不同亞型遺忘型輕度認知障礙與輕度阿爾茨海默病彌散張量成像特點的比較研究

李香春，王海平，韓德昌，劉麗娟，牛春華，孫正君，劉江紅

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·論著·

不同亞型遺忘型輕度認知障礙與輕度阿爾茨海默病彌散張量成像特點的比較研究

李香春，王海平，韓德昌，劉麗娟，牛春華，孫正君，劉江紅

【摘要】目的通過磁共振擴散張量成像(DTI)探討遺忘型輕度認知障礙(aMCI)兩種亞型與輕度阿爾茨海默病(AD)患者聯合纖維束各向異性分數(FA)值、表觀擴散系數(ADC)值的變化特點，評價DTI在aMCI與AD鑒別診斷的應用價值。方法經蒙特利爾認知評估量表(MoCA)、簡易精神狀態檢查表(MMSE)及聽覺語言記憶測試(AVMT)篩查，選取2012年6月—2015年6月唐山工人醫院收治的符合納入標準的118例患者為研究對象，其中AD組41例，單一遺忘型輕度認知損害(aMCI-s)組37例，多領域遺忘型輕度認知損害(aMCI-m)組40例。應用超導磁共振儀行全腦橫軸位TSE序列無間隔連續掃描，原始數據于掃描結束后進行處理，在不同層面的B0圖、彩色張量圖上測量胼胝體膝部、胼胝體壓部、頂葉、枕葉、額葉及扣帶回FA值和ADC值，控制在2個體素的感興趣區(ROI)。數據均在盲法下測量，并于次日重新測量、計算，取平均值。結果3組胼胝體膝部、胼胝體壓部、右側頂葉、右側枕葉、右側額葉FA值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。3組左側頂葉、左側枕葉、左側額葉、右側扣帶回及左側扣帶回FA值比較，差異均有統計學意義(P<0.05)。其中，AD組左側頂葉、左側枕葉、左側額葉、右側扣帶回及左側扣帶回FA值低于aMCI-s組，差異有統計學意義(P<0.05)。3組各腦區ADC值比較，差異均有統計學意義(P<0.05)。其中，aMCI-m組和AD組胼胝體膝部、胼胝體壓部、右側頂葉、右側枕葉、左側枕葉、右側額葉、左側額葉ADC值高于aMCI-s組，AD組胼胝體膝部、胼胝體壓部、右側頂葉、左側枕葉、右側額葉、左側額葉ADC值高于aMCI-m組；AD組左側頂葉、右側扣帶回及左側扣帶回ADC值高于aMCI-s組和aMCI-m組，差異均有統計學意義(P<0.05)。結論aMCI-s與aMCI-m神經纖維完整性差異較為顯著，但其各向異性擴散度的區分不甚顯著，而ADC值或可作為aMCI分型的影像學標志。

輕度認知障礙(MCI)是介于正常老化與癡呆之間的過渡狀態，是認知、記憶能力有所下降但未發展為癡呆的狀態。遺忘型輕度認知障礙(aMCI)是MCI最常見亞型,其以單純記憶障礙為主，其他認知領域保持相對完整，主要發展方向為阿爾茨海默病(AD)[1]。研究顯示，aMCI與AD源于不同神經元系統相互作用的紊亂，兩者具有相似的臨床表現，如老年斑、神經元缺失、神經元纖維纏結等[2]。擴散張量成像(DTI)能夠無創觀察神經纖維走向、受損情況及組織微觀結構，通過測量腦白質束各向異性分數(FA)值反映成像體素水平腦白質束完整性、方向性，對AD和aMCI的神經纖維連接緊密或疏松程度做出評價[3]。目前，關于aMCI與AD在DTI參數差異的研究較為寬泛，對aMCI不同發展階段與AD的影像學研究較少。本研究應用DTI技術對aMCI兩種亞型與輕度AD的影像學參數進行對比分析，擬對aMCI進展的影像學標識進行探討。

