DTI聯(lián)合DWI在評估腦梗死患者腦微結(jié)構(gòu)改變與認知功能損害的關(guān)系?

曹 參 韓俊洲 朱燦敏 王 穎 李 瓊 孫 思

武漢市江夏區(qū)第一人民醫(yī)院放射科(湖北 武漢 430200)

腦梗死(cerebral infarction，CI)主要是因腦血管阻塞或狹窄所導(dǎo)致的臨床高發(fā)腦血管病[1]，具有高發(fā)病率和高致死率的特征。目前臨床常采用MRI等影像學(xué)為首選輔助手段，其中擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)是在常規(guī)MRI序列基礎(chǔ)上進行彌散敏感的梯度脈沖的一種微觀隨機位移運動[2]，對評估不可逆性損傷具有敏感度高的特點。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在DWI的基礎(chǔ)上對組織水分子擴散運動狀態(tài)的一種新型MRI序列[3]，對疾病的病理變化具有準確度高的特點。近年來有研究指出[4]，CI患者可能對周圍腦組織造成直接結(jié)構(gòu)損傷，引起認知功能損害，而腦白物質(zhì)纖維區(qū)域完整性的下降是認知功能損害的關(guān)鍵因素之一。本研究旨在探討DTI聯(lián)合DWI在評估腦梗死患者腦微結(jié)構(gòu)改變與認知功能損害的關(guān)系，現(xiàn)報道如下。DTI 4-1-2

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2020年10月至2022年10月在本院確診的102例CI患者。

納入標準：經(jīng)數(shù)字減影血管造影檢查，確診為CI；經(jīng)MRI檢測，常規(guī)T1WI、T2WI均無高信號，SWI序列顯示低信號的(類)圓形腔隙；經(jīng)醫(yī)院倫理委員會通過，所有患者及家屬均在了解本研究方案后，同意并簽署同意書。排除標準：心肺功能異常；出現(xiàn)短暫性腦缺血發(fā)作或偏側(cè)感覺缺失等急性缺血性腦梗死臨床癥狀；中途退出研究者；不可正確描述自我感受者。

參考蒙特利爾認知評定量表(MoCA)[5]將本研究選取的102例CI患者分為認知功能障礙組(n=48)和無認知功能障礙組(n=54)。MoCA是用于篩查輕度認知功能異常的評定工具，包括注意與集中、執(zhí)行功能、記憶、語言、視結(jié)構(gòu)技能、抽象思維、計算和定向力等指標，滿分為30分，得分越高代表整體認知越好。

認知功能障礙組男33例，女15例；年齡50～70歲，平均(56.31±3.52)歲；病程：0.5～3年，平均(1.34±0.25)年。無認知功能障礙組男35例，女19例；年齡50～70歲，平均(56.24±3.48)歲；病程：0.5～3年，平均(1.36±0.27)年。兩組性別、年齡、病程均無顯著差異(P>0.05)。

1.2 影像學(xué)檢查方法檢測方法：(1)所有受試者均采用PHILIPS Achieva 3.0T超導(dǎo)型MRI成像儀，頭部SENSE8通道相控線圈頭先進仰臥位，采集全腦圖像。常規(guī)的MRI序列掃描參數(shù)：橫斷位T1WI，重復(fù)時間(TR)2000ms，回波時間(TE)10ms，層距1.5mm，層厚5mm;FLAIR序列橫斷位，TR6000ms,TE 92ms，Ti2100ms，層距1.5mm，層厚5mm；橫斷位和矢狀位T2WI,TR5100ms,TE 117ms，層距1.5mm，層厚5mm，DWI序列：FOV 220×220mm，TR 4040ms,TE64ms，矩陣220×380，激勵次數(shù)1次；DTI采用單次激發(fā)平面回波成像(SS-EPI)序列：TR 3700ms,TE 92ms，層厚4mm，層間距1.5mm,FOV 220×220mm，矩陣160×160，激勵次數(shù)3次，掃描層數(shù)：20層，擴散敏感梯度方向：20個。(2)將掃描數(shù)據(jù)上傳至MR掃描儀的工作站，利用DWI、DTI的原始圖像生成異性指數(shù)(FA)、平均擴散率(MD)、擴散系數(shù)(ADC)、平均擴散系數(shù)(Dcavg)等參數(shù)。

