我国正常成人脑1H磁共振波谱的定量研究
作者：范国光 吴振华 刘芳 张伟 潘诗农
单位：范国光(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)；吴振华(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)；刘芳(辽阳石油化纤公司职工医院放射科)；张伟(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)；潘诗农(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)
关键词：正常成人；脑；磁共振波谱
中国医学影像技术000709[摘 要] 目的 探讨1H磁共振波谱(1HMRS)研究正常成人脑的价值。方法 选择60例健康成人。1HMRS采用定点分辨波谱序列。结果 ①同年龄组一侧脑灰层的1HMRS波幅排列次序无变化；不同年龄组同一部位1HMRS波形与波幅不同。②NAA/CR及Glu-n/CR随年龄的增长而上升，MI/CR随年龄的增长而下降，CHO/CR先下降后上升。同年龄组从前至后NAA/CR及MI/CR的比值下降。③50岁年龄段CHO/CR与年龄呈负相关；>50岁年龄段CHO/CR、MI/CR、Glu-n/CR与年龄具有相关性。结论 1HMRS对了解正常成人脑生化改变有重要价值。
, 百拇医药
[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A
[文章编号] 1003-3289(2000)07-0535-04
Quantitative Study of 1H Magnetic Resonance Spectroscopy in Normal Adult Brain
FAN Guo-guang, WU Zhen-hua, LIU Fang, et al
(No.2 Affiliated Hospital,China Medical University,Shenyang 110003,China)
[Abstract] Purpose To evaluate 1H Magnetic Resonance Spectroscopy (HMRS) in the study of normal adult brain. Methods Sixty cases of healthy adults were selected,point resolved spectroscopy sequence was required for 1HMRS. Results ①No prominent difference of shape and peak arrangement was seen at the different ipsilateral site in the same age groups;while difference at the same site in the different age groups was present. ②The ratio of NAA/Cr and Glu-n/CR was higher in senile age group;while that of MI/Cr was lower.The ratio of CHO/CR was in low-to-high order with the difference of age.The ratio of NAA/CR and MI/CR was gradually lower from anterior to posterior part of the brain.③Negative correlation of CHO/CR with age was present in groups aged lower than 50 years old;while correlation of CHO/CR、MI/CR and Glu-n/CR with age was present in groups aged greater than 50 years old. Conclusion 1HMRS plays an important role in the evaluation of biochemical changes in the normal adult brain.
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[Key words] Normal adult; Brain; Magnetic resonance spectroscopy