1對象與方法

1.1納入與排除標準

1.1.1AD組納入標準符合《精神障礙診斷與統計手冊》第4版和美國神經病、語言溝通和卒中研究所及老年性癡呆及相關疾病學會的癡呆診斷標準[4]；蒙特利爾認知評估量表(MoCA)評分≤14分；簡易精神狀態檢查表(MMSE)評分≤23分；聽覺語言記憶測試(AVMT)評分≤4分；排除深部腦白質少量T2WI高信號(最大直徑<1 cm)及腦萎縮。

1.1.2aMCI組納入標準以記憶障礙為主訴，并有記憶減退的客觀證據，表現出與年齡、教育水平不吻合的記憶力損害，病程≥6個月，其他認知功能相對正常，日常能力無顯著缺損；MoCA評分15～24分；MMSE評分24～27分；AVMT評分≤4分，臨床癡呆評定量表(CDR)評分0.5分；排除深部腦白質T2WI高信號、腦萎縮。根據損害認知領域的不同分為單一遺忘型輕度認知損害組(aMCI-s，僅表現為孤立的記憶障礙)和多領域遺忘型輕度認知損害組(aMCI-m，伴有多個認知領域損害，如語言、執行等[5])。

1.1.3排除標準體內有金屬植入物及對MRI檢查有禁忌；有血管性癡呆/混合型癡呆(hachinski缺血指數量表≥4分)等血管性認知障礙；有局灶性或彌漫性腦內病變；有快速動眼期睡眠異常和視幻覺的帕金森樣癥狀；數月或數周內認知功能迅速下降的朊蛋白病、腫瘤或代謝性疾?。挥行?、肺、肝、腎等嚴重的器質性疾病；具有影響中樞神經系統的內科疾?。挥芯穹至?、焦慮抑郁等精神疾??；有嚴重顱腦創傷、酗酒及其他不能配合認知功能檢查者。

1.3量表篩查量表篩查由本院2位神經科主治醫師執行，并接受統一的量表評定培訓。患者于入院3 d內完成量表篩查，取2位研究者平均分作為最終得分。為避免習慣效應及干擾，兩次測試間隔時間6 h以上。

1.4成像方法應用超導磁共振儀(Intera achiva 3.0,飛利浦)，采用8通道相控陣頭顱正交線圈，使用配套的泡沫墊固定頭部，行全腦橫軸位TSE序列無間隔連續掃描，定位線平行于胼胝體前后聯合的連線。

1.4.1MRI掃描矢狀位T1WI掃描脈沖序列重復時間(TR)2 000 ms，回波時間(TE)20 ms，層厚6.0 mm。軸位T1WI掃描TR 2 000 ms，TE 20 ms；T2WI掃描TR 3 000 ms，TE 80 ms；FLAIR掃描TR 11 000 ms，TE 120 ms，層厚7.0 mm。

冠狀位T2WI掃描TR 3 000 ms，TE 80 ms，層厚6.0 mm。無間距掃描，FOV=220 mm×220 mm，矩陣=512×512；掃描時間210 s；對高信號病灶(直徑>5 mm)或直徑<5 mm但數量超過4個的患者進行排除。DTI掃描：對全腦橫軸位EPI序列進行掃描，其定位線為平行于胼胝體前后聯合的連線，上限為大腦皮質1 cm處，TR 6 518 s，TE 60 ms,FOV=256 mm×256 mm×120 mm，采集矩陣為112×112，層厚2 mm，無間距，SENSE factor=2，在15個不同的非線性方向上施加擴散敏感梯度，b值分別為0和800 s/mm2,掃描10 min 2 s，對大腦灰白質形態進行多層次、多方位觀察。

