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肝硬化病人肝移植手术前后脑代谢及功能改变的磁共振成像研究

姜滨  
【摘要】: 目的:利用磁共振波谱成像(MRS)评价肝硬化病人于肝移植术前及手术后不同时间点脑内后扣带回、左侧基底节代谢物的变化,扣带回和基底节各指标与静脉血氨值、肝功能及神经心理学测试间是否具有相关性;利用磁化传递成像(MTI)评价肝硬化病人于肝移植术前及手术后不同时间点不同脑区的磁化传递率(MTR)的变化,其与静脉血氨值、肝功能、MRS各指标、苍白球指数(GPI)及神经心理学测试间是否具有相关性;利用功能磁共振成像(fMRI)技术探讨肝硬化病人肝移植手术后认知控制功能的改变并探讨其可能的神经机制。 材料与方法:37例经临床及影像学检查证实肝硬化并拟行肝移植手术的病人作为术前组,其中18例病人参与术后1月及3月的复查作为术后组,另有12例病人仅参与术后1年的复查。同期纳入22例健康志愿者作为对照组。所有研究对象在MRI检查前进行神经心理学测试,包括数字连接试验-A(NCT-A)、数字符号试验(DST)以及符号数字试验(SDT)。均行后扣带回和左侧基底节的MRS(PRESS)扫描,给出各代谢物曲线下面积与Cr的比值,即NAA/Cr、Cho/Cr、mIns/Cr、Glx/Cr。记录肝硬化病人的血氨并作Child-Pugh评分。在T_1WI图像上分别测量壳核和苍白球的信号值计算苍白球指数。在磁化传递成像中将ROI放置于双侧顶叶白质、额叶白质、枕叶白质、尾状核头、壳核、苍白球、丘脑。利用公式计算左侧各部位的磁化传递率(MTR)。14例肝硬化病人、12例肝硬化肝移植术后1月者及14例正常志愿者参与改编的汉字Stroop任务进行组块式设计的fMRI。利用统计参数图(SPM5)软件进行图像分析。对术后组、术前组和对照组的认字任务和颜色命名任务分别利用单样本t检验进行组分析,对术后组与术前组、术后组与对照组的认字与颜色命名任务脑激活区的比较采用两样本t检验。所有检查完毕后,对受试者进行Stroop的行为学测试,分别记录测试的总反应时间以及错误数。 结果:1.①与对照组相比,术前组肝硬化病人后扣带回的NAA/Cr(t=-5.42,P=0.000)和Glx/Cr(t=-4.72,P=0.000)升高,Cho/Cr(t=5.96,P=0.000)和mIns/Cr(t=8.62,P=0.000)降低;左侧基底节的Cho/Cr(t=3.64,P=0.000)、mIns/Cr(t=3.07,P=0.003)降低,Glx/Cr(t=-4.58,P=0.000)升高。扣带回及基底节的MRS均可以区分正常人与肝硬化病人。②扣带回的mIns/Cr与Glx/Cr之间呈负相关性(r=-0.47,P=0.003),mIns/Cr与Cho/Cr具有正相关性(r=0.421,P=0.009);扣带回比基底节的指标更能体现出MRS各参数之间的关联性。③扣带回、基底节MRS各参数与血氨及Child-Pugh评分之间无相关性。④与术前相比,术后1月病人的NCT-A缩短但无统计学差异、DST(q=3.755,P=0.001)及SDT(q=4.120,P=0.000)成绩提高;术后3月与1月时相比,NCT-A缩短(q=6.035,P=0.000)、DST(q=8.989,P=0.000)及SDT(q=8.517,P=0.000)成绩提高,并与正常对照组无差异。病人的神经心理学测试逐步改善,术后3月达到正常。⑤术后1月内病人肝功能各项指标均正常。与术前相比,术后1月病人扣带回和基底节的Cho/Cr升高(扣带回q=7.346,P=0.000;基底节q=3.875,P=0.000)、Glx/Cr降低(扣带回q=4.787,P=0.000;基底节q=4.674,P=0.000)、扣带回NAA/Cr降低,与对照组无差异(扣带回q=2.767,P=0.009);mIns/Cr术后3月升高(扣带回q=10.621,P=0.000;基底节q=3.895,P=0.000)并达到正常。⑥术前扣带回的mIns/Cr与NCT-A(r=-0.743,P=0.000)、DST(r=0.597,P=0.009)及SDT(r=0.615,P=0.007)之间具有相关性,术后1月及3月相关性逐渐减弱。