儿童孤独症的脑影像学研究现状.doc

儿童孤独症的脑影像学研究现状新医学2008年7月第39卷第7期477儿童孤独症的脑影像学研究现状中山大学附属第三医院核医学科(510630)邱小英程木华恙摘要近年来,脑影像学技术的发展和应用,为探索儿童孤独症患者的脑血流,功能及代谢活恙动开辟了新的途径,提供了许多重要的客观证据.该文对儿童孤独症脑影像学的检测方法,脑功能影像学数据分析方法现状进行了文献综述.关键词儿童孤独症脑血流脑影像学数据分析1引言儿童孤独症属广泛性发育障碍,以明显的社会和沟通技能缺陷及刻板的兴趣和行为模式为特征.近年来其发病率有增长的趋势.儿童孤独症的致病原因未明,尚无特效的治疗方法,使许多患儿在成长过程中未能摆脱这种障碍.近年来,随着脑影像学技术特别是功能性脑成像及脑功能影像数据分析方法的发展,为了解此类患儿的脑血流,功能及代谢活动情况开辟了新的途径,可提供某些有重要参考价值的客观指标,使越来越多的患儿可以得到早期诊治,本文就儿童孤独症的脑影像学检查方法及其数据分析方法等作一介绍.2脑影像学检查方法常用的有MRI,单光子发射断层显像(singlephotonemissioncomputedtomography,SPECT),正电子发射断层显像(positronemissiontomography,PET).2.1磁共振成像MRI是利用磁共振技术,首先使原子在高强度磁场下进行极性排列,再应用高强度放射线频率信号打破这种极性排列,用检测器测定原子回到最初极性排列状态时所发出的信号强度,并以此作图成像.磁共振成像分很多种,本文着重介绍以下3种.2.1.1常规磁共振成像常规的MRI包括T加权像,L加权像(冠状面,矢状面及轴面)和T加权像的液体衰减反转恢复序列,所获得的图像清晰,精细,分辨率高,对比度好,信息量大,对大脑结构异常情况反映较好.国外有少量通过MRI检查出孤独症患儿大脑结构异常的报道,异常表现主要为大脑,小脑,杏仁体及海马容积的增大和小脑蚓部,区及胼胝体容积的缩小,也有额叶,颞叶,顶叶及边缘系统结构和功能的异常.由于孤独症患儿初期主要表现为大脑皮质区血流灌注异常,很少引起大脑结构的改变,因此,常规MRI检查常常表现为阴性.2.1.2磁共振波谱分析磁共振波谱分析(magnicresonancespectroscopy,MRS)利用化学位移现象检测脑内代谢产物如N一乙酰天冬氨酸(N.acetylaspartate,NAA),胆碱,肌酸,肌醇等,是目前唯一可检测活体组织代谢物化学成分和含量的检查方法.有关早期儿童孤独症的MRS研究示,患儿的脑代谢异常主要表现为颞叶,丘脑,杏仁体一海马区域,小脑NAA代谢水平下降,NAA是神经元数量和活性的标志,NAA水平下降提示神经元丧失或死亡以及代谢率下降.但是,由于本法对设备要求较高,且易产生伪影,故不常用于临床.2.1.3磁共振功能成像磁共振功能成像(functionalMRI,fMRI)是指依赖血氧水平的MRI检查.近年来,国外利用fMRI对孤独症患儿的研究主要集中在注意力,运动,语言和面部识别等方面.Allen对孤独症患儿小脑认知和运动功能的研究发现,fMRI示患儿小脑运动区明显活跃,而注意力功能区活跃度明显降低.Takeuchi等在孤独症患儿接受语言任务研究中发现,fMRI示患儿右侧额叶较正常对照儿更为活跃,提示孤独症患儿右侧大脑半球在语言功能上占优势,这与此类患儿于疾病的早期左侧大脑半球功能低下有关.Ogai等对孤独症患儿面部表情识别的fMRI研究发现,其皮层一边缘系统神经通路异常,提示孤独症患JLX识别面部表情有一定困难,从而导致其与人交流困难.总的来说,fMRI能够无创地显示脑功能活动区的部位,大小和范围,其图像的空间分辨率较高,可重复性好,但仍存在很多不足之处,如血氧依赖水平(bloodoxygendependencylevel,BOLD)信号一般滞后于神经活动48S后才响应,并且fMRI的时间分辨率最多只能达到秒和数百毫秒,而神经活动发生的时间通常为毫秒.2.2单光子发射断层显像利用同位素标记的低分子量脑显像剂可以自由通过完整无损的血脑屏障,来完成SPECT.因为脑内同位素的分布依赖于血流灌注和脑神经细胞功能,故所获得的脑影像既能反映局部脑血流量又能反映局部神经细胞功能.因此,SPECT是目前常用于检测神经疾病脑功能的影像学方法.孤独症患儿的SPECT可表现为不同程度的局部脑血流灌注下降,国外报道主要表现为额叶,顶叶,颞叶,岛叶,枕叶等部位的血流灌注降低:1995年Zilbovius在对孤独症患儿额叶发育延迟的追踪研究中发现,34岁患儿有暂时性的额叶低灌注,而到67岁时其额叶灌注可恢复正常,提示孤独症患儿额叶发育延迟,这与其存在认知功能障碍有关.Mountz(1995年)和Hashimoto(2000年)分别在对孤独症患儿功能缺陷进行的研究中发现,患儿的颞叶与顶叶血流灌注降低,左侧低于右侧,而额叶和枕叶血流灌注降低,右侧低于左侧;有学者发现此类患儿的双侧岛叶478灌注降低.近年来还有学者发现其边缘系统及胼胝体的血流灌注也降低J.金常青等.发现孤独症患儿的SPECT示颞叶,尾状核,壳核,丘脑下部,海马,枕叶的血流灌注均存在不同程度的下降.舒明跃等(2001年)发现患儿大脑皮层的额叶和颞叶的血流灌注呈局部放射性降低,以左侧额叶最为常见.这些结构的血流灌注异常不同程度地影响了孤独症患儿的脑功能.