mr彌散張量成像評(píng)價(jià)阿爾茨海默病腦白質(zhì)纖維束完整性

mr彌散張量成像評(píng)價(jià)阿爾茨海默病腦白質(zhì)纖維束完整性

mri是一種觀察和評(píng)估腦白質(zhì)纖維完整性的技術(shù)。每個(gè)方向的異質(zhì)纖維（fa）可以清楚地反映白質(zhì)纖維的損傷。表內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)（ad-ton）的擴(kuò)散程度與擴(kuò)散方向無關(guān)，代表組織中的水的擴(kuò)散特征。不同年齡的白質(zhì)纖維可以通過量化來評(píng)估。本研究利用DTI技術(shù)對(duì)健康老年人、遺忘型輕度認(rèn)知障礙(amnesticmildcognitiveimpairment,aMCI)患者、阿爾茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)患者,皮質(zhì)下缺血性血管性癡呆(subcorticalischemicvasculardementia,SIVD)患者的不同腦區(qū)白質(zhì)纖維完整性進(jìn)行評(píng)價(jià),目的在于探討DTI對(duì)AD的診斷及鑒別診斷的應(yīng)用價(jià)值?；颊咭话阗Y料及評(píng)估量表收集上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科2008年3月至2010年4月神經(jīng)內(nèi)科門診確診的AD患者(AD組)、aMCI患者(aMCI組)和SIVD患者(SIVD組)各20例;另以健康老年志愿者20名為對(duì)照組(NC組)。研究對(duì)象的文化程度均在初中畢業(yè)及以上。所有患者均符合以下標(biāo)準(zhǔn):①診斷符合美國(guó)神經(jīng)國(guó)立神經(jīng)病、語言交流障礙和卒中研究所、老年性癡呆及相關(guān)疾病學(xué)會(huì)(NationalInstituteofNeurologicalandCommunicativeDisordersandStrokeAlzheimer,NINCDS-ADRDA)制定標(biāo)準(zhǔn)確定為AD;②簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查(mini-mentalstateexamination,MMSE)得分≤23分,初篩存在癡呆;③蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Montrealcognitiveassessment,MoCA)評(píng)分≤14分;④臨床癡呆評(píng)定量表(ClinicalDementiaRating,CDR)評(píng)分>1分;⑤Hachinski缺血指數(shù)量表(HachinskiIschemicScore,HIS)得分<4分,以除外血管性癡呆或混合性癡呆。2.影像學(xué)及相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)①M(fèi)MSE得分≤23分,初篩存在癡呆;②MoCA評(píng)分≤14分;③CDR>1分;④HIS得分>4分;⑤診斷符合美國(guó)國(guó)立神經(jīng)系統(tǒng)疾病與卒中研究所(NationalInstituteofNeurologicalDiseaseandStroke,NINDS)和瑞士神經(jīng)科學(xué)研究國(guó)際協(xié)會(huì)(AssociationInternationalepourlaRechercheetl’EnseignementenNeurosciences,AIREN)診斷標(biāo)準(zhǔn)中“很可能血管性癡呆(vasculardementia,VaD)”的診斷標(biāo)準(zhǔn):a.有癡呆(臨床和神經(jīng)心理學(xué)檢查有充分證據(jù)表明符合癡呆的診斷標(biāo)準(zhǔn));b.有腦血管病的證據(jù):臨床證明有腦血管病所引起的局灶性體征,如偏癱、中樞性舌癱、病理征、偏身失認(rèn)、構(gòu)音障礙等,影像學(xué)檢查有相應(yīng)的腦血管病的證據(jù),如大血管梗死、重要部位單個(gè)的梗死、多發(fā)性腦梗死和腔隙性腦梗死、廣泛的腦室周圍白質(zhì)病變、上述病變共存等;c.上述兩種損害有明顯的因果關(guān)系:在明確的腦卒中后3個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)癡呆,突然出現(xiàn)認(rèn)知功能衰退,或波動(dòng)樣、階梯樣進(jìn)行性認(rèn)知功能損害。