姚滔涛，陈卓铭，张书晨

1.广州中医药大学针灸康复临床医学院，广东广州市 510405；2.广州中医药大学第一附属医院康复中心，广东广州市 510405；3.暨南大学附属第一医院康复科，广东广州市 510632；4.盐城市第一人民医院影像科，江苏盐城市 224001

孤独症是一种慢性神经发育障碍性疾病，常起病于婴幼儿时期，以社交障碍、语言障碍、狭隘兴趣和重复刻板的行为为主要特征。孤独症病因至今尚未完全明确，利用功能影像学技术研究孤独症的病因及发病机制是当今热点之一。本文试图通过弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTⅠ)和磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)技术研究孤独症患儿大脑结构和功能的关系，从神经生理和生化的角度分析孤独症患儿神经连接的特征，探讨孤独症可能的病因和病理基础，为进一步了解孤独症发病机制提供客观的影像学诊断指标，有助于临床更加准确有效地诊断和治疗孤独症。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取于暨南大学附属第一医院语言障碍中心就诊的年龄2～9岁的孤独症患儿，均符合《精神疾病诊断与统计手册》 (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders,DSM)-Ⅳ孤独症诊断标准，排除头部外伤史、家族遗传性疾病、癫痫、精神发育迟滞、创伤后应激障碍等病史的患儿。

同期社会招募2～9岁没有精神及神经系统疾病病史的儿童8例作为对照组。

最终符合入选标准并完成MRS检测的孤独症患儿14例。两组性别、年龄和头围比较均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

本研究经暨南大学附属第一医院伦理委员会批准(No.30772303)，所有儿童家长均签署知情同意书。

1.2 检测方法

采用GE 1.5 T Signa HD MR扫描仪进行DTⅠ和MRS检测，梯度场强23 mT/m，梯度切换率120 mT/(m•ms)。各儿童在检测前半小时根据具体情况予水合氯醛25 mg/kg口服或灌肠以镇静，检测过程中严密观察研究对象的面色改变和呼吸情况。

常规MRⅠ序列包括T1-FLAⅠR、T2WⅠ、T2-FLAⅠR，各序列均为横轴位扫描，扫描基线为前后联合连线。T1-FLAⅠR扫描参数：TR 1800 ms,TE 24 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚6 mm，层距2 mm，矩阵320×256，NEX 2。T2WⅠ扫描参数：TR 4500 ms，TE 102 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚6 mm，层距2 mm，矩阵384×256，NEX 2。T2-FLAⅠR扫描参数：TR 8600 ms，TE 123 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚6 mm，层距2 mm，矩阵256×192，NEX 2。常规MRⅠ扫描以除外脑部未知病变，并为MRS和DTⅠ扫描定位，FLAⅠR通过抑制脑脊液及类似信号，更清晰地显示病灶，提高病灶检出率。

感兴趣区(region of interest,ROⅠ)分别放置于双侧额叶皮质下白质、海马、胼胝体膝部及压部、小脑白质，尽量保证每个研究对象的定位都位于相同扫描层面。MRS扫描采用横轴位二维点分辨波谱(2DPRESS)序列，扫描参数TR 1400 ms，TE 144 ms，层厚10 mm，层距10 mm，FOV 180 mm×180 mm，NEX 1，扫描时间5.28 min。

1.3 图像分析及数据处理

通过分析常规MRⅠ图像排除患儿脑形态的异常和脑组织的异常信号。

1.3.1 MRS分析

原始数据经GEAW 4.2工作站的Functool 2.6软件进行后处理，包括对所得谱线进行相同的基线校正、相位调整及化学位移确定，分别对双侧额叶、海马、胼胝体膝部及压部、小脑的波谱谱线以及N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate,NAA)、胆碱(choline,Cho)、肌酐(creatinine,Cr)的波峰进行观察，记录NAA、Cho、Cr的绝对浓度以及NAA/Cr和Cho/Cr比值。

1.3.2 DTⅠ分析

原始数据通过Functool 2.6软件进行后处理。首先用自带的自动图像配准软件对所有图像进行校正，然后在选定的层面内参照Shimony等[1]的ROⅠ放置方法在b=0的各向异性分数(fractional anisotropy,FA)图按照不同解剖部位手工放置ROⅠ，尽量使ROⅠ放置于被测区域的中央，ROⅠ的范围为20～32 mm2，并根据解剖结构的不同适当改变其大小，分别记录各部位FA和表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 组间DTⅠ检测值比较

孤独症组左海马FA低于对照组(P＜0.05)，其余部位的ADC和FA在两组间无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

2.2 组间MRS检测值比较

孤独症组左海马和右海马Cr绝对浓度低于对照组(P＜0.05)，其余部位的各代谢物绝对浓度及比值在两组间无显著性差异(P＞0.05)。见表3。

2.3 组内左右半球DTⅠ检测值比较

对照组左右半球相对脑区FA和ADC比较均无显著性差异(P＞0.05)。孤独症组左侧胼胝体膝部FA低于右侧(P＜0.05)，左侧胼胝体压部ADC明显高于右侧(P＜0.01)。见表2。图1为孤独症组其中一个检测部位(胼胝体膝部)FA图。

