MR擴散峰度成像技術在輕度認知功能障礙患者額葉前皮質微結構變化中的應用價值

王慶波 趙陽 王家富

[摘要]目的 分析MR擴散峰度成像（DKI）技術在輕度認知功能障礙（MCI）患者額葉前皮質微結構變化中的應用價值。方法 回顧性分析2018年5月～2019年4月我院收治的93例腦小血管病患者的臨床資料，其中未伴有MCI的45例患者作為對照組，存在MCI的48例患者作為觀察組。兩組患者均接受常規MR及DKI掃描。比較兩組患者感興趣區的平均擴散峰度（MK）、軸向擴散峰度（AK）、擴散各向異性分數（FA）值。結果 觀察組患者右側前扣帶和旁扣帶腦回MK值為（0.66±0.08）mm2/s，AK值為（0.63±0.07）mm2/s，FA值為（0.16±0.04）mm2/s，低于對照組的（0.72±0.05）、（0.69±0.05）、（0.19±0.02）mm2/s，差異均有統計學意義（P<0.05）;兩組患者左側前扣帶和旁扣帶腦回、雙側背外側額上回MK、AK、FA值比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。結論 DKI技術可作為觀察MCI患者額葉前皮質微結構變化的有效方法，MK、AK、FA參數可以為臨床評估提供重要信息。

[關鍵詞]輕度認知功能障礙;磁共振成像;擴散峰度成像;額葉前皮質微結構變化

[中圖分類號] R445.2? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1674-4721（2020）2（a）-0180-03

Application value of MR diffusion kurtosis imaging in the microstructural changes of frontal cortex in patients with mild cognitive impairment

WANG Qing-bo? ?ZHAO Yang? ?WANG Jia-fu

Department of Radiology， Huludao Second People′s Hospital in Liaoning Province， Huludao? ?125003， China

[Abstract] Objective To analyze the application value of MR diffusion kurtosis imaging （DKI） in the microstructural changes of the frontal cortex of patients with mild cognitive impairment （MCI）. Methods The clinical data of 93 patients with cerebral small vessel disease treated in our hospital from May 2018 to April 2019 were retrospectively analyzed. Among them， 45 patients without MCI were selected as the control group， and 48 patients with MCI were selected as the observation group. Both groups received regular MR and DKI scanning. The mean kurtosis （MK）， axial kurtosis （AK）， and diffusion fraction anisotropy （FA） values of the two groups in interest area were compared. Results The MK of the right anterior and side cingulate cerebral gyrus of the observation group was （0.66±0.08） mm2/s， AK was （0.63±0.07） mm2/s， and FA was （0.16±0.04） mm2/s， which lower than those in the control group for （0.72±0.05）， （0.69±0.05）， （0.19±0.02） mm2/s， respectively， and the differences were statistically significant （P<0.05）. There were no significant differences in the MK， AK and FA values of the left anterior cingulate and side cingulate cerebral gyrus and the bilateral dorsolateral gyrus between the two groups （P>0.05）. Conclusion DKI technology can be used as an effective way to observe the microstructural changes of the frontal cortex in patients with MCI， and the MK， AK， FA parameters can provide important information for clinical evaluation.

[Key words] Mild cognitive impairment; Magnetic resonance imaging; Diffusion kurtosis imaging; Microstructural changes of the frontal cortex

輕度認知功能障礙（mild cognitive impairment，MCI）屬于認知正常與癡呆間的過渡狀態，患者多伴有記憶力或其他認知功能進行性減退，對日常生活尚無明顯影響[1-2]。經研究發現，MCI患者發展為癡呆的風險顯著提升，為正常認知功能人群的3～5倍[3]。MCI的診斷主要以認知神經心理學檢查為主，但易受主觀因素的影響[4]。近年來，MRI技術逐漸用于MCI的輔助診斷中，利于對神經細胞損傷程度、腦血流及代謝改變進行觀察，可為MCI早期診治提供參考依據[5]。本研究選取93例腦小血管病患者作為研究對象，旨在探討MR擴散峰度成像（diffusion tensor imaging，DKI）技術在MCI患者額葉前皮質微結構變化中的應用價值，現報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料

回顧性分析2018年5月～2019年4月我院收治的93例腦小血管病患者的臨床資料，其中未伴有MCI的45例患者作為對照組，存在MCI的48例患者作為觀察組。觀察組中，女23例，男25例;年齡51～78歲，平均（62.08±2.74）歲;受教育年限0～17年，平均（7.63±2.31）年。對照組中，女22例，男23例;年齡50～78歲，平均（62.11±2.76）歲;受教育年限0～18年，平均（7.68±2.30）年。兩組患者的性別、年齡、教育年限等一般資料比較，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。本研究已經醫院醫學倫理委員會批準。

1.2納入及排除標準

納入標準：①患者經MRI、MR血管成像檢查確診為腦小血管病;②患者伴有單側或雙側腦小血管病影像學表現;③患者的總體認知功能依據蒙特利爾認知評估（MoCA）量表評估，未見總體認知功能損害;④患者主訴記憶障礙。排除標準：①臨床資料不完善者;②肝、腎功能損傷嚴重者;③患有血液系統疾病者;④存在藥物濫用史者;⑤患有嚴重的精神疾病、神經心理疾病者;⑥患有嚴重心血管疾病者。