邓红珠等发现,孤独症患儿的SPECT显示颞叶,额叶,岛叶,海马回的功能异常.2.3正电子发射断层显像葡萄糖是脑细胞能量代谢最主要的来源,2一脱氧葡萄糖不会被氧化成二氧化碳和水,能在脑中滞留较长时间,因此使用同位素氟F标记的脱氧葡萄糖,利用PET能进行脑细胞的葡萄糖代谢成像,反映局部脑组织中葡萄糖代谢与功能的状态,评价儿童孤独症的脑代谢变化.国外有关儿童孤独症PET的研究有部分结果与SPECT的相似.此外,利用同位素标记脑神经受体配体进行PET,可以评价孤独症患儿脑受体数量的变化,有研究报道提示孤独症存在5一羟色胺及多巴胺传递途径受阻.由于PET设备昂贵,检查费用高,脑代谢与功能受干扰的因素较多,图像分析复杂,使该方法用于儿童孤独症脑功能的研究受限.3脑功能影像学数据的分析方法目前,各种脑成像方法在临床诊断和基础研究中的应用非常普遍,特别是近年来脑功能影像学技术的发展,大大推动了人脑高级功能的研究.在实际应用中,为了较为准确地进行比较,经常需要对不同的脑图像进行配准.因此需要专业的分析软件来进行处理.目前常用的脑功能影像数据分析的两大软件statisticparametermapping(SPM)和analysisoffunctionalneuroimages(AFNI).SPM是由英国伦敦大学Friston教授等开发的软件系统,其统计功能非常强大,设计这个软件包的初衷是采用统计学方法来处理fMRI,PET和SPECT的数据.SPM的所提供的测试和参考以及资料统计方式的主要优点是可直接对原始数据进行统计分析,较传统的regionofinterest(ROD分析法客观,重复性好,不受分析人员主观的影响.理论上,任何引起脑功能改变的疾病的核医学和MRI检查结果都可以用SPM进行分析.Geoffrey等用SPM分析孤独症脑功能改变时发现,孤独症患儿常伴有注意力缺陷.汲业等比较SPM及AFNI对处理同样实验数据时发现,SPM在客观性和统计功能方面较有优势,而AFNI的运算速度和稳定性较前者更强.新医学2008年7月第39卷第7期4小结MRI常规检查能够反映孤独症患儿脑组织结构的异常,MRS能够检测脑内物质代谢产物间接反映脑功能异常,而fMRI,SPECT和PET除了可反映脑结构及脑内组织代谢外,还在反映脑循环状况,神经递质及神经传导通路异常方面具有独特的优势,引起临床高度的关注.但是,由于脑结构的复杂性,个体间的结构差异性,经常需要对不同的脑图像进行配准,脑影像处理软件尤其是SPM软件的应用为精神疾病脑功能的研究带来新的机遇.我们期待影像学技术及数据分析方法的改进,能给儿童孤独症的研究带来更广阔的前景.参考文献1FOMBONNEE.TheprevalenceofautismJ.JAMA,2003,289(1):87-89.2BOGER-MEGIDDOI,SHAWDW,FRIEDMANSD,eta1.CorpuscallosummorphometricsinyoungchildrenwithautismspectrumdisorderJ.JAutismDevDisord,2006,36(6):-33739.3胡越,黎规典,罗柏宁,等.磁共振成像新技术在胎儿中枢神经系统研究中的应用J.新医学,2007,38(8):547548.4SUGIHARAG.OUCHIYNAKAMURAK,eta1.Advancesinneurolmagingresearch0nAspergerSyndromeJ.NipponRinsho,2007,65(3):449-452.5ALLENG,COURCHESNEE.Differentialeffectsofdevelopmentalcere-.bellarabnormalityoncognitiveandmotorfunctionsinthecerebellum:allfMRIstudyofautismJ.AmJPsychiatry,2003,160(2):262273.6TAKEUCHIM,HARADAM,MATSUZAKIK,ealDifferenceofsignalchangebyalanguagetaskonautisticpahentsusingfunctionalMRIJ.JMedInvest,2004,.51(1-2):59-6270GAIM,MATSUMOTOH,SUZUKIK,eta1.fMRIstudy0frecognitionoffacialexpressionsillhi曲一functioningautisticpatientsJ.Neurerepo,2003,14(4):559-5638叶滨宾.fMRI及其在儿童发育行为障碍中的应用J.继续医学教育,2006,2O(25):56.9ITOH,MORIK,HASHIMOT0T,etat.Findingsofbrmn99mTcECDSPECTinhighfunctioningautism-3一dimensionalstereotacticROItemplateanalysisofbrmnSPECTJ.JMedInvest,2o05,52(I_2):49-56.1O金常青,余永利,杜亚松,等.TcECD脑血流灌注显像评估儿童孤独症脑血流变化J.中国医学影像技术,2Oo5,21(6):944-946.11邓红珠,邹小兵,唐春,等.孤独症儿童脑单光子发射型电子计算机断层显像的研究J.中国行为医学科学,2006,15(10):885.12汲业,冯士刚,刘文字,等.SPM和AFNI的性能比较J中国医学影像技术,2005,21(3):336-338.(收稿日期:20080322)(编辑:洪悦民)窖窑窖窖窖毒窖窖,窖彦彦彦色鲁些逝些些.出逝些医学争鸣栏目投稿注意事项本