18F-FDG PET/CT腦顯像評價認知障礙患者中的腦小血管病變對皮層功能的影響

牛娜，崔瑞雪，張穎，袁晶，李方

各種腦血管病變在老年人腦內(nèi)非常普遍，不僅血管性癡呆（vascular dementia，VaD）患者有腦血管病變，包括阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）在內(nèi)的多種神經(jīng)退行性腦病患者，甚至部分認知正常老年人腦內(nèi)也常常伴隨血管病變。認知障礙的原因很多，而血管性因素只是其中之一。目前臨床上對小血管病變與認知障礙間的因果關(guān)系很難判斷。結(jié)構(gòu)影像學(xué)根據(jù)小血管病變的部位及病變范圍推斷對認知功能的影響，得出的結(jié)果存在很大分歧[1-2]。本文作者設(shè)想18氟代脫氧葡萄糖（18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG）正電子發(fā)射斷層成像/計算機斷層掃描（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）腦顯像作為腦功能顯像，可能顯示病變血管的神經(jīng)投射區(qū)皮層和皮層下核團的代謝活性改變，反映出病變血管對腦皮層功能的影響，因此有助于判斷血管病變因素在認知功能障礙中的作用。所以本文對21例顱腦磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）顯示明確皮層下小血管病變的認知障礙患者進行18F-FDG PET/CT顯像，初步研究18F-FDG PET/CT顯像用于評價小血管病變對皮層代謝影響的價值。

1 對象和方法

1.1 研究對象 本研究為回顧性研究，納入2009年1月～2010年12月北京協(xié)和醫(yī)院PET中心行18F-FDG PET/CT腦顯像患者155例，通過篩查最終符合條件患者21例，其中女性9例，男性12例，年齡50～80歲，平均年齡（68.3±9.95）歲，簡易精神狀態(tài)檢查量表（Mini-Mental State Examination，MMSE）評分18～23分，病程1～5年。

納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床表現(xiàn)認知功能障礙，MMSE＜24分，顱腦MRI提示有不同程度的小血管病變。

排除標(biāo)準(zhǔn)：臨床上有明確卒中病史，顱腦MRI檢查提示大片皮層梗死和出血表現(xiàn)，腦占位病變、精神病、代謝性疾病、系統(tǒng)性疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染性疾病、頭部外傷史及酒精和藥物濫用史以及肝腎功能不全病史。

所有研究對象均在我院神經(jīng)內(nèi)科隨診觀察24～36個月，按照精神疾病的診斷和統(tǒng)計手冊（Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，DSM-Ⅳ）標(biāo)準(zhǔn)[3]診斷癡呆，很可能AD采用美國國立神經(jīng)病、語言交流障礙和卒中研究所-老年性癡呆及相關(guān)疾病學(xué)會（National Institute of Neurological and Communicative Diseases and Stroke/Alzheimer’s Disease and Related Disorders Association，NINCDS-ADRDA）標(biāo)準(zhǔn)[4]；很可能血管性癡呆（vascular dementia，VaD）要求符合美國國立神經(jīng)疾病和卒中研究院/瑞士神經(jīng)科學(xué)研究國際協(xié)會（National Institute of Neurological Disorders and Stroke and the Association Internationale pour la Recherche et l’Enseignement en Neurosciences，NINDS-AIREN）標(biāo)準(zhǔn)[5]之血管性癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn)。其中10例診斷為很可能VaD，11例診斷為很可能AD或混合型癡呆（mixed dementia，MD）。

1.2 試驗設(shè)計 收集患者的基本人口學(xué)資料（年齡、性別、臨床表現(xiàn)）及影像學(xué)資料。

1.2.1 MRI圖像采集方法和小血管病判定標(biāo)準(zhǔn) MRI的采集條件：行顱腦常規(guī)MRI檢查。所有掃描均在3T掃描儀（GE Signa VH/i EXCITE lI 3.0T）上進行，八通道頭線圈。掃描計劃包括頭常規(guī)軸位T2加權(quán)掃描（T2-weighted image，T2WI）、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）及矢狀和冠狀T2WI。顱腦MRI小血管病診斷標(biāo)準(zhǔn)：皮層下存在腔隙性梗死（lacunar infarction，LI）、腦白質(zhì)病變（white matter lesion，WML）和微出血，其中腦白質(zhì)病變的分級采用Fazekas的標(biāo)準(zhǔn)[6]。

