弓狀束微結(jié)構(gòu)改變對輕度認(rèn)知功能影響的DTI研究

韓松霖, 張 健

弓狀束是正常人語言功能相關(guān)的重要白質(zhì)纖維之一。輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment,MCI)是一種認(rèn)知障礙癥候群,特征是存在與年齡和教育程度不相符的認(rèn)知功能下降,但日常功能沒有受到明顯影響,被認(rèn)為是正常老齡化向阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)及其他類型癡呆的過渡階段[1]。有研究顯示,在5年的隨訪中,有32%的MCI患者發(fā)展為AD[2-3]。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技術(shù)能夠通過檢測腦組織中水分子的擴散運動來評估微結(jié)構(gòu)的變化,可為MCI的病理機制研究和認(rèn)知障礙的嚴(yán)重程度評估提供重要信息[4]。MCI與一些腦神經(jīng)纖維束有關(guān)[5],其中弓狀束損傷與MCI密切相關(guān)。目前在AD治療中,尚無可以減緩或阻止神經(jīng)元破壞和損傷的藥物,但在MCI階段給予早期治療,可能有助于改善認(rèn)知功能障礙或停止向AD進(jìn)展[6-7]。因此,尋找適用于MCI診斷和進(jìn)展監(jiān)測的影像學(xué)診斷方法對于預(yù)防AD具有重要意義。本研究旨在基于DTI技術(shù)探討腔隙性腦梗死患者的弓狀束微結(jié)構(gòu)改變對輕度認(rèn)知功能的影響,現(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1研究對象 選擇2022年9月至2023年6月雙鴨山市人民醫(yī)院收治的弓狀束走行區(qū)域內(nèi)腔隙性腦梗死患者64例,其中男30例,女34例,年齡50～70(61.53±5.87)歲,受教育年限6～16[9.00(6.00,12.00)]年。根據(jù)蒙特利爾認(rèn)知評估(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)量表評分將患者分為MCI組(MoCA量表評分≥16分且<26分,35例)和非MCI組(MoCA量表評分≥26分,29例)。另外,根據(jù)核磁頭部平掃所得的腔隙性腦梗死病灶數(shù)進(jìn)行亞組劃分：N<2、2≤N<4、N≥4。于同期納入年齡、性別、受教育年限與患者相匹配的20名本院健康體檢者作為對照組。本研究獲雙鴨山市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn),研究對象簽署知情同意書。

1.2納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)行核磁頭部平掃加DTI檢查。(2)MCI組和非MCI組符合弓狀束走行區(qū)域內(nèi)腔隙性腦梗死的診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]。(3)完成MoCA量表初步診斷。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)有心、肺、腦、腎等嚴(yán)重疾病不能耐受磁共振檢查者。(2)有幽閉恐懼癥等不能行磁共振檢查者。(3)有大面積腦梗者。(4)有其他重大腦部疾病史或腦部手術(shù)史者。(5)有惡性腫瘤病史者。

1.3影像學(xué)檢查方法 患者于門診檢查或入院當(dāng)日(健康體檢者于體檢當(dāng)日)使用Siemens Healthcare Gmbh公司生產(chǎn)的Siemens 3.0T磁共振掃描儀行核磁頭部平掃加DTI檢查,頭部平掃診斷出腔隙性腦梗死,且單個腔梗病灶直徑應(yīng)>0.2 cm且<1.5 cm,DTI檢查弓狀束微結(jié)構(gòu)改變。研究對象取仰臥位,采用頭/頸16通道線圈。常規(guī)序列掃描：軸位t2_flair(重復(fù)時間8 500 ms,回波時間84 ms),軸位t2_tse(重復(fù)時間5 000 ms,回波時間130 ms),軸位t1_tse(重復(fù)時間2 000 ms,回波時間11 ms),矢狀位t2_tse(重復(fù)時間5 000 ms,回波時間130 ms)。DTI掃描時利用單獨采集模式的并行采集技術(shù),結(jié)合平面回波成像序列：重復(fù)時間/回波時間=3 500/95 ms,視野22×22 cm,矩陣128×128,層厚4 mm,無間隔,掃描時間為8 min 48 s。

1.4觀察指標(biāo) (1)各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA)：是水分子各向異性成分占整個彌散張量的比例,其變化范圍為0～1。(2)表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)：描述水分子向不同方向擴散運動的速度和范圍,常用來衡量水分子在人體組織環(huán)境中的彌散運動,即把影響水分子運動的所有因素都疊加成一個觀察值,反映彌散敏感梯度方向上的水分子位移強度。(3)平均彌散率(mean diffusivity,MD)：是DTI參數(shù)之一,反映分子彌散水平和彌散阻力的整體情況,即各個方向上彌散張量的平均值。將掃描獲取的圖像傳遞到工作站進(jìn)行處理,由2名經(jīng)驗豐富的影像學(xué)主治醫(yī)師對受檢者弓狀束的FA值、ADC值、MD值進(jìn)行測量,每個弓狀束走行區(qū)域測量3次,取均值。

