復發緩解型多發性硬化患者深部灰質核團體積和灌注改變與臨床評分的相關性

顧 瑤，李詠梅，韓永良，廖 旦，付佳亮，孔麗娜，陳曉婭，向雅蕓

(重慶醫科大學附屬第一醫院放射科，重慶 400016)

多發性硬化(multiple sclerosis， MS)是一種中樞神經系統慢性炎性脫髓鞘疾病[1]，是造成中青年非創傷性神經功能障礙的最常見原因之一。約43%～70%的MS患者伴認知功能障礙，記憶障礙是其中最常見者之一[2]。Benedict等[3]發現MS患者深部灰質存在損傷且與記憶障礙有關?；隗w素的形態學(voxel based morphometry, VBM)方法可發現常規MRI不能發現的大腦細微結構改變，可全面、準確、客觀地分析腦體積變化。3D偽連續動脈自旋標記(pseudo continuous arterial spin labeling， pCASL)技術可無創測量人體組織的血流量，與傳統脈沖式及連續式動脈自旋標記(arterial spin labeling， ASL)相比，具有更高的信噪比和標記效率，可靠性更高，是目前較為成熟的灌注成像技術。本研究采用VBM和3D pCASL方法觀察復發緩解型MS(relapsing-remitting MS, RRMS)患者深部灰質核團體積和灌注改變，并探討其與臨床量表評分間的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年9月—2017年12月于我院臨床確診的30例RRMS患者(RRMS組)，男14例，女16例，年齡20～57歲，平均(40.2±12.1)歲；病程2個月～16年，平均(6.71±4.89)年；受教育年限(12.04±3.53)年。納入標準：①RRMS均符合2010年發布的McDonald臨床診斷標準[4]；②疾病處于緩解期，MR增強掃描無強化病灶；③常規MRI未發現腦缺血、梗死、萎縮、腫瘤等其他器質性疾病。

收集同期與RRMS組年齡、性別相匹配的神經系統檢查正常的24名健康志愿者(對照組)，男10名，女14名，年齡23～57歲，平均(35.9±13.8)歲，受教育年限(13.88±3.26)年。所有受試者均為右利手。本研究經我院生物醫學倫理委員會批準，所有受試者或其家屬均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀，頭部8通道相控陣線圈。囑受試者閉目，保持平靜、清醒。先行常規掃描除外腦部其他器質性病變：軸位T1WI，TR 250 ms，TE 2.86 ms；T2WI，TR 3 600 ms，TE 120 ms。3D T1WI結構像：TR 8.3 ms，TE 3.3 ms，層厚1 mm，無層間隔，矩陣256×256，層數156層。3D pCASL：標記后延遲時間1 525 ms，TR 4 521 ms，TE 9.8 ms，層厚4 mm，NEX 3，FOV 24 cm×24 cm，矩陣512×8，掃描時間4 min 22 s。

1.3 臨床量表評估 由2名神經內科醫師共同對RRMS患者行臨床擴展殘疾狀態量表(expanded disability status scale， EDSS)評分。對所有受試者行神經心理學量表測驗以評估記憶功能：以數字廣度測試(digit span test, DST)評估工作記憶；以Rey聽覺詞語學習測試(Rey auditory verbal learning test, RAVLT)評估語言記憶，包括即刻記憶(RAVLT-immediate recall, RAVLT-IR)、延遲記憶(RAVLT-delay recall, RAVLT-DR)；以Rey-Osterrieth復雜圖形測試(complex figure test, CFT)評估視空間記憶，包括即刻記憶(CFT-immediate recall, CFT-IR)、延遲記憶(CFT-delay recall, CFT-DR)；以符號數字轉換測試(symbol digit modalities test, SDMT)評估信息處理速度。

1.4 圖像處理 采用WFU_PickAtlas軟件預先設計制作深部灰質ROI模板，包括丘腦、海馬、殼核、伏隔核、尾狀核、杏仁核及蒼白球。

3D pCASL圖像處理：將3D pCASL原始數據傳輸至AW 4.6工作站生成腦血流量(cerebral blood flow, CBF)灌注圖，采用Matlab平臺SPM 8軟件對灌注圖像進行預處理，包括：①頭動校正；②將3D T1WI結構像與灌注圖像配準；③空間標準化，將灌注圖像配準到蒙特利爾神經病學研究所(Montreal Neurological Institute， MNI)標準腦空間；④平滑。