1.3 觀察指標比較兩組CI患者腦微結(jié)構(gòu)額葉白質(zhì)、胼胝體壓部、扣帶回和穹窿腦區(qū)的DTI和DWI參數(shù)(FA、MD、ADC、Dcavg參數(shù))。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件，滿足正態(tài)分布且方差齊的計量資料采用()表示，采用兩樣本獨立t檢驗比較組間差異，Pearson相關(guān)性分析認知功能MoCA評分和腦微結(jié)構(gòu)DTI和DWI影像學(xué)參數(shù)的相關(guān)性，P<0.05提示有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 典型病例患者男，60歲，經(jīng)MRI檢測，診斷為急性右側(cè)側(cè)肢體活動障礙。經(jīng)DWI序列顯示左側(cè)額葉白質(zhì)呈高信號影(圖A)，ADC顯示左側(cè)額葉白質(zhì)呈低信號影(圖B)，經(jīng)軸位平面DTI圖左側(cè)額葉白質(zhì)藍色區(qū)域信號稍減低(圖C)，CST的纖維束示蹤圖，可見病灶走行可見稀疏、減少、中斷(圖D)。

圖1A DWI序列，圖示右側(cè)左側(cè)額葉白質(zhì)呈高信號影；圖1B ADC，圖示左側(cè)額葉白質(zhì)呈低信號影；圖1C 軸位平面DTI圖，圖示左側(cè)額葉白質(zhì)藍色區(qū)域信號稍減低；圖1D CST纖維束示蹤圖，圖示CST于病灶走行可見稀疏、減少、中斷。

2.2 比較兩組患者腦微結(jié)構(gòu)改變相關(guān)腦區(qū)的DTI和DWI影像學(xué)參數(shù)認知功能障礙組額葉白質(zhì)、胼胝體壓部、扣帶回和穹窿的FA、ADC、Dcavg參數(shù)均低于無認知功能障礙組，MD參數(shù)高于無認知功能障礙組(P<0.05)，見表1。

表1 比較兩組患者腦微結(jié)構(gòu)改變相關(guān)腦區(qū)的DTI和DWI影像學(xué)參數(shù)(n，×10-3mm2/s)

2.3 認知功能MoCA評分和腦微結(jié)構(gòu)DTI和DWI影像學(xué)參數(shù)的相關(guān)性Pearson相關(guān)性分析顯示，CI患者的認知功能MoCA評分和腦微結(jié)構(gòu)額葉白質(zhì)、胼胝體壓部、扣帶回、穹窿相關(guān)腦區(qū)的FA、ADC、Dcavg參數(shù)呈正相關(guān)，與MD 參數(shù)呈負相關(guān)(P<0.05)，見表2。

表2 認知功能MoCA評分和腦微結(jié)構(gòu)DTI和DWI影像學(xué)參數(shù)的相關(guān)性(r/P)

3 討論

因CI具有發(fā)病率和致死率較高的特征，對患者的預(yù)后效果具有一定的負向作用。近年來，有研究指出[6-8]，CI患者可能損傷周圍腦組織，腦部微出血可能會間接導(dǎo)致患者出現(xiàn)認知功能損害。因此，提高臨床對CI患者腦微結(jié)構(gòu)改變與認知功能損害的診斷尤為重要。DTI是通過測量水分子的擴散過程參數(shù)進行生物組織細微結(jié)構(gòu)的完整性[9]，對腦白質(zhì)纖維素的改變具有敏感性，同時也是目前唯一能對活體大腦進行無創(chuàng)性形態(tài)結(jié)構(gòu)評估的輔助手段。

