靜息態fMRI研究遺忘型與小血管性輕度認知障礙功能連接密度變化

李曉舒，王海寶，余永強，田仰華，周珊珊，李小虎，徐麗艷

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靜息態fMRI研究遺忘型與小血管性輕度認知障礙功能連接密度變化

李曉舒1，王海寶1，余永強1，田仰華2，周珊珊2，李小虎1，徐麗艷1

目的 運用靜息態功能磁共振研究遺忘型輕度認知障礙（aMCI）與小血管性輕度認知障礙（svMCI）功能連接密度變化，加深其腦機制的認識。方法 采集14例aMCI患者（aMCI組）、13例svMCI患者（svMCI組）與23例正常對照者（HC組）靜息態功能磁共振數據，采用DPARSFA進行數據處理，獲得功能連接密度FCD圖，采用SPM8軟件進行統計分析。結果 3組間FCD顯著差異腦區包括右側枕上回、右側楔前葉、右側頂上小葉、右側海馬旁回及左側顳下回。與HC組比較，aMCI組右側枕上回、右側楔前葉、右側頂上小葉FCD減低；svMCI組右側海馬旁回FCD增加。而與aMCI組比較，svMCI組左側顳下回FCD相對增加。結論 功能連接密度在3者間存在差異，svMCI組與aMCI組FCD表現不同，提示兩者間可能存在不同的神經病理機制。

遺忘型輕度認知障礙；小血管性輕度認知障礙；功能連接密度；靜息態功能磁共振

網絡出版時間：2016-6-6 13：52：32 網絡出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20160606.1352.058.html

輕度認知障礙（mild cognitive impairment，MCI）指記憶或認知功能下降，主訴存在認知行為上的改變，且可被神經心理測驗證實，但尚未達到癡呆標準，亦未影響到患者社會功能及日常生活能力［1］。其中遺忘型輕度認知障礙（amnestic MCI，aMCI）與阿爾茲海默病（Alzheimer's disease，AD）關系密切，有類似的臨床和大腦影像學特點，且進展為AD的幾率大，被認為是AD前期［2］。而顱內小血管病變（small vessel disease，SVD）指磁共振成像顯示的腔隙性腦梗死或白質病變、白質高信號、小的軟化灶、血管周圍疏松間隙、微小出血灶等［3］，其導致的小血管性輕度認知障礙（small vascular MCI，svMCI）某種程度上被認為是血管性癡呆的前期［4-5］。aMCI與svMCI伴發的概率隨年齡增加而增大。目前研究［6］顯示兩者之間既存在分離又存在一定程度上的交叉。腦功能連接密度（functional connectivity density，FCD）是一種基于體素數據驅動的快速計算方法，可從密度角度反映節點在信息處理中的作用［7］。以往研究多集中在功能連接強度上，從連接密度的角度觀察兩者間的共性和差異，既往研究甚少。該研究運用靜息態fMRI初步探索aMCI與svMCI功能連接密度變化，以期加深對兩者腦機制的認識。

1　材料與方法

1.1病例資料 病例組：選取2014年1月～2015 年3月于安徽醫科大學第一附屬醫院神經內科記憶障礙門診患者。aMCI組 14例，其中男7例，女7例，年齡51～83（66.43±9.50）歲，受教育程度6～16（10.71±3.60）年；svMCI組13例，其中男7例，女6例，年齡54～78（66.85±6.74）歲，受教育程度6～16（10.15±3.91）年。aMCI入組標準：有記憶障礙主訴和記憶減退的客觀證據（記憶功能評分在匹配組分值1.5標準差以下）；日常生活中基本保持功能的獨立性；患者無明顯癡呆表現，簡易精神智能狀態量表（MMSE）評分≥24分（校正后）。能排除其他可能引起腦功能衰退的疾病或因素（如軀體疾病、免疫異常、甲狀腺功能異常、抑郁癥、卒中危險因子、腦外傷、藥物和酒精中毒及精神藥物等）；排除肉眼可見的腔隙性腦梗死、明顯的白質高信號、顱內軟化灶及大范圍腦梗死病灶。svMCI入組標準：有單項或多項MCI的臨床表現；MMSE評分≥24分（校正后）；排除其他可能引起腦功能衰退的疾病或因素（如軀體疾病、免疫異常、甲狀腺功能異常、抑郁癥、腦外傷、藥物和酒精中毒及精神藥物等）；常規頭顱磁共振影像學表現為有多發皮層下腔隙性梗死灶或廣泛的白質高信號、小的軟化灶等，且排除有大面積腦梗死、分水嶺梗死或有大面積軟化灶的病例。正常對照（healthy control，HC）組23例，均來自于社區志愿者，其中男10例，女13例，年齡50～78（63.57±6.96）歲，受教育程度大致與MCI組相匹配。入組標準：無記憶障礙主訴；MMSE評分≥28分；無嚴重軀體疾病；目前精神狀況良好，既往無精神、認知和執行功能障礙史；無精神疾病家族史；無腦外傷、腦卒中、藥物服用及長期大量飲酒史。常規MR掃描未見明顯的梗死灶及其他器質性病變。被試實驗前均簽署知情同意書。

