皮質(zhì)下缺血性血管病患者認(rèn)知功能的彌散張量磁共振研究

徐群周滟曹雯煒林巖李焰生

·論 著·

皮質(zhì)下缺血性血管病患者認(rèn)知功能的彌散張量磁共振研究

徐群*周滟△曹雯煒*林巖*李焰生*

目的明確彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）對皮質(zhì)下型血管性認(rèn)知障礙的識別作用。方法42例皮質(zhì)下缺血性血管?。╯ubcortical ischemic vascular desease，SIVD）患者經(jīng)過認(rèn)知測試，被分為無認(rèn)知障礙（no cognitive impairment，NCI）組，血管性認(rèn)知障礙非癡呆（vascular cognitive impairment no dementia，VCIND）組和血管性癡呆（vascular dementia，VaD）組。分析其認(rèn)知測試指標(biāo)與DTI參數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)果VCIND組、VaD組全腦白質(zhì)平均彌散度（mean diffusivity，MD）分別為（0.89±0.05）×10－9m2·s－1和（0.93±0.05）×10－9m2·s－1，與NCI組（0.84±0.03）×10－9m2·s－1相比，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（均P＜0.01），VCIND組、VaD組各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）分別為（0.35±0.02）和（0.34±0.02），與NCI組（0.37±0.02）相比，亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（均P＜0.01）。全腦白質(zhì)MD與注意執(zhí)行功能和記憶功能測驗(yàn)評分的相關(guān)系數(shù)分別為－0.538和－0.500，均 P＜0.01；FA值與注意執(zhí)行功能和記憶功能測驗(yàn)評分的相關(guān)系數(shù)分別是0.439和0.411，均P＜0.01。排除VaD患者后，MD與注意執(zhí)行功能的相關(guān)系數(shù)為－0.401，P＜0.05。結(jié)論VCIND和VaD組的MD和FA值與NCI組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，SIVD患者的注意執(zhí)行與記憶功能與白質(zhì)完整性獨(dú)立相關(guān)。

皮質(zhì)下缺血性血管病 血管性認(rèn)知障礙 彌散張量磁共振

皮質(zhì)下缺血性血管?。╯ubcortical ischemic vascular diseases，SIVD）由皮質(zhì)下多發(fā)腔隙性梗死（lacunar infarts，LNs）和缺血性白質(zhì)病變（white matter lesions，WMLs）所致，是造成血管性認(rèn)知障礙（vascular cognitive impairment，VCI）的重要原因。本研究對一組SIVD患者進(jìn)行認(rèn)知評定和彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查，并與常規(guī)MRI參數(shù)進(jìn)行比較，以明確不同認(rèn)知水平的SIVD患者全腦白質(zhì)平均彌散度 （mean diffusivity， MD）和各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）的變化及其與認(rèn)知的相關(guān)性。

1 對象和方法

1.1 研究對象2008年6月到2009年12月上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院卒中二級預(yù)防門診連續(xù)登記的SIVD患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡50～90歲；②受教育≥6年；③頭部MRI檢查符合Galluzzi［1］等提出的SIVD影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)；④距最近一次癥狀性缺血性卒中病史≥3個(gè)月；⑤配合神經(jīng)心理學(xué)檢查；⑥改良Rankin評分≤3分；⑦知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①非血管性白質(zhì)病變；②其他明確原因引起的認(rèn)知障礙病史；③嚴(yán)重心、肝、腎等臟器疾病或未經(jīng)藥物控制的精神疾?。虎軡h密爾頓抑郁量表（Hamilton depression rating scale，HDRS）17項(xiàng)評分≥18分。

1.2 研究方法

1.2.1 人口社會學(xué)和血管危險(xiǎn)因素資料的收集

記錄所有患者性別、年齡、受教育年限和血管危險(xiǎn)因素，具體定義參見相關(guān)研究［2］。

1.2.2 神經(jīng)心理學(xué)測查 ①總體認(rèn)知篩查：簡明精神狀態(tài)檢查量表 （mini-mental state examination，MMSE）；②注意－執(zhí)行功能：交替連線試驗(yàn)耗時(shí)數(shù)、Stroop色詞測驗(yàn)耗時(shí)數(shù)、動(dòng)物范疇流暢性測驗(yàn)；③記憶－學(xué)習(xí)功能：聽覺詞語學(xué)習(xí)測驗(yàn)，分析指標(biāo)為短時(shí)、長時(shí)延遲回憶和再認(rèn)正確數(shù)；Rey-O復(fù)雜圖形延遲回憶；④語言能力：30個(gè)字詞的波士頓命名測驗(yàn)；⑤空間能力：Rey-O復(fù)雜圖形復(fù)制。神經(jīng)心理學(xué)測驗(yàn)評分低于年齡和教育相匹配對照組均數(shù)的1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，認(rèn)為該項(xiàng)測驗(yàn)異常。對照組神經(jīng)心理學(xué)測驗(yàn)評分參照郭啟浩等的研究［3－4］。⑥采用HDRS17項(xiàng)評分進(jìn)行抑郁癥狀評價(jià)。