在本研究中，認知功能障礙組腦微結(jié)構(gòu)改變和認知功能相關(guān)腦區(qū)的FA、ADC、Dcavg參數(shù)均低于無認知功能障礙組，MD參數(shù)高于無認知功能障礙組。分析本研究結(jié)果，一方面，因在掃描過程中，機體水分子運動可受多種因素的影響[10-11]，其擴散信號的衰減會呈現(xiàn)多樣化。CI患者出現(xiàn)認知障礙的機制，是因為額葉-皮質(zhì)下白質(zhì)通路的中斷所引起，選取額葉白質(zhì)和胼胝體壓部可較好評估腦微結(jié)構(gòu)改變。ADC作為DTI的常用序列[12]，是反映感興趣區(qū)水分子擴散運動的范圍和速度，雖不具有方向性，但可對擴散程度進行量化，從而呈現(xiàn)與組織含水量所相關(guān)的病理和形態(tài)變化，ADC聯(lián)合DWI的高信號影可較準確的顯示損傷部位和范圍。Dcavg是反映彌散運動速度的重要指標，參數(shù)的降低與組織內(nèi)水分子彌散運動受限速度呈正相關(guān)。另一方面，當CI患者出現(xiàn)認知障礙時，因白質(zhì)髓鞘完整性已受到破壞，可發(fā)現(xiàn)周圍腦組織的變化區(qū)域，區(qū)域的腦結(jié)構(gòu)損傷時引起CI患者出現(xiàn)認知障礙的重要原因。FA是指在彌散張量的模型下，水分子各向異性部分所占整個彌散張量的比例[13]，在0-1的取值范圍內(nèi)參數(shù)值越大，代表各向異性程度也就越大。因機體腦白質(zhì)纖維的方向性具有一致性，且排列較為緊密，水分子沿軸突擴散速度較快，但CI患者的病理改變能導(dǎo)致腦組織微結(jié)構(gòu)完整性受到破壞，從而引起組織水分子彌散各向異性特征改變，F(xiàn)A參數(shù)會以減少狀態(tài)進行反映。MD主要反映分子整體擴散水平以及擴散阻力[14]，其水平的上升可提示組織內(nèi)自由水的含量增多。因此FA參數(shù)會出現(xiàn)降低，而MD參數(shù)會上升，說明與患者深部區(qū)域改變范圍相關(guān)。

在本研究中Pearson相關(guān)性分析顯示，Pearson相關(guān)性分析顯示，CI患者的腦微結(jié)構(gòu)額葉白質(zhì)、胼胝體壓部、扣帶回、穹窿相關(guān)腦區(qū)的FA、ADC、Dcavg參數(shù)與MoCA評分呈正相關(guān)，MD 參數(shù)與MoCA評分呈負相關(guān)(P<0.05)。當CI患者出現(xiàn)認知障礙時，可對周圍組織造成直接的結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致扣帶回和穹窿等功能重要的皮質(zhì)和皮質(zhì)下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斷開。FA、ADC、Dcavg參數(shù)從占整個彌散張量的比例、擴散運動的范圍和彌散運動受限速度三個方向出發(fā)，三個參數(shù)均下降則可有效提示組織水分子彌散各向異性特征改變，在此基礎(chǔ)上MD參數(shù)的提升，代表擴散阻力受限，可進一步提示組織內(nèi)自由水的含量增多，且已出現(xiàn)病理和形態(tài)變化。韋莎莎等[15]研究顯示，F(xiàn)A參數(shù)的降低和MD參數(shù)的升高對腦部疾病患者的腦微結(jié)構(gòu)改變較為敏感。該研究與本研究結(jié)果部分相似，說明可采用FA、ADC、Dcavg、MD參數(shù)對CI患者進行腦微結(jié)構(gòu)改變的診斷。

綜上所述，DTI和DWI可以較好評估腦梗死患者的額葉白質(zhì)、胼胝體壓部、扣帶回和穹窿等腦微結(jié)構(gòu)，對評估腦梗死患者的認知功能損害具有一定的診斷價值。臨床可采用DTI和DWI觀察腦梗死患者的腦微結(jié)構(gòu)改變和認知功能損害。本研究因研究樣本量較少、未能全面闡述腦梗死患者腦微結(jié)構(gòu)改變，具有一定局限性。