1.5MoCA量表評分標(biāo)準(zhǔn) 患者于門診檢查或入院當(dāng)日采用北京版MoCA量表[9]進(jìn)行認(rèn)知功能測定。MoCA量表分值為30分,包括視空間/執(zhí)行功能(5分)、命名(3分)、注意(6分)、語言(3分)、抽象思維(2分)、延遲記憶(5分)和定向(6分)?？偡帧?6分為認(rèn)知功能正常,≥16分且<26分為輕度認(rèn)知功能障礙,10～15分為中度認(rèn)知功能障礙,<10分為重度認(rèn)知功能障礙,即總分越低,提示患者認(rèn)知功能障礙越嚴(yán)重。

2 結(jié)果

2.1三組相同病灶數(shù)左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)比較

當(dāng)病灶數(shù)N<2時,MCI組、非MCI組與對照組左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)FA和ADC水平比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表1。當(dāng)病灶數(shù)2≤N<4及N≥4時,三組左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)FA、MD及ADC水平比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),在病灶數(shù)相同的情況下,MCI組和非MCI組的FA水平低于對照組,且MCI組較非MCI組更低,見表2、表3。當(dāng)病灶數(shù)N<2、2≤N<4及N≥4時,MCI組的ADC水平高于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表1、表2、表3。

表1 病灶數(shù)N<2時左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平比較[M(P25,P75)]

表2 病灶數(shù)2≤N<4時左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平比較[M(P25,P75)]

表3 病灶數(shù)N≥4時左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平比較[M(P25,P75)]

2.2三組相同病灶數(shù)右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)比較

在病灶數(shù)相同的情況下,MCI組、非MCI組與對照組右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)FA、MD及ADC水平比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),且MCI組和非MCI組的FA水平低于對照組,MCI組較非MCI組更低,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表4、表5、表6。病灶數(shù)N≥4時,MCI組和非MCI組的MD水平高于對照組,且MCI組較非MCI組更高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表6。

表4 病灶數(shù)N<2時右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平比較

表5 病灶數(shù)2≤N<4時右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平比較

表6 病灶數(shù)N≥4時右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平比較

2.3MCI組不同病灶數(shù)左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)及MoCA量表評分比較 病灶數(shù)N<2者FA水平和MoCA量表評分高于2≤N<4者和N≥4者;病灶數(shù)2≤N<4者M(jìn)oCA量表評分高于N≥4者,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。病灶數(shù)與MD和ADC水平關(guān)聯(lián)性不顯著(P>0.05),見表7。

表7 MCI組不同病灶數(shù)左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平及MoCA量表評分比較

2.4MCI組不同病灶數(shù)右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)及MoCA量表評分比較 病灶數(shù)N<2者M(jìn)oCA量表評分高于2≤N<4者和N≥4者,病灶數(shù)2≤N<4者M(jìn)oCA量表評分高于N≥4者,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。病灶數(shù)與FA、MD和ADC水平關(guān)聯(lián)性不顯著(P>0.05),見表8。

表8 MCI組不同病灶數(shù)右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平及MoCA量表評分比較

2.5非MCI組不同病灶數(shù)左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)及MoCA量表評分比較 病灶數(shù)N<2者FA水平高于N≥4者,MoCA量表評分高于2≤N<4者和N≥4者,MD水平低于N≥4者;病灶數(shù)2≤N<4者M(jìn)D水平低于N≥4者,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。病灶數(shù)與ADC水平關(guān)聯(lián)性不顯著(P>0.05),見表9。

表9 非MCI組不同病灶數(shù)左側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平及MoCA量表評分比較

2.6非MCI組不同病灶數(shù)右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)及MoCA量表評分比較 病灶數(shù)N<2者FA水平高于2≤N<4者和N≥4者,MD水平低于N≥4者,MoCA量表評分高于N≥4者;病灶數(shù)2≤N<4者M(jìn)D水平低于N≥4者,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。病灶數(shù)與ADC水平關(guān)聯(lián)性不顯著(P>0.05),見表10。

表10 非MCI組不同病灶數(shù)右側(cè)弓狀束DTI彌散指標(biāo)水平及MoCA量表評分比較

3 討論

3.1MCI與一些腦神經(jīng)纖維束相關(guān)[5],其中弓狀束損傷不僅與MCI有關(guān),亦與失語癥及智商密切相關(guān)。已有研究表明,弓狀束損害性改變可導(dǎo)致失語癥[10],并且弓狀束數(shù)量減少與智商降低呈正相關(guān)[11]。在臨床上,患者的6個主要認(rèn)知領(lǐng)域,即語言、學(xué)習(xí)和記憶、社會功能、視覺空間功能、復(fù)雜注意力和執(zhí)行功能,其中一個或多個認(rèn)知域發(fā)生損害即為認(rèn)知功能障礙[12]。認(rèn)知功能的損害是由多種原因造成,最主要的原因為腦血管疾病,其中腔隙性腦梗死雖然治愈后表現(xiàn)良好,但有反復(fù)發(fā)作的跡象,其出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙的風(fēng)險更高[13]。

