氢质子磁共振波谱在轻度认知障碍早期诊断中的应用研究

徐朝霞 张学昕 谢柏梅 刘 楠 龚雪鹏 李 哲 李惠民 鲁 靖

轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)是与老年痴呆密切相关的轻微认知功能损害状态。近年来，我国逐步进入老龄化社会，老年性痴呆患者给社会和家庭造成沉重的负担，已成为一个损害公共健康的严重问题。据资料统计，65岁以上老年人痴呆的发病率在5%左右，并有随年龄增长而升高的趋势[1]。随访发现每年约10%～15%的MCI患者发展为痴呆，是正常老年人发病的10倍[2]。由于目前尚无治疗痴呆的有效方法，因此对MCI的研究显得格外重要。MCI是对痴呆早发现、早干预的最佳阶段，病理上发现海马结构是MCI的主要累及区域，以往的研究大多仅对海马及其周围结构进行形态学测量，而氢质子磁共振波谱(1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)作为一种非创伤性的活体生化代谢检测方法，有助于了解脑代谢情况，对早期诊断和病程监测有一定的价值。本研究通过对MCI患者和正常老年人对比分析，发现MCI的1H-MRS特点，以期达到对痴呆的早期诊断。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2010年2月至2013年12月在解放军第451医院就诊的MCI患者，根据临床症状和神经心理学量表确诊为MCI的27例患者纳入MCI组，其中男性15例，女性12例；年龄(72.75±2.07)岁。同时选取无认知功能障碍、无痴呆家族史的27名健康老年志愿者纳入正常对照组(NC组)，其中男性17例，女性10例；年龄(72.14±2.76)岁。简易智能精神状态检查(mini-mental state examination，MMSE)≥28分，临床痴呆评级(clinical dementia rating，CDR)=0分，且在年龄、性别和受教育年限等方面与MCI组相匹配。所有受试对象均签署知情同意书，且以前未参加过类似实验。

排除标准：通过临床检查、心电图、脑电图、MR和血液生化检查排除明显的躯体疾病和某些脑器质性疾病(脑梗死、癫痫、脑外伤和脑肿瘤等)。无抑郁症、精神分裂症等精神疾病。

表1 两组性别、年龄、MMSE、CDR分值和教育水平的比较(±s)

表1 两组性别、年龄、MMSE、CDR分值和教育水平的比较(±s)

1.2 MCI的诊断标准

目前主要采用Peterson等[3](1999)制定的MCI诊断标准：①有记忆下降的主诉，并有知情者证实；②有记忆障碍的客观证据，记忆测查分值在年龄和教育匹配对照组1.5 SD以下；③CDR=0.5分；④全面衰退量表(global deterioration scale，GDS)2～3级；MMSE≥24分且＜28分或Mattis痴呆评定量表(dementia rating scale，DRS)≥123分；⑤日常生活能力保持正常，日常生活活动能力(activity of daily living，ADL)量表≤26分；⑥哈金斯基缺血量表(Hachinski ischemic score，HIS)＜4分；⑦MCI最终诊断由2名精神科主治医师以上人员认定。同时具备以上7点即可诊断为MCI。

1.3 设备与方法

采用德国西门子公司超导型l.5 Tesla超导磁共振扫描仪，采用头线圈，对27例MCI患者和正常老年人分别行1H-MRS成像。受试者采取仰卧位并固定头部，三维定位于海马区域，采用化学位移成像(chemical shift imaging，CSI)序列，对其进行多体素波谱采集。常规MR扫描(包括矢状位T1WI-SE序列，轴位T2WI-FSE序列，轴位T1WI-SE序列)，矩阵256×256，层厚5 mm，间距0 mm。1H-MRS：感兴趣区(VOI)定位于海马的皮质，进行磁共振波谱采集。扫描参数TR=1500，TE=135，采集时间TA=07：08，带宽100，体素大小为8 mm×10 mm×10 mm，激励次数为4。对所得的两组数据进行处理、分析，并比较两组问N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate，NAA)和(或)肌酸(NAA/Cr)、胆碱和(或)肌酸(Cho/Cr)以及肌醇和(或)肌酸(mI/Cr)的数值。各代谢物化学频移位置如下：NAA 2.02 ppm，Cho 3.22 ppm，mI 3.56 ppm，Cr 3.04 ppm，以Cr作为内参照物[3]。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0 for Windows统计分析软件进行方差分析和t检验，数据结果以均值±标准差(±s)表示，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床特征分析

