儿童孤独症脑影像学研究进展.

1、综述 Progress of brain imaging in childhood autism SUN W en 1, 2 , J IA Shao -wei 1* , H U Shu 1 (1. D ep artment of N uclear M edicine, P ek ing Univer sity Shenz hen H os p ital, Shenz hen 518036, China; 2. M edical Colleg e of Shantou Univ er s ity , Shantou 515041, China Abstract Childho od autism

2、 (CA is a kind of refr acto riness disease. T he character istics o f brain imag ing of CA w ere re -v iew ed in this art icle. Cer ebr al blo od flo w perfusion tomo gr aphy revealed abno rmalities of r egional cerebral blood flow and functio n in left (o r both frontal lo bes, left Bro ca ar ea an

3、d left Wer nicke area. G lucose metabo lism imag ing show ed an de -cr ease o f local cerebral metabolic r ate of g lucose (LCM RG lu in t he fro ntal lobe, tempo ral lobe and thalamus. DA T SP ECT imag ing indicated the dopamine tr ansport er (DA T level in the br ains of the childr en with autism

4、w as hig her co mpar ed with that in no rmal co ntro ls, but there was no differ ence in distr ibution. T he ser otonin transpo rter (SERT imaging pr oved de -clined r euptake capacity in medial pr efro ntal co rtex. Reduced 5-H T 2r eceptor density and impaired sy nthetical capacity of 5-HT wer e o

5、bser ved in autistic childr en. fM RI sho wed neural pathw ay abno rmalities in co rtex -limbic sy stem, and illust rated the w hite matter integr ity disconnected in many brain reg ions in childr en w ith autism, sig nificant reductions in NA A and less ratio of N A A /Cr, and so o n. Key words A u

6、t istic disorder; Diag no stic imag ing; Child 儿童孤独症脑影像学研究进展 孙雯 1, 2综述 , 贾少微 1*, 胡 疏 1审校 (1. 北京大学深圳医院核医学科 , 广 东深圳 518036; 2. 汕头大学医学院 , 广东 汕头 515041 摘 要 儿童孤独症 (CA 是一种难治性疾病。本文综述其脑影 像学显像特点。 脑血流灌注显像示 CA 患儿左侧 (或 双 侧 额叶前部、 左侧 Broca 区和左侧 Wernicke 区局部脑血流灌注和功 能异常 ; 葡萄糖代 谢显像示 额叶、 颞 叶及丘 脑 等局 部 脑葡萄糖代谢率 (L CM RG

7、 lu 减低 ; 多巴胺转运体 (DA T 显像示 CA 患儿 脑内 D AT 水平高于对 照组 , 但两者分布 无差异 ; 5-羟色胺转运体 (SER T 显像示 SER T 再摄取能力 在大脑内侧额叶 皮质下降 ; 5-H T 2受体显像提示 , 5-H T 2 受体密度减低。 CA 患儿脑内 5-H T 合成能力减低 ; fM RI 示 CA 患儿皮层 -边缘 系统神经 通路异常 , 脑内多个部位白 质纤维的完整 性受到破坏 , 脑内 NA A 浓度 减低、 N AA /Cr 比值降低等。 关键词 孤独性障碍 ; 诊断显像 ; 儿童 中图分类号 R749 94; R445 文献标识码 A

8、 文章编号 1003-3289(2011 061303-04 作者简介 孙雯 (1982 , 女 , 陕西咸阳人 , 在读硕士。研究方向 :神经 系统核医 学。 E -mail:zhizh u326sina. com 通讯作者 贾少微 , 北京大学深圳医院核医学科 , 518036。 E -mail:jiaoshaow ei2003yahoo. com. cn 2011-03 儿童孤独症 (childhood autism, CA 是儿童早期 的一种广泛性发育障 碍 , 以社会交往、 言语发育、 智力 发育障碍 , 兴趣范围狭窄和重复刻板行为为典型临床 特征。 流 行病学调 查 CA 在 我国

9、的发 病率 为 0 28 1 , 国外为 1 89 2 。将功能、 代谢和 CT 解剖 信息 相融 合的 SPECT/CT 、 PET /CT 和 fMRI 等 设 备 , 从分子水平上揭示了 CA 病理和病理生理及代谢 异常 , 加深了对 CA 的认识。 1 脑血流灌注断层显像 SPECT/CT 脑血流灌注断层显像示 CA 患儿脑 内不同区域存在局部脑血流灌注 和功能异常 , 以左侧 (或双侧 额叶前部、 左侧语言运动 (Bro ca 区和左侧颞 叶听 语 言 (Wernicke 区 较 为 常 见 , 占 患 儿 总 数 的 82 35%3 。舒明跃等 4-6 也报道了 CA 患儿额叶、

