周 洋 王雙坤* 左 龍 王 飚 顧 華

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院放射科，北京 100020;2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院泌尿外科，北京 100020)

·神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基礎(chǔ)和臨床研究·

膀胱過(guò)度活動(dòng)癥患者腦1H-MRS成像特點(diǎn)及臨床相關(guān)分析

周 洋1王雙坤1*左 龍1王 飚2顧 華1

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院放射科，北京 100020;2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院泌尿外科，北京 100020)

目的利用氫質(zhì)子磁共振波譜(proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)成像探討膀胱過(guò)度活動(dòng)癥(overactive bladder,OAB)患者特定腦區(qū)的代謝變化。方法選擇臨床確診的膀胱過(guò)度活動(dòng)癥患者23例，健康志愿者23例，記錄所有受試者的抑郁自評(píng)量表(Self-rating Depression Scale，SDS)評(píng)分及患者的膀胱過(guò)度活動(dòng)癥患者自我評(píng)價(jià)量表(Overactive Bladder Symptom Score，OABSS)評(píng)分。所有受試者接受顱腦多體素1H-MRS掃描，并利用專用的后處理軟件計(jì)算雙側(cè)額葉前部、中部、后部及雙側(cè)扣帶回前部、后部的N-乙?；扉T(mén)冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)/磷酸肌酸(creatine,Cr)、膽堿化合物(choline,Cho)/Cr比值，進(jìn)行組間比較。并且，利用Pearson相關(guān)系數(shù)對(duì)NAA/Cr、Cho/Cr比值與SDS、OABSS評(píng)分進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果OAB患者雙側(cè)額葉前部、右側(cè)額葉中部、雙側(cè)前扣帶回、左側(cè)后扣帶回的NAA/Cr值較對(duì)照組降低，其余指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。OAB組右側(cè)額葉中部NAA/Cr比值與SDS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(r=-0.361，P<0.05)。結(jié)論1H-MRS能夠反映OAB患者的腦部代謝變化，為進(jìn)一步的治療提供理論依據(jù)。

膀胱過(guò)度活動(dòng)癥；磁共振波譜成像；腦

膀胱過(guò)度活動(dòng)癥(overactive bladder,OAB)越來(lái)越受到人們的重視，不僅因?yàn)槠渲鹉暝龈叩陌l(fā)病率，并且，本病對(duì)患者的工作、生活質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生不良影響，危害患者的身體及心理健康[1-2]。目前為止，氫質(zhì)子磁共振波譜(proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)成像是唯一無(wú)創(chuàng)性研究活體器官、組織代謝、生物化學(xué)變化及化合物定量分析的方法，可提供腦的代謝信息。本研究利用多體素波譜成像，對(duì)OAB患者特定腦區(qū)的代謝變化進(jìn)行研究。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2016年3月至12月于首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽(yáng)醫(yī)院泌尿外科就診的臨床確診為膀胱過(guò)度活動(dòng)癥的患者23例作為研究對(duì)象。入組標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)醫(yī)生診斷為膀胱過(guò)度活動(dòng)癥；②病史6個(gè)月以上；③右利手；④尿液各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室檢查正常；⑤自愿參加本研究，并接受MR檢查及量表調(diào)查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①近3個(gè)月內(nèi)接受過(guò)關(guān)于排尿障礙的治療；②精神障礙、有頭部外傷史、手術(shù)史、顱內(nèi)占位性病變或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病；③妊娠；④有泌尿生殖道腫瘤、下尿路梗阻、重度尿潴留、神經(jīng)源性膀胱及以壓力性尿失禁為主要臨床表現(xiàn)者。其中，男性3人，女性20人，年齡27～75歲，平均年齡約為(51.2±13.3)歲。選取與患者年齡、性別相匹配的健康志愿者23人作為對(duì)照組，既往無(wú)尿路疾病病史，無(wú)顱腦手術(shù)史、外傷史及神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史。本試驗(yàn)獲得倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者均了解本研究目的、內(nèi)容并簽署知情同意書(shū)。

