阿爾茨海默病靜息態(tài)功能磁共振研究

于洋

1. 背景

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是一種隱匿性起病、緩慢進(jìn)展的神經(jīng)系統(tǒng)變性病，與β-淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維tau蛋白纏結(jié)，逐漸累積在某些皮層和皮質(zhì)下區(qū)域有關(guān)。其臨床表現(xiàn)最初僅表現(xiàn)為記憶損傷，進(jìn)而逐步累積全面認(rèn)知域，影響個(gè)體的獨(dú)立日常生活功能。AD神經(jīng)病理學(xué)的發(fā)展緩慢，在老年人中由認(rèn)知正常逐漸發(fā)展，從最初癥狀出現(xiàn)，到進(jìn)展為臨床癡呆可能持續(xù)10年或更長(zhǎng)時(shí)間（Amieva et al.， 2008; Johnson et al.， 2009）。輕度認(rèn)知功能損傷（Mild cognitive impairment， MCI）作為一種介于正常衰老和癡呆之間的一種中間狀態(tài)，是一種認(rèn)知障礙癥候群，也是阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease）的早期階段。對(duì)認(rèn)知損傷的準(zhǔn)確臨床評(píng)估對(duì)于疾病分期對(duì)于最佳藥物治療和治療計(jì)劃的制定是至關(guān)重要的。

2. 材料和方法

2.1 被試納入

本研究使用的是ADNI（Alzheimer’s disease Neuroimaging Initiative database， http：//adni.loni.usc.edu）數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包括MCI患者和AD患者的資料。數(shù)據(jù)資料包括磁共振影像數(shù)據(jù)和臨床評(píng)估信息等。本研究使用的數(shù)據(jù)來自于ADNI GO和ADNI 2階段，因?yàn)檫@兩個(gè)階段的數(shù)據(jù)含有RS-fMRI的數(shù)據(jù)。臨床評(píng)估信息包括簡(jiǎn)明精神狀態(tài)量表（MMSE）、聯(lián)合記憶分?jǐn)?shù)以及聯(lián)合執(zhí)行功能分?jǐn)?shù)。本研究一共納入26名AD患者（年齡：71.83±7.34歲）和79名MCI患者（年齡：72.02±7.17歲）。其中，AD患者包括13名男性和13名女性，MCI患者包括40名男性和39名女性。

2.2 磁共振掃描參數(shù)

本研究采用公開數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)均可以從ADNI網(wǎng)站下載（http：//adni.loni.usc.edu/），數(shù)據(jù)采集使用Philips 3.0-Tesla掃描儀進(jìn)行，使用的數(shù)據(jù)包括功能像數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù)。功能像的數(shù)據(jù)參數(shù)如下： 140個(gè)時(shí)間點(diǎn)，TR=3s，TE=30ms，48層，翻轉(zhuǎn)角=80°，矩陣大小為64×64mm2，體素大小為3.31×3.31×3.31mm3。結(jié)構(gòu)像的具體參數(shù)如下：TR=2.3s，TE=2.97ms，170層，翻轉(zhuǎn)角=9°，F(xiàn)OV=256×240mm2，體素大小=1.1×1.1×1.2mm3。

2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理及后處理

本研究使用RESTplus V1.2（www.restfmri.net）進(jìn)行預(yù)處理以及后處理操作。RESTplus V1.2是一個(gè)基于MATLAB開發(fā)的流水線數(shù)據(jù)分析工具包。它可以很方便的對(duì)被試進(jìn)行預(yù)處理以及后處理等操作，數(shù)據(jù)的預(yù)處理步驟包括 1）刪除前10個(gè)時(shí)間點(diǎn)，2）時(shí)間層校正，3）對(duì)每一個(gè)被試進(jìn)行頭動(dòng)校正（剛體變換），4）使用SPM12，根據(jù)每個(gè)被試的分割信息對(duì)被試進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化，5）平滑，F(xiàn)WHM = [6 6 6]，6）去線性趨勢(shì)，7）回歸白質(zhì)信號(hào)、腦脊液信號(hào)、全腦平均時(shí)間序列、Friston-24頭動(dòng)信號(hào) （Yan et al.， 2013），8）濾波0.01Hz-0.08Hz。基于預(yù)處理后的結(jié)果，我們計(jì)算了低頻振幅 （Zang et al.， 2007）。所有的后處理方法均采用Z分?jǐn)?shù)做標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

本研究使用SPSS對(duì)人口學(xué)資料如年齡、性別、簡(jiǎn)明精神狀態(tài)量表、聯(lián)合記憶分?jǐn)?shù)以及聯(lián)合執(zhí)行功能分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。并使用DPABI V4.0對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這里我們對(duì)AD組以及MCI組進(jìn)行雙樣本T檢驗(yàn)，均采用GRF校正，其中individual voxel p < 0.05， cluster level p < 0.05。

3. 結(jié)果

AD組和MCI組在年齡和性別上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但在MMSE評(píng)分（p < 0.0001， t = 12.08）、聯(lián)合記憶分?jǐn)?shù)（p < 0.0001， t = 9.08）和聯(lián)合執(zhí)行功能分?jǐn)?shù)（P < 0.0001， t = 6.70）均存在顯著差異（表1）。

根據(jù)腦影像的結(jié)果，AD患者的低頻振幅在右側(cè)顳下回、右側(cè)梭狀回顯著高于MCI患者，在左側(cè)距狀皮層和左側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)顯著低于MCI患者（圖1）。

在AD的診斷中，醫(yī)護(hù)通常在與患者及家屬訪談時(shí)通過神經(jīng)心理學(xué)篩查測(cè)試中評(píng)估認(rèn)知功能，常用量表如簡(jiǎn)明精神狀態(tài)檢查（MMSE）等。然而，這些量表檢查容易受到受試者日常狀態(tài)變化及測(cè)試者主觀性的影響，其結(jié)果也會(huì)受社會(huì)人口學(xué)因素和個(gè)體認(rèn)知儲(chǔ)備的影響。因此，需要準(zhǔn)確的替代方案來測(cè)量AD中認(rèn)知障礙的進(jìn)展。

在過去幾十年中，對(duì)AD的研究和實(shí)踐中神經(jīng)影像學(xué)所扮演的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變，大腦影像技術(shù)研發(fā)的潛力迅速擴(kuò)大，發(fā)展出了許多新的獲取圖像并分析圖像數(shù)據(jù)的方法（Dickerson et al.， 2011; Waser et al.， 2019）。

5. 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)AD患者與健康被試的低頻振幅以及局部一致性存在顯著差異，并且AD患者與MCI患者的這兩種指標(biāo)也在多個(gè)腦區(qū)中存在差異。