10、颞 1303 中国医学影像技术 2011年第 27卷第 6期 C hin J M ed Imagin g T echnol, 2011, Vol 27, No 6 额叶特别是前额叶 (pr efrontal cortex, PF 异常 影响高级认知功能 , 如注意、 思 考、 推理、 决策、 执行任 务等。 CA 患儿的社交能力和认知障碍等都与额叶发 育缺陷有关 7。 Gupta 等 8研究发现 , CA 患儿 PF 血流灌注和功能低下尤为明 显 , 这与认知功能缺陷相关 联。也有研究指出 PF 血流灌注和功能低下可引起词 汇 识别和语言技能异常 9。邓红珠等 5 应用 SPECT 脑血流灌注

11、断层显像检查 56 例 CA 患儿 , 发现 75%的 CA 患儿存在局 部脑血流灌注减低和功能低下 , 32%涉及额 叶。对 CA 患儿及其直系亲属的脑 SPECT 显 像研究发现两者均存在不同程度额叶 局部脑血流灌注 减低和功能低下区 10。 Br oca 区位于额下回后部 , 是运动性语 言中枢 , 参与整合语言、 词汇及理解过程 , 如句法、 语义的处 理以及工作记忆功 能。 Broca 区功能 异常是 CA 患儿语言损害的基础 11。 颞叶的颞上回是初级和次级听觉皮层所在地 , 为 处理听觉信息的中枢。颞叶 Wernicke 区和额叶 Bro -ca 区通过大量联络 纤维相联系 ,

12、与听、 说和理解语言 有 重要关系。该部位损伤可导致失语症。颞叶内侧的 海马是边缘系统的一部分 , 与记 忆储存、 空间定位和情 感有关。 Gendry 等 12研究 45例 CA 患儿安静时的局 部 脑血流量 (regional cerebr al bloo d flow , rCBF , 发 现左侧颞上回 rCBF 与 CA 患儿 社会认知及语言受损 严重程度呈正相关。 Burro ni 等 13的研究显示 , CA 患儿全 脑血流灌注低于正常对照组 , 两侧大脑半球血流 灌注不对称 , 存在左侧半球功能障 碍 , 尤其是在左侧颞 顶区 , 这一区域对于文字、 音乐、 声音的理解起主要作

13、用 , 而CA患儿语言、认知、感知觉障碍均与此区域异 常有关。Boddaer t等14应 用 PET 测定 CA 患 儿 rCBF, 发现 77%患儿双侧颞叶血流灌注及功能低下 , 进一步 印证了颞叶发育缺陷将导致孤独症的感知、 认 知和情感发育障 碍等特征性病 变。 程木华等 7研究 72例 CA 患儿 , 共发现 96处局部脑血流灌注减低区 , 其中 71处 病灶涉及颞叶。Boddaert等15应用PET/ CT研究测定CA患儿安静时和倾听语 言类似声音时 的 rCBF, 发现颞叶皮层 rCBF 及功能异常 , 与研究成 人孤独症所得结 果类似。 2 葡萄糖代谢显像 应用 18F -FDG

14、 PET/CT 研究 CA 患儿局部脑葡萄 糖代 谢率 (local cerebral metabo lic rate of g lucose, LCM RGlu 和功能定位价值肯定。 Galuska 等 16对照 PET 和 SPECT 显像发现 CA 患儿额叶 18F -FDG 代谢注代谢不匹配现象。 DeLong 等 17发现 CA 患儿双侧 颞叶前部 LCMRGlu 减低 , 早期双侧海马功能缺失和 之后 的认知能力缺陷有关 , 包括语言学习、 复杂的社会 交流和适应日常生活技巧。 M u o z -Yunta 等 18对 CA 患儿行 18F -FDG PET 显像 , 发现双侧丘脑

15、、 额叶和颞 叶 LCM RGlu 减低 , 表明发育缺陷与丘脑神经功能回 路以及皮层 连接和 联络区域 成 熟 障碍有 关。 A sano 等 19研究显示 CA 患儿双 侧颞横回脑 LCM RGlu 减 低、 双侧小脑核深部 LCM RGlu 增加 , 与刻板行为、 社交障碍有关。 3 转运体和受体显像 多巴胺 (dopam ine, DA 是一种中枢神经递质 , 由 DA 能神经元合成并储存在囊 泡中,DA通过多巴胺转 运体(dopam ine transpo rter, DAT作用于多 巴胺受 体 (dopam ine receptors, DR ,在认知、 情感等中枢神 经系统功能过

16、程中发挥作用 20。 DAT 位于 DA 能神经元突触前膜中 , 重摄取 DA, 终止其生理效 应。 DR 包 括D1受体家族和D2受体家族,可位于突触前膜或突触后膜,突触前膜DR的作用 为调节神经元放电 , 调节 DA 的合成、 释放 ; 突触后膜的 DR 主要调节运动和 精 神活动。 Makko nen 等 21应用 SPECT 研究 25例 CA 患儿与对照组脑内 DAT 分 布情况 , 两者无显著差 异 ; 孙晓勉等 22的研究也得出了类似的结论 , 但指出 CA 患儿脑内 DAT 水平高于对照组 , 与囊泡中 DA 递 质增多有关。过多的 DA 通过机 体的反馈机制产生较 多的 DA