1.2.218F-FDG PET/CT顯像及圖像處理方法

PET/CT儀為西門子公司Biograph 64型。使用美國CTI公司RDS 111小型回旋加速器生產(chǎn)18F，用派特公司FDG-N型自動合成模塊制備18F-FDG，放射化學(xué)純度＞98%?；颊呓? h以上，血糖低于6.4 mmol/L，按5.55 MBq/kg體重靜脈注射18F-FDG。注藥后閉目安靜休息40～60 min，排尿后行PET 3D腦掃描，矩陣128×128，放大倍數(shù)為2，采集10 min。低劑量CT用作衰減矯正，掃描參數(shù)為電壓120 kV，電流50 mA。獲得的圖像轉(zhuǎn)入西門子公司MMWP工作站利用TruD軟件進行閱讀和分析。

PET圖像分析

由3位有經(jīng)驗的影像科醫(yī)師共同閱片，目視法觀察，綜合3個軸向的影像，判斷各部位放射性分布情況。結(jié)合MRI判斷病變血管周圍皮層或皮層下核團的代謝情況，并與對側(cè)大腦半球進行比較分析。

使用Philip公司的NeuroQ軟件對10例經(jīng)隨訪診斷為VaD患者的18F-FDG PET/CT腦顯像結(jié)果進行處理，經(jīng)過剛性形變后，將全腦劃分為147個腦區(qū)，通過與軟件自帶標(biāo)準(zhǔn)腦模版對比，計算受試者各個腦區(qū)代謝減低情況。

使用西門子公司Scenium軟件，根據(jù)CT影像將大腦分成左右額葉、基底節(jié)、頂葉、扣帶回、內(nèi)側(cè)顳葉、外側(cè)顳葉、枕葉和小腦，計算各個腦區(qū)的平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值（standard uptake value，SUV）。對兩組患者各個腦區(qū)的平均SUV與小腦平均SUV的比值進行組間分析。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計學(xué)分析，符合正態(tài)分布的計量資料采用均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異具有顯著性。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料及影像學(xué)表現(xiàn) 21例患者18F-FDG PET/CT腦顯像均表現(xiàn)出皮層和（或）皮層下核團的代謝減低，各研究對象的血管病變情況及腦代謝減低區(qū)域見表1。

2.2 VaD患者腦代謝改變模式 10例臨床診斷為很可能的VaD患者，腦代謝圖型均表現(xiàn)為大腦皮層代謝廣泛減低，無明顯規(guī)律性，腦代謝減低區(qū)主要位于額葉、部分累及顳葉和頂葉、基底節(jié)、丘腦或小腦等部位（圖1）。左右半球基本對稱者6例；不對稱4例。NeuroQ軟件定量分析后，此組患者的主要代謝減低區(qū)見表2。因為該組患者18F-FDG PET/CT腦顯像的代謝特點不符合其他神經(jīng)系統(tǒng)變性病表現(xiàn)，結(jié)合MRI改變，考慮認知障礙主要為小血管病變引起。

2.3 AD或MD患者腦代謝改變模式 11例臨床診斷為很可能AD或MD患者，腦代謝改變模式均表現(xiàn)為雙側(cè)顳頂葉、海馬代謝減低。其中8例出現(xiàn)皮層代謝減低不對稱表現(xiàn)，6例出現(xiàn)基底節(jié)丘腦不對稱代謝減低表現(xiàn)（圖2）。

2.4 Senium軟件分析各腦區(qū)代謝結(jié)果 使用Senium軟件自動計算21例患者16個腦區(qū)（包括左右基底節(jié)、扣帶回、額葉、內(nèi)側(cè)顳葉、枕葉、頂葉、外側(cè)顳葉和小腦）的平均SUV值。并計算兩組患者各個腦區(qū)的平均SUV值與小腦平均SUV比值，所得結(jié)果使用SPSS 17.0版本軟件