1H磁共振波谱(1HMRS)是随着磁共振技术的发展而发展起来的一门新技术，是一种研究活体组织代谢与生化指标测定的非侵袭技术[1]。定量研究我国正常成人1HMRS，发现其变化规律，才能够为脑疾病的诊断提供客观的依据。
1 材料与方法
1.1 正常成人的选择 从18岁以上的正常健康志愿者中，除外精神神经疾患及脑外伤、脑手术等病史、家族史，经临床及磁共振检查确定为健康者作为检查对象。共60例，其中男30例，女30例。年龄18～30岁。按18～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁、61～70岁、71～83岁分为六组，每组10例，每组男女各5例。
, 百拇医药
1.2 检查方法 MRI检查采用Elscint 2.0T超导型磁共振扫描系统，应用自旋回波SE序列头线圈T1WI(TR 620ms，TE 35ms)，T2WI(TR 3600ms，TE 96ms)，常规行矢状面及轴面扫描，层厚5～10mm。1HMRS采用自旋回波序列T1WI(TR620ms，TE 35ms)轴位确定感兴趣区(ROI体积元大小为2cm×2cm×2cm)。采用定点分辨波谱序列(point resolved spectroscopy,TR 2000 ms，TE 135 ms)分别定位于右侧基底节区、右侧枕叶皮层及右侧小脑半球皮层。所测定的代谢产物包括N-乙酰基天门冬氨酸(NAA)、肌酸复合物(CR)、胆碱复合物(CHO)、肌醇(MI)、谷氨酸及谷氨酰胺(Glu-n)等。波谱的后期处理包括：相位校正、基线校正、ppm(10-6)转换等。各代谢物水平的测定以波谱覆盖的面积为准，重复测量三次并取其平均值。
, 百拇医药 1.3 统计学分析 对所有测量结果(60人，共720个脑代谢物相对浓度比值均值)利用SAS软件包进行计算机统计学处理，求出不同年龄组不同部位的均值，每一部位按性别分组的均值，分别进行每一部位代谢物相对浓度比值与性别的t检验及其与年龄的相关回归分析，列出r值表，并对r值进行t检验。所有统计结果以P<0.05为有统计学意义。
2 结果
2.1 60例正常成人不同年龄组不同部位的脑1HMRS表现 60例正常成人1HMRS中，NAA、CR、CHO、MI的波峰高耸，Glu-n的波峰低平。波幅从高至低的顺序为NAA、CR、CHO、MI、Glu-n。其中NAA位于2.0ppm，CR位于3.0ppm，CHO位于3.25ppm，MI位于3.5ppm，Glu-n位于2.3～2.5ppm范围内，由多个锯齿样波形组成。同一年龄组一侧(右侧)基底节、枕叶皮层及小脑皮层的1HMRS波形及波幅排列次序无显著变化(图1-3)；不同年龄组同一部位所获取的1HMRS波形与波幅略有不同，其中按年龄段所分的六组中，前4组波形与波幅无显著变化，后2组NAA波峰陡直；Glu-n波幅升高，呈山峰状；MI、CR波幅降低，低于CHO波(图4-5)。
, 百拇医药
以CR为参照波峰，分别计算代谢物波峰面积与CR波面积的比值，得出不同年龄组不同部位脑代谢物相对浓度的比值(表1)。
从表1的数据值可以看出正常成人脑灰质中的代谢物相对浓度比值随年龄的增长有一定的变化规律，其中NAA/CR及Glu-n/CR均值随年龄的增长其比值逐渐呈上升趋势；MI/CR随年龄的增长而下降，CHO/CR先下降后上升。同一年龄组不同部位其比值的变化也有一定的规律：从前至后(基底节→枕叶→小脑)NAA/CR及MI/CR的比值逐渐下降；CHO/CR以枕叶为最高；而Glu-n/CR无一定规律。
2.2 各部位灰质中代谢物相对浓度比值与年龄的相关分析 根据各年龄组各部位代谢物相对浓度比值的数据变化规律，以50岁为折点分别做两阶段的比值与年龄的相关回归分析(表2、表3)。
表1 60例正常成人不同年龄组不同部位脑代谢物相对浓度比值(均值) 组别
, 百拇医药
年龄段
基底节
枕叶皮质
小脑半球
NAA
CHO
MI
Glu-n
NAA
CHO
MI
Glu-n
NAA
, 百拇医药
CHO
MI
Glu-n
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
, 百拇医药
CR
1
18～30
1.68
0.76
1.15
0.32
1.36
0.82
1.06
0.25
1.21
0.81
, 百拇医药
1.01
0.36
2
31～40
1.72
0.73
1.07
0.33
1.41
0.78
1.02
0.27
1.32
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0.76
1.00
0.34
3
41～50
1.89
0.70
0.99
0.41
1.82
0.73
0.97
0.47
