認知功能與1 H-MRS波譜功能成像的關(guān)系

張立蘋 張 媛 宋連英 苗迎春 張 紅 譚中建 (北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬東直門醫(yī)院,北京 00700)

輕度認知功能障礙(MCI)的癥狀并不明顯,尤其是記憶減退外的其他認知功能的衰退就更為輕微,必須通過各種神經(jīng)心理學(xué)評價工具才可發(fā)現(xiàn)。目前用于輕度認知功能障礙的神經(jīng)心理學(xué)測試量表眾多,本研究選取了與整體認知功能和記憶功能較為密切的三個量表,MMSE、延遲故事回憶(DSR)、即刻故事回憶(ISR)與遺忘型輕度認知功能障礙(aMCI)、阿爾茨海默病(AD)和正常對照(NC)組兩側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉及扣帶回后部1HMRS代謝物比值進行相關(guān)分析。

1 材料與方法

1.1 研究對象及分組 以北京地區(qū)50～80歲居民為調(diào)查對象,于2008年12月至2010年1月經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院老年病科進行篩查,按照受試者就診次序,對其進行神經(jīng)心理學(xué)評價和臨床體檢,篩選出aMCI組10例、AD組10例和NC組10例,共30例。所有研究對象均為右利者。

1.1.1 aMCI組 10例,女6例,男4例,年齡54～80歲,平均年齡(69.80±6.61)歲,受教育年限6～18年,平均受教育年限(8.20±4.70)年。MMSE評分(26.00±2.00)分;DSR評分(10.40 ±2.78)分;ISR評分(6.20 ±2.78)分。

1.1.2 癡呆組 10例,男6例,女 4例,年齡54～75歲,平均年齡(64.80±7.95)歲,受教育年限6～9年,平均受教育年限(8.40±1.30)年。MMSE評分(16.00±4.60)分;DSR評分(2.10±3.66)分;ISR評分(4.80±5.00)分。

1.1.3 NC組 10例,女6例,男4例,年齡58～69歲,平均年齡(64.80±3.52)歲,受教育年限 0～19年,平均受教育年限(8.60±4.40)年。MMSE評分(29.00±0.82)分;DSR評分(27.70 ±9.78)分;ISR評分(31.00±10.21)分。

1.2 成像方法和技術(shù) 采用Siemens公司生產(chǎn)的1.5T超導(dǎo)磁共振儀行常規(guī)MRI及單體素1H-MRS檢查,采用頭部正交線圈。病人靜息15 min后擺好掃描位置行以下檢查:

1.2.1 常規(guī)掃描 應(yīng)用SE序列分別對36例研究對象行頭顱MRI掃描:①定位掃描,在矢狀位、軸位及冠狀位行T1WI定位掃描,FOV 280 mm,FOVphase100%,層厚 10 mm,TR 20 ms,TE 5 ms,掃描時間9.2 s。②T1WI矢狀位成像t1-mpr-ns-sag,TR 300 ms,TE 8 ms,層厚6.0 mm,無間隔掃描,掃描時間1 min 23 s。③T2WI軸位黑水成像 t2-tirm-tra-dark-fluid,TI 2 300 ms,TR 8100 ms,TE 126 ms,層厚6.0 mm,掃描時間1 min 55 s。④T2WI冠位黑水成像t2-tirm-cor-dark-fluid,TI 2 300 ms,TR 8 100 ms,TE 126 ms,層厚5.0 mm,掃描時間1 min 55 s。

常規(guī)掃描用于海馬容積掃描和1H-MRS采集的定位,同時用于除外所選對象中有多發(fā)性腔隙性梗死、腦積水、顱內(nèi)腫瘤等病變,如有陽性發(fā)現(xiàn)者即不再行海馬體積掃描及波譜檢查。

