MR擴(kuò)散峰度成像技術(shù)在輕度認(rèn)知功能障礙患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化中的應(yīng)用價(jià)值

王慶波 趙陽(yáng) 王家富

[摘要]目的 分析MR擴(kuò)散峰度成像（DKI）技術(shù)在輕度認(rèn)知功能障礙（MCI）患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化中的應(yīng)用價(jià)值。方法 回顧性分析2018年5月～2019年4月我院收治的93例腦小血管病患者的臨床資料，其中未伴有MCI的45例患者作為對(duì)照組，存在MCI的48例患者作為觀(guān)察組。兩組患者均接受常規(guī)MR及DKI掃描。比較兩組患者感興趣區(qū)的平均擴(kuò)散峰度（MK）、軸向擴(kuò)散峰度（AK）、擴(kuò)散各向異性分?jǐn)?shù)（FA）值。結(jié)果 觀(guān)察組患者右側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回MK值為（0.66±0.08）mm2/s，AK值為（0.63±0.07）mm2/s，F(xiàn)A值為（0.16±0.04）mm2/s，低于對(duì)照組的（0.72±0.05）、（0.69±0.05）、（0.19±0.02）mm2/s，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組患者左側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回、雙側(cè)背外側(cè)額上回MK、AK、FA值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論 DKI技術(shù)可作為觀(guān)察MCI患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化的有效方法，MK、AK、FA參數(shù)可以為臨床評(píng)估提供重要信息。

[關(guān)鍵詞]輕度認(rèn)知功能障礙;磁共振成像;擴(kuò)散峰度成像;額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化

[中圖分類(lèi)號(hào)] R445.2? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1674-4721（2020）2（a）-0180-03

Application value of MR diffusion kurtosis imaging in the microstructural changes of frontal cortex in patients with mild cognitive impairment

WANG Qing-bo? ?ZHAO Yang? ?WANG Jia-fu

Department of Radiology， Huludao Second People′s Hospital in Liaoning Province， Huludao? ?125003， China

[Abstract] Objective To analyze the application value of MR diffusion kurtosis imaging （DKI） in the microstructural changes of the frontal cortex of patients with mild cognitive impairment （MCI）. Methods The clinical data of 93 patients with cerebral small vessel disease treated in our hospital from May 2018 to April 2019 were retrospectively analyzed. Among them， 45 patients without MCI were selected as the control group， and 48 patients with MCI were selected as the observation group. Both groups received regular MR and DKI scanning. The mean kurtosis （MK）， axial kurtosis （AK）， and diffusion fraction anisotropy （FA） values of the two groups in interest area were compared. Results The MK of the right anterior and side cingulate cerebral gyrus of the observation group was （0.66±0.08） mm2/s， AK was （0.63±0.07） mm2/s， and FA was （0.16±0.04） mm2/s， which lower than those in the control group for （0.72±0.05）， （0.69±0.05）， （0.19±0.02） mm2/s， respectively， and the differences were statistically significant （P<0.05）. There were no significant differences in the MK， AK and FA values of the left anterior cingulate and side cingulate cerebral gyrus and the bilateral dorsolateral gyrus between the two groups （P>0.05）. Conclusion DKI technology can be used as an effective way to observe the microstructural changes of the frontal cortex in patients with MCI， and the MK， AK， FA parameters can provide important information for clinical evaluation.

[Key words] Mild cognitive impairment; Magnetic resonance imaging; Diffusion kurtosis imaging; Microstructural changes of the frontal cortex

輕度認(rèn)知功能障礙（mild cognitive impairment，MCI）屬于認(rèn)知正常與癡呆間的過(guò)渡狀態(tài)，患者多伴有記憶力或其他認(rèn)知功能進(jìn)行性減退，對(duì)日常生活尚無(wú)明顯影響[1-2]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，MCI患者發(fā)展為癡呆的風(fēng)險(xiǎn)顯著提升，為正常認(rèn)知功能人群的3～5倍[3]。MCI的診斷主要以認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)檢查為主，但易受主觀(guān)因素的影響[4]。近年來(lái)，MRI技術(shù)逐漸用于MCI的輔助診斷中，利于對(duì)神經(jīng)細(xì)胞損傷程度、腦血流及代謝改變進(jìn)行觀(guān)察，可為MCI早期診治提供參考依據(jù)[5]。本研究選取93例腦小血管病患者作為研究對(duì)象，旨在探討MR擴(kuò)散峰度成像（diffusion tensor imaging，DKI）技術(shù)在MCI患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1資料與方法