, 百拇医药
1.66
0.75
0.93
0.46
4
51～60
2.06
0.96
0.91
0.49
1.94
0.98
0.89
, 百拇医药
0.51
1.88
0.98
0.86
0.53
5
61～70
2.89
1.23
0.72
0.55
2.77
1.31
, 百拇医药
0.69
0.58
2.61
1.15
0.66
0.61
6
71～83
3.01
1.32
0.61
0.72
2.88
, 百拇医药
1.46
0.58
0.68
2.73
1.55
0.54
0.79
表2 50岁组各部位脑代谢物相对浓度比值与年龄的相关分析
NAA/CR
CHO/CR
MI/CR
Glu-n/CR
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基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
r值
0.107
, 百拇医药
0.125
0.223
-0.261
-0.304
-0.258
-0.219
-0.167
-0.196
0.179
0.087
0.145
注：为0.010.05 50岁年龄段CHO/CR的r值在-0.304～-0.261之间，t检验0.010.05，无统计学意义表3 >50岁组各部位脑代谢物相对浓度比值与年龄的相关分析
, 百拇医药
NAA/CR
CHO/CR
MI/CR
Glu-n/CR
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
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基底节
枕叶
小脑
r值
0.161
0.134
0.156
0.367
0.621
0.491
-0.405
-0.392
, 百拇医药
-0.509
0.488
0.559
0.673
注：为P>0.05，余均P<0.01 >50岁年龄段CHO/CR的r值在0.134～0.161之间，t检验P>0.05，无意义；其余各部位比值r值在-0.509～0.817之间，t检验P<0.01，有显著意义
图1-3 为28岁正常健康志愿者的右侧基底节、枕叶皮层及小脑皮层的1HMRS。三个部位的波形及波幅排列次序无显著变化
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图4 为67岁正常健康志愿者的1HMRS 图5 为77岁正常健康志愿者的1HMRS 图4-5均可见NAA波峰陡直；Glu-n波幅升高，呈山峰状；MI、CR波幅降低，低于CHO波
2.3 每一部位灰质中代谢浓度相对比值在各年龄组组间的关系 每一部位各年龄组的方差分析结果表明，NAA/CR、MI/CR、CHO/CR在同一年龄组间存在显著性差异(P<0.01)，Glu-n/CR组间差异不显著(P>0.05)。同一部位各年龄组组间方差分析结果显示前三组即18～30，31～40，41～50岁组间差异无显著性；后二组即61～70，71～83岁组间差异亦无统计学意义，但前三组、中间一组(51～60岁)与后二组三大组组间存在显著性差异(P<0.01)。
2.4 脑灰质代谢物浓度比值与性别的关系 利用SAS软件将每一部位(共三个部位)的四种代谢物比值分别按男女性别分组，然后进行每一部位男女间t检验。结果显示三个部位的所有代谢物浓度比值男女间均无显著性差异(P>0.05)。
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3 讨论
人脑由成熟至衰老经历一系列复杂的生理生化改变。其中神经元、胶质细胞及髓鞘的组成构成其演变的主要因素[2]。而这些组成成分的改变与脑代谢密切相关。基于化学位移原理的1H磁共振波谱技术能够反映出脑内主要代谢物质的水平，对研究人脑的正常生理生化进程以及正常老年脑与老年性脑疾病的鉴别等方面能够提供有价值的信息。
3.1 正常成人1HMRS中各代谢产物的水平及其在脑灰质中的分布规律 正常成人1HMRS可有以下几个高峰：NAA即N-乙酰基天门冬氨酸以及不到10%的N-乙酰基天门冬氨酸盐，其波谱位于2.0ppm处，Radda[3]等研究表明NAA主要存在于神经元内，与神经元的完整性有关。CHO的波峰位于3.2ppm处，包括磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱，反映脑内总的胆碱量。Jeffrey[4]等人认为CHO代表髓鞘的降解产物，与维持髓鞘化的完整有关。CR波是总肌酸中的甲基组，包括肌酸与磷酸肌酸(CR+PCR)，是能量代谢的物质，其波谱位于3.0ppm附近。在同一个体脑内不同代谢条件下，CR+PCR的总量是恒定的。因此，可将CR作为参照的波峰，得出其他代谢物质与CR的相对比值，从而进行比较[5]。肌醇(MI)波位于3.5ppm处，是胶质细胞存在的标志。在正常脑组织中，细胞能量代谢以有氧氧化为主，脑内乳酸水平很低，位于1.3ppm附近的乳酸(LAC)波一般是不能测得的。谷氨酸及谷氨酰胺(Glu-Gln)两个代谢物的波峰