本研究將各項(xiàng)測驗(yàn)成績轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)分（Z分，Z score），取各測驗(yàn)的Z分均數(shù)作為該認(rèn)知域的Z得分。取各認(rèn)知域Z分的均數(shù)作為代表總體認(rèn)知的Z總分。

1.2.3 日常生活功能評定 使用日常生活能力量表（activities of daily living，ADLs）進(jìn)行評估。

1.2.4 認(rèn)知狀態(tài)診斷 ①無認(rèn)知障礙（no cognitive impairment，NCI）組：各項(xiàng)認(rèn)知域測驗(yàn)均在正常范圍內(nèi)；②血管性癡呆（vascular dementia，VaD）組：根據(jù)Erkinjuntti等提出的皮質(zhì)下型血管性癡呆的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)［5］；③血管性認(rèn)知障礙非癡呆（vascular cognitive impairment no dementia，VCIND）：根據(jù)Frisoni等的標(biāo)準(zhǔn)［6］。

1.2.5 神經(jīng)影像學(xué)檢查及處理 使用3.0T Achieva，Philips磁共振機(jī)進(jìn)行頭顱MRI檢查，掃描橫斷面T1WI（快速梯度回波 T1WI，TR＝331 ms，TE＝4.6 ms，層厚＝4 mm）、T2WI（快速自旋回波T2WI，TR＝3013 ms，TE＝80 ms，層厚 ＝4 mm）、液體衰減翻轉(zhuǎn)恢復(fù)T2WI（TR＝11000 ms，TE＝120 ms，TI ＝2800 ms，層厚＝4 mm）、DTI采用自旋回波-單次激發(fā)EPI序列（TR＝5600 ms，TE＝80 ms，矩陣＝256×256，F(xiàn)OV＝256×256 mm2，NEX＝3，層厚＝4mm，間距＝0）。擴(kuò)散敏感梯度加在15個(gè)不同方向，b值分別為800 s／mm2和0。

顱內(nèi)體積（intracranial volume，ICV）和T2加權(quán)病變體積（T2weighted lesion volume，T2WI lesions）的計(jì)算：利用MRIcro軟件在T2WI上參考FLAIR像所顯示的病變，逐層勾畫出顱腦和病灶的輪廓，運(yùn)用自編軟件計(jì)算相應(yīng)組織的總體素。

DTI分析：使用最小平方的方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，獲得每個(gè)像素的MD和FA。用MRIcro的半自動(dòng)分割技術(shù)，從b＝0的圖像和MD、FA圖像中去除腦外組織的體素。應(yīng)用SPM2將患者腦組織分割為灰質(zhì)，白質(zhì)和腦脊液。測定全腦白質(zhì)（whole brain whitematter，WBWM）FA和平均MD值。

海馬體積測量：應(yīng)用三維MP-RAGE獲取T1W全腦解剖MRI像。雙側(cè)海馬體積通過在冠狀面圖像上進(jìn)行視覺評估和手動(dòng)勾畫輪廓，應(yīng)用立體定向方法獲取海馬感興趣區(qū)（region of interest，ROI）［7］。ICV用以矯正海馬體積。

皮層下LNs個(gè)數(shù)和WMLs評分：對LNs進(jìn)行計(jì)數(shù)；對患者進(jìn)行WMLs等級評分，具體參見我們的相關(guān)研究［2］。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料呈現(xiàn)或接近正態(tài)分布用ANOVA單因素方差分析，非正態(tài)分布采用非參數(shù)Kruskall-Wallis檢驗(yàn)；兩兩比較前者采用Bonferroni post hoc修正差別檢驗(yàn)法，后者采用Nemeyi組間兩兩比較秩和檢驗(yàn)；MRI參數(shù)與認(rèn)知的相關(guān)性比較前者采用Pearson’s偏相關(guān)，后者采用Spearman秩相關(guān)，Pearson’s偏相關(guān)以年齡、性別和教育作為矯正。計(jì)數(shù)資料行卡方檢驗(yàn)。顯著性檢驗(yàn)均以α＝0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

