深部腦白質缺血與輕度認知功能障礙MR擴散張量成像的相關性

雷立存LEI Licun

杜亞強2DU Yaqiang

何 麗1HE Li

王偉秀1WANG Weixiu

武延華3WU Yanhua

郭欣珊1GUO Xinshan

深部腦白質缺血與輕度認知功能障礙MR擴散張量成像的相關性

雷立存1LEI Licun

杜亞強2DU Yaqiang

何 麗1HE Li

王偉秀1WANG Weixiu

武延華3WU Yanhua

郭欣珊1GUO Xinshan

目的探討輕度認知功能障礙（MCI）患者MR擴散張量成像（DTI）腦白質變化及其與認知功能障礙之間的關系。資料與方法MCI患者40例，分為A組（伴深部腦白質缺血患者20例）和B組（無深部腦白質缺血患者20例）以20例認知功能正常者作為對照組。分別行常規(guī)MR、DTI檢查及簡易精神狀態(tài)量表、蒙特利爾認知評估量表（MoCA）測試，比較3組患者腦白質的各向異性分數(shù)（FA）值和表觀擴散系數(shù)（ADC）值的差異，并分析A、B組MCI患者的MoCA評分差異。結果與B組比較，A組額葉ADC值升高、FA值降低，頂葉ADC值升高、FA值降低；MoCA評分降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=-4.229、 -3.251、 -7.533、 -2.702、 -2.660, P＜0.05）。與對照組比較，B組額葉ADC值升高，F(xiàn)A值降低，海馬旁回ADC值升高，F(xiàn)A值降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=-7.790、 -2.785、-4.415、-5.164, P＜0.05）。結論MR DTI可以反映MCI患者的腦白質變化，早期發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI檢查無法發(fā)現(xiàn)的腦白質異常。伴有深部腦白質缺血患者的腦白質損傷更嚴重，更易發(fā)展為癡呆。

腦缺血；腦白質；認知障礙；磁共振成像，彌散；擴散張量成像；表觀擴散系數(shù)

輕度認知功能障礙（mild cognitive impairment, MCI）是向阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease, AD）過渡的疾病，以往對該類疾病的研究多集中在海馬和大腦皮質[1]，而對皮層下深部腦白質的研究較少。深部腦白質缺血是50歲以上的老年人最常見的腦部結構、生化、代謝變化，這種變化在T2WI序列上顯示異常高信號，對老年人的智力障礙發(fā)展可能起一定作用，MCI患者常伴深部腦白質缺血[2]。MR擴散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）可以定量測定表觀擴散系數(shù)（ADC）值和各向異性分數(shù)（FA）值，清晰地反映腦白質纖維的完整性，甚至可以顯示在常規(guī)MRI無法發(fā)現(xiàn)的腦白質結構異常。本研究擬通過DTI技術觀察MCI患者的深部腦白質變化，探討深部腦白質缺血與MCI之間的關系。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2010-05～2011-05河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院精神科門診和住院部收治的40例MCI患者，并選取20例認知功能正常者作為對照組，均行常規(guī)MR和DTI檢查，按MR平掃有無深部腦白質缺血將MCI患者分為伴深部腦白質缺血組（A組）、無深部腦白質缺血組（B組）。A組20例，其中男13例，女7例；年齡54～80歲，平均（64.8±3.2）歲；其中深部腦白質缺血輕度9例，中度8例，重度3例。B組20例，其中男9例，女11例；年齡50～77歲，平均（62.5±1.6）歲。對照組20例，其中男8例，女12例；年齡50～78歲，平均（65.4±3.8）歲。所有受試者均知情并簽署知情同意書。

1.2 認知功能評價 所有受試者均采用簡易精神狀態(tài)量表（mini-mental state examination, MMSE）和蒙特利爾認知評估量表（Montreal cognitive assessment, MoCA）進行神經(jīng)心理測試。一種測試量表始終由同一名經(jīng)過培訓的專業(yè)精神科醫(yī)師進行評分。MCI診斷標準：①MMSE評分正常，且MoCA評分異常；②以記憶減退為主訴（有家屬或知情者證實）；③客觀檢查有與年齡和教育程度不符的記憶損害[3,4]。認知功能正常入選標準：①無認知功能障礙的主訴；②總體認知功能正常；③MMSE和MoCA評分均正常[3]。