進行獨立樣本均數(shù)比較t檢驗，分析VaD組患者與AD（或MD）組各個腦區(qū)代謝的差異。兩組患者各個腦區(qū)均值詳見表3。除左右基底節(jié)、扣帶回和額葉皮層VaD和AD（或MD）組間差異無顯著性外（P＞0.05），其余各腦區(qū)數(shù)據(jù)差異均有顯著性（P＜0.05）（表3）。

表1 研究對象的社會人口學(xué)特征、MMSE評分及影像學(xué)結(jié)果

圖1 典型VaD患者PET和MRI圖像（例2）

表2 VaD患者NeuroQ軟件定量分析顯著代謝減低區(qū)一覽表

圖2 AD合并皮層下白質(zhì)病變患者（例19）

表3 兩組患者各個腦區(qū)平均SUV t檢驗結(jié)果

3 討論

血管性認知障礙（vascular cognitive impairment，VCI）涵蓋了從輕到重的血管源性認知損害，它是指由腦血管病危險因素（如高血壓、糖尿病和高血脂等）、明顯（如腦梗死和腦出血等）或不明顯的腦血管病（如白質(zhì)疏松和慢性腦缺血）引起的從輕度認知障礙到癡呆的一大類綜合征[7]。腦內(nèi)大血管病變引起的認知功能障礙因臨床癥狀典型，病變血管累及范圍明確，而容易診斷。皮層下小血管病變所致的腔隙性梗死、白質(zhì)疏松等病變因起病隱襲，進展緩慢，缺乏腦血管病特征性的臨床表現(xiàn)，給診斷皮層下小血管病變所致的認知功能障礙帶來困難。顱腦MRI能夠清晰地顯示血管病變[8]，但是對于小血管病變和認知障礙之間的關(guān)系無法準(zhǔn)確的判斷[9]。

皮層下缺血性小血管病變主要累及白質(zhì)和皮層下核團，白質(zhì)疏松、皮層下缺血性小血管病變廣泛存在于VaD患者、AD患者甚至是認知正常老年人腦內(nèi)[10-11]。PET雖然對白質(zhì)顯示不清，但卻能很好地反映大腦皮層代謝情況。Mario等通過對30例存在嚴重白質(zhì)疏松的AD和VaD患者進行18F-FDG PET顯像，VaD組存在皮層代謝彌漫性減低，且部分患者以額葉減低最為明顯[12]。王瑞民等評價18F-FDG PET腦顯像在AD與VaD鑒別診斷中的作用中發(fā)現(xiàn)12例VaD的18F-FDG PET顯像表現(xiàn)為左側(cè)額葉和右側(cè)殼核代謝減低明顯[13]。本組病例中10例經(jīng)隨診臨床診斷為VaD患者18F-FDG PET/CT顯像均表現(xiàn)為無規(guī)律廣泛皮層低代謝，主要累及額葉。Pascual等[14]在探討白質(zhì)疏松性腦血管病的癡呆患者FDG腦顯像特點時，對12例單純白質(zhì)疏松患者和12例白質(zhì)疏松合并癡呆患者進行比較，發(fā)現(xiàn)兩組患者均表現(xiàn)為丘腦、尾狀核和額葉代謝異常減低，其中癡呆組的代謝減低程度更嚴重。本研究中亦有9例VaD患者伴有白質(zhì)疏松，18F-FDG PET/CT顯像以額葉為主的廣泛皮層代謝減低，與文獻結(jié)果基本一致。另外，本研究中所使用的兩種軟件是基于像素基礎(chǔ)上的剛性形變后，自動勾畫感興趣區(qū)，其中NeuroQ軟件技術(shù)將受試者與軟件自帶的正常對照組比較，計算各腦區(qū)代謝變化的情況。分析軟件采用先進的計算機技術(shù)，克服了人工勾畫感興趣區(qū)過于主觀的缺點，直接客觀地反映腦區(qū)代謝的情況。

