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偏头痛氢质子磁共振波谱及脑血流灌注研究

谷涛  
【摘要】: 研究背景与目的 偏头痛是临床神经科常见的、多发的一类有家族性发病倾向的周期性发作的疾病。其不仅因频繁和严重的头痛导致患者的学习与工作能力下降,生活质量降低,而且也与脑卒中、情感障碍等多种疾患相关。世界卫生组织将严重偏头痛定位为最致残的慢性疾病,类同于痴呆、四肢瘫痪和严重精神病。目前偏头痛的临床诊断主要依靠患者的主观症状,尚没有实验室检查和特殊检查等客观依据。影像学技术,特别是功能磁共振,如磁共振波谱可在活体状态评估局部组织代谢、生理生化改变及化合物定量分析;磁共振灌注成像可反映组织微血管分布及血流灌注情况,这些新技术的应用使神经影像学从单纯形态学研究进入分子水平的探索,从而有利于从本质上揭示疾病发生机制。本研究从三个方面对偏头痛发病机制进行探讨。目的一:通过对偏头痛动物模型离体及活体脑组织磁共振波谱分析,旨在比较离体及活体检查中各种代谢物质变化趋势,验证活体检查的准确性及可靠性,确定代谢物质变化显著部位。目的二:通过对偏头痛患者与三叉神经痛患者及健康对照组丘脑的磁共振波谱比较分析,探讨偏头痛患者脑内代谢的变化特点,以求为偏头痛的病因学及发病机制研究提供线索,为临床诊断及疗效评价提供帮助。目的三:通过对伴有视觉障碍的偏头痛患者枕叶皮层脑血流灌注及磁共振波谱研究,分析伴有视觉障碍的偏头痛患者脑内代谢物变化及血流灌注情况,为偏头痛视觉改变病因学研究提供依据。 研究方法 1.24只成年Wistar大鼠,雌雄各半,随机平分为试验组和空白对照组。试验组皮下注射硝酸甘油注射剂10mg/kg,空白组以同样剂量注射生理盐水。偏头痛动物模型建立成功后,在GE Signa EXCITEⅡ3.0T MR扫描仪行活体波谱检查。使用标准正交动物线圈,采用STEAM序列进行单体素采集(TE=35ms),感兴趣区分别放至丘脑和小脑。利用GE SAGE软件获得各代谢物峰下面积,计算峰下面积比值:NAA/H_2O,Glu/H_2O,Cr/H_2O,Cho/H_2O,MI/H_2O。活体检查后断头取脑(丘脑和小脑),脑组织标本经研磨、搅拌、离心、消除酶活性、调整PH值至中性后,采用冷冻真空抽干机冷冻抽干得到白色结晶样品。离体波谱检查采用BRUKER AVANCE 600型(14.7T)核磁共振波谱仪,应用MestRec核磁处理软件,采用积分法测得各代谢物的峰下面积,以三甲基硅丙磺酸钠(DSS)作为外标,计算峰下面积比值:NAA/DSS、Glu/DSS、Cr/DSS、Cho/DSS和MI/DSS。各参数值以均数±标准差((?)±SD)表示。统计学方法采用独立样本T检验。 2.无先兆偏头痛患者20例,三叉神经痛患者16例,健康对照组14例。采用GE Signa EXCITEⅡ3.0T MR扫描仪,采用标准鸟笼正交头线圈,PRESS序列进行多体素采集(TE=144ms),感兴趣区域定位于丘脑。在GE ADW4.2工作站用Functool 3.1软件进行后处理,计算峰下面积比值NAA/Cho,NAA/Cr,和Cho/Cr,并计算双侧比值的平均值。统计学方法采用独立样本T检验,结果以均值±标准差((?)±SD)表示。 3.偏头痛患者30例,其中有视觉先兆的患者13例,无先兆但伴有畏光现象的患者7例,无先兆无畏光现象患者10例。健康志愿者14例。年龄与性别构成基本一致。采用GE Signa EXCITEⅡ3.0T MR扫描仪,PRESS序列进行多体素采集(TE=144ms),感兴趣区域定位于双侧枕叶皮层。脑灌注采用FAIR技术。