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第一部分健康成人脑白质FA值与1H-MRS代谢物浓度相关性探讨研究目的应用磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)及氢质子波谱成像(1H magnetic resonance spectroscopy,’H-MRS)两种技术探讨健康成人双侧放射冠区FA值与’H-MRS代谢物浓度的相关性,帮助了解大脑微观结构与代谢特点之间的内在联系,为两种技术在颅脑疾病中的联合应用提供参考。资料与方法本研究经山东省医学影像学研究所伦理委员会审批通过,获得所有志愿者的书面知情同意。研究对象为43名健康志愿者,男23例,女20例,年龄18～66岁(男性18-61岁,平均年龄42.6±14.0岁；女性21-66岁,平均年龄45.3±16.1岁)。43名志愿者按年龄分为两组,青年组年龄18～49岁(n=22,平均年龄31.7±10.4岁),中老年组年龄50～66岁(n=21,平均56.6±4.4岁)。采用德国Siemens Skyra 3.0T超导MR扫描仪、16通道头部相控阵线圈对所有被检者进行DTI及1H-MRS扫描。平均每位被试者左右放射冠区分别提取4-6个体素,选用体素的标准为：(1)体素内大部分为白质纤维,不包含或尽量少包含灰质；(2)体素未受到脑沟及侧脑室内脑脊液的影响；(3)避开位于1H-MRS感兴趣体积(volume of interest, VOI)边缘的体素,以保证主要代谢物波谱的信噪比。分别测量各体素内NAA (2.02ppm,单峰)、Cho (3.22ppm,单峰)、Cr (3.02ppm,单峰)浓度及NAA/Cr、Cho/Cr相对值。利用Viewing软件,在1H-MRS横断面定位图(FA参数图)中,手动沿1H-MRS每个体素边缘画出DTI感兴趣区(Region of interest, ROI),即与波谱体素横断面大小相同的正方形(10mm×10mm),测量记录ROI内平均FA值。对全体、青年组、中老年组数据采用pearson’s相关分析研究年龄与FA及1H-MRS代谢物(NAA、Cho、Cr)浓度的相关性,采用偏相关分析法控制年龄因素的差异研究各组FA值与1H-MRS代谢物浓度的相关性。相关的密切程度定义如下：0<r<0.4,弱相关,0.4≤r<0.7,中等相关,0.7≤r≤1强相关。以P<0.05为差异有统计学意义。结果43名志愿者经常规颅脑MR扫描脑实质内均未见明显异常信号。经DTI及1H-MRS扫描得到502组数据,其中青年组257组数据,中老年组245组数据。年龄与FA及1H-MRS代谢物(NAA、Cho、Cr)浓度均表现出一定的相关性。对所有志愿者(502组数据),FA值、NAA浓度均与年龄呈微弱负相关(r=-0.198, p<0.001; r=-0.199, p<0.001),这一相关性在中老年组更强(r=-0.222,p<0.001；r=-0.423,p<0.001),在青年组虽有负相关趋势,无显著相关性。Cho、Cr浓度与年龄呈微弱正相关(r=0.199, p<0.001; r=0.333, p<0.001),而在青年组呈中等正相关(r=0.488, p<0.001; r=0.527, p<0.001),在中老年组中呈微弱负相关(r=-0.368, p<0.001; r=-0.181, p<0.001)。控制年龄因素的影响,对所有志愿者(502组数据),FA及NAA浓度呈中等程度相关(r=0.432,p<0.001),这一偏相关性在中老年组更强(r=0.393,p<0.001；r=0.454, p<0.001)。FA与Cho浓度只在青年组中表现出弱相关(r=-0.147,p<0.01)。