合成MRI技術及海馬體積測量聯合MMSE評分對輕度血管性認知障礙患者早期篩查的價值

謝 超, 王云玲, 罕迦爾別克·庫錕, 賈文霄

(新疆醫科大學第一附屬醫院影像中心, 烏魯木齊 830054)

卒中后認知障礙(Post-stroke cognitive impairment,PSCI)指在腦血管意外卒中發生后3～6個月內出現的達到認知障礙診斷標準的一系列綜合征,是缺血性腦卒中(Ischemic stroke,IS)患者最常見的后遺癥之一[1]。輕度血管性認知障礙(Mild vascular cognitive impairment,mVCI)表現為記憶力下降,言語不清,詞不達意;重度認知障礙表現為近期記憶模糊或喪失,無法辨認親屬,行為及習慣的異常與改變,語言能力喪失等。mVCI作為IS患者發生PSCI及進展為癡呆表現的前期癥狀及關鍵時期[2],如能夠預測mVCI的發生,或在mVCI發生時就能明確診斷并及時干預,對PSCI患者盡早治療及預后轉歸有重要意義。本研究應用合成MRI技術后處理數據及海馬體積(Hippocampal volume,HV)測量對mVCI患者海馬體進行綜合分析,聯合簡易智力狀況檢查量表(MMSE)評分,旨在了解mVCI患者海馬整體細微變化及臨床特征與PSCI的相關性,為早期干預治療提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性收集新疆醫科大學第一附屬醫院神經內科自2021年6月到2022年6月收治的IS患者,其中診斷mVCI患者30例(mVCI組),未出現認知障礙患者31例(對照組)。納入標準:(1)年齡49～77歲;(2)IS為主診斷;(3)腦卒中累及部位主要集中在基底節區及放射冠區;(4)無交流障礙,且均為右利手;(5)患者病情穩定,可接受磁共振檢查。排除標準:(1)文盲或閱讀障礙者;(2)合并有其他可引起認知障礙的疾病,如阿爾茨海默癥、肝性腦病、精神類疾病等;(3)已多次腦卒中或卒中部位累及海馬區的患者;(4)入院前已出現認知障礙癥狀;(5)已服用精神類藥物或提高腦功能藥物的患者;(6)有磁共振檢查禁忌證或無法配合的患者。收集兩組患者頭顱合成MRI技術圖像、T1-MPRAGE圖像及MMSE評分,對海馬區進行后處理分析,得到量化值及HV。本研究經新疆醫科大學第一附屬醫院醫學倫理委員會批準(K202206-04)。

1.2 研究方法

1.2.1 認知功能評估 由神經內科醫師結合MMSE評分評估患者的認知功能,評分由患者主管醫生進行測評并記入病歷,且臨床診斷為mVCI。MMSE共包括5大項(定向力、記憶力、注意力計算力、回憶能力、語言能力)內容,30個細分小項,總分30分,文盲者>17分,小學文化>20分,初中及以上文化>24分為正常,反之則認定為認知障礙,分值越小,認知障礙程度越重[3]。

1.2.2 合成MRI技術(MAGiC序列)

1.2.2.1 序列掃描 采用GE architect 3.0T MRI掃描儀,48通道頭頸聯合線圈。合成MRI技術(MAGiC序列)。序列掃描參數:FOV=240 mm×240 mm,矩陣=320×256,層厚5 mm,層間隔1 mm,回波鏈長度16,帶寬25 kHz,激勵次數1,層數25層,采集時間4 min 30 s,TR值4 500 ms,TE值100 ms,TI值160 ms。

1.2.2.2 后處理 利用GE architect 3.0T MRI掃描儀自帶MAGiC專用后處理軟件,performing fitting MAGiC software version100.1.1對掃描的原始圖像進行后處理分析,生成所需定量參數T1值、T2值、R1值、R2值。鑒于每位患者的海馬形態結構千差萬別的個體差異性,本研究采用人工手繪方法,在各圖譜的橫斷位像上,根據每位患者海馬整體的形態,勾畫整個海馬感興趣區(ROI),操作時注意避開鄰近血管、腦脊液、骨骼等區域。為保證在勾畫海馬體時所有患者的ROI相對一致,在掃描時角度參照矢狀位定位相胼胝體膝部及壓部水平連線定位,勾畫ROI時在海馬顯示最大層面進行。圖像質量由工作5年以上高年資神經系統影像診斷經驗的醫師把控,確保圖像真實清晰,可做后處理,無法做后處理的病例直接淘汰。雙側整體海馬區域均勾畫ROI,見圖1。最后,記錄參數(T1值、T2值、R1值、R2值)并計算平均值,見圖2。