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位置相近，总峰的位置在2.3～2.5ppm处，二者作为兴奋性神经递质在脑内含量很少，但在维持线粒体的代谢中具有重要功能[5-6]。
正常成人随着年龄的增长，脑灰质的数目逐渐减少，这也是脑老年化的一个标志。因此选择脑灰质作为脑代谢物水平的研究对象，便于观察脑内正常的生理生化演变进程。
本研究发现在同一个体不同部位的脑灰质中代谢物的相对水平也有所不同。基底节、枕叶、小脑的灰质中，NAA与CR的比值及MI与CR的比值均以基底节区最高，枕叶其次，小脑最少。此种差异在不同年龄组的同一个体中均具有统计学意义(P<0.05)。这也说明基底节区是神经元及胶质细胞的聚集地，基底节区受损就会引起神经元及胶质细胞的不可逆性损伤。CHO与CR的比值以枕叶为最高，可能与枕叶区髓鞘结构较完整，不易脱失有关。Glu-n与CR的比值在脑内无明显的分布规律(P>0.05)。
3.2 正常成人脑灰质中代谢物水平与年龄及性别的相关性 从各部位脑灰质内代谢物水平与年龄的相关分析中可以看出，第一阶段(18～50岁)随年龄的增长，CHO与CR的比值逐渐下降，到40～50岁达最低点，然后反折，随年龄的增加而增加，相关分析结果显示第一阶段CHO与CR的比值与年龄呈负相关，50岁以后与年龄呈正相关。这一变化过程也反映出脑内髓鞘化逐渐完成的过程。病理学证实脑内髓鞘化过程要一直持续到30～40岁才能完成[7]。因此此阶段CHO与CR比值的下降可能与脑髓鞘化过程的完成有关。第一阶段其他代谢物浓度的相对比值如NAA与CR的比值、MI与CR的比值以及Glu-n与CR的比值均与年龄不具有相关性(P>0.05)。因此在此阶段脑内代谢物水平是相对较为恒定的。第二阶段(51～83岁)各代谢物水平在脑灰质内不同部位均与年龄存在显著的相关性(P<0.01)，表明此阶段脑内的生化组成发生了显著的变化。其中CHO与CR的比值随年龄的增长逐渐增高，明显高于第一阶段，尤其以61～83岁最为显著。MI与CR的比值随年龄的增长却逐渐下降，Brain[8]等人也将MI与CR比值的下降作为正常的老年脑与老年性痴呆等疾病相鉴别的重要依据。另外本研究还发现在此阶段NAA与CR的比值随年龄的增长而升高，这与Frahm[9]等人的研究结果略有不同，原因可能是老年人脑内高能量磷酸化合物的减少导致CR值的减低所致。同时也说明了虽然老年人脑灰质数目明显减少，但在某种程度上代表神经元完整性的NAA在量上并没有减少。本阶段脑灰质中NAA与CR比值的这种无显著性的差异(P>0.05)表明健康的中老年人神经元仍保持完整。
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另外，同一部位男女间的结果表明性别间不存在显著性的差异，此结果尚未见有关文献报道，需进一步考证。
基金项目：辽宁省自然科学基金资助课题。
作者简介：范国光(1968—)，男(回族)，吉林省洮南市人，硕士学位，讲师。研究方向：神经影像学。
[参考文献]
[1] 范国光，陈丽英，吴振华，等.1H磁共振波谱在新生儿缺氧缺血脑病中的应用[J].中华放射学杂志，1999，33(12)：838-842.
[2] Bottomley PA.Human in vivo NMR spectroscopy in diagnostic medicine:clinical tool or research probe?[J].Radiology,1989,170:1-15.
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[3] Radda GK,Rajagopalan B,Taylor DJ.Biochemistry in vivo:an appraisal of clinical magnetic resonance spectroscopy[J].Magn Reson Q,1989,5:122-151.
[4] Jeffrey H,Joseph G,Geoffrey S,et al.Multisection proton MR spectroscopic imaging of the brain[J].Radiology, 1993,188:277-282.