采集了所有受試者的性別、年齡等基本信息，并囑所有受試者完成抑郁自評(píng)量表(Self-rating Depression Scale,SDS)，所有OAB患者完成膀胱過(guò)度活動(dòng)癥患者自我評(píng)價(jià)量表(Overactive Bladder Symptom Score,OABSS)，記錄總分。

1.2 掃描序列和參數(shù)

采用Siemens Prisma 3.0T超導(dǎo)型MR成像儀進(jìn)行MR檢查，用64通道頭頸聯(lián)合線圈，對(duì)患者進(jìn)行MR掃描，包括以下序列：T2加權(quán)成像(T2-weighted imaging，T2WI)橫軸位掃描，重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)：5 000 ms，回波時(shí)間(echo time，TE)：54 ms，層厚：5 mm，層數(shù)：20；T1加權(quán)磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波序列(T1 weighted magnetization-prepared rapid acquisition gradient-echo，T1-MP2RAGE)矢狀位掃描，TR：5 000 ms，TE：2.98 ms，層厚：1 mm，層數(shù)：176；1H-MRS多體素成像。1H-MRS成像，選用點(diǎn)分辨波譜(pointed resolved selective spectroscopy，PRESS)序列行多體素波譜采集。采集時(shí)間6 min 53 s，TR：1 700 ms，TE：135 ms，Averages：3，體素10 mm×10 mm×15 mm，感興趣區(qū)(volume of interest，VOI)：80 mm×80 mm×15 mm，將感興趣區(qū)放置在腦室上層面，平行于前連合-后連合放置，盡量避開(kāi)腦脊液、鼻竇干擾，利用T2WI及T1-MP2RAGE序列精確定位，確保同一體素在矢、冠、軸定位相上的位置一致，并在上、下及四周增加飽和帶減少污染。掃描開(kāi)始前勻場(chǎng)，要求水峰窄尖、水抑制充分，半高全寬(full width at half maximum,FWHM)<20 Hz，主磁場(chǎng)頻率偏移在1Hz以內(nèi)。

1.3 圖像后處理和分析

將圖像傳至工作站進(jìn)行后處理分析，后處理步驟包括水參照處理、過(guò)濾、零填充、傅立葉變換、頻率偏移校正、基線校正、相位校正。由2位研究人員選擇感興趣區(qū)，感興趣區(qū)包括雙側(cè)扣帶回前部、扣帶回后部及雙側(cè)額葉皮質(zhì)的前、中、后部，如兩位研究人員意見(jiàn)不一致則商討后決定。軟件自動(dòng)算出N-乙?；扉T(mén)冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)、膽堿化合物(choline,Cho)、磷酸肌酸(creatine,Cr)的曲線下面積，以Cr峰為參照，計(jì)算出NAA/Cr值、Cho/Cr值(圖1)。

圖1 氫質(zhì)子磁共振波譜感興趣區(qū)標(biāo)示及譜線Fig.1 Region of interest of 1H-MRS and spectral map of one voxel

A: region of interest in both frontal lobe;B: region of interest in both cingulate gyrus;C: spectral map of one voxel；1H-MRS：proton magnetic resonance spectroscopy；NAA：N-acetyl aspartate；Cho：choline；Cr：creatine；I：Integral.

