阿爾茨海默病及輕度認知損傷患者PET與MRI分析

段小藝，劉 翔，葉佳俊，高俊剛，鄭 婕，郭佑民

(1.西安交通大學第一附屬醫院醫學影像科PET-CT室，2. 臨床研究中心，陜西 西安 710061)

阿爾茨海默病及輕度認知損傷患者PET與MRI分析

段小藝1*，劉 翔1，葉佳俊1，高俊剛1，鄭 婕2，郭佑民1

(1.西安交通大學第一附屬醫院醫學影像科PET-CT室，2. 臨床研究中心，陜西 西安 710061)

目的探討PET葡萄糖代謝成像與MR結構成像診斷阿爾茨海默病(AD)與輕度認知損傷(MCI)的臨床價值。方法收集AD患者18例(AD組)、MCI患者6例(MCI組)，其中AD患者包括11例中重度AD(中重度AD組)及7例輕度AD(輕度AD組)，另招募10名健康志愿者(對照組)，同期進行PET與MR結構成像，通過視覺評價與定量分析法觀察腦內放射性分布及海馬萎縮情況。結果所有AD患者(18/18,100%)均可見腦內特定區域葡萄糖代謝減低，其中11例中重度AD患者均同時伴有海馬萎縮，7例輕度AD患者中3例可見海馬萎縮；MCI患者中，5例(5/6，83.33%)未見海馬萎縮，但其中2例可見葡萄糖代謝減低。對照組(10/10,100%)均未見海馬萎縮，其中2例可見輕度腦萎縮，FDG分布對稱性輕度減低。結論PET及MRI均可用于診斷AD與MCI，但各有側重，二者聯合應用有利于進一步提高對AD的診斷能力。

阿爾茨海默病；認知功能障礙；正電子發射型體層攝影術；磁共振成像；診斷顯像

表1 各組受試者臨床特征

癡呆類疾病在全球范圍發病率逐年升高，其中以阿爾茨海默病(Alzheimer's disease， AD)居多，60歲及以上人群均存在罹患AD的風險，概率甚至高于中風和腫瘤[1-2]。對于AD的診斷，尤其是早期診斷，一直是困擾臨床的難題，傳統診斷主要依賴于自覺癥狀、神經心理測試與臨床經驗，缺乏客觀診斷依據，對無癥狀或癥狀輕微的前驅期患者及癥狀不典型者易漏診[3]。近年來，不斷更新的AD診斷標準中補充了病理生理學指標、腦結構、功能、代謝類指標(MRI、PET)及腦脊液標志物等，并對AD的發生、發展過程進行了細分；同時，強調輕度認知損傷(mild cognitive impairment, MCI)與AD的關系及其重要性[4-5]。然而，目前上述診斷標準尚未廣泛應用于臨床，其價值正在進一步驗證中。本研究對AD及MCI患者進行PET與MR聯合成像，評價PET聯合MR成像對提高AD診斷準確率的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年1月—2017年6月間我院門診收治的AD或MCI患者共24例，包括AD患者18例(AD組)、MCI患者6例(MCI組)。AD及MCI診斷標準參照美國神經病學-語言障礙和卒中-老年癡呆和相關疾病協會標準[6-7]，包括患者個人信息、體格/神經系統檢查、神經心理學測試及評價量表；量表包括簡易智力狀態檢查(mini-mental state examination， MMSE)量表、日常生活活動能力(activities of daily living， ADL)量表和蒙特利爾認知測評(Montreal cognitive assessment， MoCA)量表。AD組中，又依據MMSE評分分為中重度AD(≤20分)組(11例)和輕度AD(21～26分)組(7例)。同期招募10例健康者作為對照組。各組受試者的基本資料見表1。所有受試者均為右利手，排除能引起癡呆或認知障礙的血管性疾病、精神和神經系統疾病，無腦占位性病變及腦外傷史。本研究經我院倫理委員會批準，受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 PET/CT檢查 采用Philips TF64 PET掃描儀，對各組受試者均行PET掃描。PET示蹤劑18氟標記脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)為我院自行制備，生產設備為GE MINItrace小型回旋加速器及FDG合成模塊。檢查前受試者空腹6 h以上，并控制血糖(<11.1 mmol/L)。通過靜脈注射18F-FDG，劑量4.44 MBq/kg體質量,安靜休息40 min后行腦部PET掃描，采用3D模式采集10 min，PET數據經CT衰減校正、迭代法重建后傳送至系統自帶EBW工作站進行圖像重建。

1.2.2 MR檢查 采用GE HDxt3.0T MR掃描儀，對所有受試者均于PET掃描完成后1周內進行MR掃描。采用三維快速梯度擾相回波(fast spoiled gradient echo， 3D-T1 FSPGR)序列，TE 10.8 ms，TR 4.8 ms，FA 15°，矩陣256×256，層厚1 mm，無間隔，掃描范圍前界達白質前連合，后界至后連合水平。