所得数据在GE ADW4.2工作站上以Functool 3.1软件进行后处理。计算峰下面积比值NAA/Cr,Cho/Cr和NAA/Cho。由两位高年资的放射科医生分别独立根据枕叶区域相对rCBF血流灌注图分为灌注不足、正常灌注和过度灌注。血流灌注显示正常与异常组之间、不同临床表现组之间代谢产物峰下面积比值均采用单因素方差分析(ANOVA),结果以均值±标准差((?)±SD)表示。不同脑灌注表现组内是否出现乳酸峰比较采用X~2检验。不同临床症状表现组FAIR结果比较采用X~2检验。 结果 1.偏头痛动物模型活体磁共振波谱检查:丘脑组织试验组和对照组各参数比较见Cho、Cr和Glu与H_2O比值试验组明显高于对照组,两者之间存在显著性差异。MI和NAA与H_2O比值试验组与对照组之间不存在显著性差异。小脑组织试验组和对照组各比值比较均未见显著性差异。 2.偏头痛动物模型离体磁共振波谱检查:丘脑组织试验组和对照组各参数比较见Cho、Cr和Glu与DSS比值试验组明显高于对照组,两者之间存在显著性差异。MI和NAA与DSS比值试验组与对照组之间不存在显著性差异。小脑组织试验组和对照组各比值比较均未见显著性差异。 3.偏头痛动物模型活体与离体磁共振波谱检查结果均显示大鼠丘脑试验组Cho、Cr和Glu代谢物与对照组相比呈明显增高趋势,两者检查结果具有一致性。 4.偏头痛、三叉神经痛和健康成人丘脑磁共振波谱检查结果显示偏头痛组和健康对照组NAA/Cho存在显著性差异,而NAA/Cr和Cho/Cr未见差异。三叉神经组NAA/Cho比值明显低于健康对照组。在偏头痛组中无论症状出现在左侧或右侧均只见左侧丘脑NAA/Cho比值降低,而右侧丘脑未见变化。相比在三叉神经痛组中双侧丘脑NAA/Cr和Cho/Cr比值均有改变。偏头痛和三叉神经痛组患侧和对侧各个代谢产物比值相比,仅NAA/Cr可见明显不同,其余代谢物比值未见差异。 5.在视觉先兆组中,枕叶区域灌注表现异常的有9例,其中低灌注表现为6例。在无先兆伴有畏光组和无畏光组中,均有2例表现为灌注异常,但畏光组中表现为低灌注,而无畏光组中为过度灌注。磁共振波谱检查发现在脑血流灌注显示低灌注组中有8例可见乳酸峰,在正常灌注组中有7例可见乳酸峰。枕叶脑血流灌注正常和异常组中各个代谢产物比值比较,结果NAA/Cr、Cho/Cr和NAA/Cho在两者之间无显著性差异。不同临床表现组枕叶皮层各个代谢产物比较,结果NAA/Cr、Cho/Cr和NAA/Cho在组间无显著性差异 结论 1.偏头痛动物模型中头痛发作时存在Cho和Cr代谢产物的增高,这反映偏头痛发作可造成脑内神经元代谢异常。 2.偏头痛组丘脑存在代谢物浓度差异,而小脑未见差异,证实丘脑是最主要的疼痛信息整合部位,其参与偏头痛痛觉传导。 3.活体与离体磁共振波谱结果具有一致性,表明活体磁共振波谱可作为一种无创有用的方法来评价和监测偏头痛临床治疗,筛选抗偏头痛药物。 4.偏头痛和三叉神经痛发病均与三叉神经有关,但是在丘脑水平存在不同的代谢水平,证明两者发病机制和痛觉传导途径并不完全一致。 5.伴有视觉障碍的偏头痛患者存在脑枕叶皮质血流量异常。有先兆的偏头痛患者多表现低灌注。 6.有先兆偏头痛和无先兆偏头痛患者之间枕叶皮质脑局部代谢变化未有明显差异。 7.MRS较灌注成像更早的发现脑局部无氧代谢状况。脑血流灌注正常偏头痛患者也存在无氧酵解活动。 8.不同的功能神经影像学技术具有独特的优势,将多种技术有效结合对于从本质上揭示偏头痛的发生机制提供一种新的探索手段。


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