注:患者男性,56歲,左側基底節區腦卒中;a圖,左側海馬整體T1值、T2值、R1值、R2值ROI;b圖,右側海馬整體T1值、T2值、R1值、R2值ROI。圖1 研究對象雙側海馬整體勾畫形式

1.2.3 海馬體積測量

1.2.3.1 掃描序列 使用GE architect 3.0T MRI掃描儀的T1-MPRAGE序列對參與者頭顱進行圖像采集,使用48通道頭頸聯合線圈。

1.2.3.2 序列參數 FOV=240 mm×240 mm,矩陣=256×256,層厚1 mm,無層間隔,回波鏈長度16,帶寬50 kHz,激勵次數1,層數256層,采集時間4 min 44 s,TR值6.2 ms,TE值2.4 ms。

1.2.3.3 后處理軟件 利用聯影智能-uAI(1.0.8486.2885)分析T1-MPRAGE序列,對每一位患者的海馬體積進行測量,該軟件利用人工智能對腦內結構進行細分并精準測量海馬整體體積,導出數據并記錄,見圖3。

圖3 聯影智能自動測量患者海馬體積

2 結果

2.1 兩組患者一般資料的比較mVCI組和對照組患者性別比較,差異無統計學意義(P>0.05);兩組平均年齡和受教育程度對認知障礙的影響差異具有統計學意義(P均<0.05),有認知障礙患者的平均年齡大于未出現認知障礙患者,mVCI組小學教育程度占比明顯高于對照組;mVCI組和對照組患者MMSE評分比較,差異有統計學意義(P<0.05),mVCI組MMSE評分明顯低于對照組。見表1。

表1 兩組患者一般資料的比較

2.2 mVCI組和對照組合成MRI數據與HV比較mVCI組和對照組左側和右側海馬整體的T1值、T2值、R1值、R2值數值比較,T1值、R1值差異有統計學意義(P<0.05),有認知障礙患者的T1值大于未出現認知障礙患者,R1值小于未出現認知障礙患者。兩組雙側海馬體積變化差異無統計學意義(P>0.05),見表2。

表2 mVCI組和對照組合成MRI數據與HV比較

2.3 各影響因素對mVCI的預測能力雙側海馬整體T1值、R1值預測mVCI的最佳節點為左側T1值1 319.50,R1值0.795;右側T1值為1 305.50,R1值0.785,MMSE評分有效節點為23分(含23分),其特異度較高,靈敏度相對較弱,見表3、圖4。

表3 各影響因素對mVCI的預測能力

圖4 各影響因素的ROC曲線

3 討論

據《中國卒中報告2020(中文版)》[4]顯示,我國正面臨著全球最大的卒中挑戰,全球疾病負擔(Global burden of disease,GBD)研究結果顯示,2019年卒中成為我國傷殘調整生命年(Disability-adjusted life years,DALYs)的所有原因之首,IS的年齡標化發病率增加,其中PSCI患者約占半數,可導致記憶力、生活習慣、語言能力等功能損害,不僅影響患者治療后病情評估,同時降低患者后續生活質量,為家庭照顧人員帶來沉重負擔[5]。

目前臨床上主要通過各種量表測評及臨床表現,來綜合分析診斷IS患者認知障礙情況并進行相應的干預與治療。其中簡易智力狀況檢查量表(MMSE)是我國臨床檢測認知障礙最常用的量表之一。本研究61例腦卒中患者中,mVCI組患者的平均年齡(66±8)歲大于對照組平均年齡(59±5)歲,差異有統計學意義。研究顯示,在60歲以上腦卒中患者中,受教育程度與卒中后3個月內發展為PSCI的發生率呈顯著的負相關[6],本研究結果顯示,受教育程度對認知障礙的影響差異具有統計學意義(P<0.05),與Sachdev等[7]的研究結果一致。