共有42例SIVD患者入選研究，其中NCI組18例 （42.9%），VCIND組14例 （33.3%），VaD組10例（23.8%）。

2.1 3組SIVD患者的人口學(xué)、血管危險(xiǎn)因素與認(rèn)知等臨床特點(diǎn) （見表1）

2.2 神經(jīng)影像學(xué)特點(diǎn)（見表2）

2.3 神經(jīng)影像與認(rèn)知狀態(tài)的相關(guān)性全體SIVD患者神經(jīng)影像與認(rèn)知狀態(tài)的相關(guān)性見表3。 將認(rèn)知嚴(yán)重受損的VaD人群排除后，常規(guī)MRI參數(shù)不再顯示與認(rèn)知相關(guān)，但WBWM的MD值仍顯示與執(zhí)行功能相關(guān)（相關(guān)系數(shù)－0.401，P＜0.05）。

3 討論

常規(guī)MRI成像技術(shù)在腦血管病和認(rèn)知障礙研究中已被廣泛應(yīng)用，但這些常規(guī)影像學(xué)所示病變與認(rèn)知功能的臨床相關(guān)性仍存在一定的爭議。很多研究表明，LNs是VCI的重要因素， 但也有證據(jù)表明LNs對認(rèn)知而言只是神經(jīng)影像或尸檢的巧合發(fā)現(xiàn)。同樣，橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，WMLs可被視為認(rèn)知障礙的危險(xiǎn)因素，但縱向研究結(jié)果表明，WMLs雖然隨時(shí)間而進(jìn)展，但并未觀察到相應(yīng)的認(rèn)知下降［8］。

表1 3組SIVD患者的人口學(xué)、危險(xiǎn)因素、臨床及常規(guī)影像學(xué)特點(diǎn)比較

表2 3組患者常規(guī)MRI與DTI的指標(biāo)

表3 影像與認(rèn)知評分的相關(guān)性

參照以往的相關(guān)研究方法［9］，本研究納入距癥狀性卒中3個(gè)月后的SIVD患者，目的是納入卒中后認(rèn)知狀態(tài)相對穩(wěn)定的患者。結(jié)果顯示，與NCI組對照，僅 VaD患者存在 T2lesions、LNs個(gè)數(shù)和WMLs評分的差別，VCIND患者未能顯示其與NCI的不同；T2lesions僅與SIVD患者的注意-執(zhí)行功能相關(guān) （P＜0.05），當(dāng)將T2lesions進(jìn)一步細(xì)分為LNs和WMLs后，僅LNs個(gè)數(shù)顯示與注意-執(zhí)行功能相關(guān)（P＜0.05）；排除了VaD患者后，以上相關(guān)性不再存在。這些結(jié)果提示以上傳統(tǒng)MRI常用的缺血性損傷指標(biāo)雖與SIVD認(rèn)知障礙有一定相關(guān)性，但還不是相關(guān)性較高的指標(biāo)。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，常規(guī)MRI參數(shù)與認(rèn)知障礙之間缺乏強(qiáng)有力聯(lián)系的原因可能在于其技術(shù)本身的局限性。與新的DTI技術(shù)相比，常規(guī)MRI不能提供與認(rèn)知關(guān)系更密切的白質(zhì)完整性的直接評價(jià)，而DTI技術(shù)使得在活體上測量白質(zhì)完整性成為可能，它通過測量分子彌散的方向性（FA值）和水分子的平均活動(dòng)度（MD值）來評估白質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)改變，凡是破壞纖維束方向性和組織完整性的疾病均顯示出FA值的下降和MD值的升高［10］。因此，DTI能用于發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI所難以發(fā)現(xiàn)的白質(zhì)功能異常，這些功能異常與認(rèn)知障礙密切相關(guān)。一些研究表明，DTI所發(fā)現(xiàn)的白質(zhì)完整性改變與AD患者的神經(jīng)心理學(xué)改變相關(guān)，處于AD前期的MCI患者已有DTI相關(guān)參數(shù)的變化［11］；此外，在一些常規(guī)MRI中不能檢出異常的精神疾病中也發(fā)現(xiàn)存在FA值的下降，證實(shí)DTI可能較常規(guī)MRI提供更直接和精確的對于腦損傷的判斷［12］。但是，應(yīng)用DTI技術(shù)來評價(jià)不同認(rèn)知水平SIVD患者白質(zhì)病變的研究迄今還非常有限［13］。