1.1一般資料

回顧性分析2018年5月～2019年4月我院收治的93例腦小血管病患者的臨床資料，其中未伴有MCI的45例患者作為對(duì)照組，存在MCI的48例患者作為觀(guān)察組。觀(guān)察組中，女23例，男25例;年齡51～78歲，平均（62.08±2.74）歲;受教育年限0～17年，平均（7.63±2.31）年。對(duì)照組中，女22例，男23例;年齡50～78歲，平均（62.11±2.76）歲;受教育年限0～18年，平均（7.68±2.30）年。兩組患者的性別、年齡、教育年限等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。本研究已經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2納入及排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者經(jīng)MRI、MR血管成像檢查確診為腦小血管病;②患者伴有單側(cè)或雙側(cè)腦小血管病影像學(xué)表現(xiàn);③患者的總體認(rèn)知功能依據(jù)蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估（MoCA）量表評(píng)估，未見(jiàn)總體認(rèn)知功能損害;④患者主訴記憶障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：①臨床資料不完善者;②肝、腎功能損傷嚴(yán)重者;③患有血液系統(tǒng)疾病者;④存在藥物濫用史者;⑤患有嚴(yán)重的精神疾病、神經(jīng)心理疾病者;⑥患有嚴(yán)重心血管疾病者。

1.3方法

采用Skyra 3.0T磁共振掃描儀（西門(mén)子公司提供）進(jìn)行檢查，MRI數(shù)據(jù)采集：T1加權(quán)成像通過(guò)3D MPRAGE序列掃描，設(shè)置參數(shù)：反轉(zhuǎn)時(shí)間900 ms，重復(fù)時(shí)間2300 ms，回波時(shí)間89 ms，成像視野240 mm×240 mm，反轉(zhuǎn)角度8°，體素0.9 mm各項(xiàng)同性，采集時(shí)間321 s，加速因子2;基于自旋回波的回波平面成像完成擴(kuò)散成像處理，采集2次，第1個(gè)采集模板，回波時(shí)間89 ms，重復(fù)時(shí)間7700 ms，成像視野222 mm×222 mm，層厚3 mm，層數(shù)50層，無(wú)層間隔，成像矩陣74×74，b值分別為0、1000、2000 mm2/s，1次平均，30個(gè)梯度方向，采集時(shí)間494 s，加速因子2，第2個(gè)采集模塊參數(shù)與第1個(gè)較為相似，不同的為b值0 mm2/s，9次平均，采集時(shí)間94 s，總體擴(kuò)散成像掃描時(shí)間588 s。MRI圖像分析：通過(guò)DKE軟件將采集擴(kuò)散加權(quán)成像生成DKI參數(shù)圖，感興趣區(qū)選擇額葉前皮質(zhì)區(qū)，自動(dòng)提取，向SPM8軟件輸入采集的T1加權(quán)成像，圖像分割則結(jié)合AAL模板完成，將DKI參數(shù)圖經(jīng)SPM8中線(xiàn)性配準(zhǔn)匹配至T1圖像空間，感興趣區(qū)域DKI參數(shù)[平均擴(kuò)散峰度（mean kurtosis，MK）、軸向擴(kuò)散峰度（axial kurtosis，AK）、擴(kuò)散各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）]均值通過(guò)MATLAB自動(dòng)提取。

1.4觀(guān)察指標(biāo)

比較兩組患者感興趣區(qū)（包括左右側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回、背外側(cè)額上回）的MK、AK、FA值。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1兩組患者感興趣區(qū)MK值的比較

觀(guān)察組患者右側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回MK值低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組患者左側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回、雙側(cè)背外側(cè)額上回MK值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（表1）。

2.2兩組患者感興趣區(qū)AK值的比較

觀(guān)察組患者右側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回AK值低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組患者左側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回、雙側(cè)背外側(cè)額上回AK值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（表2）。

2.3兩組患者感興趣區(qū)FA值的比較

觀(guān)察組患者右側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回FA值低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組患者左側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回、雙側(cè)背外側(cè)額上回FA值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（表3）。