1.3 MRI檢查 采用GE Signa Excite Twinspeed 1.5T超導型MR機，顱腦8通道相控陣表面線圈，常規(guī)掃描采用橫軸位快速自旋回波T2WI序列（TR 4000 ms，TE 102 ms）、液體抑制反轉恢復T2WI序列（TR 8800 ms，TE 123 ms，TI 2000 ms）和T1WI序列（TR 1750 ms，TE 24 ms，TI 750 ms）。掃描參數(shù)：視野（FOV）24 cm×24 cm，矩陣256×256，層厚6 mm，層間距1 mm。DTI掃描采用單次激發(fā)自旋回波-回波平面序列，掃描參數(shù)：TR 8500 ms，TE 74.7 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣128×128，b值分別為0、1000 s/mm2，擴散梯度編碼方向15個，層厚4 mm，間隔0.5 mm，采用橫軸位，在矢狀位定位像上選擇前后聯(lián)合的連線作為常規(guī)掃描和DTI掃描的基線，掃描范圍為頭頂?shù)斤B底。所有圖像傳至GE ADW 4.4工作站，在常規(guī)MRI圖像上對MCI患者進行分組。深部腦白質缺血診斷標準：MRI平掃示側腦室前角、后角及體部對稱性月暈狀信號，依據(jù)腦室周圍異常信號范圍、融合程度與腦白質容積之比分為輕、中、重度。輕度：異常信號影＜1/4腦白質，僅在側腦室前、后角周圍區(qū)發(fā)現(xiàn)散在的、較小的、局限性異常信號，僅在腦白質內(nèi)出現(xiàn)的散發(fā)點狀異常信號影不入選深部腦白質缺血；中度：1/4腦白質＜異常信號影＜1/2腦白質，在側腦室周圍白質區(qū)可見局灶性、非融合性或部分融合性異常信號影；重度：異常信號影＞1/2腦白質，融合成片，貫穿整個白質區(qū)。

1.4 圖像分析 采用Function tool軟件對DTI數(shù)據(jù)進行后處理。為保證研究的科學性，先對對照組患者的雙側額葉、頂葉、顳葉、枕葉、內(nèi)囊（前肢、后肢），胼胝體（膝部、壓部）、扣帶回、海馬旁回在b值為0的圖像上進行測量，感興趣區(qū)大小為（16±2）mm2，F(xiàn)A圖及ADC圖由軟件自動生成，由2名神經(jīng)影像科副主任醫(yī)師采用雙盲法參照對照組測量部位對A、B組病例進行測量。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 16.0軟件，各組數(shù)據(jù)均呈正態(tài)分布，組間數(shù)據(jù)的比較采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 A、B組患者影像學征象 A組患者側腦室前后角周圍腦白質可見小斑片狀稍長T2深部腦白質缺血灶（圖1）；B組患者腦白質內(nèi)未見異常信號（圖2）。

圖1 A組感興趣區(qū)測量（額葉、胼胝體、內(nèi)囊、頂葉）。A為b值等于0圖，B為ADC圖，C為FA圖。b值等于0圖示側腦室前后角周圍斑片狀輕度深部腦白質缺血灶（箭）

2.2 A、B組間腦白質比較 與B組比較，A組額葉ADC值升高，F(xiàn)A值降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=-4.229、-3.251, P＜0.05）。與B組比較，A組頂葉ADC值升高，F(xiàn)A值降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=-2.702、-7.533, P＜0.05）。見表1。

圖2 B組感興趣區(qū)測量（額葉、胼胝體、內(nèi)囊、頂葉）。A為b值等于0圖；B為ADC圖；C為FA圖。b值等于0圖示腦白質內(nèi)未見異常信號

2.3 B組與對照組腦白質比較 與對照組比較，B組額葉ADC值升高，F(xiàn)A值降低，差異有統(tǒng)計學意義（t=-7.790、-2.785, P＜0.05）；B組海馬旁回ADC升高，F(xiàn)A值降低，與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（t=-4.415、 -5.164, P＜0.05）。見表2。

表1 A、B組患者ADC值（×10-9mm2/s）和FA值比較

2.4 A、B組神經(jīng)精神量表比較 A組患者MoCA評分均值為（20.30±2.01）分，B組患者的MoCA評分均值為（22.1±2.27）分，兩者比較差異有統(tǒng)計學意義（t=-2.660, P＜0.05）。

表2 B組和對照組ADC值（×10-9mm2/s)和FA值比較

3 討論

深部腦白質缺血是指在MRI上呈雙側對稱的腦室周圍腦白質內(nèi)異常信號影的一類疾病，主要病理改變?yōu)榇竽X半球深部腦白質的深穿支動脈透明變性、彈力組織變性、周圍血管間隙擴大，半卵圓中心和腦室旁腦白質脫髓鞘、壞死。MCI在老年人群的發(fā)病率較高，目前對MCI的診斷主要依靠臨床資料，尚缺乏客觀影像學資料支持[5]。MCI患者的海馬萎縮，功能影像包括氫質子波譜成像、正電子發(fā)射型計算機斷層顯像等示顳葉、海馬旁回等部位有血流灌注、葡萄糖代謝減低及神經(jīng)元損傷等異常[6,7]。