17、 T, 周而复始 , 突触间隙过多的 DA 与后膜上 的 DR 结合 , 产生过强的生 理效应。 CA 患儿的刻板 行为、 情绪障碍等与此有关。目前 应用于 CA 患儿的 DA 能神经元的研究仍较少 , DA 能神经元的改变与疾 病的发 生、 发展之间究竟有怎样的关系 , 还需要更多、 更深入的研究。 5-羟色胺 (5-hydro xy tr yptamine, 5-H T 与 DA 同属单胺类中枢神经 递质 , 5-H T 能神经元通过受体介 导调节情绪、 食欲、 睡眠、 痛觉等 , 在发挥生理作用后通 过5-羟色胺转运体(serotonin transporter , SERT再摄取至细

18、胞内灭活。Makko nen 等 21进行 SERT 的 PET 研究 , 发现 CA 患儿大脑内侧额叶皮质 SERT 再摄取能力 下降 (P=0 002 , 考虑与 CA 患儿脑中成熟 的 5-H T 能神经末梢减少有关 , 导致 CA 患儿的情绪 冲动、攻击行为等。 Go ldber g 等 23应用 PET 行皮层 5-H T 2受体 显像,发现CA患儿皮层5-H T 2受体密度 减低。Chandana等24的研究指出， CA 患儿脑 内 5-, 中国医学影像技术 2011年第 27卷第 6期 Chin J M ed Imaging Technol, 2011, Vol 27, No 6

19、 减少和皮层不对称合成减少三种类型 , 其中左侧皮层 5-H T 合成减少患儿表现 为严重的语言缺陷。 4 fMRI fM RI 是反 映脑的结构和功能状态的重 要手段。 fM RI 对 CA 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。 BOLD -fMRI 示 CA 患儿前额 叶皮层和左侧颞上回信号增强 , 与 CA 患儿的过度持 续动作和重复行为有关 25。 CA 患儿皮层 -边缘系统 神经通路异常 , 从而导致其面部识别异常而与人交流 困难 26。 M eng otti 等 27研究指出 CA 患儿额叶、 顶叶大脑连接功能失调与早期白 质成熟障碍相匹配 , 这 一发

20、育障碍导致其认知和社会功能缺陷。 DTI 是 利用 脑组 织内 水分 子扩 散 的各 向 异性 (fractional aniso tr ophy, FA 的 程度 , 无 创性地 观察 脑白质纤维束的分子影像学方法。 Cheung 等 28 研究 发 现 CA 患儿双侧额前和颞叶区域 FA 值较对照组显 著降低 , 尤其在颞叶内侧邻近梭 状回处 , 右侧额下回和 左侧枕叶 FA 值增高 ; 提示 CA 患儿的社会交往障碍 与额 - 纹状体 -颞叶通路的 FA 值减低有关 , 重复行为与 大脑后部的 FA 值增高相关联。 Groen 等 29发现 CA 患儿脑白质纤维减少并伴有细胞间隙增 大

21、, 表明 CA 患儿存 在脑白质连接异常。胼胝体是联系两侧大脑半 球的主要横向纤维 , 作用为维持两侧 大脑半球信息传 导及功能的对称。 CA 患儿胼胝体微细结构异常导致 非语言性认 知能力障碍 30, 这也进一步证实了 CA 患 儿存在脑白质连接异常。 M RS 利用化学位移现象检测脑内代谢产 物 , 如 N - 乙酰天门冬氨酸 (N -acety-l aspar tic acid, NAA 、胆碱 (choline, Cho 、肌酸 (creatine, Cr 等。 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。 MRS 研究显示 CA

22、患儿的脑代谢异常主要位于颞叶、 额叶、 丘脑、杏仁核 -海 马及小脑 31。 CA 患儿 左侧杏仁核 -海马及左侧小脑 半球的 NAA 浓度减低 , 对 其认知和情感障碍起重要 作用 32。 CA 患儿颞中回 NAA/Cr 比 值降低与其社 会 功能损害相关 33。额叶、 枕叶 N AA 降低 , 提示 CA 患儿存在额叶、 枕叶神经传 递异常和神经功能完整性 受损 34。 CA 患 儿 感 知觉 缺陷 与 丘 脑 代谢 异 常 相 关 35 。 医学影像学的发展为研究 CA 患儿脑功能开拓了 广阔的前景。大量研究指出 , CA 患儿存在以额叶、 颞 叶为主的多个脑区的脑血流灌注、 代谢及功能

23、异常 , 这 , 导致 CA 患儿社会交往、 言语发育、 智力发育障碍 , 兴 趣范围狭窄和重复刻板行 为等。尽早实施脑影像学检 查有助于实行干预措施 , 以利用早期大脑的可塑性达 到临床改善的目的。 参考文献 1 罗维武 , 林力 , 陈榕 , 等 . 福建省儿童孤独症流行 病学调查 . 上海 精神医 学 , 2000, 12(1 :3-5 2 Ch ak rabarti S, Fomb on ne E. Pervasive developmen tal dis orders in preschool ch ildren :confirmation of high p revalence.

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