FA与Cr浓度只在中老年组中表现出弱相关(r=0.141,p<0.05)。FA与NAA/Cr呈弱相关(r=0.144,p<0.01),在青年组中相关程度略强,在中老年组中只有正相关趋势,无显著相关性。FA与Cho/Cr在各组中均无显著性相关。结论健康成人白质内部分各向异性分数与NAA浓度之间存在正相关关系,这与神经元及胶质细胞结构和代谢特点密切相关。联合DTI与1H-MRS技术能够揭示大脑白质纤维微观结构与代谢特点之间的联系,有助于了解白质病变的病理学过程,为临床诊断提供新的分析思路。第二部分 脑肿瘤FA值与1H-MRS代谢物浓度相关性探讨研究目的应用磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)及氢质子波谱成像(1H magnetic resonance spectroscopy 1H-MRS)两种技术探讨脑肿瘤不同区域FA值与1H-MRS代谢物浓度的变化以及两者间的相关性,从而获得更多脑肿瘤微观结构及代谢特点方面信息。研究方法本研究经山东省医学影像学研究所伦理委员会审批通过。搜集临床疑诊为脑肿瘤患者63例,获得所有受检者的书面知情同意,最终纳入33例手术病理证实为颅内胶质瘤(25例)或转移瘤(8例)的患者。使用德国Siemens Skyra 3.0T超导MR扫描仪、16通道头部相控阵线圈。对所有患者进行常规颅脑MR扫描、DTI及1H-MRS扫描。根据病变大小分别在每位患者肿瘤实质区(瘤体)、肿瘤周围水肿(距肿瘤强化边缘2cm范围内T2WI高信号区域)、周围正常白质内各取1～7个体素,测量各体素内NAA (2.02ppm,单峰)、Cho (3.22ppm,单峰)、Cr (3.02 ppm,单峰)浓度及NAA/Cr、Cho/Cr相对值。利用Viewing软件,选取与1H-MRS定位时轴位T2WI相同层面的FA参数图,ROI为与每个1H-MRS体素相对应的正方形,大小为10mm×10mm,分别测量记录ROI内平均FA值。采用独立样本t检验,分别比较胶质瘤组及转移瘤组瘤体与水肿、水肿与正常白质间FA值、NAA、Cho、Cr、NAA/Cr、Cho/Cr的统计学差异。采用pearson’s相关分析分别研究胶质瘤组及转移瘤组中FA值与1H-MRS代谢物(NAA、Cho、 Cr)浓度的相关性。以P<0.05为差异有统计学意义。结果胶质瘤组中,瘤体与水肿区FA值无显著统计学差异,NAA、Cho、Cr、 NAA/Cr、Cho/Cr均有显著统计学差异；水肿与正常白质区各参数均有显著性差异。瘤体内,FA值与NAA浓度呈中等程度相关(r=0.451,p<0.001),与NAA/Cr呈弱相关(r=0.191,p<0.05)；水肿区FA值分别与NAA、Cho浓度及Cho/Cr呈正相关(r=0.394, p<0.01; r=0.419, p<0.01; r=0.307, p<0.05);正常白质区FA值与NAA及NAA/Cr呈弱相关(r=0.374, p<0.001; r=0.225, p<0.05)。转移瘤组中,瘤体与水肿区Cr、NAA/Cr无显著性统计学差异,FA值、NAA、Cho、Cho/Cr均有显著性差异；水肿与正常白质区NAA/Cr无显著性统计学差异,FA值、NAA、Cho、Cr、Cho/Cr均有显著性差异。瘤体内FA值与1H-MRS检测到的各参数间差异均无统计学意义；水肿区FA值与NAA、Cho、Cr均呈中等程度相关(r=0.571, p<0.01; r=0.612, p<0.01; r=0.484, p<0.05);正常白质区FA值与NAA、NAA/Cr呈弱相关(r=0.366, p<0.05; r=0.338, p<0.05).结论DTI及1H-MRS联合应用于脑肿瘤,不仅能够了解肿瘤边界、肿瘤浸润程度以及肿瘤邻近纤维束改变情况,同时能够提供一种无创的研究肿瘤微观结构及代谢特点的方式。