[5] Brooks WM,Friedman SD,Stidley CA.Reproducibility of 1H-MRS in vivo[J].Magn Reson Med 1999,41(1):193-197.
, http://www.100md.com [6] Marjo S,Jeroen V,Peter C,et al.Age-dependent changes in localized proton and phosphorus MR spectroscopy of the brain[J].Radiology,1990,176:509-515.
[7] Valk J,Van Ms.Magnetic resonance of myelination and myelin disorders[C].Berlin:Springer-Verlag,1989.
[8] Brian R,Thomas M.Clinical application of magnetic resonance spectroscopy[J].Magnetic Resonance Quarterly,1994,10:191-24.
[9] Frahm J,Bruhn H,Gyngell ML.et al.Localized proton NMR spectroscopy in different regions of the human brain in vivo:relaxation times and concentrations of cerebral metabolites[J].Magn Reson Med,1989,11:47-63.
(收稿日期：1999-12-26), 百拇医药
单位：范国光(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)；吴振华(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)；刘芳(辽阳石油化纤公司职工医院放射科)；张伟(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)；潘诗农(中国医科大学第二临床学院放射科，辽宁 沈阳 110003)
关键词：正常成人；脑；磁共振波谱
中国医学影像技术000709[摘 要] 目的 探讨1H磁共振波谱(1HMRS)研究正常成人脑的价值。方法 选择60例健康成人。1HMRS采用定点分辨波谱序列。结果 ①同年龄组一侧脑灰层的1HMRS波幅排列次序无变化；不同年龄组同一部位1HMRS波形与波幅不同。②NAA/CR及Glu-n/CR随年龄的增长而上升，MI/CR随年龄的增长而下降，CHO/CR先下降后上升。同年龄组从前至后NAA/CR及MI/CR的比值下降。③50岁年龄段CHO/CR与年龄呈负相关；>50岁年龄段CHO/CR、MI/CR、Glu-n/CR与年龄具有相关性。结论 1HMRS对了解正常成人脑生化改变有重要价值。
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[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A
[文章编号] 1003-3289(2000)07-0535-04
Quantitative Study of 1H Magnetic Resonance Spectroscopy in Normal Adult Brain
FAN Guo-guang, WU Zhen-hua, LIU Fang, et al
(No.2 Affiliated Hospital,China Medical University,Shenyang 110003,China)
[Abstract] Purpose To evaluate 1H Magnetic Resonance Spectroscopy (HMRS) in the study of normal adult brain. Methods Sixty cases of healthy adults were selected,point resolved spectroscopy sequence was required for 1HMRS. Results ①No prominent difference of shape and peak arrangement was seen at the different ipsilateral site in the same age groups;while difference at the same site in the different age groups was present. ②The ratio of NAA/Cr and Glu-n/CR was higher in senile age group;while that of MI/Cr was lower.The ratio of CHO/CR was in low-to-high order with the difference of age.The ratio of NAA/CR and MI/CR was gradually lower from anterior to posterior part of the brain.③Negative correlation of CHO/CR with age was present in groups aged lower than 50 years old;while correlation of CHO/CR、MI/CR and Glu-n/CR with age was present in groups aged greater than 50 years old. Conclusion 1HMRS plays an important role in the evaluation of biochemical changes in the normal adult brain.