圖1 與對照組比較，RRMS組深部灰質體積下降腦區

VBM圖像處理：采用Matlab平臺的VBM 8工具包對3D T1WI數據進行預處理，包括：①空間標準化，將3D T1WI圖像配準到MNI標準大腦空間；②圖像分割，將3D T1WI分割為灰質、白質和腦脊液；③非線性調幅；④平滑。

采用SPM軟件并結合深部灰質ROI模板，以雙樣本t檢驗比較RRMS組與對照組間深部灰質體積和CBF之間的差異,以性別、年齡、受教育年限為協變量，結果經FDR校正(P<0.05，簇閾值>30個體素)后獲得2組間差異有統計學意義的腦區。采用REST軟件，將2組間體積和CBF有差異的腦區作為ROI，載入平滑后的數據，提取這些腦區的體積和CBF值，與EDSS和記憶測試評分分別行Spearman和偏相關分析，以年齡、性別及受教育年限作為協變量，P<0.05為差異有統計學意義。

1.5 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。首先對計量資料行正態性和方差齊性檢驗，符合正態分布者以±s表示，不符合正態分布者以中位數表示。采用獨立樣本t檢驗比較RRMS組與對照組間年齡、受教育年限的差異；采用χ2檢驗比較2組間性別差異。以多變量協方差分析比較2組間記憶量表評分，以年齡、性別、受教育年限為協變量。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

RRMS組與對照組間年齡(t=1.168，P=0.248)、性別(χ2=0.135，P=0.713)、受教育年限(t=-1.941，P=0.058)差異均無統計學意義。RRMS組EDSS評分為1.0～4.5分，中位評分2.0分。RRMS組DST、RAVLT-IR、CFT-IR和SDMT評分均明顯低于對照組，差異有統計學意義(P均<0.05)，2組間RAVLT-DR和CFT-DR評分差異無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.1 深部灰質體積比較 與對照組比較，RRMS組雙側丘腦、左側海馬、左側殼核、右側蒼白球體積下降，差異有統計學意義(P均<0.05，FDR校正，簇閾值>30個體素)，見表2、圖1；雙側丘腦體積下降明顯，圖1示均為黃色。

2.2 深部灰質CBF比較 與對照組比較，RRMS組雙側丘腦、雙側尾狀核CBF下降，差異有統計學意義(P均<0.05，FDR校正，簇閾值>30個體素)，見表3、圖2。

表1 RRMS組與對照組記憶測試評分比較(±s)

表1 RRMS組與對照組記憶測試評分比較(±s)

組別DSTRAVLT-IRRAVLT-DRCFT-IRCFT-DRSDMTRRMS組12.58±2.7438.04±13.486.04±2.5218.60±4.5016.37±4.7643.83±15.02對照組14.96±2.3154.14±11.788.51±3.3221.05±3.9519.09±4.1560.37±14.30F值7.03115.7143.6004.1233.72913.123P值0.011<0.0010.0640.0480.0600.001

表2 與對照組比較，RRMS組深部灰質體積下降腦區

表3 與對照組比較，RRMS組深部灰質CBF下降腦區

圖2 與對照組比較， RRMS組深部灰質CBF下降腦區

2.3 相關性分析 RRMS組患者左側丘腦體積與SDMT和RAVLT-IR評分呈正相關(rs=0.757，P<0.001；rs=0.565，P=0.006)；右側丘腦體積與SDMT和RAVLT-IR評分呈正相關(rs=0.709，P<0.001；rs=0.503，P=0.017)；右側蒼白球體積與SDMT評分呈正相關(rs=0.463，P=0.030)；左側丘腦CBF與SDMT和RAVLT-IR評分呈正相關(rs=0.454，P=0.044；rs=0.492，P=0.027)。其他深部灰質體積和CBF與臨床EDSS評分和記憶分數均無明顯相關性(P均>0.05)。