有研究提示，SIVD早期的認(rèn)知損害的機(jī)制可能與丘腦－基底節(jié)－前額葉白質(zhì)的執(zhí)行功能環(huán)路受損有關(guān)［1］；前期DTI研究表明FA值的下降和執(zhí)行功能障礙之間有密切關(guān)系［13］，本研究顯示，與NCI組相比，VCIND和VaD組WBWM均存在MD增加而FA值下降；在VCIND患者中，WBWM的MD值顯示與執(zhí)行功能相關(guān)；而對所有SIVD患者而言，WBWM的FA值和MD值與注意－執(zhí)行和記憶功能均相關(guān)，且MD值與總體認(rèn)知顯著相關(guān)。以上結(jié)果提示SIVD患者可能首先存在丘腦-基底節(jié)-前額葉白質(zhì)執(zhí)行功能環(huán)路的損害，而在疾病后期，則出現(xiàn)更為廣泛的全腦白質(zhì)損害，從而導(dǎo)致更為全面的認(rèn)知損害。本研究也進(jìn)一步證實(shí)，較常規(guī)MRI而言，DTI技術(shù)對SIVD患者認(rèn)知障礙的檢測有一定的優(yōu)勢。

本研究顯示各組海馬體積沒有顯著差異，可能與本組病例數(shù)較少有關(guān)。海馬體積與記憶功能存在微弱相關(guān)（P＝0.05），與先前的報(bào)道一致［14］。SIVD患者的語言功能和視空間功能與MD或FA值之間沒有相關(guān)，提示這兩項(xiàng)認(rèn)知功能非主要依賴于皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)的完整性，Correia等［13］也報(bào)道DTI與波士頓命名測驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

如前所述，DTI能發(fā)現(xiàn)很多疾病在常規(guī)MRI顯示異常和“正?！钡陌踪|(zhì)均存在完整性的改變［15－16］，DTI的ROI研究也發(fā)現(xiàn)白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的改變存在于認(rèn)知障礙患者的廣泛腦區(qū)［13］，提示對范圍廣泛的損傷僅作局部彌散度的測量可能不利于對損傷的總體評估和監(jiān)測。全腦DTI技術(shù)在分析時(shí)可涵蓋所有的白質(zhì)區(qū)域，因此可以評估研究對象的白質(zhì)總體完整性，可能比ROI技術(shù)提供的局部性評價(jià)更為全面，同時(shí)也避免了微細(xì)纖維的部分容積效應(yīng)和定位技術(shù)的困難［17］。本研究顯示，幾乎所有的DTI參數(shù)都與相應(yīng)認(rèn)知檢測結(jié)果存在較一致相關(guān)，排除VaD患者后其相關(guān)性仍然存在，由此可見，全腦DTI技術(shù)能提供一致性較高的對白質(zhì)損傷的總體評價(jià)，因此可以作為一種早期識別SIVD患者認(rèn)知障礙的功能影像技術(shù)。

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The diffusion tensor imaging study of cognitive functions in patients with subcortical ischemic vasculardisease .

XU Qun，ZHOU Yan，CAO Wenwei，LIN Yan，LI Yansheng.Department of Neurology，Ren Ji Hospital，Jiao Tong University Medical School，Shanghai 200127，China.Tel：021－68383483.

ObjectiveTo investigate correlations between diffusion tensor imaging（DTI）indices and cognitive dysfunction in patients with subcortical ischemic vascular disease （SIVD）.MethodsForty-two SIVD patients were thoughtfully interviewed and evaluated by a set of neuropsychological tests.The patients were divided into no cognition impairment（NCI），vascular cognition impairment no dementia（VCIND）and vascular dementia（VaD）groups.The correlations between DTI indices and cognitive characteristics of these patients were assessed.ResultsThe mean diffusivity（MD）values within whole brain white matter（WBWM）were（0.84±0.03）×10－9m2·s－1，（0.89±0.05）×10－9m2·s－1and（0.93±0.05）×10－9m2·s－1in NCI，VCIND and VaD groups，respectively.Compared with NCI group，The MD was significantly increased in VCIND and VaD groups（all P＜0.01）.The fractional anisotropy（FA）values within WBWM were（0.37±0.02），（0.35±0.02）and（0.34±0.02）in NCI，VCIND and VaD groups，respectively.Compared with NCI group，The FA was significantly decreased in VCIND and VaD groups（all P＜0.01）.The correlation coefficients of WBWM MD with attention-executive function and memory function were－0.538 and－0.500，respectively （P＜0.01 for both）.The correlation coefficients of WBWM FA with attention-executive function and memory function were 0.439 and 0.411 respectively（both P＜0.01）.After excluding VaD，the correlation between WBWM MD and attention-executive function still remained significant with the correlation coefficient of－0.401（P＜0.05）.ConclusionsThe FA and MD in either VCIND or VaD are significantly different from those in NCI， suggesting that attention-executive and memory functions may be independently related to white matter integrity.

Subcortical ischemic vascular disease Vascular cognitive impairment Diffusion tensor imaging

R749.1

A

2011－11－11）

（責(zé)任編輯：李立）

10.3969／j.issn.1002－0152.2012.09.006

* 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 （上海 200127）△上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院放射科