1.2.21H-MRS采集技術(shù)參數(shù) 采用單體素波譜序列為SVSSE-30序列,TR 1 500 ms,TE 30 ms,FA 90度 ,平均256次采樣,矩 陣 1 024×1 024,水激發(fā) BW 35 MHz,采集 BW 1 000 MHz。興趣區(qū)(ROI)為左側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉、右側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉及左側(cè)后扣帶回,體素大小雙內(nèi)側(cè)顳葉1.2 cm×1.2 cm×1.2 cm,后扣帶回為1.5 cm ×1.5 cm ×1.5 cm,每個ROI都在T2WI橫斷位及T2WI冠狀位黑水、T1WI矢狀位3個方向上準確定位,ROI盡量多包含顳葉組織及灰質(zhì),盡量少地包含側(cè)腦室內(nèi)腦脊液,避開巖尖脂肪及溝回內(nèi)腦脊液(避免其造成磁場不均勻),每個體素掃描時間3 min 18 s。自動預(yù)掃描程序完成增益調(diào)節(jié)、勻場、水抑制和無水抑制掃描,設(shè)備提供的軟件自動識別并計算各代謝物波峰曲線下面積。各代謝物的化學(xué)頻移位置為:N-乙酰天門冬氨酸(NAA)2.0 ppm、肌酸(Cr)3.0 ppm、膽堿(Cho)3.2 ppm、肌醇(mI)3.5 ppm。以Cr為內(nèi)參照計算各代謝物的相對濃度。磁共振掃描儀自帶軟件自動完成基線校準、信號平均、代謝物識別、各代謝物波峰曲線下面積計算。NC,aMCI和AD各階段的MRS的表現(xiàn)不同。

1.3 統(tǒng)計方法 所有數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析與處理,主要的統(tǒng)計學(xué)方法包括卡方檢驗、方差齊性檢驗、方差分析及 LSD、SNK-q檢驗、秩和檢驗(秩和檢驗顯著性檢驗的水準,P＜0.017)。相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)檢驗法。

2 結(jié) 果

2.1 各實驗組兩側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉及扣帶回后部1H-MRS代謝物比值的比較 如表1所示,左內(nèi)側(cè)顳葉aMCI組NAA/Cr明顯低于NC組,差異顯著(P=0.008),AD組NAA/Cr明顯低于NC組,差異顯著(P=0.014),aMCI組NAA/Cr與AD組比較差異不顯著(P=0.859);左內(nèi)側(cè)顳葉 aMCI組 NAA/mI明顯低于 NC組,差異顯著(P=0.006),AD組NAA/mI明顯低于NC組,差異顯著(P=0.016),aMCI組NAA/mI與AD組比較差異不顯著(P=0.739),Cho/Cr及mI/Cr三組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05);右內(nèi)側(cè)顳葉 AD組和 aMCI組的 NAA/mI低于NC組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.005),AD組NAA/Cr明顯低于NC組,差異顯著(P=0.010),aMCI組NAA/mI與AD組比較差異不顯著(P=0.712);Cho/Cr三組比較AD＞aMCI＞NC,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義,NAA/Cr、mI/Cr三組比較,差異不顯著;三組左扣帶回后部NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr及 NAA/mI均無差異。

表1 各組兩側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉及左扣帶回后部1H-MRS代謝物比值比較(±s,n=10)

表1 各組兩側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉及左扣帶回后部1H-MRS代謝物比值比較(±s,n=10)

與NC組比較:1)P＜0.01;與NC組比較:2)P＜0.05

指標 NC aMCI AD NAA/Cr右內(nèi)側(cè)顳葉 1.501 4±0.387 0 1.669 6±1.366 1.625 4±0.941 2左內(nèi)側(cè)顳葉 2.406 0±0.983 5 1.324 7±0.790 51)1.405 5±0.646 82)左后扣帶回 1.920 3±0.370 2 1.925 6±0.355 0 1.630 0±0.475 0 Cho/Cr右內(nèi)側(cè)顳葉 0.661 7±0.233 0 0.859 3±0.564 3 1.084 9±0.813 7左內(nèi)側(cè)顳葉 0.778 9±0.411 7 0.795 5±0.422 0 0.777 1±0.458 6左后扣帶回 0.660 8±0.143 4 0.637 4±0.193 9 0.602 82±0.193 8 mI/Cr 右內(nèi)側(cè)顳葉 0.297 4±0.202 6 0.669 5±0.322 5 0.423 4±0.203 2左內(nèi)側(cè)顳葉 0.305 6±0.152 7 0.349 2±0.196 2 0.556 9±0.435 7左后扣帶回 0.438 8±0.134 5 0.333 8±0.119 5 0.369 5±0.114 9 NAA/mI右內(nèi)側(cè)顳葉 6.593 9±2.148 3 3.851 4±2.390 21)4.227 3±3.044 02)左內(nèi)側(cè)顳葉 8.096 1±3.010 8 3.961 3±3.158 01)4.351 7±2.907 32)左后扣帶回 4.5819±1.612 1 6.2584±2.898 6 4.512 0±1.162 0