1.2MRI設備及檢查方法 采用美國通用電氣GE公司生產的HDxt 3.0T超導型全身磁共振成像系統。八通道頭線圈。掃描前囑被試者閉眼，盡量保持安靜清醒狀態，平躺于檢查床，雙側頭部放置海綿墊以固定頭部。常規定位，勻場，掃描常規T1加權（T1WI）、T2加權（T2WI）、抑水像（FLAIR）序列，并采集靜息態磁共振功能相。靜息態fMRI掃描采用SE/EPI序列，設置參數回波時間（TE）=30 ms，重復時間（TR）=2 000 ms，翻轉角 90°，掃描視野（FOV）24 cm×24 cm，矩陣64×64，層數34層，層厚為3.0 mm，間隔為0.8 mm，掃描時間總計15 min。

1.3圖像處理 運用DPARSFA 2.3軟件對靜息態MR數據進行批量處理，剔除每個功能序列前10幅全腦圖像后，進行時間層校正、頭動校正、使用多元線性回歸分析方法去除協變量，包括6個頭動參數、全腦白質及腦脊液偽影，選用0.01～0.08 HZ頻率進行濾波，重采樣為3 mm×3 mm×3 mm體素，空間配準至EPI標準MNI模板。剔除頭動平移＞2.5 mm或旋轉＞2.5°者，利用DPARSFA軟件中的degree centrality選項計算出FCD值，相關系數r值取0.25，再利用SPM8軟件對FCD值進行平滑處理，平滑核選擇全寬半高8 mm高斯核，得到平滑后的二值化的平均FCD值，用于下一步統計分析。使用SPM8軟件建立一般線性模型，3組資料間采用One-Way ANOVA對3組的FCD腦圖進行方差分析和多重比較分析，得到3組之間存在差異的腦區（F= 5.94，P＜0.005，未校正），用xjview軟件看圖，并提取差異腦區做為mask，用于事后比較，用SPM8軟件得出兩兩間差異的腦區（P＜0.005，未校正）；簇團塊大小均取20體素。

1.4統計學處理 臨床基線資料采用SPSS 10.0軟件進行分析，數據用±s表示。影像圖像數據用SPM8軟件分析。3組資料間采用單因素方差分析，并進行事后檢驗。

2　結果

2.13組間連接密度差異腦區 aMCI、svMCI和HC 3組之間連接密度存在差異的腦區有右側枕上回、右側楔前葉、右側頂上小葉、右側海馬旁回及左側顳下回（圖1、表1）。

表1　aMCI、svMCI和HC組FCD存在差異腦區

圖1　3組間連接密度差異腦區

2.2兩兩組間比較連接密度差異腦區 兩兩間比較分析顯示：aMCI組與HC組比較其連接密度減弱的腦區包括右側枕上回、右側楔前葉、右側頂上小葉。而svMCI組較HC組連接密度增強的腦區為右側海馬旁回。svMCI組較aMCI組連接密度增強的腦區為左側顳下回（表2）。

表2　兩兩間比較FCD存在差異腦區

3　討論

FCD是一種改進的基于圖論的功能連接新算法，是一種快速的基于體素數據驅動的計算方法，用于描述某個體素與全腦其他所有體素之間的連接數目［8-10］。不同于傳統的功能連接強度（functional connectivity strength，FCS），用于反映兩個體素或兩個興趣區或網絡之間的連接強度，FCD反映的是一對多的連接關系。一個高FCD值的體素說明該體素與腦區很多其他的體素間存在功能連接，該節點在信息處理過程中可能發揮著更重要的作用［7］。因而FCS與FCD反映不同的功能連接屬性，探索FCD的改變也許可以提供FCS探測不到的額外信息。