1.4.2DTI參數的測定原始數據于掃描結束后進行查看、處理，使用FiberTrak軟件對DTI圖像進行處理生成，校正變形并選定閾值后計算數值，在不同層面的B0圖、彩色張量圖上測量FA值、表觀擴散系數(ADC)值，控制在2個體素的感興趣區(ROI)。ROI選取原則遵循盡可能多地包含感興趣像素點但絕對避免非ROI，每個腦區測得多個層面的FA值、ADC值，取其平均值。胼胝體ROI分別在其膝部、壓部連續2～3個層面，大小為30 mm2；頂葉ROI在扣帶回之上，中央后溝之后3個層面，大小為30 mm2；枕葉ROI在連續3個層面的視輻射神經纖維上，大小為30 mm2；額葉ROI在顯示胼胝體膝部最前端層面及其上的連續2個額葉白質內3個層面，大小為30 mm2；扣帶回ROI在其前后纖維連續2～3個層面，大小為10 mm2。數據均在盲法下測量，并于次日重新測量、計算，取平均值。

2結果

2.1aMCI患者各量表評分比較aMCI-s組與aMCI-m組MMSE評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)。aMCI-m組MoCA、AVMT評分低于aMCI-s組，差異有統計學意義(P<0.05，見表1)。

Table1ComparisonofscalescoresbetweenaMCI-sgroupandaMCI-mgroup

組別例數MoCA評分MMSE評分AVMT評分aMCI-s組3721.2±3.927.2±7.03.1±0.6aMCI-m組4019.2±4.225.9±9.02.1±0.8t值2.120.696.59P值0.040.49<0.01

注：MoCA=蒙特利爾認知評估量表，MMSE=簡易精神狀態檢查表，AVMT=聽覺語言記憶測試

2.2FA值比較3組胼胝體膝部、胼胝體壓部、右側頂葉、右側枕葉、右側額葉FA值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。3組左側頂葉、左側枕葉、左側額葉、右側扣帶回及左側扣帶回FA值比較，差異均有統計學意義(P<0.05)。其中，AD組左側頂葉、左側枕葉、左側額葉、右側扣帶回及左側扣帶回FA值低于aMCI-s組，差異有統計學意義(P<0.05，見表2)。

2.3ADC值比較3組各腦區ADC值比較，差異均有統計學意義(P<0.05)。其中，aMCI-m組和AD組胼胝體膝部、胼胝體壓部、右側頂葉、右側枕葉、左側枕葉、右側額葉、左側額葉ADC值高于aMCI-s組，AD組胼胝體膝部、胼胝體壓部、右側頂葉、左側枕葉、右側額葉、左側額葉ADC值高于aMCI-m組；AD組左側頂葉、右側扣帶回及左側扣帶回ADC值高于aMCI-s組和aMCI-m組，差異均有統計學意義(P<0.05，見表3)。

Table2　ComparisonofFAvalueamongdifferentgroups

組別例數胼胝體膝部胼胝體壓部右側頂葉左側頂葉右側枕葉左側枕葉右側額葉左側額葉右側扣帶回左側扣帶回aMCI-s組370.46±0.030.53±0.070.48±0.030.49±0.020.51±0.080.53±0.010.46±0.080.47±0.010.43±0.050.46±0.04aMCI-m組400.45±0.120.51±0.060.47±0.070.48±0.030.51±0.010.51±0.050.45±0.080.46±0.050.40±0.030.45±0.01AD組410.43±0.040.50±0.030.46±0.060.47±0.02a0.49±0.030.50±0.04a0.44±0.050.45±0.03a0.39±0.02a0.44±0.02aF值1.612.931.226.842.286.260.773.2713.555.78P值0.210.060.30<0.010.11<0.010.460.04<0.01<0.01

注：與aMCI-s組比較，aP<0.05

Table3　ComparisonofADCvalueamongdifferentgroups

注：與aMCI-s組比較，aP<0.05；與aMCI-m組比較，bP<0.05

3討論

aMCI主要分為aMCI-s和aMCI-m,aMCI-s以孤立的記憶障礙為主要臨床表現；aMCI-m以記憶、語言、執行等多個認知損害為臨床表現，是aMCI不同發展階段的表現[5]。aMCI-s組和aMCI-m組MoCA、AVMT評分存在差異，而MMSE未見差異，提示認知障礙程度，特別是aMCI的亞型鑒別需要綜合多種評分結果做出判斷。

