擴散張量成像技術評估認知功能損害腦白質區變化的價值

楊紅菊　吳艷瑞　陳　偉　白　松

(昆明醫科大學第一附屬醫院干療科，云南　昆明　650032)

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擴散張量成像技術評估認知功能損害腦白質區變化的價值

楊紅菊吳艷瑞1陳偉2白松

(昆明醫科大學第一附屬醫院干療科，云南昆明650032)

目的分析阿爾茨海默病(AD)患者白質區改變與認知功能損害的關系，評估擴散張量成像技術(DTI)在AD患者的診斷及病情監測中的價值。方法選取AD組20例、正常對照組20例，用神經心理學量表對患者的認知功能進行評估，并對AD組DTI測定白質的各向異性分數(FA)、平均彌散度(MD)與認知功能評分進行相關性分析。結果與正常對照組相比，AD患者扣帶后部、胼胝體壓部白質的FA值顯著減低，MD值顯著增加(P<0.01)，額葉、頂葉、胼胝體膝部白質的FA值減低，額葉白質MD值增加(P<0.05)，扣帶后部、胼胝體膝部、壓部FA、MD與簡易精神狀態量表(MMSE)、成人韋克斯勒智力量表(WAIS)、AD評定量表-認知部分(ADAS-Cog)顯著相關(P<0.01)，額、頂葉FA、MD與MMSE、ADAS-Cog相關(P<0.05)。結論腦白質微觀結構損傷程度和完整性變化是導致AD病人認知功能異常的重要原因，FA、MD值與AD病情發展相關。

擴散張量成像；認知功能損害；白質區

阿爾茨海默病(AD)的診斷主要依靠磁共振和神經心理學檢查。本研究運用擴散張量成像(DTI)分析認知功能損害白質區的變化，并分析其與臨床認知功能改變的相關性。

1　資料與方法

1.1臨床資料2008年6月至2011年9月在昆明醫科大學第一附屬醫院干療科、神經內科病房完成病例收集。病例選擇符合美國神經病學卒中研究所AD及相關疾病協會(NINCDS-ADRDA)診斷標準。所有患者均由兩位神經內科醫師做出診斷，兩組病例年齡≥60歲，受教育程度相當，均為右利手，排除高血壓、糖尿病、精神病史、酒精或藥物濫用、腫瘤等。AD組20例，男11例，女9例，年齡(76.05±8.07)歲，簡易精神狀態量表(MMSE)評分7～17〔平均(12.50±4.84)〕分及成人韋克斯勒智力量表(WAIS)評分60～86〔平均(73.40±12.78)〕分、AD評定量表-認知部分(ADAS-Cog)評分60～77〔平均(68.87±8.79)〕分。選取健康對照組20例，男13例，女7例，年齡(72.10±4.79)歲；MMSE評分均在28分以上。

1.2檢測方法所有受試對象均使用1.5 T磁共振成像儀進行顱腦掃描，選擇頭部線圈。行DTI掃描之前，所有對象均行T1WI、T2WI、FLA IR序列檢查，掃描參數：Slice=31層，層厚為4.0～5.0 mm，層間距為零。TE=minifull，TR=10 000 ms，Matrix phase×Freq=128×128，NEX=2，Freq dir=S/I，Phase FOV=1.0，FOV=24。Bvalue=1 000，Shots=1，15個不同方向的梯度數據采集，利用SUN工作站DTI后處理軟件行全腦DTI數據處理，重建部分各向異性分數(FA)和平均彌散度(MD)，分別測定胼胝體膝部和壓部、內囊前肢和后肢、額顳頂枕葉白質的FA和MD值，作為評價腦白質各向異性及水分子擴散程度的指標。感興趣區的選擇：內囊前肢及后肢取內囊、額葉取額中回、頂葉取角回、顳葉取顳干，各取3個層面；枕葉取枕極，取2個層面；胼胝體膝部在視交叉層面、胼胝體壓部在下丘層面選取，各取1個層面。各層面及左右對稱的結構均取其平均值，感興趣區大小為20～40。放置感興趣區時，避開灰質結構和腦脊液。

1.3評價指標①DTI測定白質區FA、MD值；②神經心理學檢查：在DTI檢查前，由我院心理測評師統一進行測評：MMSE、WAIS、ADAS-Cog，對患者的認知功能進行評估。

1.4統計學方法采用SPSS19.0軟件行獨立樣本t檢驗和Pearson相關分析。

2　結　果

2.1AD患者腦白質區FA值的變化與正常對照組相比，AD患者扣帶后部、胼胝體壓部白質的FA值減低(P<0.01)，額葉、頂葉、胼胝體膝部白質的FA值減低(P<0.05)，而扣帶前、體部、枕葉、胼胝體部則無明顯變化(P>0.05)。見表1。

2.2AD患者腦白質區MD值的變化與正常對照組相比，AD患者扣帶后部、胼胝體壓部白質MD值增加(P<0.01)，額葉白質MD值增加(P<0.05)，其余腦白質區域的MD值則無明顯變化(P>0.05)。見表1。

