRS有望为临床在影像方面探究ASD发病机制提供依据。本研究具有一定局限性，病例数尤其是对照组尚不足，未能进一步区分年龄、性别、智力、共患病等因素，期望以后有细化临床亚型并与行为学症状的扩大样本研究，能更深入了解ASD各临床症状的神经病理机制，对ASD病因学研究提供更丰富的理论基础。