通常認為額葉-基底節(jié)-丘腦環(huán)路與認知的多個方面有密切相關(guān)，如背側(cè)-正中前額葉環(huán)路與執(zhí)行功能相關(guān)，內(nèi)側(cè)前額葉環(huán)路與啟動和驅(qū)動相關(guān)，眶-前額環(huán)路與社會行為相關(guān)。這3個環(huán)路都從前額葉區(qū)投射到皮層下灰質(zhì)，然后回到前額葉皮層。皮層下核團梗死通過破壞額葉-基底節(jié)-丘腦環(huán)路引起其投射的額葉皮層功能降低導(dǎo)致認知障礙[15-16]。小血管病變的另一主要影像學(xué)表現(xiàn)腦白質(zhì)疏松會破壞長的聯(lián)合纖維，導(dǎo)致額葉的執(zhí)行功能障礙[17]。

眾多文獻都證實局部皮層葡萄糖代謝減低會出現(xiàn)相應(yīng)腦區(qū)的功能障礙。額顳葉癡呆患者額葉皮層代謝減低通常會導(dǎo)致執(zhí)行功能下降；運動性失語患者Broca區(qū)代謝減低。左側(cè)顳葉外側(cè)代謝減低會導(dǎo)致命名困難等語言障礙。路易小體癡呆患者枕葉呈低代謝時，往往會出現(xiàn)視幻覺的癥狀。本研究中的VaD患者代謝減低主要分布于額葉和基底節(jié)丘腦等皮層下核團，可能其認知障礙由于該區(qū)域的代謝減低引起，而結(jié)合MRI所示的小血管病變表現(xiàn)，推測是由于這些血管病變導(dǎo)致使周圍皮層或皮層下核團代謝減低。

不同類型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的18F-FDG PET/CT腦顯像有其特征性皮質(zhì)代謝改變形式[18-20]，其中AD患者18F-FDG PET/CT顯像以雙側(cè)楔前葉、后扣帶回、頂葉、后外側(cè)顳葉、海馬和內(nèi)側(cè)顳葉葡萄糖代謝降低為典型表現(xiàn)，且降低程度和范圍與認知功能之嚴重性呈正相關(guān)[21-22]。而在本研究中VaD和AD（或MD）兩組平均SUV統(tǒng)計分析結(jié)果表明AD（或MD）組具有特征性的代謝圖型。但是本組11例臨床診斷很可能AD（或MD）患者中6例出現(xiàn)基底節(jié)丘腦不對稱代謝減低表現(xiàn)（如圖2），這一代謝特點不能用AD來解釋，因此根據(jù)顱腦MRI表現(xiàn)，考慮與血管病變有關(guān)。

25%～80%的AD合并血管病變[23-24]，血管病變對AD具有協(xié)同作用，會降低AD患者的認知功能。這些血管病變是否加重AD患者皮層低代謝，可以通過18F-FDG PET/CT顯像進行判斷。當(dāng)AD患者18F-FDG PET/CT顯像出現(xiàn)基底節(jié)、丘腦或小腦皮層代謝減低或左右半球代謝明顯不對稱等用AD病理不能很好解釋的表現(xiàn)時，應(yīng)結(jié)合其他影像學(xué)結(jié)果進一步分析。如果顱腦MRI提示代謝減低區(qū)周圍存在血管病變，在圖像判讀時應(yīng)充分考慮血管因素所致的皮層或皮層下核團及其可能影響的腦神經(jīng)環(huán)路低代謝。

18F-FDG PET/CT顯像既能夠根據(jù)特征性代謝改變模式對認知障礙患者進行初步的病因診斷，又能顯示病變血管局部及其投射皮層代謝的變化，因此能夠判斷病變血管對皮層代謝的影響，在判斷血管病變對認知功能的影響方面有一定的應(yīng)用價值，可能成為潛在的影像學(xué)生物標(biāo)志物。如何評價小血管病變對認知功能的影響一直是頗具爭議的問題，本文旨在通過18F-FDG PET/CT評價小血管病變對皮層葡萄糖代謝功能的影響，但是本研究只是初步研究，病例數(shù)較少，受檢者血管病變程度欠一致，結(jié)論需進行大樣本研究進一步證實。

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【點睛】

首次嘗試使用葡萄糖代謝顯像探索腦小血管病變對腦皮層及皮層下核團代謝水平的影響。