1.3 圖像判讀 由1名高年資核醫學醫師及1名高年資MR診斷醫師采用盲法分別分析PET及MRI數據。PET圖像分析：核醫學醫師通過視覺觀察腦內示蹤劑分布情況，而后利用系統自帶腦代謝分析軟件NeuroTMversion 3.5對示蹤劑分布減低區進行精確定位及定量，將PET成像結果與標準腦代謝模板比對，以低于1.65個標準差以上視為代謝顯著減低。MRI圖像分析：MR診斷醫師采用視覺評價法，觀察各腦區有無結構異常，重點觀察海馬形態變化，以海馬正常的卵圓外形消失、鄰近側腦室顳角擴大及環池腦脊液體積增加作為海馬萎縮的視覺評價標準。

1.4 統計學分析采用SPSS 20.0統計軟件進行數據分析，計量資料以±s表示，計數資料以百分數表示。各組受試者性別比較采用χ2檢驗，受試者年齡、受教育程度比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用獨立樣本t檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 臨床特征比較 中重度AD組、輕度AD組、MCI組及對照組間，受試者年齡差異有統計學意義(P=0.04)；組內兩兩比較顯示，中重度AD組受試者年齡大于對照組(P=0.006)；各組間性別、受教育程度差異均無統計學意義(P均>0.05)。

表2 AD及MCI組受試者腦內FDG分布定量分析

圖1 軸位與冠狀位MR T1WI顯示海馬萎縮情況 A、B.AD患者，男，68歲，雙側海馬顯著萎縮(箭)，呈飄帶狀，顳角變寬； C、D.MCI患者，女，64歲，海馬(箭)未見明顯萎縮； E、F.健康志愿者，男，64歲，海馬(箭)未見明顯萎縮

2.2 MRI與PET表現 MRI視覺評價顯示，對照組所有受試者海馬呈卵圓形，其中2例可見輕度腦萎縮，但海馬形態未見明顯變化。輕度AD組7例中3例通過視覺觀察可見海馬萎縮，4例無海馬萎縮；中重度AD組海馬結構均可見不同程度萎縮，表現為海馬結構平扁、側腦室顳角增寬、環池腦積液空間擴大；MCI組6例中5例未見海馬形態異常，1例表現為輕度萎縮同時伴有大腦皮層的萎縮。見圖1。18F-FDG PET成像視覺觀察，所有出現海馬萎縮的AD及MCI患者均可見特定腦區FDG分布減低，多集中于后扣帶回、頂葉、顳葉、部分額葉，且以左側為主，未累及枕葉、基底核、腦干和小腦。輕度AD組中4例無海馬萎縮者均可見局部腦區FDG分布減低；MCI組5例無海馬萎縮者中，2例可見FDG分布減低，另3例未見FDG異常分布。對照組受試者上述AD及MCI相關區域均未見FDG分布減低，2例輕度腦萎縮者雙側頂葉和顳葉FDG分布對稱性輕度減低。見圖2。

腦代謝定量分析顯示，AD患者均存在特定腦區FDG分布減低，其中重度AD組FDG減低區范圍最廣且程度最重；MCI組中3例可見FDG分布減低，且FDG減低區集中于左后扣帶回及左下額葉；見表2。對照組中2名受試者定量分析可見局部腦區FDG分布減低，無規律性。見圖3。

2.3 PET與MRI對照 AD組18例中，14例PET顯示FDG分布減低且MRI可見海馬萎縮，4例PET亦可見FDG分布減低但MRI未見海馬萎縮征象。MCI組3例PET顯示FDG分布減低者中，1例MRI可見海馬萎縮，另2例未見海馬萎縮。對照組中2例PET顯示FDG分布輕度對稱性減低者MRI均未見海馬萎縮。見表3。

圖2 軸位PET/CT成像 A、B.AD患者，男，68歲，雙側額葉、頂葉、左側后扣帶回FDG分布減低，同時伴有輕度腦萎縮； C、D.MCI患者，女，64歲，右側頂上小葉及后扣帶回FDG分布減低； E、F.健康志愿者，男，64歲，雙側放射性分布對稱，未見明顯FDG分布減低區

3 討論

近年來，PET在以阿爾茨海默病為主的癡呆類疾病的診斷中發揮著重要作用。有研究[8-10]顯示，在癡呆癥狀尚未出現或因癥狀不明顯而未被察覺的階段，即可出現特定腦區葡萄糖代謝減低，且減低程度與病情發展顯著相關。因此，PET腦葡萄糖代謝成像在AD早期診斷與病情監測方面顯示出巨大應用前景。然而，影響腦葡萄糖代謝水平的因素較多，鑒別診斷存在一定困難，于是人們探索聯合多種示蹤劑以提高AD診斷準確性[11-12]。既往筆者也曾嘗試聯合FDG與淀粉樣蛋白類示蹤劑PIB進行PET成像，但此類示蹤劑成本昂貴，檢查過程復雜，不適于臨床推廣，MRI能夠精確顯示腦區細微結構變化，操作簡單且無輻射，有望作為PET成像的輔助和補充，從而提高對AD的診斷準確性。

