輕度認知功能障礙患者海馬區(qū)磁共振波譜研究

孫永安，何效兵，郭振委，王德華，何明利

(徐州醫(yī)學院附屬連云港醫(yī)院 神經內科，江蘇 連云港，222002)

輕度認知功能障礙(MCI)是一種介于正常腦老化與癡呆的認知功能狀態(tài)，其核心癥狀是認知功能減退，但日常生活能力無顯著衰退，達不到癡呆的診斷標準。研究[1]顯示在MCI群體中，每年約10%～15%的患者進展為阿爾茨海默病(AD)，故認為MCI很可能是AD的極早期階段，臨床及早診斷MCI并對其積極干預可能是延緩及減少阿爾茨海默病發(fā)生的重要策略。磁共振波譜分析(MRS)是利用核磁共振成像和化學位移效應，測定活體內某一特定組織區(qū)域生化物質的唯一無損傷影像技術[2]。作者對正常認知老年人與MCI患者進行了認知功能評分，應用MR測定海馬結構(HPF)容積和MRS檢測海馬區(qū)N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)等生化物水平，旨在揭示MCI患者HPF生化及形態(tài)改變，并分析其與認知功能變化的相關性，為臨床MCI的早期診斷及及早干預提供決策依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取MCI患者40例，男23例，女17例，年齡(72.6±6.7)歲，受教育年限(11.6±2.2)年，簡易智能精神狀態(tài)檢查量表 (MMSE)評分(24.82±0.76)分。病例評判篩選參照Petersen等[3]制定的MCI診斷標準，并結合蒙特利爾認知評估量表(MoCA)(MoCA Beijing Version)評價: ① 主訴有記憶減退，且有知情者能證明; ② 具備記憶減退客觀證據，記憶衰退程度低于年齡、知識文化水平相匹配常模1.5個標準差以上，本文以修訂韋氏記憶量表(WMS)記憶商數(MQ)低于78分作為標準; ③ 日常生活能力無顯著受損，日常生活活動 (ADL) 量表評分<26分，MMSE分值24～27分; ④ 不符合癡呆的診斷標準，臨床癡呆量表(CDR)評分0.5; ⑤ MoCA<26分; ⑥ MRI除可有輕微腦皮層萎縮和少量腔隙性梗死灶(最大直徑小于1.5 cm)外，無其他異常病理性改變。病例排除標準: ① 有嚴重的其他疾病可能影響認知功能評估及不能執(zhí)行MR檢查者; ② 30 d內曾患急性腦血管病者; ③ 合并癲癇者; ④ 既往有精神病史患者; ⑤ 入組前1月內曾服用可影響認知功能及造成重要臟器功能損害藥物者; ⑥ 其他任何可導致腦功能紊亂的疾病及酗酒者。

認知正常老年組(NC)，篩選40名年齡、性別和教育水平與MCI組匹配的正常老年人作對照組，其中男 22例，女18例，年齡(73.2±5.9)歲，教育年限(11.2±2.4)年，MMSE分值(28.62±0.63)分，CDR評均為0分，MoCA>26分，行為能力正常，無記憶衰退和其他認知功能損壞表現，排除腦部器質性疾病，神經系統(tǒng)體檢正常，頭顱MR檢查無明顯病變。

所有納入對象均經漢密爾頓抑郁量表 (HAMD) 篩查排除抑郁，Hachinski缺血指數(His)評分均小于4分，無腦外傷或其他嚴重神經系統(tǒng)疾病史，無嚴重心、肝、腎、內分泌疾病，均為右利手。

1.2 方法

1.2.1 神經心理評定：NC組與MCI組個體分別在行MR檢查前1周內由同一位精神心理醫(yī)師作ADL、MMSE、MoCA、CDR、WMS量表評分。

1.2.2 海馬結構容積測定及標準化處理：掃描設備和參數: GE Signa HDx 3.0T磁共振成像系統(tǒng)，頭顱線圈，常規(guī)掃描參數：軸位自旋回波(SE)序列，T2WI(TR/TE=4 480/120 ms)，層厚5 mm，FOV 24 cm，矩陣256×256; 矢狀位快速梯度回波(FFE)序列，T1WI(TR/TE=2 950/24 ms)，層厚5 mm，無間距，FOV 24 cm，矩陣為192×192。以T1WI正中矢狀位像進行定位，行與腦干長軸相平行的傾斜冠狀位掃描，同矢狀位掃描參數，范圍包含胼胝體膝部至壓部。HPF容積測量方法參照Watson等[4]方法，將MR所得dicom圖像刻入光盤，用DicomWorks軟件在電腦上于斜冠狀面每幅圖像從前向后勾畫出左側HPF邊界，軟件即可自動給出圖像中海馬結構面積，以每幅圖像測得面積值相加，乘層厚得到左側HPF容積。全部圖像分析由1名神經影像副主任醫(yī)師在單盲下完成，每幅圖像重復測量2次，取平均值。為消除顱腔容積對測量結果的影響，所測HPF容積均根據以下公式做標準化處理: Vs=Vp×CN/Cn(Vs: 校正HPF容積，Vp: 原始HPF容積，CN: 全體受試個體平均顱腔容積，Cn: 個體顱腔容積)。顱腔容積測定方法參考與HPF容積測量方法進行。