3.2本研究中,MCI組、非MCI組與對照組在病灶數(shù)相同的情況下,FA水平均以MCI組患者最低,說明在MCI患者中,FA水平變化更具有代表性。FA值越大表示白質(zhì)纖維髓鞘化程度、完整性越高。FA值在0～19歲之間上升,在20～42歲達(dá)到峰值后下降,MD值則表現(xiàn)出相反趨勢,在18～41歲時達(dá)到最低值后上升[14]。Yeatman等[15]研究發(fā)現(xiàn),左側(cè)弓狀束的擴散度與語音意識技能相關(guān),而弓狀束的密度與語音記憶和閱讀技能相關(guān)。大量DTI白質(zhì)纖維束示蹤的研究已經(jīng)證實,白質(zhì)纖維束的FA值降低表明纖維束受損。Siasios等[16]發(fā)現(xiàn)腦積水所致白質(zhì)纖維束損傷時FA值降低。Breier等[17]研究發(fā)現(xiàn)左半球的上縱束和弓狀束的損傷越嚴(yán)重,FA值越低,上縱束和弓狀束的損傷與復(fù)述能力和腦卒中后的理解缺陷有關(guān)。Basser和Jones[18]證實纖維束的FA值可以反映腦白質(zhì)的完整性,FA值降低提示纖維束有損傷或完整性降低。Mielke等[19]研究表明,從正常人發(fā)展為AD的過程中,特定纖維束FA值呈降低趨勢,并且在短時間內(nèi)是穩(wěn)定的。Xu等[20]發(fā)現(xiàn),與正常人比較,輕度認(rèn)知功能損傷患者M(jìn)D值顯著升高。Zhang等[21]發(fā)現(xiàn),與正常人相比,遺忘型MCI患者左邊緣皮質(zhì)ADC值明顯升高,說明ADC可以量化遺忘型MCI和AD微觀結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致的水分子彌散性改變。

3.3本研究結(jié)果顯示,MCI組不同病灶數(shù)同側(cè)弓狀束MoCA量表評分隨著病灶數(shù)增多而降低,病灶數(shù)N<2者,左側(cè)弓狀束FA水平高于2≤N<4者和N≥4者,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。在非MCI組中,左側(cè)弓狀束病灶數(shù)N<2者FA水平和MoCA量表評分高于N≥4者,病灶數(shù)2≤N<4者M(jìn)oCA量表評分低于N<2者;右側(cè)弓狀束病灶數(shù)N<2者FA水平高于2≤N<4者和N≥4者,MoCA量表評分高于N≥4者,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),且非MCI組的MoCA量表評分降低幅度沒有MCI組明顯。MoCA量表評分可以對腔隙性腦梗死引起的認(rèn)知功能損傷進(jìn)行有效篩選,且在臨床上,MoCA量表評分在識別認(rèn)知障礙的敏感性和特異性方面均有一定優(yōu)勢[22]。有研究顯示,腔隙性腦梗死患者病變多發(fā)生于大腦深部的基底節(jié)區(qū)及腦干等部位,導(dǎo)致局部腦組織缺血缺氧,進(jìn)而引起腦白質(zhì)病變[23-24]。腔隙性腦梗死患者出現(xiàn)腦白質(zhì)病變后,除伴有運動、感覺障礙外,還可出現(xiàn)不同程度的認(rèn)知功能障礙,且認(rèn)知功能受損程度與其腦白質(zhì)病變程度存在一定聯(lián)系[25-26]。目前關(guān)于MCI的研究主要集中于梗死灶部位、數(shù)目及體積與認(rèn)知領(lǐng)域損害的關(guān)系[27]。一般而言,額葉、顳葉及邊緣系統(tǒng)處的腔隙性腦梗死引起的MCI較其他部位的臨床表現(xiàn)嚴(yán)重[28],纖維束功能降低更明顯[29]。Liu等[30]研究結(jié)果表明,左側(cè)弓狀束的完整性與幕式記憶功能、語言功能呈正相關(guān)。Liu等[30]和Wang等[31]的研究都發(fā)現(xiàn),在遺忘型MCI患者中,連接兩側(cè)額葉的連合纖維胼胝體受損。Liu等[30]研究顯示,在腦白質(zhì)病變中,MD值比FA和ADC值更敏感。

綜上所述,與MCI組對比,非MCI組弓狀束損傷程度較低,尚可完成部分信息傳遞功能。腔隙性腦梗死病灶數(shù)量越多,DTI彌散指標(biāo)FA值越低,弓狀束損傷越嚴(yán)重,且完整性越低,MoCA量表評分越低。本研究結(jié)果表明,腔隙性腦梗死患者弓狀束微結(jié)構(gòu)改變與MCI有相關(guān)性,對弓狀束走行區(qū)域內(nèi)的腔隙性腦梗死患者行核磁頭部平掃加DTI檢查弓狀束微結(jié)構(gòu)改變并結(jié)合MoCA量表評分可以作為評估MCI及預(yù)防AD的重要方法。