DTI是在彌散加權成像基礎上發展而來的評估白質退變的MRI技術，可清晰地顯示白質纖維束結構，對不同白質纖維束傳導、投射方向進行區分，其主要參數為FA值、ADC值[6-7]。MCI患者日常行為、生活并未發生顯著變化，但此類患者海馬及嗅區已經發生萎縮，扣帶回、海馬旁回、內側顳葉等已經出現葡萄糖代謝降低、低灌注、神經元損傷等異常，即MCI患者在病理已經有近似AD的改變[8]。aMCI患者在磁共振腦實質形態、信號檢測上往往無病態表現，研究顯示，AD早期除腦灰質萎縮，還會發生白質異常改變，而白質的異常則可能導致認知功能障礙[9]。本研究應用DTI技術對腦白質纖維的微結構進行觀察，結果發現各組在MRI掃描中未表現出異常，而腦白質區FA值、ADC值均存在不同程度的異常。本研究結果顯示，AD組左側頂葉、左側枕葉、左側額葉、右側扣帶回及左側扣帶回FA值低于aMCI-s組，但aMCI-s組與aMCI-m組未見差異。FA值反映水分子在各空間擴散運動的不一致性，是擴散張量各向異性成分與整個擴散張量的比值，受纖維束直徑、走行一致性、密度等因素的影響，當水分子沿著神經纖維束擴散時，如果纖維束發生病變則會降低其阻力，使水擴散到其他方向，而使FA值減小[10-11]。AD組FA值的降低說明其腦白質微結構已發生病變。胼胝體是腦內最大的聯合纖維束，在雙側大腦半球信息傳遞方面發揮重要作用，額葉皮質纖維投射通過胼胝體的嘴部及膝部，運動感覺、后顳、頂及枕皮質的投射纖維通過胼胝體的體部及壓部；扣帶束是多突觸通路中的重要白質纖維，是海馬回路中情景記憶的基本神經元結構，與情節記憶關系緊密；頂葉、枕葉、額葉在空間信息處理、記憶編碼、事物鑒別、記憶方面具有重要作用[12-13]。aMCI-s在上述結構中具有較高的FA值，說明此類患者傳導通路的軸突變性、軸索髓鞘脫失、少突膠質細胞形成髓鞘障礙等微結構屏障缺失發生較輕，對水分子擴散影響較小，記憶、認知功能的生理狀態相對完整。劉端等[14]對比83例aMCI與85例健康人群認知領域測評與DTI參數時指出，aMCI患者執行能力障礙與額葉下、扣帶回、頂葉白質損害程度呈正相關(P<0.05)。該研究與本研究均肯定了FA值對aMCI患者的診斷價值，但是本研究入選的aMCI-m患者FA值與aMCI-s組未表現出顯著差異，或說明FA值在區分aMCI亞型方面較為困難。

ADC值是對水分子擴散速度、范圍的反映，對白質纖維束微觀結構的完整性進行量化[15-16]。本研究10個腦區ADC值均表現出組間差異，提示aMCI不同亞型與輕度AD神經纖維的完整性存在差異。陳美蓉等[17]對66例aMCI-s和64例aMCI-m患者進行2年隨訪結果發現，aMCI-s患者進展為AD 的發生率為26.2%，低于aMCI-m患者的42.9%，且aMCI-m的視空間結構能力衰退更為顯著。因此，aMCI-s、aMCI-m轉歸不同的病理基礎可能源自其神經纖維微結構完整性的損害程度。同時，ADC值良好的組間差異，或可將其作為影像學敏感診斷標志物。