目前對PSCI發生的病理生理機制尚未明確,可能與多種因素有關,如卒中部位、血管狹窄程度、腦萎縮、海馬體積異常、合并慢性病(如糖尿病、高血壓、高脂血癥)等[8-9]。血管性認知障礙(VCI)是指由腦血管病的危險因素、腦出血、腦卒中、后循環缺血等一系列原因導致認知障礙最終可發展到癡呆的綜合病癥,SCI與VCI有著密切相關性,卻又有所區別。VCI的出現可以不合并腦卒中病史,但必須有腦卒中的臨床體征或影像學表現。腦血管病導致VCI的病因,與PSCI有密切關系,PSCI是VCI的組成部分,與血管性癡呆(VD)有較大重合性[10],而mVCI作為PSCI早期階段,近年受到醫學界的普遍重視。既往研究表明,認知功能與大腦皮層密切相關,而海馬體的變化也對認知功能產生影響。Li等[11]對大鼠模型研究得出,對短暫性大腦中動脈阻塞(tMCAO)或假手術的大鼠,在卒中后7天或30天進行運動功能和認知功能的行為學測試。卒中后30天,出現PSCI的大鼠雙側海馬的長時程增強(Long-termpotentnation,LTP)均降低。這種LTP損傷是通過阻斷GABAA受體來實現的。因此,對mVCI的及時診斷及治療,對IS患者的預后很有價值。

研究表明,阿爾茨海默癥(AD)患者出現認知障礙與其海馬萎縮關系密切[12]。腦卒中患者發展為mVCI與其海馬體形態學改變是否存在相關性,目前尚缺乏靈敏的觀察手段。近年來神經影像學發展迅速,MRI功能成像(fMRI)如DTI、DKI、ASL等對AD患者的海馬體體積測量及亞區分割可以明確指導臨床診療,在臨床應用也越來越多[13]。然而,mVCI患者海馬整體的變化與認知功能的關系目前鮮有研究。合成MRI技術,一個序列可以得到常規頭顱MRI所有序列圖像,同時經過后處理還能得到T1值、T2值、PD值、R1值、R2值等多組數據,提高掃描效率的同時,也為腦內研究提供新思路[14]。本研究發現mVCI組患者海馬整體T1值均高于對照組,R1值均低于對照組(P<0.05),而mVCI組相應部位T2值、R2值數值變化及雙側HV與對照組比較未見明顯差異(P>0.05)。T1值能較好地顯示水腫、炎癥及纖維化,T2值能反映組織中含水量的變化,R1值及R2值主要反映所測部位釓沉積及退行性改變[15]。由該研究可知IS患者發展為mVCI的過程中,海馬內的微結構發生了改變,表現為神經元的輕度變性、退化等,而含水量變化不明顯。本次研究探討了合成MRI技術及海馬體積測量應用于mVCI患者海馬整體的定量分析,可有效評估mVCI患者海馬的細微變化。

本研究發現,HV在兩組的比較中差異無統計學意義,這與Stoub等[16]研究結果一致。結合合成MRI技術后處理數據結果推測,IS患者在mVCI時期,海馬僅發生內部細微結構的變化,而萎縮并不明顯。IS患者出現mVCI后海馬體積變化不明顯。MMSE在臨床眾多認知損害評估量表的應用中是最經典的,但由于其問題設置較少、簡單,所以不能敏感地發現mVCI[17]。可以看出,MMSE評分不能作為認知障礙預測及MCI檢測的唯一標準[18]。

本研究局限性及不足之處:(1)尚未將慢性病(如高血壓、糖尿病、冠心病等)中可能對IS患者發展為mVCI的影響因素納入討論,有待今后擴大樣本量并深入探討研究;(2)未對mVCI患者對癥治療后進行復測,沒有對治療體系進行評估,可在今后臨床醫生治療后進行相關研究,并得出完整預測及評估體系;(3)臨床可聯合多個量表對mVCI患者進行測評,盡可能使測量表的靈敏度與特異度達到最佳狀態。(4)對海馬區域劃分的各部分體積(如海馬頭、海馬體、海馬尾等)未做具體研究。

綜上所述,MMSE評分可篩查IS患者的認知障礙程度,結合合成MRI技術后處理參數變化,可為臨床上IS患者發展至mVCI提供有效早期診斷及提前預測,同時兩者結合,可有效降低MMSE假陰性率,也為臨床醫生在mVCI的預測方面提供新方法。