2.3AD患者腦白質區FA、MD值與MMSE、WAIS、ADAS-Cog評分的相關性分析扣帶后部、胼胝體膝部、壓部FA與MMSE、WAIS、ADAS-Cog呈正相關(P<0.01)，扣帶后部、胼胝體膝部、壓部MD與MMSE、WAIS、ADAS-Cog呈負相關(P<0.01)；額葉、頂葉FA與MMSE、ADAS-Cog呈正相關(P<0.05)，額葉、頂葉MD與MMSE、ADAS-Cog呈負相關(P<0.05)，而其余腦白質區FA、MD值與MMSE、WAIS、ADAS-Cog評分無相關性(P>0.05)。見表2。

表1　AD組與正常對照組興趣區FA、MD值比較

表2　AD患者各部位FA、MD值與神經心理學量表評分的相關性

3　討　論

AD患者的臨床診斷和監測主要是通過神經心理量表評估，它可以反映患者的語言、空間識別、記憶等認知功能受損情況。AD患者進行性癡呆的病理學改變是皮層區Ⅲ和Ⅴ層大量錐體細胞神經元的丟失，從而引起腦白質聯合纖維傳導束完整性改變，繼之出現認知功能下降〔1〕。FA能反映神經纖維的完整性及損傷情況，高的FA值代表各向異性強，表明腦組織包含大量相似且排列有序的神經細胞；低的FA值則代表彌散增強、屏障作用減低，各向異性低。MD反映擴散張量的各向同性，其數值越大反映了腦組織中水分子的擴散運動能力越強，可以反映腦組織結構變化和損傷程度。因此，DTI是目前唯一能無創追蹤腦白質纖維并反映其解剖連通性的方法，能反映腦組織微結構變化和損傷程度〔2，3〕。研究還發現MMSE與反映AD患者腦白質結構變化引起認知功能減退FA值下降和MD值增加有相關性〔1，4，5〕。

扣帶回屬于邊緣系統的一部分，其前部與認知、感情有關，后扣帶纖維是膽堿系統的一部分，與瞬間記憶有關，在AD病變早期出現改變〔6〕。Takahashi等〔7〕發現扣帶回前、后部的FA值下降，與病理學上髓鞘脫失，軸索、樹突減少造成的華勒變性有關。Yoshiura等〔8〕對不同病程的AD患者的研究表明，扣帶后部白質的改變可以反映AD病程進展的變化，FA與MMSE評分有顯著相關性。本研究提示扣帶后部白質出現腦功能病變與AD病情進展關聯。

額葉白質完整性下降與執行能力相關，AD的執行功能障礙與額葉或相關的皮質下通路功能障礙有關〔9，10〕，頂葉聯合皮質 (Brondmann5、7區)成熟最晚，是參與大腦高級認知功能的重要結構，可接受顳上回、前額葉皮質和扣帶回等部位的投射，同時向前額葉皮質、扣帶回等發出纖維投射，上述各結構病理學改變與AD臨床表現、病情進展有密切關系〔11〕。本研究發現，AD組額葉FA降低，頂葉白質FA減低，MD增加，額、頂葉FA、頂葉MD與ADAS-Cog評分相關，提示在額頂部病理改變與AD臨床表現有密切關系。

AD晚期由于病變由白質擴展到皮質，則新皮層的聯系，如胼胝體會受到累及。胼胝體是連接雙側大腦半球的纖維束，綜合和匯集雙側大腦半球認知功能的聯系通道。人類的情感及各種認知活動，大都需要雙側大腦半球的整合，因此，胼胝體不同部位受損，會出現相應的大腦半球失連接癥狀〔12〕。本研究中，胼胝體膝部、壓部FA值減低、MD值增加與MMSE、ADAS-Cog評分增加有相關性，表明其FA值減低、MD值增加與認知功能的聯系通道受損相關，從而出現認知功能障礙。胼胝體體部DTI參數與正常對照組比較無差異，顯示AD胼胝體選擇性損害很可能與AD病理分布特征及腦白質纖維的相互聯系中斷有關〔12〕，以上結果提示本研究AD患者智力、認知功能出現障礙，病變處于晚期。

綜上，應用DTI能較早發現AD腦白質微觀結構改變，扣帶后部、胼胝體和額、頂葉白質區的FA值減低、MD值增加與神經心理學量表評分相關，反映了FA、MD值與腦白質微結構的病變、組織結構完整性的破壞有關，進一步證實了FA、MD值與AD病情發展有關聯。因此，DTI可以在體外無創監測AD腦白質結構完整性及損傷情況，有助于進一步探討AD的病理機制，還能客觀、有效地監測疾病進展。

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〔2015-01-17修回〕

(編輯趙慧玲/曹夢園)

云南省教育廳重點項目資助(07Z11066)

楊紅菊(1971-)，女，博士，副主任醫師，碩士生導師，主要從事老年病研究。

R743

A

1005-9202(2016)15-3780-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.081

1昆明醫科大學細胞生物學與醫學遺傳學系

2昆明醫科大學第一附屬醫院影像中心