符合2000年Erkinjuntti等提出的“SIVD診斷標(biāo)準(zhǔn)提案及影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)”:臨床表現(xiàn):發(fā)作性輕度上運(yùn)動(dòng)單位損害癥狀和體征;早期出現(xiàn)步態(tài)異常、不穩(wěn)和易跌倒;早期出現(xiàn)排尿控制差;延髓麻痹和錐體外系體征;突出的執(zhí)行功能和注意力差;抑郁、人格和行為異常。MRI標(biāo)準(zhǔn):a.白質(zhì)損害型:廣泛的深部和腦室旁腦白質(zhì)病變(WML),擴(kuò)展的帽長(zhǎng)>10mm(沿腦室前角軸測(cè)量)或不規(guī)則暈(寬度>10mm,不規(guī)則邊,伸入深部白質(zhì))和(或)彌散的融合高信號(hào)(>25mm,不規(guī)則)或廣泛白質(zhì)病變(無邊界的彌散高信號(hào))和深部灰質(zhì)的腔隙梗死;b.腔隙梗死突出型:深部灰質(zhì)至少5個(gè)腔隙梗死灶,中等度WML(擴(kuò)展的帽,不規(guī)則暈,彌散的融合高信號(hào)或廣泛白質(zhì)病變);無皮質(zhì)或皮質(zhì)下動(dòng)脈支配區(qū)的非腔隙性梗死、分水嶺梗死、出血、正常顱壓腦積水或其他特殊病因的白質(zhì)病變。①有獨(dú)立的行為能力,且神經(jīng)系統(tǒng)檢查正常;②MMSE評(píng)分≥28分;③MoCA評(píng)分≥25分;④CDR:0分。排除標(biāo)準(zhǔn):①有影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)功能的內(nèi)科疾病者;②有嚴(yán)重心、肝、肺、腎等臟器疾病者;③嚴(yán)重抑郁癥、精神分裂癥等精神疾病患者;④長(zhǎng)期飲酒、嚴(yán)重頭部外傷史及各種原因不能配合認(rèn)知功能檢查者。所有被試者體內(nèi)均無金屬植入物或無MRI檢查禁忌證,自愿參加并簽署知情同意書。本研究獲上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。所有研究對(duì)象均接受常規(guī)MRI及DTI檢查。采用PhilipsInteraAchieva3.0T超導(dǎo)磁共振儀,顱腦八通道相控陣表面線圈。行軸位T1WI(TR/TE=2000ms/20ms)、T2WI(TR/TE=3000ms/80ms)、FLAIR(TR/TE=11000ms/120ms)序列及矢狀位T1WI(TR/TE=2000ms/20ms)、冠狀位T2WI(TR/TE=3000ms/80ms)TSE序列掃描。掃描參數(shù):FOV=220mm×220mm,矩陣=512×512,軸位層厚為7.0mm,矢狀位及冠狀位層厚為6.0mm,層間距均為0。此掃描主要用于除外所選對(duì)象中有多發(fā)性腔隙性梗死、腦積水及顱內(nèi)腫瘤等病變。應(yīng)用DTISEEPI(single-shotspin-echoechoplanarimaging)序列,掃描層面平行于前后連合線。掃描參數(shù):TR/TE=6518ms/60ms,FOV=256mm×256mm×120mm,層厚為2mm,矩陣=112×112,SENSEfactor=2,15個(gè)非線性方向,b值分別為0和800s/mm2,掃描時(shí)間4min13s。DTI參數(shù)測(cè)量:應(yīng)用FiberTrak后處理軟件,在不同層面B0圖和彩色張量圖上測(cè)量FA值、ADC值。前額葉、顳葉、頂葉、枕葉、海馬每個(gè)感興趣區(qū)(regionofinterest,ROI)大小控制在6～10個(gè)體素范圍(圖1),額枕下束、胼胝體膝部和壓部、上縱束Ⅱ、扣帶束每個(gè)ROI大小控制在2個(gè)體素(圖2)。均由同一個(gè)醫(yī)生在不知曉診斷結(jié)果的情況下統(tǒng)一選定ROI,連續(xù)測(cè)量3個(gè)相鄰層面、取平均值后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)據(jù)均應(yīng)用SPSS15.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析與處理,計(jì)量資料以表示,采用方差分析及方差齊性檢驗(yàn),兩樣本均數(shù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩fa值比較見表1組間年齡、教育水平、性別、MMSE評(píng)分比較組間年齡、教育水平、性別差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);MMSE分值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見表1。NC組和AD組的FA值、ADC值比較各組內(nèi)對(duì)稱部位FA值、ADC值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。