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[Key words] Normal adult; Brain; Magnetic resonance spectroscopy
1H磁共振波谱(1HMRS)是随着磁共振技术的发展而发展起来的一门新技术，是一种研究活体组织代谢与生化指标测定的非侵袭技术[1]。定量研究我国正常成人1HMRS，发现其变化规律，才能够为脑疾病的诊断提供客观的依据。
1 材料与方法
1.1 正常成人的选择 从18岁以上的正常健康志愿者中，除外精神神经疾患及脑外伤、脑手术等病史、家族史，经临床及磁共振检查确定为健康者作为检查对象。共60例，其中男30例，女30例。年龄18～30岁。按18～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁、61～70岁、71～83岁分为六组，每组10例，每组男女各5例。
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1.2 检查方法 MRI检查采用Elscint 2.0T超导型磁共振扫描系统，应用自旋回波SE序列头线圈T1WI(TR 620ms，TE 35ms)，T2WI(TR 3600ms，TE 96ms)，常规行矢状面及轴面扫描，层厚5～10mm。1HMRS采用自旋回波序列T1WI(TR620ms，TE 35ms)轴位确定感兴趣区(ROI体积元大小为2cm×2cm×2cm)。采用定点分辨波谱序列(point resolved spectroscopy,TR 2000 ms，TE 135 ms)分别定位于右侧基底节区、右侧枕叶皮层及右侧小脑半球皮层。所测定的代谢产物包括N-乙酰基天门冬氨酸(NAA)、肌酸复合物(CR)、胆碱复合物(CHO)、肌醇(MI)、谷氨酸及谷氨酰胺(Glu-n)等。波谱的后期处理包括：相位校正、基线校正、ppm(10-6)转换等。各代谢物水平的测定以波谱覆盖的面积为准，重复测量三次并取其平均值。
, 百拇医药 1.3 统计学分析 对所有测量结果(60人，共720个脑代谢物相对浓度比值均值)利用SAS软件包进行计算机统计学处理，求出不同年龄组不同部位的均值，每一部位按性别分组的均值，分别进行每一部位代谢物相对浓度比值与性别的t检验及其与年龄的相关回归分析，列出r值表，并对r值进行t检验。所有统计结果以P<0.05为有统计学意义。
2 结果
2.1 60例正常成人不同年龄组不同部位的脑1HMRS表现 60例正常成人1HMRS中，NAA、CR、CHO、MI的波峰高耸，Glu-n的波峰低平。波幅从高至低的顺序为NAA、CR、CHO、MI、Glu-n。其中NAA位于2.0ppm，CR位于3.0ppm，CHO位于3.25ppm，MI位于3.5ppm，Glu-n位于2.3～2.5ppm范围内，由多个锯齿样波形组成。同一年龄组一侧(右侧)基底节、枕叶皮层及小脑皮层的1HMRS波形及波幅排列次序无显著变化(图1-3)；不同年龄组同一部位所获取的1HMRS波形与波幅略有不同，其中按年龄段所分的六组中，前4组波形与波幅无显著变化，后2组NAA波峰陡直；Glu-n波幅升高，呈山峰状；MI、CR波幅降低，低于CHO波(图4-5)。
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以CR为参照波峰，分别计算代谢物波峰面积与CR波面积的比值，得出不同年龄组不同部位脑代谢物相对浓度的比值(表1)。
从表1的数据值可以看出正常成人脑灰质中的代谢物相对浓度比值随年龄的增长有一定的变化规律，其中NAA/CR及Glu-n/CR均值随年龄的增长其比值逐渐呈上升趋势；MI/CR随年龄的增长而下降，CHO/CR先下降后上升。同一年龄组不同部位其比值的变化也有一定的规律：从前至后(基底节→枕叶→小脑)NAA/CR及MI/CR的比值逐渐下降；CHO/CR以枕叶为最高；而Glu-n/CR无一定规律。
2.2 各部位灰质中代谢物相对浓度比值与年龄的相关分析 根据各年龄组各部位代谢物相对浓度比值的数据变化规律，以50岁为折点分别做两阶段的比值与年龄的相关回归分析(表2、表3)。
表1 60例正常成人不同年龄组不同部位脑代谢物相对浓度比值(均值) 组别
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年龄段
基底节
枕叶皮质
小脑半球
NAA
CHO
MI
Glu-n
NAA
CHO
MI
Glu-n
NAA
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CHO
