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MR磁量图对自发性脑出血患者脑铁过量沉积的定量研究

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磁共振成像2013年第4卷第2期Chin J Magn Resotr Imaging,2013,Vol 4,No 2 来研究发现脑出血大鼠模型的脑细胞内存在铁过 TR 53.00 ms,TE 16.26 ̄45.00 ms,共8个回波,FOV 量的病理证据【2】,提示脑铁在出血后脑损伤的发病 24 cm ̄22 cm,层厚2.0 mm,层距0.4 mm,层数64, 机理及神经功能预后中起着重要作用。然而临床 反转角15。,像素0.9 mm ̄0.9 mmX2.0 mm,带宽 上缺乏有效监测出血后脑细胞内铁含量异常的方 240 Hz,激励次数1,QSM采集时间5 min 23 s。 法,因此,笔者拟采用一种无创性脑铁定量评价 采集数据传送至后处理工作站进行GP磁化率及数 技术MR磁量[](quantitative susceptibility mapping. 据分析。T2WI参数:TR 6300.00 ms,TE 86.00 ms, QSM),通过对比分析自发性脑出 ̄(spontaneous FOV 24 cm×22 cm,层厚4.0 mm,层距1.2 mm。 intracerebral hemorrhage,ICH)患者与健康对照组之 采集的数据传送至Siemens Numaris/4后处理工 间苍白球(globus pallidus,GP)区磁化率的差异,评 作站。 价QSM在监; ̄]1ICH患者GP区非血红素铁的定量评 1.3测量方法 价中的潜在价值。 1材料与方法 1.1研究对象 GP T2信号强度(signal intensity on T2.weighted images,T2SI))的测量在T2WI上进行,其磁化率 的测量在QSM ̄N位图上进行,由2名高年资医师 共同阅片。采用手工描绘制R0I,并于间隔3周 本研究搜集了2010年l2月至2012年6月的ICH 后重复1次。血肿对侧GP区相应参数的测量见图 患者,所有病例均来自上海中医药大学附属岳 1~8,其中T2SI的测量是将T2WI上相邻像素的GP 阳中西医结合医院脑外科。最终21例ICH患者入 区T2SI值相加之后平均;磁化率的测量是将GP在 选本研究组,其中男l2例,年龄在50~82岁,平 所有像素下的磁化率相加,通过调整像素大小而 均年龄6O岁,女9例,年龄在54~89岁平均年龄 得到的测量结果具有物理意义。同时保证实验组 78岁。ICH发生到MR扫描的平均时间为338 h。21 及对照组所测GP分布的均衡性。 例ICH患者的基础疾病为:高血压病11例,脑白 1.4数据分析 质疏松6例,4例有嗜烟、酒史。对照组为20名健 采用SPSS 16.0统计软件,采用Mann.Whitney 康志愿者,男13名,年龄在51~81岁,平均年龄 检验比较ICH组及对照组GP磁化率之间的差 66岁,女7名,年龄在60 ̄73岁,平均年龄62岁。所有受 异,计量资料符合正态分布的数据相关分析采用 检者均无脑外伤史,且均已签署知情同意书。 1.2设备及参数 采用3.0 T超导型高场MRI(Siemens verio), Pearson相关,非正态分布的数据采用秩相关,分 析GP磁化率与T2SI、疾病持续时间及年龄之问的 相关性,P<0.05表示差异有统计学意义。 8通道头颅正交线圈,横断面成像。成像序列 包括T 1、T2、FLAIR像及QSM成像。QSM采用 2结果 快速三维多回波T2 梯度回波序列,扫描参数: 2.1 ICH组与对照组一般情况及GP磁化率的比较 表1 ICH组及对照组临床特征比较 Tab.1 Clinical data in the ICH group and control group 表2 ICH组与对照组GP磁化率的比较及其与年龄的相关性 Fig.2 The comparison of GP susceptibility and the correlation with age between ICH group and control group ・100・ 磁共振成像2013年第4卷第2期Chin J Magn Reson Imaging,2013,Vol 4,No 2 主要储存在基底节区,尤其是GP,GP是脑内含铁 白的合成;同时IRPs的缺失也能诱导铁蛋白的合 量最高的组织。