對(duì)ROI左和右側(cè)的FA值、ADC值取均值,然后進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)、組間兩兩比較t檢驗(yàn)。NC組與AD組間比較,前額葉、顳葉、海馬、下額枕束、胼胝體膝部、扣帶束等部位FA值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);兩組顳葉、海馬ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表2)。aMCI組和AD組FA值、ADC值比較aMCI組患者與NC組比較僅扣帶束FA值下降(P<0.05),其他部位所測(cè)FA值無明顯變化。而AD組除了扣帶束FA值下降之外,前額葉、顳葉、海馬等部位FA值下降明顯,兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。aMCI組ADC值變化不明顯(P>0.05)(表2)。SIVD組和AD組FA值、ADC值比較SIVD組患者下額枕束、胼胝體膝部、胼胝體壓部和上縱束等部位FA值明顯降低,AD組顳葉、海馬、扣帶束等部位FA值變化更為突出,兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。SIVD組患者下額枕束、胼胝體膝部、胼胝體壓部和上縱束等部位ADC值升高,AD組患者以顳葉、海馬等部位升高為主,兩組間ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表2)。ad的病理生理AD確診需病理證實(shí),且缺乏有效的治療方法。目前,對(duì)AD的臨床診斷主要依靠神經(jīng)影像和神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試。神經(jīng)影像學(xué)證據(jù)在AD的早期診斷與鑒別診斷方面顯得尤為重要。其中,MRDTI是在彌散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的成像方法,它利用組織中水分子彌散運(yùn)動(dòng)存在各向異性的原理,使用多個(gè)方向的彌散梯度,并分別采集數(shù)據(jù)通過計(jì)算得到體素內(nèi)各向異性彌散數(shù)據(jù),檢測(cè)彌散各向異性,觀察活體組織微觀結(jié)構(gòu),可以在三維空間內(nèi)定量分析組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)特性即彌散,觀察組織的生化成分、微觀結(jié)構(gòu)及其排列規(guī)律等,是迄今唯一無創(chuàng)性顯示神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)纖維束完整性的影像學(xué)方法,在AD的早期診斷方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)影像學(xué)。本研究通過DTI定量分析,結(jié)果表明與NC組比較,AD組在前額葉、顳葉、海馬、胼胝體膝部和扣帶束等部位的FA值明顯下降。與傳統(tǒng)MRI技術(shù)相比,白質(zhì)纖維束DTI的信號(hào)對(duì)比度高,不僅可以清晰顯示白質(zhì)結(jié)構(gòu),更能從中分辨不同神經(jīng)傳導(dǎo)束和纖維投射方向。FA值可反映神經(jīng)纖維的完整性及損傷情況,FA值越高說明組織的各向異性越強(qiáng),組織結(jié)構(gòu)的排列越規(guī)則緊密。當(dāng)腦組織的微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或與其他結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系纖維損傷后FA值下降,反映了腦組織中神經(jīng)纖維的損傷程度。這些變化可能反映髓鞘的瓦解和神經(jīng)軸突的損傷,提示AD患者存在區(qū)域特異性的軸突完整性退化和皮質(zhì)連接喪失。有研究顯示AD患者的白質(zhì)變化主要集中在腦后部和中部。提示AD病理變化的過程是從顳葉中部結(jié)構(gòu)(例如內(nèi)嗅皮質(zhì)到海馬)到顳葉皮質(zhì),再到后頂區(qū),以及不同程度地到達(dá)額葉皮質(zhì)。符合AD早期(在腦皮質(zhì)分布更多的老年斑、神經(jīng)纖維纏結(jié)和神經(jīng)元喪失階段到來之前)的病理變化。臨床上,MCI是介于正常老化與癡呆之間的過渡階段。Petersen根據(jù)患者的核心癥狀將MCI分為3種類型:①aMCI,以單純記憶障礙為主,其他認(rèn)知領(lǐng)域相對(duì)保持完整,其主要結(jié)局是發(fā)展成AD;②多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域受損的MCI;③單項(xiàng)非記憶認(rèn)知領(lǐng)域受損的MCI,即非遺忘型MCI。