对NC组和MCI组病例的年龄和MMSE，CDR分值进行t检验，两组间的性别、年龄和教育水平相比，差异无统计学意义(t=1.945，t=-1.443，t=-1.821；P＞0.05)；MMSE分值相比差异显著，有统计学意义(t=2.581，P＜0.05)，见表1。

2.2 两组的NAA/Cr，Cho/Cr，mI/Cr水平比较

NC组和MCI组的NAA/Cr和mI/Cr水平有显著性差异，MCI组的NAA/Cr水平较正常明显降低，其差异有统计学意义(t=2.516，P＜0.05)；MCI组的ml/Cr水平明显升高，其差异有统计学意义(t=-2.137，P＜0.05)；两组的Cho/Cr水平差异无统计学意义(t=-1.682，P＞0.05)，见表2。

表2 两组海马区NAA/Cr、Cho/Cr和mI/Cr值的比较(±s)

表2 两组海马区NAA/Cr、Cho/Cr和mI/Cr值的比较(±s)

3 讨论

MCI是一种介于正常老化和老年痴呆的过渡阶段，其特征性的表现是患者出现与年龄不相称的记忆障碍或认知功能损害，但未达到痴呆的诊断标准。

1H—MRS是利用化学位移和核磁共振现象，对特定原子核进行定量分析的一种功能性影像技术，其能检测活体组织的生化代谢，反映人体代谢的病理生理变化，为疾病的早期诊断、病情判断以及预后评估提供帮助，并且具有安全、敏感、直观和操作相对简单等优点，已被应用于MCI的研究中，目前应用最广泛的是1H-MRS[5]。痴呆的病理学标志是神经元丧失、神经纤维缠结和老年斑形成，最早出现的区域是颞叶的内嗅皮层区和海马结构的CA1区，因此内侧颞叶海马区是MCI较早累及的部位[6]。

本研究将海马定为兴趣区进行磁共振波谱成像扫描。与MCI有关的代谢产物主要有NAA、mI、Cho和Cr。NAA在脑内主要存在于神经元的胞体、轴突和树突中，是反映神经元密集度和生存能力的标志物，同时也是神经元完整性和线粒体功能的标志物[7]。NAA含量的高低反应了神经元数量和活性的变化，其水平的减低可作为神经元脱失或活性降低的最佳指征[8]。目前认为，灰质中NAA降低代表神经元缺失及代谢状态的变化，发生在白质则说明有轴索的损伤。Cr反映高能磷酸代谢，在生理及病理条件下含量均较恒定，常被当作内参照物，某一物质与Cr浓度的比值代表此物质能量代谢的相对变化。Cho与细胞膜磷脂的合成、分解有关，是参与细胞膜及神经细胞髓鞘形成的主要成分，反映细胞膜的稳定性和神经胶质的增生，且是有关识别、记忆等重要的神经递质乙酰胆碱的前体。mI是神经胶质细胞的标志物，有维持细胞渗透压、营养细胞、抗氧化及生成表面性物质，参与磷脂酰肌醇信号系统的构成等作用。

本研究结果显示，MCI组的NAA/Cr水平明显低于NC组，表明MCI组有明显的神经元缺失。本研究同时发现，MCI组mI/cr的量较NC组升高。钱丽霞等[9]对MCI患者和正常老年人海马及颞顶联合区的NAA/Cr、mI/Cr水平分析发现，当仅有颞顶联合区mI/Cr量增加，而无NAA/Cr量降低时，病变尚处于MCI阶段，当既有颞顶联合区mI/Cr量增加，又有NAA/Cr降低时表明病变已经向痴呆转化；同时证明，双侧海马及颞顶联合区的NAA/Cr水平差异无显著性。mI是神经胶质细胞的标志物，近年来研究发现，炎症在老年痴呆的发病机制中起决定性作用，而小胶质细胞数量增多、并处于激活状态，进一步表明MCI的发生与炎症反应有一定的联系[10]。本研究中两组的Cho/Cr水平均无明显变化，但关于Cho/Cr量的研究至今仍无统一的结果，可能与兴趣区的选择有关。

综上所述，对MCI患者行1H-MRS的研究发现，1H-MRS可以敏感地监测代谢产物变化，对MCI作出早期和准确的诊断，是可用的一种辅助性影像学检查方法。

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