3討論

MCI患者多存在認(rèn)知及記憶損失，及早診治MCI有利于延緩疾病進(jìn)展，降低轉(zhuǎn)化為癡呆的風(fēng)險(xiǎn)[6]。目前MCI的發(fā)生機(jī)制尚未完全明顯，但有研究顯示，額葉前皮質(zhì)-皮質(zhì)下白質(zhì)環(huán)路結(jié)構(gòu)被破壞與其發(fā)生間具有密切聯(lián)系[7]。擴(kuò)散張量成像（DTI）等神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)已被用于評(píng)估認(rèn)知功能障礙腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷中，但其在評(píng)估腦灰質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷中的應(yīng)用較少[8]。

DTI技術(shù)的理論基礎(chǔ)為水分子擴(kuò)散呈高斯分布，待b值>1000 mm2/s，即使是間隔幾十毫秒的時(shí)間，其分布、擴(kuò)散位移也將偏離高斯分布，進(jìn)而影響準(zhǔn)確性，同時(shí)灰質(zhì)中水分子擴(kuò)張具有各向同性，限制了DTI擴(kuò)散系數(shù)參數(shù)[9]。DKI作為無(wú)創(chuàng)性檢查組織微觀(guān)結(jié)構(gòu)的方法，屬于DTI延伸，可對(duì)水分子擴(kuò)散不均勻性、擴(kuò)散受限程度能量化，對(duì)組織結(jié)構(gòu)空間方位無(wú)依賴(lài)性，可應(yīng)用MK值描述灰質(zhì)核團(tuán)、腦灰質(zhì)、白質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)生物組織微結(jié)構(gòu)進(jìn)行衡量，與DTI相比，DKI更利于對(duì)腦微結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀(guān)察[10-11]。MK、AK、FA值為DKI的主要參數(shù)，其中MK為峰度在所有方向的平均值，為組織微結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的指標(biāo)，MK降低則表示神經(jīng)纖維密度、纖維基質(zhì)結(jié)合受到影響;AK用于評(píng)估沿軸突方向峰度信息，屬于峰度最大擴(kuò)散本征值（在擴(kuò)散本征矢量中）;FA則可對(duì)腦白質(zhì)同性質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)估[12-13]。相關(guān)研究顯示，認(rèn)知過(guò)程中前扣帶回皮質(zhì)起到重要作用，前扣帶回皮質(zhì)可與周?chē)X區(qū)聯(lián)合對(duì)不同信息進(jìn)行加工[14]。高劍奇等[15]的研究中證實(shí)亞健康海員中額葉功能將出現(xiàn)改變，且參照ALL模板興趣區(qū)，額葉前皮質(zhì)主要以前扣帶和旁扣帶腦回、背外側(cè)額上回為主。本研究依據(jù)上述方法選取額葉前皮質(zhì)感興趣區(qū)，結(jié)果顯示，觀(guān)察組患者右側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回MK、AK、FA值均低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;兩組患者左側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回、雙側(cè)背外側(cè)額上回MK、AK、FA值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。提示認(rèn)知過(guò)程中前扣帶和旁扣帶腦回發(fā)揮了重要作用，同時(shí)由于正常人群中扣帶回左右不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致左、右兩側(cè)前扣帶和旁扣帶腦回呈非對(duì)稱(chēng)分布，可為MCI患者的早期診治提供影像學(xué)信息。分析MK、AK、FA值降低可能與前扣帶回萎縮、腦皮質(zhì)、神經(jīng)細(xì)胞體等損傷有關(guān)[16]。但本次研究中納入的樣本量較少，且未進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪(fǎng)觀(guān)察數(shù)據(jù)，故需進(jìn)一步擴(kuò)大研究樣本量、延長(zhǎng)隨訪(fǎng)時(shí)間觀(guān)察，以進(jìn)一步證實(shí)DKI技術(shù)在MCI診斷及治療中發(fā)揮的重要作用。

綜上所述，DKI技術(shù)為觀(guān)察MCI患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化的有效方法，分析MK、AK、FA參數(shù)有利于為臨床評(píng)估提供重要信息，降低癡呆風(fēng)險(xiǎn)。

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（收稿日期：2019-07-09? 本文編輯：閆? 佩）