MI
Glu-n
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
CR
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CR
1
18～30
1.68
0.76
1.15
0.32
1.36
0.82
1.06
0.25
1.21
0.81
, 百拇医药
1.01
0.36
2
31～40
1.72
0.73
1.07
0.33
1.41
0.78
1.02
0.27
1.32
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0.76
1.00
0.34
3
41～50
1.89
0.70
0.99
0.41
1.82
0.73
0.97
0.47
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1.66
0.75
0.93
0.46
4
51～60
2.06
0.96
0.91
0.49
1.94
0.98
0.89
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0.51
1.88
0.98
0.86
0.53
5
61～70
2.89
1.23
0.72
0.55
2.77
1.31
, 百拇医药
0.69
0.58
2.61
1.15
0.66
0.61
6
71～83
3.01
1.32
0.61
0.72
2.88
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1.46
0.58
0.68
2.73
1.55
0.54
0.79
表2 50岁组各部位脑代谢物相对浓度比值与年龄的相关分析
NAA/CR
CHO/CR
MI/CR
Glu-n/CR
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基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
r值
0.107
, 百拇医药
0.125
0.223
-0.261
-0.304
-0.258
-0.219
-0.167
-0.196
0.179
0.087
0.145
注：为0.01
, 百拇医药
NAA/CR
CHO/CR
MI/CR
Glu-n/CR
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
基底节
枕叶
小脑
, http://www.100md.com
基底节
枕叶
小脑
r值
0.161
0.134
0.156
0.367
0.621
0.491
-0.405
-0.392
, 百拇医药
-0.509
0.488
0.559
0.673
注：为P>0.05，余均P<0.01 >50岁年龄段CHO/CR的r值在0.134～0.161之间，t检验P>0.05，无意义；其余各部位比值r值在-0.509～0.817之间，t检验P<0.01，有显著意义
图1-3 为28岁正常健康志愿者的右侧基底节、枕叶皮层及小脑皮层的1HMRS。三个部位的波形及波幅排列次序无显著变化
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图4 为67岁正常健康志愿者的1HMRS 图5 为77岁正常健康志愿者的1HMRS 图4-5均可见NAA波峰陡直；Glu-n波幅升高，呈山峰状；MI、CR波幅降低，低于CHO波
2.3 每一部位灰质中代谢浓度相对比值在各年龄组组间的关系 每一部位各年龄组的方差分析结果表明，NAA/CR、MI/CR、CHO/CR在同一年龄组间存在显著性差异(P<0.01)，Glu-n/CR组间差异不显著(P>0.05)。同一部位各年龄组组间方差分析结果显示前三组即18～30，31～40，41～50岁组间差异无显著性；后二组即61～70，71～83岁组间差异亦无统计学意义，但前三组、中间一组(51～60岁)与后二组三大组组间存在显著性差异(P<0.01)。
2.4 脑灰质代谢物浓度比值与性别的关系 利用SAS软件将每一部位(共三个部位)的四种代谢物比值分别按男女性别分组，然后进行每一部位男女间t检验。结果显示三个部位的所有代谢物浓度比值男女间均无显著性差异(P>0.05)。
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3 讨论