提示扣带回的mIns/Cr是反映肝硬化病人手术前后脑改变的一个敏感指标。⑦与对照组相比,术后1年病人扣带回和基底节的各指标均无差异。提示手术后只要肝功能保持正常,病人MRS的各代谢物一旦恢复正常即可持续下去。 2.①与对照组相比,术前组肝硬化病人各部位的MTR值均下降并具有统计学意义(P均<0.001):病人组的GPI指数显著升高(t=-6.40,P=0.000)。②各部位的MTR值、GPI指数与静脉血氨及Child-Pugh评分之间没有相关性。③术后1月顶叶、额叶、尾状核、苍白球和枕叶的MTR值高于术前,以苍白球升高最为显著,差别有统计学意义(P均<0.05);术后3月各部位的MTR值均高于术后1月,顶叶、额叶、壳核、苍白球和枕叶各部位的MTR值差别有统计学意义(P均<0.05),其中顶叶、额叶、壳核和苍白球的MTR值与对照组尚有差异,以苍白球为著,提示术后MTR恢复具有区域不平衡性。④与术前相比,术后GPI值逐渐降低,至术后3月仍高于对照组。⑤各时间点,MTR值、GPI指数与神经心理学测试无相关性。⑥术前额叶、苍白球和枕叶的MTR值与基底节的Cho/Cr、mIns/Cr之间有相关性(P均<0.05):术后1个月时,基底节的mIns/Cr与顶叶、额叶、尾状核和枕叶的MTR间具有相关性(P均<0.05)。术后3月时,上述相关性消失。扣带回指标与MTR间无相关性,提示基底节MTR的改变是非单一因素作用。⑦术后1年各部位的MTR值、GPI指数与对照组无差异。 3.①术前、术后病人及对照组进行不一致的颜色命名试验的反应时间要显著长于执行不一致的认字试验的反应时间(t=-12.447,P<0.001:t=-5.62,P<0.001;t=-8.188,P<0.001):术后组执行不一致的认字试验的反应时间短于术前组(t=2.34,P<0.05),并与对照组无差异(t=1.001,P>0.1);颜色命名试验的反应时间两组无差别(t=0.037,P>0.5)并较对照组明显延长(t=-5.11,P<0.05)。提示术后病人组在执行简单任务时较术前组明显好转。对错误数据而言,三组执行不一致的颜色命名试验的错误数高于不一致的认字试验(t=-7.089,P<0.001:t=-3.78,P<0.001;t=-9.031,P>0.05;)。术后病人组执行认字试验错误数少于术前组(t=3.03,P<0.05),并与对照组无差异(t=0.8,P>0.1);而执行颜色命名任务的错误数术前与术后组没有统计学差异(t=0.05,P>0.5)。②术后组病人完成不一致的颜色命名任务比读字任务激活的脑区增多,出现双侧额中回、双侧额下回、双侧额叶内侧回、右侧扣带回后部、双侧梭状回的激活。③与术前组相比,术后组在执行两组任务时前额叶、扣带回、顶叶和基底节的激活均增强,在不一致的读色任务中更为显著。④与对照组相比,术后组病人在完成两种任务时前额叶、扣带回、顶下小叶和颞叶的激活减少。 结论:①肝硬化病人的扣带回和基底节存在生化代谢的异常改变,表现为mIns/Cr、Cho/Cr、(Cho+mIns)/Glx降低,Glx/Cr升高。扣带回的mIns/Cr与神经心理学测试之间具有相关关系,提示扣带回可以作为检测肝硬化病人脑异常的敏感部位。②肝硬化病人的扣带回和基底节的Cho/Cr和Glx/Cr最早于术后1月即恢复正常,mIns/Cr于术后3月恢复正常,并且各指标一旦恢复正常则会持续下去。提示肝硬化病人的脑代谢异常为可逆性的改变。③肝硬化病人脑内存在弥漫性的MTR值减低和GPI指数升高,提示存在轻度脑水肿。④肝移植术后,MTR值迅速升高,至术后3月尾状核头、丘脑和枕叶的MTR值恢复至正常水平,术后1年各部位MTR值均正常。进一步支持了可逆性的脑水肿的改变。⑤GPI于术后里缓慢持续性的改善,术后1年正常化。⑥基底节的mIns/Cr与多个脑区MTR之间存在相关性,提示尽管高氨血症是肝硬化病人脑改变的主要原因,但是可能还有其他因素的辅助作用。⑦行为学及fMRI的研究均显示,肝硬化病人移植术后的认知控制功能部分改善。执行简单的认字任务的神经功能基本恢复,但是复杂任务尚未改善,与病人的脑代谢改变是平行的。


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