1.2.3 海馬結構興趣區(qū)MRS采集:頭顱專用線圈，依軸位T2WI像及矢狀位、軸位、斜冠位T1WI定位圖確定興趣區(qū)(VOI)，將體素放置于左側海馬頭部為中心位置，體素1 cm×1 cm×1 cm大小，用點解析波譜序列(PRESS)行單體素波譜 (SVS)采集，參數為: TR/TE=1 500/144 ms，采集時間3 min 48 s。MR儀自帶軟件自動完成信號平均、基線校準、生化物識別。測得NAA、Cr、膽堿復合物(Cho)、肌醇(mI)各生化代謝物波峰曲線下面積，以Cr作為內標，分別計算NAA/Cr、Cho/Cr、mI/Cr值作為個生化物相對定量值。NAA、Cr、Cho和mI在MRS的化學位移位置分別為2.0、3.0、3.2、3.56 ppm。

1.3 統(tǒng)計學方法

數據分析采用SPSS 18.0進行處理，計量資料用均數±標準差表示，兩組間性別構成差異應用χ2檢驗。兩組均數比較應用獨立樣本t檢驗。MCI組正態(tài)分布變量間相關性分析采用雙變量相關分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 2組臨床資料比較

2組性別構成無顯著差異(χ2=0.167，P=0.684)，2組年齡和教育年限均無顯著差異(P>0.05)，2組MMSE、MoCA、ADL評分比較有顯著差異(P<0.01)，見表1。

表1 NC組與MCI組臨床資料的比較

2.2 2組海馬興趣區(qū)MRS結果分析顯示

與NC組相比，MCI組NAA/Cr值降低(t=7.743，P<0.01); mI/Cr值增高(t=-24.646，P<0.01); 左側HPF容積減小(t=2.251，P<0.05)，2組Cho/Cr值相比差異無統(tǒng)計學意義(t=-1.287，P>0.05)。見表2。

表2 2組海馬區(qū)生化物MRS值與左側海馬結構容積比較

2.3 MCI組內各指標相關性檢驗顯示

NAA/Cr值與MoCA、MQ值及左側HPF容積間有顯著相關性(r=0.779，P<0.01;r=0.737，P<0.01;r=0.724，P<0.01); Cho/Cr值與MQ值間有顯著相關性(r=0.453，P<0.05); mI/Cr值與MoCA值及左側HPF容積呈負相關(r=-0.683，P<0.01;r=-0.726，P<0.01)，mI/Cr值與MQ值呈正相關(r=0.692，P<0.01)，左側HPF容積與MoCA、MQ值均呈顯著相關性(r=0.824，P<0.01;r=0.861，P<0.01)，其他指標經檢驗無顯著相關性。見表3。

表3 MCI組海馬區(qū)生化物MRS值與海馬容積及量表評分相關性檢驗

3 討 論

輕度認知功能障礙是介于正常衰老和早期癡呆的一種中間狀態(tài)，其核心癥狀是患者出現與年齡不相稱的記憶力減退和/或其他認知功能損害，但神經心理和臨床評定尚不足以診斷為癡呆[5]。研究[6]表明每年大約有10%～15%的MCI患者進展為AD，約3/4的MCI患者最終會進展為AD，故目前認為MCI患者為AD的高危人群。當前MCI的診斷主要依據神經心理測評，缺乏特異性生物學指標及影像形態(tài)學標準。而在目前科學發(fā)展階段，只有在MCI期及AD早期干預才有可能阻斷或延緩AD病程的進展，對于中、晚期AD患者尚缺乏有效治療措施。因此加強MCI的臨床和基礎研究對AD的早期診斷、治療及預防有重要臨床意義。

MRS是目前檢測活體組織內生化物質并可作相對定量分析的唯一無創(chuàng)性影像技術，其利用不同電化學環(huán)境中原子核共振頻率產生的化學位移現象，經傅立葉變換轉換成按信號強度-頻率分布的波譜曲線，再通過測定某生化物在其特定頻率下的信號強度來計算其濃度，它可顯示大腦內主要生化物質的代謝變化。MRS已經在AD的診斷、鑒別診斷、病情評價中發(fā)揮重要作用[7]，作者進一步應用MRS檢測MCI患者海馬區(qū)生化物、海馬結構形態(tài)改變并分析其與認知功能變化的關系。

肌酸(Cr)波峰位于波譜3.0 ppm處，其主要包括肌酸(creatine)和磷酸肌酸(phosphocreatine)，在體內是ADP/ATP轉換緩沖劑，可作為能量代謝的標志。Cr在腦內濃度在生理和病理狀態(tài)下都相對較穩(wěn)定，常被用來作內參照計算其他生化代謝物的相對濃度[8]。在此研究中作者也把Cr作為內參照物以計算其他代謝物的相對濃度。