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 臨床量表結(jié)果

OAB患者OABSS平均分為(8.261±2.454)分，OAB患者組及健康對(duì)照組SDS評(píng)分分別為(53.826±8.359)分及(44.565±8.938)分，OAB患者組SDS評(píng)分高于對(duì)照組，2組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.2 1H-MRS的測(cè)量結(jié)果

同一受試者左、右兩側(cè)的1H-MRS各項(xiàng)指標(biāo)服從正態(tài)分布，對(duì)同一受試者左、右兩側(cè)的1H-MRS各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

OAB組和對(duì)照組各區(qū)域的1H-MRS指標(biāo)均服從正態(tài)分布，2組樣本均數(shù)的方差齊同。對(duì)OAB組和對(duì)照組的各區(qū)域的1H-MRS指標(biāo)進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)OAB患者雙側(cè)額葉前部、右側(cè)額葉中部、雙側(cè)前扣帶回、左側(cè)后扣帶回的NAA/Cr值較對(duì)照組降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其余指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,表1)。

表1 兩組間雙側(cè)額葉及扣帶回NAA/Cr、Cho/Cr比值的比較Tab.1 1H-MRS values of OAB group and control group

2.3 相關(guān)分析結(jié)果

OAB組內(nèi)各區(qū)域NAA/Cr、Cho/Cr比值與OABSS評(píng)分不存在相關(guān)性。OAB組右側(cè)額葉中部NAA/Cr比值與SDS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(r=-0.361，P<0.05)，余數(shù)值與SDS評(píng)分不存在明確相關(guān)性。

3 討論

2002年，國(guó)際尿控協(xié)會(huì)(International Continence Society，ICS)將OAB定義為在排除感染及其他病理改變的前提下，以尿急癥為特征的癥候群，常伴有尿頻和夜尿增多，可伴或不伴急迫性尿失禁[3]。2006年，Abrams等[4]提出將“急迫性尿失禁”改為“尿急性尿失禁”，并用“日間尿頻”代替“尿頻”，因此重新將OAB定義為尿急、通常有日間尿頻和夜尿增多，伴或不伴有尿急性尿失禁。中華醫(yī)學(xué)會(huì)泌尿外科學(xué)分會(huì)[2]于2010 年6 月公布了我國(guó)首個(gè)OAB的大規(guī)模流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)：OAB 在我國(guó)成年人中的總體發(fā)病率大約為4.7%～6.0%，女性人群發(fā)病率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于男性，年齡越大發(fā)病率越高，我國(guó)40 歲以上人群OAB 發(fā)病率高達(dá)11.3%[1-2]。

然而，迄今為止，膀胱過(guò)度活動(dòng)癥的致病機(jī)制尚不明確。目前，得到公認(rèn)的假說(shuō)包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、外周神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)、膀胱平滑肌的抑制失控和異常興奮、心理因素或精神因素所致行為障礙、受體的缺失或異常或其他尚未發(fā)現(xiàn)的理論和機(jī)制[5]。眾所周知，排尿活動(dòng)是一種受意識(shí)控制的神經(jīng)性反射活動(dòng)，由腦排尿反射高級(jí)中樞、脊髓反射弧和膀胱逼尿肌共同作用下方得以完成。近年來(lái)有研究[6]提出了“腦-膀胱控制網(wǎng)絡(luò)”理論，認(rèn)為腦功能異常在OAB 發(fā)病機(jī)制中具有重要地位。本研究嘗試?yán)?H-MRS技術(shù)檢測(cè)OAB患者腦區(qū)的代謝變化，以探討膀胱過(guò)度活動(dòng)癥患者的發(fā)病機(jī)制。