aMCI是MCI最常見的亞型,aMCI患者在確診后進(jìn)展為AD的比例分別為1年10%～15%,2年23%,3年34%,4年50%,而正常老年人發(fā)生AD的比例每年為1%～2%。aMCI的病理生理機(jī)制,目前比較流行的一種學(xué)說是“失連接綜合征”假說,該假說推測(cè)aMCI的病理生理改變是不同神經(jīng)元系統(tǒng)之間相互作用紊亂造成的。本研究發(fā)現(xiàn)aMCI組扣帶束FA值下降明顯,而AD組除了扣帶束外,其他部位如前額葉、顳葉、海馬等FA值也有明顯下降,因此推測(cè)扣帶束FA值異常是診斷早期aMCI的一個(gè)敏感性指標(biāo)?？蹘饕B接前丘腦、扣帶回皮質(zhì)、額葉、顳頂聯(lián)合區(qū)皮質(zhì)及海馬,扣帶束后部被認(rèn)為是與記憶相關(guān)的重要神經(jīng)基質(zhì)。aMCI患者扣帶束FA值明顯降低,反映了皮質(zhì)認(rèn)知系統(tǒng)對(duì)膽堿能傳導(dǎo)通路受損的易感性升高,aMCI患者膽堿能系統(tǒng)首先受累。aMCI患者M(jìn)eynet基底分子層的神經(jīng)元丟失導(dǎo)致膽堿能系統(tǒng)發(fā)生變化,進(jìn)而使乙酰膽堿及膽堿能纖維髓鞘發(fā)生異常改變或缺失。因此,連接海馬和后扣帶回的扣帶束FA值減低可能與AD的病理進(jìn)程有關(guān)。Mielke等報(bào)道的縱向研究發(fā)現(xiàn),aMCI患者的扣帶束FA值在3個(gè)月后下降明顯,與神經(jīng)心理學(xué)測(cè)驗(yàn)結(jié)果具有相關(guān)性,提示與其他部位相比較,前扣帶束纖維可能是AD較早累及的區(qū)域,可以作為AD的早期預(yù)測(cè)因子之一。為了與其他類型癡呆進(jìn)行鑒別,本研究基于以下考慮增設(shè)了SIVD組,VaD為僅次于AD的第2位最常見的癡呆類型。因病因和病理機(jī)制的不同而有多種亞型,其中SIVD是一種同源性的亞型,其特點(diǎn)是腔隙性梗死和深部白質(zhì)改變;其他類型癡呆如額顳葉癡呆等臨床病例較少,搜集較為困難。本研究發(fā)現(xiàn)SIVD組患者下額枕束、胼胝體膝部、胼胝體壓部、上縱束等部位FA值明顯降低,ADC值升高,說明SIVD患者存在廣泛的小動(dòng)脈和微動(dòng)脈粥樣硬化和閉塞,可導(dǎo)致白質(zhì)廣泛的蜂窩狀病變,同時(shí)引起廣泛脫髓鞘和軸索丟失。胼胝體位于大腦縱裂底是連接兩側(cè)大腦半球最大的連合纖維束,其連合纖維呈放射狀分布在兩半球相應(yīng)區(qū)域,連接新白質(zhì)區(qū)域,胼胝體的廣泛病灶可導(dǎo)致記憶力下降和人格改變等。上縱束位于扣帶束外側(cè)的白質(zhì)區(qū),其纖維雙向連接前額皮質(zhì)和頂葉,其完整性異常會(huì)引起嚴(yán)重的空間注意力和空間工作記憶紊亂。本研究結(jié)果提示SIVD患者以腦室周圍神經(jīng)纖維病變?yōu)橹?胼胝體和上縱束等部位神經(jīng)纖維完整性破壞,髓鞘、軸索損傷和丟失。本研究表明,AD組的FA值變化以顳葉、海馬、扣帶束等部位更為突出,顳葉和海馬ADC值明顯升高,ADC值代表與擴(kuò)散方向無關(guān)的擴(kuò)散程度,表現(xiàn)組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散特性,可以直接反映腦組織微觀結(jié)構(gòu)的改變。由于AD組的顳葉、海馬神經(jīng)元數(shù)目減少,組織間隙增加,從而導(dǎo)致顳葉和海馬等部位ADC值升高,與Kantarci等的研究結(jié)果類似。與之不同的是,aMCI患者僅前扣帶束纖維受累,SIVD患者以胼胝體、上縱束受累為主。本研究由經(jīng)過培訓(xùn)的同一個(gè)神經(jīng)影像學(xué)醫(yī)生進(jìn)行ROI選定、FA與ADC值測(cè)量及后處理等,盡量排除人為誤差,結(jié)果提示AD患者與健康老年人群相比較,前額葉、顳葉、海馬、扣帶束等部位存在腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異,結(jié)合AD患者顳葉、海馬ADC值異常改變,反映了AD病理機(jī)制中皮質(zhì)-皮質(zhì)及皮質(zhì)-皮質(zhì)下聯(lián)系的丟失;本研究的局限性在于病例數(shù)相對(duì)較少,可能使結(jié)果存在一定的偏差,在后續(xù)的研究中應(yīng)擴(kuò)大樣本數(shù)量?？傊?DTI技術(shù)可以在體外無創(chuàng)性地顯示AD患者特定部位的白質(zhì)完整性,相對(duì)于傳統(tǒng)影像學(xué)及神經(jīng)心理學(xué)檢測(cè)方