2.4 组内左右半球MRS检测值比较

对照组左右半球相对脑区各代谢物绝对浓度及比值比较均无显著性差异(P＞0.05)。孤独症组左侧额叶NAA、Cho、Cr绝对浓度，胼胝体压部NAA绝对浓度，小脑Cho/Cr均低于右侧(P＜0.05)。见表3。图2为孤独症组其中一个检测部位(胼胝体压部)MRS图。

表2 两组左右半球相应脑区FA及ADC比较

图1 孤独症组胼胝体膝部FA图

3 讨论

孤独症是广泛性发育障碍中最常见的一种亚型，可能与遗传、神经生物学因素、神经递质、孕产期危险因素、营养免疫因素、肠道微生物、代谢等多种因素有关[2]。随着功能影像学技术的发展，研究者们对孤独症的神经生理及生化等的认识不断深入，提出孤独症“脑神经连接异常”的假设[3]，即孤独症患者局部脑区的内部神经连接过度，而各功能脑区之间的远距神经连接不足。后续的神经影像学研究结果为该假说提供了支持[4]。

图2 孤独症组胼胝体压部MRS图

孤独症患儿神经机制的影像学研究方法众多，但同时结合结构脑网络和功能脑网络等影像学方法分析孤独症机制的研究并不多[5]。DTⅠ可以显示大脑的主要白质纤维束及其发育成熟的程度；MRS则通过检测大脑代谢物化学成分和含量的变化，反映大脑神经元、神经胶质细胞和细胞膜的病理改变或能量代谢状态，间接反映脑功能[6]。

3.1 孤独症半球内结构和功能的分析

NAA主要反映神经元的密度，另外，NAA可提供醋酸盐，促进少突细胞脂质和磷脂的合成，从而促进神经元的连接。孤独症组左额叶NAA的降低提示孤独症患儿左额叶神经连接不足[7]。Cho、Cr的含量降低反映髓鞘发育不良、形成减少或维持障碍，神经胶质细胞密度减少或细胞膜合成功能的减弱。神经胶质细胞对髓鞘的形成起支持和隔离作用，髓鞘的功能下降可导致神经兴奋泛化，可以解释孤独症患儿注意力难以集中的问题。

左海马FA下降提示孤独症患儿左海马轴索损伤。Cr可反映神经胶质细胞的密度，海马Cr下降提示神经胶质细胞密度减少，髓鞘形成减少或维持障碍。

孤独症组左小脑Cho/Cr比值低于右小脑，提示孤独症患儿左小脑神经胶质细胞密度减少、功能下降或膜的功能下降，或乙酰胆碱的状态的下降。不少关于孤独症小脑的研究也认为小脑传出纤维与大脑皮层存在连接不足[8]，小脑上叶与齿状核局部连接过度[9]，中下小脑脚则存在局部的连接过度或者不足，总体来说小脑纤维存在连接异常，且与孤独症核心症状相关[10]。

本研究显示，孤独症患儿左侧大脑半球内部结构和功能低于右侧，提示大脑左侧半球存在神经连接不足。目前不少研究认为孤独者患儿脑内左右大脑半球存在着偏侧化差异[11-12]，大部分研究发现异常的脑区集中在左侧大脑半球。Perkins等[13]发现，孤独症患儿左额顶叶和丘脑FA下降，可能与神经髓鞘形成异常有关。Li等[14]发现，高功能孤独症患儿右侧扣带回FA升高，与面孔表情识别功能受损成正相关。Blanken等[15]发现，孤独症患儿左上纵束FA异常。Ⅰgelström等[16]发现，孤独症患儿右背外侧颞顶连接处与左小脑脚连接不足。

3.2 孤独症半球间结构和功能的分析

胼胝体主要由连接两侧大脑半球新皮质的纤维束构成，主要功能是整合两侧半球的活动，也与注意和唤醒、记忆和检索、语言和听觉、视觉信息传递等有关。胼胝体膝部主要负责两侧额叶之间的连接，压部主要负责顶叶和枕叶之间连接。本研究显示，孤独症患儿存在两个半球间的神经连接不足，即远距连接不足。

Hanaie等[17]发现，孤独症患儿胼胝体FA下降，并且与社交能力相关。Chang等[18]发现，2～5岁孤独症患儿双侧胼胝体FA均较对照组降低，与孤独症患儿核心症状相关；随着年龄的增长，胼胝体纤维结构逐渐修复。Blanken等[15]发现，孤独症患儿胼胝体存在FA异常。Hong等[19]发现，孤独症患儿胼胝体前1/3部(包含嘴部和膝部纤维)密度减少，纤维数量减少，ADC增加。Zhang等[20]进行全脑白质纤维束追踪，发现胼胝体受损最严重。李想等[21]的综述显示，不少DTⅠ研究均发现孤独症患儿胼胝体存在结构方面的异常[22]。

综上所述，孤独症患儿大脑半球内和半球间存在神经连接异常，主要表现为大脑半球内远距连接不足及大脑半球间远距连接不足[23]。

本研究纳入样本量较少，主要因为幼儿检测过程需镇静、家长对检测安全有顾虑等。今后可扩大样本量进一步深入研究。