近年來(lái)，隨著PET、SPECT、fMRI等技術(shù)的興起，這些新技術(shù)逐漸被應(yīng)用到“腦-膀胱控制網(wǎng)絡(luò)”的研究中來(lái)。Blok等[7]發(fā)現(xiàn)，在排尿過(guò)程中或有排尿意愿時(shí)，PET顯示額葉的腦血流量增多，前扣帶回的血流量減少，其中，右側(cè)增多占主導(dǎo)地位。后來(lái)的研究[8]顯示，在膀胱存儲(chǔ)階段，額葉外側(cè)及前部被激活，但中線附近的額葉皮質(zhì)很少被激活；在憋尿時(shí)，前額內(nèi)側(cè)皮質(zhì)和前扣帶回被激活。額葉前部皮質(zhì)(位于運(yùn)動(dòng)區(qū)及補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)前方的額葉皮質(zhì))與計(jì)劃復(fù)雜的認(rèn)知行為和適當(dāng)?shù)纳鐣?huì)行為有關(guān)，但是，目前額葉前部皮質(zhì)對(duì)排尿行為是刺激作用還是抑制作用尚不明確[9]。雖然額葉前部皮質(zhì)與排尿回路的聯(lián)系仍不明確，但是，研究[6]呈現(xiàn)，額葉前部皮質(zhì)與前扣帶回之間存在多項(xiàng)聯(lián)系，并且，額葉前部皮質(zhì)、前扣帶回與和排尿自主控制相關(guān)的下丘腦、導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)及其他區(qū)域存在直接或間接聯(lián)系。額葉前部皮質(zhì)對(duì)導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)及橋腦排尿中樞均起抑制作用，從而抑制膀胱排尿直到合適的排尿時(shí)機(jī)出現(xiàn)[6]。動(dòng)物研究[10]也表明，額葉前部皮質(zhì)同時(shí)分布著抑制排尿和刺激排尿的神經(jīng)元。因此，額葉前部皮質(zhì)并不是一個(gè)孤立的中心，而是“腦-膀胱控制網(wǎng)絡(luò)”的一部分，它處理來(lái)自外周的感覺(jué)信息，根據(jù)環(huán)境做出是否排尿決定，并將決定付諸行動(dòng)[9,11]。前扣帶回與膀胱充盈的感覺(jué)及排尿控制有關(guān)，還與盆底肌肉的收縮有關(guān)[7,12]。此外，前扣帶回不僅參與排尿的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制，還與排尿動(dòng)機(jī)及情感方面有關(guān)[13]。

本研究結(jié)果顯示，OAB組雙側(cè)額葉前部、右側(cè)額葉中部及雙側(cè)扣帶回前部、左側(cè)扣帶回后部的NAA/Cr值較對(duì)照組的NAA/Cr值減低，提示神經(jīng)元數(shù)目減少或神經(jīng)元損傷、活性減低，從代謝水平說(shuō)明OAB患者在這些腦區(qū)存在異常，進(jìn)而導(dǎo)致額葉前部皮質(zhì)及前扣帶回的神經(jīng)功能異常，造成膀胱充盈感覺(jué)障礙，接收信息不能被正確處理，致使患者的“腦-膀胱控制網(wǎng)絡(luò)”功能紊亂，從而導(dǎo)致患者出現(xiàn)尿頻、尿急乃至尿失禁的癥狀，這與先前的研究[9-12]結(jié)果一致。理論上，由于額葉前部是指位于運(yùn)動(dòng)區(qū)及補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)之前的區(qū)域，那么，本研究中的雙側(cè)額葉后部的NAA/Cr值也應(yīng)降低，但考慮到掃描時(shí)VOI區(qū)域有限，所以未能包全雙側(cè)額葉后部皮質(zhì)，僅覆蓋白質(zhì)區(qū)域，因此與理論不符。