人脑由成熟至衰老经历一系列复杂的生理生化改变。其中神经元、胶质细胞及髓鞘的组成构成其演变的主要因素[2]。而这些组成成分的改变与脑代谢密切相关。基于化学位移原理的1H磁共振波谱技术能够反映出脑内主要代谢物质的水平，对研究人脑的正常生理生化进程以及正常老年脑与老年性脑疾病的鉴别等方面能够提供有价值的信息。
3.1 正常成人1HMRS中各代谢产物的水平及其在脑灰质中的分布规律 正常成人1HMRS可有以下几个高峰：NAA即N-乙酰基天门冬氨酸以及不到10%的N-乙酰基天门冬氨酸盐，其波谱位于2.0ppm处，Radda[3]等研究表明NAA主要存在于神经元内，与神经元的完整性有关。CHO的波峰位于3.2ppm处，包括磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱，反映脑内总的胆碱量。Jeffrey[4]等人认为CHO代表髓鞘的降解产物，与维持髓鞘化的完整有关。CR波是总肌酸中的甲基组，包括肌酸与磷酸肌酸(CR+PCR)，是能量代谢的物质，其波谱位于3.0ppm附近。在同一个体脑内不同代谢条件下，CR+PCR的总量是恒定的。因此，可将CR作为参照的波峰，得出其他代谢物质与CR的相对比值，从而进行比较[5]。肌醇(MI)波位于3.5ppm处，是胶质细胞存在的标志。在正常脑组织中，细胞能量代谢以有氧氧化为主，脑内乳酸水平很低，位于1.3ppm附近的乳酸(LAC)波一般是不能测得的。谷氨酸及谷氨酰胺(Glu-Gln)两个代谢物的波峰
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位置相近，总峰的位置在2.3～2.5ppm处，二者作为兴奋性神经递质在脑内含量很少，但在维持线粒体的代谢中具有重要功能[5-6]。
正常成人随着年龄的增长，脑灰质的数目逐渐减少，这也是脑老年化的一个标志。因此选择脑灰质作为脑代谢物水平的研究对象，便于观察脑内正常的生理生化演变进程。
本研究发现在同一个体不同部位的脑灰质中代谢物的相对水平也有所不同。基底节、枕叶、小脑的灰质中，NAA与CR的比值及MI与CR的比值均以基底节区最高，枕叶其次，小脑最少。此种差异在不同年龄组的同一个体中均具有统计学意义(P<0.05)。这也说明基底节区是神经元及胶质细胞的聚集地，基底节区受损就会引起神经元及胶质细胞的不可逆性损伤。CHO与CR的比值以枕叶为最高，可能与枕叶区髓鞘结构较完整，不易脱失有关。Glu-n与CR的比值在脑内无明显的分布规律(P>0.05)。
3.2 正常成人脑灰质中代谢物水平与年龄及性别的相关性 从各部位脑灰质内代谢物水平与年龄的相关分析中可以看出，第一阶段(18～50岁)随年龄的增长，CHO与CR的比值逐渐下降，到40～50岁达最低点，然后反折，随年龄的增加而增加，相关分析结果显示第一阶段CHO与CR的比值与年龄呈负相关，50岁以后与年龄呈正相关。这一变化过程也反映出脑内髓鞘化逐渐完成的过程。病理学证实脑内髓鞘化过程要一直持续到30～40岁才能完成[7]。因此此阶段CHO与CR比值的下降可能与脑髓鞘化过程的完成有关。第一阶段其他代谢物浓度的相对比值如NAA与CR的比值、MI与CR的比值以及Glu-n与CR的比值均与年龄不具有相关性(P>0.05)。因此在此阶段脑内代谢物水平是相对较为恒定的。第二阶段(51～83岁)各代谢物水平在脑灰质内不同部位均与年龄存在显著的相关性(P<0.01)，表明此阶段脑内的生化组成发生了显著的变化。其中CHO与CR的比值随年龄的增长逐渐增高，明显高于第一阶段，尤其以61～83岁最为显著。MI与CR的比值随年龄的增长却逐渐下降，Brain[8]等人也将MI与CR比值的下降作为正常的老年脑与老年性痴呆等疾病相鉴别的重要依据。另外本研究还发现在此阶段NAA与CR的比值随年龄的增长而升高，这与Frahm[9]等人的研究结果略有不同，原因可能是老年人脑内高能量磷酸化合物的减少导致CR值的减低所致。同时也说明了虽然老年人脑灰质数目明显减少，但在某种程度上代表神经元完整性的NAA在量上并没有减少。本阶段脑灰质中NAA与CR比值的这种无显著性的差异(P>0.05)表明健康的中老年人神经元仍保持完整。
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另外，同一部位男女间的结果表明性别间不存在显著性的差异，此结果尚未见有关文献报道，需进一步考证。
基金项目：辽宁省自然科学基金资助课题。
作者简介：范国光(1968—)，男(回族)，吉林省洮南市人，硕士学位，讲师。研究方向：神经影像学。
[参考文献]
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(收稿日期：1999-12-26), 百拇医药