綜上所述，DTI能夠反映腦形態學改變前腦白質的超微結構變化，在反映病理改變的活體量化方面具有優勢。aMCI-s與aMCI-m神經纖維完整性差異較為顯著，但其各向異性擴散度的區分不甚顯著，而ADC值或可作為aMCI分型的影像學標志。在今后的研究中需要在大樣本追蹤隨訪的基礎上，觀察aMCI患者腦白質損害規律，探尋預測疾病發展的影像學標志。

作者貢獻：李香春進行試驗設計與實施、資料收集整理、撰寫論文、成文并對文章負責；孫正君、劉麗娟、牛春華進行試驗實施、評估、資料收集；王海平、韓德昌、劉江紅進行質量控制及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：吳立波)

【關鍵詞】輕度認知障礙；阿爾茨海默?。淮殴舱駭U散張量成像；腦白質

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Comparison of Diffusion Tensor Imaging Characteristics Between Different Subtypes of Amnestic Mild Cognitive Impairment and Mild Alzheimer DiseaseLIXiang-chun，WANGHai-ping，HANDe-chang，etal.UnitofMRI,TangshanGongrenHospital，Tangshan063000，China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the changing characteristics of FA and ADC values in patients with two subtypes of amnestic mild cognitive impairment(aMCI) and mild Alzheimer disease (AD) by magnetic resonance diffusion tensor imaging (DTI),and to evaluate the application value of DTI in the diagnosis of aMCI and AD.MethodsA total of 118 patients who accorded with inclusion criteria and were admitted into Tangshan Gongren Hospital from June 2012 to June 2015 were selected using MoCA,MMSE and AVMT.The patients were divided into three groups:AD group (n=41),aMCI-s group (n=37) and aMCI-m group (n=40).Superconducting magnetic resonance instrument was employed to conduct axis TSE sequence continuous scanning.The original data were managed after scanning,and FA and ADC values of corpus callosum knee,corporis callosita splenium,parietal lobe,cooipital lobe,frontal lobe and gyrus cinguli were measured on B0 images and color tensor images at different levels;the measurement was controlled in region of interest (ROI) with 2 voxels.Data were all measured with blind method,and remeasurement and recalculation were made the next day,and average values were calculated.ResultsThe three groups were not significantly in the FA value of corpus callosum knee,corpus callosum splenium,right parietal lobe,right occipital lobe and right frontal lobe (P>0.05).The three groups were significantly different in the FA value of left parietal lobe,right occipital lobe,left occipital lobe,left frontal lobe,right cingulum and left cingulum (P<0.05);the AD group was lower than the aMCI-s group in the FA value of left parietal lobe,left occipital lobe,left frontal lobe,right cingulum and left cingulum (P<0.05).The three groups were significantly different in ADC value among different brain regions (P<0.05);the aMCI-m group and the AD group were higher than aMCI-s group in ADC value of corpus callosum knee,corpus callosum splenium,right parietal lobe,right occipital lobe,left occipital lobe and right frontal lobe and left frontal lobe(P<0.05);the AD group were higher than aMCI-m group in ADC value of corpus callosum knee,corpus callosum splenium,right parietal lobe,left occipital lobe and right frontal lobe and left frontal lobe (P<0.05);AD group was higher than aMCI-s group and aMCI-m group in ADC value of left parietal lobe,right cingulum and left cingulum(P<0.05).ConclusionaMCI-s patients and aMCI-m patients are distinctly different in nerve fiber integrity,while there is no distinct difference in anisotropic diffusion,and ADC value is a potential imaging marker for aMCI subtyping.

【Key words】Mild cognitive impairment；Alzheimer disease；MRI diffusion tensor imaging；White matter

(收稿日期：2015-10-11；修回日期：2015-12-10)

【中圖分類號】R 749.1

【文獻標識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.05.009

通信作者：劉江紅，100053北京市，首都醫科大學宣武醫院神經內科；E-mail：liujianghong101@sina.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(81301208)
作者單位：063000河北省唐山市，唐山工人醫院核磁共振室(李香春，王海平，韓德昌，牛春華，孫正君)，神經內科(劉麗娟)；首都醫科大學宣武醫院神經內科(劉江紅)