另外，有研究[14]顯示，大多數(shù)抑郁癥患者的后扣帶回的功能連接異常，抑郁癥患者后扣帶回與額顳葉腦區(qū)、島葉的功能連接減弱，也有研究[15]顯示抑郁癥患者的后扣帶回與扣帶回膝部的連接增多；截至目前，后扣帶回的功能連接異常機(jī)制尚無(wú)定論。研究[16]顯示，27.5%的OAB患者患有抑郁癥。本研究中，采用在臨床中廣泛應(yīng)用的SDS對(duì)OAB患者進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，OAB患者的SDS評(píng)分高于對(duì)照組，提示存在抑郁傾向，因此，筆者推測(cè)左側(cè)后扣帶回NAA/Cr值降低可能與抑郁癥的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。基于低頻振幅的fMRI研究[17]顯示，抑郁癥患者默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的雙側(cè)額葉、雙側(cè)扣帶回的BOLD信號(hào)減低，抑郁癥患者的快感缺失與各獎(jiǎng)賞加工環(huán)節(jié)障礙有關(guān)，且內(nèi)在的獎(jiǎng)賞環(huán)路結(jié)構(gòu)異常及功能調(diào)控異?？赡苁且钟舭Y快感缺失的生物學(xué)內(nèi)表型[18-19]，因此，筆者推測(cè)抑郁癥導(dǎo)致雙側(cè)額葉、雙側(cè)扣帶回的功能異常，而這些腦區(qū)與排尿環(huán)路障礙密切相關(guān)。本研究中，OAB組右側(cè)額葉中部NAA/Cr比值與SDS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，也證實(shí)了這種假設(shè)的可能性。當(dāng)然，這種假設(shè)還需進(jìn)一步的證實(shí)。此外，由于入組標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，本研究?jī)H納入23例OAB患者，尚需大樣本數(shù)據(jù)對(duì)本研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

目前，利用PET、SPECT、fMRI等技術(shù)研究“腦-膀胱控制網(wǎng)絡(luò)”的試驗(yàn)較多，利用1H-MRS技術(shù)探討膀胱過(guò)度活動(dòng)癥患者發(fā)病機(jī)制的報(bào)道卻極少，本研究利用1H-MRS技術(shù)發(fā)現(xiàn)OAB患者雙側(cè)額葉前部及前扣帶回等區(qū)域的NAA降低，證實(shí)了這些區(qū)域與膀胱過(guò)度活動(dòng)癥的發(fā)生有關(guān)，不僅功能連接異常，代謝活動(dòng)也發(fā)生改變，為進(jìn)一步的研究提供理論依據(jù)。

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Brain1H-MRSimagingcharacteristicsinpatientswithoveractivebladderanditscorrelationwithclinicalsymptoms

Zhou Yang1,Wang Shuangkun1*,Zuo Long1,Wang Biao2,Gu Hua1

(1.DepartmentofRadiology,BeijingChaoyangHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China;2.DepartmentofUrology,BeijingChaoyangHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China)

ObjectiveTo measure the metabolic changes of the brain using the proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) in the patients with overactive bladder (OAB).MethodsWe recruited 23 patients with OAB and 23 healthy controls respectively.All participants were evaluated with Self-Rating Depression Scale (SDS) and 23 patients were evaluated with Overactive Bladder Symptom Score (OABSS).Multi-voxel1H-MRS was performed with a volume of interest located in the centrum semiovale which contains both frontal lobe and cingulate gyrus.Two main ratios of N-acetyl aspartate (NAA)/creatine (Cr) and choline (Cho)/Cr were obtained.The ratios in both frontal lobe and cingulategyrus between the two groups were compared.And the correlation between NAA/Cr,Cho/Cr and SDS,OABSS scores were analyzed.ResultsWe found significantly lower levels of NAA/Cr ratios in both anterior frontal cortex,right medial frontal cortex,both anterior cingulate cortex and left posterior cingulate cortex in patients with OAB than in healthy controls (P<0.05).NAA/Cr in right medial frontal cortex was negatively correlated with SDS scores (r=-0.361，P<0.05).ConclusionThe primary finding of the study is significant reduction in the ratios of NAA/Cr in both anterior frontal cortex,right medial frontal cortex,both anterior cingulate cortex and left posterior cingulate cortex in OAB patients,which indicates a marker of neuronal loss or dysfunction in patients with OAB.

overactive bladder;magnetic resonance spectroscopy;brain

國(guó)家自然科學(xué)基金(81541129)。The study was supported by National Natural Science Foundation of China (81541129).

*Corresponding author，E-mail：shuangkunwang@126.com

時(shí)間：2017-12-13 21∶25

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3662.R.20171213.2125.044.html

10.3969/j.issn.1006-7795.2017.06.014]

R445.2

2017-10-01)

編輯 慕 萌