1.3方法

采用Skyra 3.0T磁共振掃描儀（西門子公司提供）進行檢查，MRI數據采集：T1加權成像通過3D MPRAGE序列掃描，設置參數：反轉時間900 ms，重復時間2300 ms，回波時間89 ms，成像視野240 mm×240 mm，反轉角度8°，體素0.9 mm各項同性，采集時間321 s，加速因子2;基于自旋回波的回波平面成像完成擴散成像處理，采集2次，第1個采集模板，回波時間89 ms，重復時間7700 ms，成像視野222 mm×222 mm，層厚3 mm，層數50層，無層間隔，成像矩陣74×74，b值分別為0、1000、2000 mm2/s，1次平均，30個梯度方向，采集時間494 s，加速因子2，第2個采集模塊參數與第1個較為相似，不同的為b值0 mm2/s，9次平均，采集時間94 s，總體擴散成像掃描時間588 s。MRI圖像分析：通過DKE軟件將采集擴散加權成像生成DKI參數圖，感興趣區選擇額葉前皮質區，自動提取，向SPM8軟件輸入采集的T1加權成像，圖像分割則結合AAL模板完成，將DKI參數圖經SPM8中線性配準匹配至T1圖像空間，感興趣區域DKI參數[平均擴散峰度（mean kurtosis，MK）、軸向擴散峰度（axial kurtosis，AK）、擴散各向異性分數（fractional anisotropy，FA）]均值通過MATLAB自動提取。

1.4觀察指標

比較兩組患者感興趣區（包括左右側前扣帶和旁扣帶腦回、背外側額上回）的MK、AK、FA值。

1.5統計學方法

采用SPSS 22.0統計學軟件對數據進行分析，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，采用t檢驗，計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1兩組患者感興趣區MK值的比較

觀察組患者右側前扣帶和旁扣帶腦回MK值低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）;兩組患者左側前扣帶和旁扣帶腦回、雙側背外側額上回MK值比較，差異無統計學意義（P>0.05）（表1）。

2.2兩組患者感興趣區AK值的比較

觀察組患者右側前扣帶和旁扣帶腦回AK值低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）;兩組患者左側前扣帶和旁扣帶腦回、雙側背外側額上回AK值比較，差異無統計學意義（P>0.05）（表2）。

2.3兩組患者感興趣區FA值的比較

觀察組患者右側前扣帶和旁扣帶腦回FA值低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）;兩組患者左側前扣帶和旁扣帶腦回、雙側背外側額上回FA值比較，差異無統計學意義（P>0.05）（表3）。

3討論

MCI患者多存在認知及記憶損失，及早診治MCI有利于延緩疾病進展，降低轉化為癡呆的風險[6]。目前MCI的發生機制尚未完全明顯，但有研究顯示，額葉前皮質-皮質下白質環路結構被破壞與其發生間具有密切聯系[7]。擴散張量成像（DTI）等神經影像學技術已被用于評估認知功能障礙腦白質微結構損傷中，但其在評估腦灰質微結構損傷中的應用較少[8]。

DTI技術的理論基礎為水分子擴散呈高斯分布，待b值>1000 mm2/s，即使是間隔幾十毫秒的時間，其分布、擴散位移也將偏離高斯分布，進而影響準確性，同時灰質中水分子擴張具有各向同性，限制了DTI擴散系數參數[9]。DKI作為無創性檢查組織微觀結構的方法，屬于DTI延伸，可對水分子擴散不均勻性、擴散受限程度能量化，對組織結構空間方位無依賴性，可應用MK值描述灰質核團、腦灰質、白質結構，對生物組織微結構進行衡量，與DTI相比，DKI更利于對腦微結構變化進行觀察[10-11]。MK、AK、FA值為DKI的主要參數，其中MK為峰度在所有方向的平均值，為組織微結構復雜程度的指標，MK降低則表示神經纖維密度、纖維基質結合受到影響;AK用于評估沿軸突方向峰度信息，屬于峰度最大擴散本征值（在擴散本征矢量中）;FA則可對腦白質同性質情況進行評估[12-13]。相關研究顯示，認知過程中前扣帶回皮質起到重要作用，前扣帶回皮質可與周圍腦區聯合對不同信息進行加工[14]。高劍奇等[15]的研究中證實亞健康海員中額葉功能將出現改變，且參照ALL模板興趣區，額葉前皮質主要以前扣帶和旁扣帶腦回、背外側額上回為主。本研究依據上述方法選取額葉前皮質感興趣區，結果顯示，觀察組患者右側前扣帶和旁扣帶腦回MK、AK、FA值均低于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）;兩組患者左側前扣帶和旁扣帶腦回、雙側背外側額上回MK、AK、FA值比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。提示認知過程中前扣帶和旁扣帶腦回發揮了重要作用，同時由于正常人群中扣帶回左右不對稱，導致左、右兩側前扣帶和旁扣帶腦回呈非對稱分布，可為MCI患者的早期診治提供影像學信息。分析MK、AK、FA值降低可能與前扣帶回萎縮、腦皮質、神經細胞體等損傷有關[16]。但本次研究中納入的樣本量較少，且未進行長期隨訪觀察數據，故需進一步擴大研究樣本量、延長隨訪時間觀察，以進一步證實DKI技術在MCI診斷及治療中發揮的重要作用。

綜上所述，DKI技術為觀察MCI患者額葉前皮質微結構變化的有效方法，分析MK、AK、FA參數有利于為臨床評估提供重要信息，降低癡呆風險。

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（收稿日期：2019-07-09? 本文編輯：閆? 佩）