由于铁是一种强顺磁性物质,具 成【1 。由于IRPs位于脑内的星形胶质细胞内,铁 有很高的磁化率[1 。且病理生理研究证实GP区铁 必须转移到小胶质细胞内来控制铁蛋白的合成, 主要为非血红素铁,主要以铁蛋白的形式存在【”】。基 因此,当血肿或血肿周围的水肿破坏了星形胶质 于OSM测量的磁化率反映的是GP铁蛋白含量。 3.2脑内铁过量与GP非血红素铁的升高及其影响 由于铁得到(三价到二价,Fe 一Fe )或者失 去电子(Fe 一Fe )相对容易,所以铁是神经功能 代谢及各种病理过程中的一个重要辅助因子,包 细胞和小胶质细胞之间的联系时,铁蛋白的合成 失去控制,而铁蛋白的合成增加则进一步加剧了 铁的聚集。关于脑内铁蛋白的演变,Hua等口 在动 物实验中使用非血红素组织铁来评估ICH后脑内铁 沉积的自然形成过程,并显示ICH大鼠血肿周围的 括髓鞘形成及线粒体能量的产生。虽然一定量的 非血红素铁较之前增长了3倍,并持续近一个月; 铁对于维持正常的脑功能是必要的,但过量的铁 也会产生破坏作用[1 。铁含量的增高在许多慢性 的神经退化紊乱性疾病中被发现,且能导致脑损 伤或功能退化【 l。 近年来,基于ICH铁过量的动物实验研究也 越来越受到关注。Siesj6等[1 6]发现脑出血后大鼠脑 内铁含量升高,且其通过很多途径引起脑损伤。 例如自由基的产生和脂质过氧化反应。然而这种 异常增高的铁的具体结合形式仍然存在争议。一 项对遗传改良型的小鼠的研究表明持续的自身铁 蛋白增高可能和毒性有关,年长的血浆铜蓝蛋白 敲除型小鼠,其脑内星形细胞中铁蛋白的积累与 胶质细胞原纤维酸性蛋白及S100 的降低有关, 且和细胞的缺失相一致¨ ;铁调节蛋(32(IRP2)敲 除型小鼠晚期可能发展为的运动障碍,其铁沉积 在白质纤维束和细胞核加速了神经的退化,而铁 调节蛋白(IRPs)在控制铁蛋白合成中发挥着重要作 用[ 1,是评估脑损伤及神经功能状态的主要参考 指标。也有研究表明血清铁蛋白水平和脑损伤 尤其是血肿周围水肿的形成有关,且较高的血 清铁蛋白水平意味着ICH患者的神经功能恢复较 差l 】。本研究也证实,ICH患者GP区域非血红素 铁(铁蛋白)含量升高,且与T2SI值呈负相关,表明 GP非血红素铁含量的升高可能意味着ICH患者脑 损伤及神经功能退化的程度加重,这与文献报道 结果一致 。。 “。 3.3脑出血后脑组织铁蛋白含量升高的可能机制及 其与发病时间、年龄的关系 铁蛋白是脑内的主要储存蛋白,其主要位于 基底节区,尤其是苍白球区域。哺乳动物铁蛋白 是含有24个亚基的杂聚体,根据其所占部位的器 官或分子重量,其可以分为H(心或重)型及L(肝或 轻)型【2 。且由于其具有结合铁的能力,所以很可 能是血红素代谢所释放的铁的主要储存位点。研 究显示血红素氧化酶(HO—I)的激活可能刺激铁蛋 ・】02・  ̄Koeppen等口 】通过对注入全血而制成ICH大鼠的 观察发现,其发病的最初3 d内非血红素铁便开始 增多,并且持续时间3个月。而本研究结果也表 明,发病时间在3个月的ICH患者,其GP区域磁化 率和发病时间呈轻度正相关,说明ICH患者GP磁 化率可能持续增高近3个月,这与Koeppen等[2 的 研究一致。同时这一结果可能提示基底节区(basal ganglia,BG)铁蛋白含量的增加不是偶然的,而 是一个伴随的现象,并可能标志着组织的受损 程度。 年龄对非血红铁沉积的影响自1958年便有描 述,尤其是在GP区,健康年长的人群趋向于非血 红素铁的沉积增多_2 。因此考虑年龄作为一个变 量对比健康受试者来分析其与脑内铁含量的关系 是必要的。而本研究在ICH组及健康对照组均未发 现GP磁化率与年龄呈相关性,可能是由于本研究 受试对象年龄过于集中的关系。 总之,ICH患者脑内存在铁过量,且应用 QSM对GP区域非血红素铁的评估可以作为ICH脑 细胞内铁过量的参考指标。因此,QSM铁定量技 术的潜在重要价值将在自发性脑出血的诊断、监 测中发挥重要作用。 参考文献[References】 [1]Khalil M,Langkammer C,Ropele S,et a1.Determinants of brain iron in multiple sclerosis:a quantitative 3 T MRI study.Neurology,201 1. 77(18):1691-1697. 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