2.2 MMSE評分與1H-MRS的相關(guān)性分析 如表2所示,aMCI組的MMSE評分與1H-MRS相關(guān)性:aMCI組與左后扣帶回NAA/Cr呈負相關(guān);AD組的MMSE評分與1H-MRS相關(guān)性:AD組與左后扣帶回Cho/Cr呈負相關(guān)而與其他兩個部位的代謝物比值均不相關(guān);MMSE評分與左內(nèi)側(cè)顳葉所有受試者的NAA/Cr、NAA/mI呈正相關(guān),有統(tǒng)計學(xué)差異(P ＜0.05),而與其他代謝比值無明顯相關(guān)。

2.3 DSR評分與1H-MRS的相關(guān)性分析 如表3所示,aMCI組的DSR評分與1H-MRS相關(guān)性:aMCI組與左內(nèi)側(cè)顳葉NAA/Cr呈正相關(guān)(P＜0.05);AD組的DSR評分與1H-MRS相關(guān)性:AD組與左后扣帶回的NAA/mI呈正相關(guān)(P＜0.05);DSR評分與左內(nèi)側(cè)顳葉所有受試者的NAA/Cr、NAA/mI呈明顯正相關(guān),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05),而與其他代謝無明顯相關(guān)。

2.4 ISR 評分與1H -MRS 的相關(guān)性分析 如表4 所示, aMCI組的ISR評分與1H-MRS相關(guān)性:aMCI組與左內(nèi)側(cè)顳葉mI/Cr及Cho/Cr呈正相關(guān)(P＜0.05),與NAA/Cr無明顯相關(guān)(P=0.051),aMCI組與左后扣帶回Cho/Cr呈正相關(guān);AD組的ISR評分與1H-MRS相關(guān)性:AD組與左后扣帶回的NAA/Cr呈正相關(guān)(P＜0.05);ISR評分與左內(nèi)側(cè)顳葉所有受試者的NAA/Cr、NAA/mI呈明顯正相關(guān),并與后扣帶回的NAA/Cr呈正相關(guān)(P＜0.05),而與其他代謝比值無明顯相關(guān)。

表2 MMSE評分與1H-MRS代謝比值的相關(guān)分析(n=10)

表3 DSR評分同1H-MRS代謝物比值相關(guān)分析(n=10)

表4 ISR評分1H-MRS代謝物比值的相關(guān)分析

3 討 論

目前AD和MCI診斷尚缺乏特異的生物學(xué)標志,臨床診斷除病史、體檢外,神經(jīng)心理學(xué)評定是重要的診斷依據(jù)。記憶障礙是MCI和AD早期最主要、最突出的臨床表現(xiàn),記憶功能評定,可反映MCI和AD記憶障礙特點并有助于早期診斷MCI和AD。

神經(jīng)心理學(xué)檢查已經(jīng)形成了一系列標準化的測驗工具,包括成套神經(jīng)心理測驗和一些簡明的用于認知功能篩查的量表。本研究用于神經(jīng)心理學(xué)測評工具包括:MMSE、ISR、DSR、Mo-CA、HVLT、CDT、ADL、HAMD、HIS。 研究表明〔1〕MMSE 是與臨床癡呆評定量表(CDR)、信息-記憶-集中試驗(IMC)得分相關(guān)性良好的臨床篩查量表,并與海馬結(jié)構(gòu)、杏仁核體積均高度相關(guān)。我們將1H-MRS的代謝物的比值與MMSE做了相關(guān)性分析。研究發(fā)現(xiàn)MMSE評分與雙內(nèi)側(cè)顳葉aMCI和AD兩組1HMRS代謝物的比值相關(guān)性不明顯,與以前的研究不一致〔2,3〕,MMSE評分與左內(nèi)側(cè)顳葉所有受試者的NAA/Cr、NAA/mI呈正相關(guān),有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05),與丁萍〔4〕報道同,aMCI組與左后扣帶回NAA/Cr呈負相關(guān),而與其他代謝物比值和右內(nèi)側(cè)顳葉代謝物比值無明顯相關(guān)。

近年有學(xué)者〔5〕對韋氏記憶測驗(WMS-R)的研究提出,聽覺詞語學(xué)習測驗(AVLT)的延遲回憶是AD認知損害最早、最敏感的指標,并能有效鑒別正常老化、MCI和輕度AD。AVLT主要反映瞬時記憶和學(xué)習新事物后的短時記憶能力。還有研究顯示〔6〕MCI和輕度AD組的回憶正確數(shù)均低于對照組,其中延遲回憶降幅最大。反映MCI和輕度AD的近事記憶和學(xué)習新事物的能力均明顯下降,尤以短時記憶的保持能力下降最突出,另外,該研究還發(fā)現(xiàn)MCI和輕度AD組的七次回憶均有顯著差異,延遲回憶差異最大。提示輕度AD瞬時記憶和短時記憶能力較MCI進一步下降,其中延遲回憶下降在所有記憶指標中最顯著,可作為MCI和輕度AD診斷和鑒別的首選記憶指標。本研究發(fā)現(xiàn):aMCI和AD的DSR評分較正常組均有明顯減低。在DSR與1H-MRS代謝指標的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),aMCI組DSR與左內(nèi)側(cè)顳葉的NAA/Cr顯著相關(guān),而AD組與其沒有明顯相關(guān)性,就是說DSR可作為aMCI和AD早期診斷及鑒別的重要輔助工具。 與魏鏡〔7〕的結(jié)論一致,史偉雄〔8〕也報道 MCI患者延遲記憶有明顯下降。