3 討論

深部灰質核團是大腦的重要組成部分，其中丘腦、邊緣系統及紋狀體在腦皮質、腦干和小腦功能系統中作為核心結點，參與大腦多個主要功能回路。Damjanovic等[5]發現MS患者深部灰質萎縮，且與認知障礙相關。本研究定量測量RRMS患者深部灰質體積和CBF，并分析其與記憶功能的關系，探討RRMS患者深部灰質體積和灌注改變對記憶功能的影響。

本研究結果顯示，相比對照組，RRMS組患者雙側丘腦、左側海馬、左側殼核、右側蒼白球體積顯著下降，這可能與局灶性脫髓鞘病變、彌漫性氧化損傷及神經元丟失有關[6]。組織病理學研究[7]表明，MS患者皮質萎縮的驅動因素可能是神經退行性變(軸突和神經元丟失)。本研究結果顯示RRMS組深部灰質存在萎縮，丘腦明顯萎縮，提示丘腦可能是RRMS患者深部灰質中最常出現神經退行性變的腦區，與Minagar等[8]研究結果一致。殼核接收前額葉皮層的輸入，與執行功能和工作記憶高度相關。本研究在校正了年齡、性別、受教育年限后，未發現殼核體積與工作記憶評分存在相關性，可能與本研究樣本例數較少有關。蒼白球是基底神經節環路的重要核團，連接大腦皮層和丘腦神經元網絡，蒼白球受損導致神經元網絡部分受到破壞，從而引起相應功能障礙。本研究發現RRMS患者右側蒼白球體積與記憶功能評分呈正相關，與Batista等[9]報道相符。

腦灌注下降與神經元代謝功能紊亂密切相關[10]。本研究結果顯示，相比對照組，RRMS組患者雙側丘腦、雙側尾狀核CBF顯著下降，與Francis等[11]采用動態磁敏感對比增強MRI研究繼發進展型MS患者的結果一致。而Debernard等[10]采用ASL方法研究發現RRMS患者深部灰質CBF下降與對照組比較差異無統計學意義，考慮與樣本選擇有關，也可能由灌注成像方法不同所致。既往形態學研究[12]發現，大腦功能改變常伴隨相關腦區萎縮。本研究RRMS患者雙側丘腦CBF和體積均顯著下降，推測該處存在神經元損傷。

本研究發現RRMS患者深部灰質體積參數值與EDSS評分均無明顯相關性，與Quarantelli等[13]研究結果一致，提示深部灰質體積預測疾病嚴重程度的敏感性較低。Debernard等[14]認為早期不伴有腦萎縮的RRMS患者CBF已存在明顯下降，且與EDSS無相關，推測RRMS患者在疾病早期深部灰質即可發生灌注異常。本研究發現雙側丘腦體積和左側丘腦的CBF與SDMT、RAVLT-IR評分呈正相關。SDMT是一項視覺任務，需要工作記憶、處理速度以及視覺感知的參與。RRMS患者SDMT評分與丘腦體積和CBF有相關性，可能與丘腦位于外側膝狀體近側、介導視覺前加工結構的視覺輸入有關。丘腦發生損害時，視覺輸入功能產生障礙，從而導致SDMT評分減低。RAVLT-IR受損反映受試者學習新信息能力和即刻記憶下降。本研究中，RRMS患者丘腦體積和灌注下降均與RAVLT-IR相關，推測丘腦異常改變或可預測學習新信息和即刻記憶能力降低。本研究還發現RRMS組與對照組延遲記憶(RAVLT-DR、CFT-DR)評分差異無統計學意義，而即刻記憶功能(RAVLT-IR、CFT-IR)存在明顯下降。皮質下癡呆患者的記憶障礙以近期記憶受損為主，遠期記憶多不受損或晚期受損，提示MS記憶障礙為皮質下癡呆的一種，與Benedict等[3]研究一致。

綜上所述，VBM聯合3D pCASL可清晰顯示RRMS患者大腦深部灰質體積和灌注異常腦區；而深部灰質體積和灌注下降與記憶功能受損有關，二者有望成為預測MS患者記憶功能受損的敏感指標。