海馬萎縮是AD的重要判斷指標，本研究結果顯示，77.78%(14/18)的AD患者MRI可見海馬不同程度萎縮，且以中重度AD患者更為明顯。但部分早期AD或MCI患者MRI視覺觀察多表現為海馬結構正常，于是海馬體積測量軟件應運而生，其有望提高MR對于早期AD的診斷能力，但目前尚未形成統一結論[13-15]。基于此，本研究未將海馬體積測量納入研究內容。

本研究結果顯示，中重度AD患者均顯示特定腦區葡萄糖代謝減低，主要分布于頂葉、顳葉、后扣帶回和額葉，同時顯示海馬不同程度萎縮，輕度AD及MCI患者中69.23%(9/13)未見明顯海馬萎縮，但部分腦區仍可見葡萄糖代謝減低，由此提示對于MRI海馬結構無明顯異常的患者，PET葡萄糖代謝成像可能更為靈敏，更有利于較早發現輕度AD及MCI。

本研究尚存在不足之處：①樣本量偏少，且以老年人為主，無法完全排除腦增齡性改變對結果產生的影像，中重度AD組與對照組年齡構成不匹配也可能導致偏倚；②腦血管病變(cerebrovascular disease， CAD)是導致癡呆發生的另一重要因素，單純通過MR結構成像難以完全排除腦血管異常，影響結果的可靠性。在今后的研究中，課題組將進一步擴大樣本量，增加磁共振血管造影指標等，以獲得更多有價值的信息。

圖3 PET腦葡萄糖代謝成像定量分析 A.AD患者，男，60歲，左內側額葉、左下額葉、左后扣帶回FDG分布顯著減低； B.MCI患者，男，63歲，左下頂葉、左下額葉FDG攝取減低； C.健康志愿者，男，60歲，前扣帶回、左下額葉FDG攝取輕度減低

組別MR顯示海馬萎縮PET示蹤劑分布減低(例/名)有無AD組(n=18)有140無40MCI組(n=6)有10無23對照組(n=10)有00無28

總之，聯合MRI顯示海馬萎縮及PET顯示FDG攝取減低有助于進一步提高對AD的診斷能力。值得注意的是，PET與MR具有各自優勢和適用范圍，PET注重代謝變化，靈敏度高，有利于早期發現AD，MRI則著重于顯示腦組織細微結構變化，并可結合強大的圖像后處理功能及各類分析軟件，進一步觀察分析；二者聯合應用有望實現優勢互補，從而更具臨床應用價值。

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AnalysisofPETandMRIinAlzheimerdiseaseandmildcognitiveimpairment

DUANXiaoyi1*,LIUXiang1,YEJiajun1,GAOJungang1,ZHENGJie2,GUOYoumin1

(1.PET-CTDivision，DepartmentofMedicalImaging， 2.ClinicalResearchCenter,theFirstAffiliatedHospitalofXi'anJiaotongUniversity,Xi'an710061，China)

ObjectiveTo observe the application value of PET glucose metabolic imaging and MR structural imaging in diagnosis of Alzheimer disease (AD) and mild cognitive impairment (MCI).MethodsTotally 18 patients with AD (AD group), 6 patients with MCI (MCI group) and 10 healthy volunteers (HC group) were enrolled. There were 11 cases of moderate or severe AD and 7 cases of mild AD in AD group. PET and structural MR imaging of the brain were performed. The radioactivity distribution in the brain and the hippocampal atrophy were observed through visually evaluation and quantitative analysis.ResultsThe glucose metabolism reduced in certain regions of the brain in all AD patients (18/18,100%). Among them, 11 patients with moderate or severe AD accompanied hippocampal atrophy, while 3 of 7 patients with mild AD showed hippocampal atrophy. No hippocampal atrophy was found in 5 patients with MCI (5/6， 83.33%), but 2 of them showed decreased radioactivity in the brain. The symmetric mild diminution of radioactivity distribution without hippocampal atrophy was found in all subjects in HC group (10/10， 100%). Two cases in HC group showed mild encephalanalosis.ConclusionBoth of PET glucose metabolic imaging and MR structural imaging can be used to diagnose AD or MCI with different focus. Combination of these two techniques is helpful to improving diagnostic accuracy.

Alzheimer disease; Cognitive dysfunction; Positron-emission tomography; Magnetic resonance imaging; Diagnostic imaging

西安交通大學第一附屬醫院臨床研究面上項目(XJTU1AF-CRF-2015-013)。

段小藝(1974—)，女，陜西西安人，博士，主任醫師。研究方向：重大疾病的分子影像學研究。

段小藝，西安交通大學第一附屬醫院醫學影像科PET-CT室，710061。E-mail: duanxy@mail.xjtu.edu.cn

2017-08-07

2017-10-16

R742； R817.4

A

1003-3289(2017)11-1624-06

10.13929/j.1003-3289.201708031