孫亮等〔9〕的研究發(fā)現(xiàn),在AD發(fā)病之前就出現(xiàn)了時間、空間定向和延遲記憶的損害,但并未對MCI患者進行系統(tǒng)研究。

AD組DSR與左后扣帶回1H-MRS代謝物比值的有明顯相關(guān)。同時所有受試者的DSR與左內(nèi)側(cè)顳葉和左后扣帶回NAA/Cr明顯相關(guān),和NAA/mI左內(nèi)側(cè)顳葉1H-MRS代謝物比值相關(guān),與Kantarci〔10〕的研究結(jié)果一致。值得注意的一個現(xiàn)象是AD組DSR與左扣帶回后部的NAA/m I有明顯相關(guān),可能提示AD階段的后扣帶回有明顯的膠質(zhì)增生和神經(jīng)元丟失,表明左后扣帶回受到明顯的累及。病理學(xué)三大特征:老年斑、神經(jīng)纖維纏結(jié)及細胞喪失等,而神經(jīng)纖維纏結(jié)與AD的病理分期和臨床嚴重程度有相關(guān)性〔11〕,當然這還需要更多的研究予以佐證。

ISR評分同1H-MRS代謝指標相關(guān)分析顯示,ISR沒有DSR在鑒別aMCI與AD敏感。ISR評分同aMCI組左內(nèi)側(cè)顳葉m I/Cr呈明顯正相關(guān),提示aMCI階段已有明顯的膠質(zhì)增生,支持了MCI與AD病理改變的同源性。同時ISR評分同aMCI組左內(nèi)側(cè)顳葉Cho/Cr呈明顯正相關(guān),提示在MCI階段,Cho的代謝異常已經(jīng)在多個腦區(qū)存在,反映了MCI階段細胞膜已出現(xiàn)了代謝異常和神經(jīng)膠質(zhì)的增生。

比較aMCI和AD的ISR和DSR與1H-MRS代謝指標相關(guān)分析,雖然ISR與多組代謝物比值有很好的相關(guān)性,但與左內(nèi)側(cè)顳葉的NAA/Cr相關(guān)程度沒有統(tǒng)計學(xué)意義,在第一部分的研究發(fā)現(xiàn),左內(nèi)側(cè)顳葉可能是aMCI受累最早的部位,該部位的NAA/Cr及NAA/mI的降低,能將aMCI與NC鑒別開,而右內(nèi)側(cè)顳葉和左后扣帶回的NAA/Cr三組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義,雖然右內(nèi)側(cè)顳葉的NAA/m I在aMCI與NC鑒別也很有價值,但與三個量表的相關(guān)性不明顯。

MMSE可反映癡呆的嚴重程度和總體認知功能狀態(tài),即刻故事回憶反映瞬時記憶,延遲故事回憶反映學(xué)習后短時記憶的保持能力,海馬和內(nèi)側(cè)顳葉的結(jié)構(gòu)和功能異常很可能是aMCI和AD記憶障礙的基礎(chǔ) 。MRS能提供細胞水平代謝物生化改變的信息,從三個量表與1H-MRS代謝指標相關(guān)分析的結(jié)果看出,aMCI組DSR,ISR與左內(nèi)側(cè)顳葉的NAA/Cr有明顯相關(guān),而以DSR的相關(guān)性最明顯;AD組DSR,ISR與左后扣帶回的NAA/Cr和NAA/m I有明顯相關(guān),從發(fā)病的進程看,aMCI與AD最早受累的部位是雙內(nèi)側(cè)顳葉,左后扣帶回的代謝物質(zhì)變化有可能是AD診斷成立的信號。因此,延遲故事回憶(DSR)與腦影像學(xué)檢查結(jié)合可作為aMCI和輕度AD早期診斷及鑒別的重要輔助工具,更可作為aMCI動態(tài)監(jiān)測的指標。

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