正常靜息狀態下存在默認網絡系統（DMN），靜息態時處于高激活狀態，任務態時激活程度則減低［11-12］。在內部監視、空間定位、記憶過程中均起關鍵作用，是大腦進行高級認知活動的基礎。DMN組成包括后扣帶回、楔前葉、雙側頂下小葉及腹內側前額葉［13］。目前研究［14-15］顯示，DMN在AD患者、MCI，甚至在主觀認知抱怨的患者中均存在異常。本研究顯示作為默認網絡系統的組成腦區之一的楔前葉在aMCI患者中較正常對照者功能連接密度減低，從功能連接密度的角度說明默認網絡的節點在aMCI患者中確實存在改變。此外與正常對照者相比，aMCI患者尚存在頂葉、枕葉功能連接密度的減弱，這可能與AD是一種更全面的衰退有關，在其前期aMCI階段，就在一定程度上刻畫了它的這種屬性。

svMCI患者與正常對照者比較，未發現功能連接密度減低區，相反其右側海馬旁回功能連接密度較正常對照者反而增加，而左側顳下回功能連接密度較aMCI患者增加。海馬旁回及顳葉與記憶密切相關，參與記憶和辨認物體細節等復雜的認知歷程，這可以解釋血管型MCI患者一般記憶障礙主訴并不十分突出，而遺忘型MCI患者則出現的較為突出的遺忘癥狀。此外連接密度的增強可能也提示存在一定程度上的代償，用于彌補svMCI患者其他認知領域能力的下降。本研究局限之處在于樣本含量較少，統計力度尚不夠強，但仍可以反映一定的趨勢。后期將繼續加大樣本含量，進一步來驗證實驗結果。

綜上所述，初步探索功能連接密度在aMCI、svMCI及HC 3組之間存在差異。與HC組比較，aMCI表現為部分腦區連接密度減弱；而SVMCI在右側海馬旁回連接密度增強，且與aMCI比較，左側顳下回功能連接密度增強。這與aMCI表現不同，提示兩者間可能存在不同的神經病理機制，有待進一步探索驗證。

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Resting-state fMRI study on changes of functional connectivity density in amnestic mild cognitive impairment and small vascular mild cognitive impairment

Li Xiaoshu，Wang Haibao，Yu Yongqiang，et al
（Dept of Radiology，The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022）

Objective To observe the changes of functional connectivity density（FCD）in amnestic mild cognitive impairment（aMCI）and small vascular mild cognitive impairment（svMCI）using resting-state fMRI.Methods 14 aMCI patients，13 svMCI patients and 23 health controls（HC）participated in resting-state fMRI examinations. DPARSFA was used for data processing to get the FCD maps and SPM8 was used for statistic analysis.Results In the right superior occipital gyrus，right precuneus，right superior parietal lobe，right parahippocampal gyrus and left inferior temporal gyrus，the FCD values were significantly different among the 3 groups.Compared with HC，aMCI presented FCD decreased in the right superior occipital gyrus，right precuneus and right superior parietal lobe，while svMCI showed increased FCD in the right parahippocampal gyrus.Compared with aMCI，svMCI showed FCD increase in the left inferior temporal gyrus.Conclusion There exist FCD differences among the 3 groups.svMCI shows different FCD compared with aMCI，which indiciates that there may be different neuropathology mechanisms between those two diseases.

amnestic mild cognitive impairment；small vascular mild cognitive impairment；functional connectivity density；resting-state functional MRI

R 814.46

A

1000-1492（2016）07-1046-04

2016-01-18接收

國家自然科學基金（編號：81171326）；高等學校博士學科點專項科研基金聯合資助課題（編號：20123420110001）；安徽省科技攻關項目（編號：1301042202）

安徽醫科大學第一附屬醫院1放射科、2神經內科，合肥230022

李曉舒，女，博士研究生；余永強，男，教授，主任醫師，博士生導師，責任作者，E-mail：yuyongqiang@hotmail.com