近年來，DTI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和脊髓研究中的應用越來越多[8,9]。FA值可以反映神經(jīng)纖維完整性及損傷情況，F(xiàn)A值越高，說明組織的各向異性越強，結構排列越規(guī)則緊密。當腦組織微結構發(fā)生變化或與其他結構之間的聯(lián)系纖維損傷時，F(xiàn)A值下降程度可以反映腦組織中神經(jīng)纖維的損傷程度[10]。ADC值指體素內(nèi)擴散橢球體的軸向和徑向平均ADC值，即所有方向上的水分子擴散大小的平均值。髓鞘和軸索膜的丟失可能引起所有方向上的擴散不受限制，使平均擴散率升高[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，伴有深部腦白質缺血的MCI患者不僅病變部位發(fā)生了結構變化，而且額葉和頂葉腦白質微結構也發(fā)生了變化。這與Huang等[12,13]運用DTI研究MCI、AD患者發(fā)現(xiàn)額葉、顳葉、頂葉FA值降低的研究結果一致。本研究未發(fā)現(xiàn)顳葉FA值差異，可能是因為深部腦白質缺血的異常以側腦室為主，較少累及顳葉。

無深部腦白質缺血的MCI患者的額葉和海馬旁回的FA值降低和ADC值升高，提示額葉和海馬旁回的白質纖維束完整性受損。因此，額葉在MCI和深部腦白質缺血患者中占非常重要的地位，可能與下列因素有關：首先額葉所對應的腦內(nèi)神經(jīng)傳導通路主要是上縱束，作為連接額葉、頂葉、顳葉、枕葉的上縱束在大腦信息的傳遞中起著重要的作用；其次額葉有豐富的皮質和皮質下纖維，可以接受同側皮質或通過胼胝體的聯(lián)絡纖維接受對側皮質傳遞的信息，額葉在認知活動中承擔著較高級的整合活動。上述這些區(qū)域的損害會引起患者認知功能障礙，所以FA值和ADC值的變化可以反映深部腦白質缺血及MCI患者腦白質的早期異常改變，對于臨床早期干預具有重要的意義。

MMSE和MoCA評分是常用的老年癡呆篩查量表，Viana-Baptista等[14]研究發(fā)現(xiàn)，腦白質缺血的嚴重程度和臨床認知功能障礙具有相關性。本研究對A、B組MCI患者的MoCA評分進行比較發(fā)現(xiàn)，伴有深部腦白質缺血患者的評分較低，即伴有深部腦白質缺血的MCI患者更容易發(fā)展為AD。本研究缺乏病例的長期隨訪研究，樣本量較小，進行數(shù)據(jù)測量時可能存在一些誤差，在以后的研究中應注意改進。

總之，DTI可以量化分析MCI患者的腦白質病變，結合有無深部腦白質缺血預測MCI向AD轉變的可能性。

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（責任編輯 唐 潔）

Correlation Between Deep Brain White Matter Ischemia and MR Diffusion Tensor Imaging of Mild Cognitive Impairment

PurposeTo investigate the correlation between the brain white matte changes of MR diffusion tensor imaging (DTI) and cognitive function in the patient with mild cognitive impairment.ResultsTh decreased FA value, increased ADC value and decreased MoCA scores was demonstrate i group A, and showed significant difference compared with group B (t=-4.229, -3.251 -7.533, -2.702, -2.660; P＜0.05). The increased ADC value and decreased FA valu in the frontal and hippocampus region were detected in group B compared with norma controls (t=-7.790, -2.785, -4.415, -5.164; P＜0.05).Materials andMethodsThe patients (40 cases) wer classified into two groups: group A (20 patients with ischemic foci in the deep white matter and group B (20 patients without ischemic foci in the deep white matter), and 20 norma controls was enrolled. Conventional MRI, DTI, mini-mental state examination (MMSE and montreal cognitive assessment (MoCA) were applied, then fractional anisotrop (FA) value and apparent diffusion coefficient (ADC) value were compared among thre groups. The scores of MoCA was analyzed between the patient groups.ConclusionThe early an special structural changes can be detected using DTI compared with conventional MRI The severe white matter lesions can be demonstrated in the patients with ischemic foci i the deep white matter, who is prone to dementia.

Brain ischemia; Brain white matter; Cognition disorders; Diffusio magnetic resonance imaging; Diffusion weighed imaging; Apparent diffusion coefficient

1. 河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院放射科 河北石家莊 050031

2. 河北醫(yī)科大學第四醫(yī)院放射科 河北石家莊 050031

3.邯鄲市第一醫(yī)院 河北邯鄲 056000

雷立存

Department of Radiology, the First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031,China

Address Correspondence to: LEI Licun

E-mail: leilicun@126.com

河北省科技廳科技基金項目（10276169）。

R455.2

2013-05-29

修回日期：2013-09-24

中國醫(yī)學影像學雜志

2013年 第21卷 第10期：737-740

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(10): 737-740

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.10.005