N-乙酰天門冬氨酸(NAA)波峰位于MRS 2.0 ppm處，有研究顯示NAA主要分布在神經元內，在MRS分析中通常被認為是神經元的標志[9]，NAA濃度可反映組織內神經元數量和功能情況，其水平的降低可代表神經元數量的減少以及功能的減低，NAA在腦內可能參與髓鞘形成、調控蛋白質合成[10]。本研究發(fā)現MCI組患者海馬結構NAA/Cr值與NC組相比顯著下降，這與相關研究結果一致[2]。NAA/Cr的下降可能與海馬神經元脫失及神經炎性斑形成、神經原纖維纏結等病理改變有關。研究[11]發(fā)現海馬結構多是AD病變最早累及區(qū)域。本研究結果顯示MCI患者海馬NAA/Cr值與HPF容積呈顯著相關，提示NAA/Cr可反映海馬結構的形態(tài)改變及神經元缺失程度。有報道[12]AD患者腦內NAA降低幅度與認知功能障礙嚴重程度相關，可用作監(jiān)測病情的指標。作者發(fā)現NAA/Cr值與MoCA、MQ值也有顯著相關性，顯示NAA在患者的記憶過程及其他認知功能執(zhí)行中發(fā)揮重要作用。NAA/Cr值測定可在MCI的早期診斷及病情監(jiān)測中發(fā)揮重要作用。

膽堿復合物(Cho)的MRS波峰在波譜3.2 ppm處，其可反映總膽堿量，包括磷酸膽堿、甘油磷酸膽堿和磷脂酰膽堿，磷酸膽堿和甘油磷酸膽堿是該波峰的主要組成成分。膽堿是磷脂酰膽堿和乙酰膽堿的前體，前者參與細胞膜的形成，后者是一種重要的經典神經遞質，參與人的記憶、認知過程。本研究結果顯示MCI組和對照組海馬結構Cho/Cr值無顯著差異，既往有研究也曾有相同發(fā)現[13]。但神經生化研究顯示AD患者存在膽堿能系統(tǒng)的損害[14]，這似乎與作者及既往有關研究[13]發(fā)現不符。作者分析這可能因為MRS檢測的膽堿波譜為磷酸膽堿、甘油磷酸膽堿和游離膽堿的復合波峰。在AD患者腦內，磷酸膽堿水平降低，甘油磷酸膽堿水平相對增高，而游離膽堿水平多正常，前兩者的均衡作用可能導致AD患者總的Cho水平變化不顯著。本研究結果顯示MCI組海馬區(qū)Cho/Cr與MQ呈相關關系，也支持Cho參與MCI患者的記憶執(zhí)行過程。

肌醇(mI)波峰位于MRS波譜3.56 ppm處，mI在腦內主要存在于神經膠質細胞內，被認為是神經膠質細胞的標志，mI增高常被認為是膠質增生的表現[9]。已有研究發(fā)現MCI患者海馬mI/Cr值顯著升高[15]，而且其升高先于NAA水平降低，相比NAA降低，其作為MCI及AD的標記作用更敏感[16]。mI在酶的催化下轉變成的三磷酸肌醇(InsP3)是重要的第二信使，其降低可導致膽堿能活動障礙，離子通道阻滯，導致神經精神后果。研究發(fā)現AD患者海馬區(qū)的InsP3含量降低[17]，左側海馬的mI濃度與MCI和AD患者的記憶障礙密切相關[18]，本研究發(fā)現MCI患者左側HPF的mI/Cr值與MoCA值及左側HPF容積呈顯著負相關，與MQ值呈顯著正相關，也進一步證實mI參與MCI患者的認知過程及精神活動，并提示mI水平可較好地反映海馬萎縮及神經膠質細胞增生情況。

本研究中采用的是左側HPF單體素MRS采集，考慮所選觀察個體均為右利手者，優(yōu)勢半球多為左側大腦半球，左側海馬與語言信息記憶關系較大，而右側海馬與空間信息的記憶分析有關，參考既往研究情況[11]并結合MCI患者的臨床特點，作者認為對左側海馬容積及生化物進行了檢測分析即能較好地反映MCI患者的病變情況。

多數研究[19]顯示MCI和早期AD患者腦萎縮主要局限在海馬結構，其萎縮程度可作為MCI患者向AD轉化的預測指標。本研究顯示，MCI組的左側海馬容積小于正常對照組，與有關研究相符[19]，表明MCI患者存在海馬區(qū)神經元的脫失，海馬結構容積測量可作為識別MCI及判定病情及預后的有效方法。綜上所述，作者結合了MR容積測量及MRS技術發(fā)現MCI患者存在海馬結構萎縮的同時，伴有神經生化代謝異常。對MCI患者應用形態(tài)學測量結合MRS分析能更深入的評價患者認知功能改變的病理生化基礎，并能反映患者的病情程度。海馬結構容積測定及MRS分析是MCI的早期診斷及病情監(jiān)測的重要輔助工具。

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