弥散张量成像对遗忘型轻度认知障碍诊断和预后评估的价值

李香春，刘江红，王海平，韩德昌，董 铮，孙正君，董甜甜，赵志超

063000河北省唐山市工人医院核磁共振室(李香春，王海平，韩德昌，孙正君，董甜甜，赵志超)，放射学科(董铮)；首都医科大学宣武医院神经内科(刘江红)



·论著·

弥散张量成像对遗忘型轻度认知障碍诊断和预后评估的价值

李香春，刘江红，王海平，韩德昌，董 铮，孙正君，董甜甜，赵志超

063000河北省唐山市工人医院核磁共振室(李香春，王海平，韩德昌，孙正君，董甜甜，赵志超)，放射学科(董铮)；首都医科大学宣武医院神经内科(刘江红)

【摘要】目的探讨磁共振弥散张量成像(DTI)评估遗忘型轻度认知障碍(aMCI)患者的诊断和预后价值。方法选取2012年7月—2015年4月河北省唐山市工人医院临床诊断为aMCI的患者115例，根据损害认知领域的情况分为单一遗忘型轻度认知损害(aMCI-s)组(60例)和多领域遗忘型轻度认知损害(aMCI-m)组(55例)。分别在就诊时、出院后第12个月时对患者进行神经心理学测试、影像学DTI扫描，评估患者转归情况以及感兴趣区各向异性分数(FA)值、表观扩散系数(ADC)值。结果随访结束后，由于患者死亡、颅脑影像学异常、无故失访等情况，最终共纳入94例患者，其中aMCI-s组50例，aMCI-m组44例。94例患者中有24例12个月后转化为阿尔茨海默病(AD)，总转化率为25.5%。aMCI-s组和aMCI-m组AD转化率分别为16.0%(8/50)和36.4%(16/44)，两组AD转化率比较，差异有统计学意义(χ2=5.10，P=0.02)。aMCI-s组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回FA值高于aMCI-m组，胼胝体膝部、额枕下束、上纵束Ⅱ ADC值低于aMCI-m组，差异均有统计学意义(P<0.05)。aMCI-s组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回FA值高于aMCI-s转化为AD组，胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回、上纵束Ⅱ ADC值低于aMCI-s转化为AD组，差异均有统计学意义(P<0.05)。aMCI-m组胼胝体膝部、扣带回、额枕下束FA值高于aMCI-m转化为AD组，胼胝体膝部、扣带回、上纵束Ⅱ ADC值低于aMCI-m转化为AD组，差异均有统计学意义(P<0.05)。aMCI-s转化为AD组和aMCI-m转化为AD组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回、额枕下束、上纵束Ⅱ FA值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；aMCI-s转化为AD组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回、额枕下束、上纵束Ⅱ ADC值低于aMCI-m转化为AD组，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论aMCI-m较aMCI-s更容易发展为AD，DTI能够反映aMCI的病理变化程度，鉴别诊断aMCI类型并判断其预后。

【关键词】遗忘型轻度认知障碍；阿尔茨海默病；弥散张量成像；诊断；预后

Li XC，Liu JH，Wang HP，et al.Value of diffusion tensor imaging in the diagnosis and prognosis of amnestic mild cognitive impairment[J].Chinese General Practice，2016，19(11)：1282-1287.

弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一种新型磁共振成像技术，能够在无创的情况下揭示纤维束的微观结构，目前广泛用于中枢神经系统疾病的诊断[1]。由于DTI技术能够对大脑白质纤维进行定量及走行测定，近年来有学者将其引入到认知障碍性疾病的研究中，并认为与MRI评估比较，DTI具有更早诊断的优势[2]。DTI在初诊的应用研究较多，但追踪性的预后研究鲜有报道，本研究应用DTI技术对遗忘型轻度认知障碍(amnestic mild cognitive impairment，aMCI)患者的感兴趣区(region of interest，ROI)脑白质结构特征进行观察并随访，以评估DTI在aMCI的诊断及预后预测方面的临床价值。

1资料与方法

1.2纳入与排除标准纳入标准：符合Petersen MCI诊断标准[3]，以记忆障碍为主诉并有家属证实且病程>3个月，临床记忆量表测定成绩低于同龄、同文化程度常模1.5个标准差；语言、空间、执行等认知功能相对正常，具备购物算账、乘坐公共交通等正常的日常生活能力；无痴呆表现，临床痴呆评定量表(clinical dementia rating，CDR)评分为0.5分；蒙特利尔认知评估量表(montreal cognitive assessment，MoCA)评分<4分，MMSE评分在24～27分，Hachinski缺血指数(HIS)<4分。认知障碍的评估均由经过系统培训的神经心理测查员完成。根据上述诊断、评分量表结果将aMCI患者中表现为孤立的记忆障碍者定义为aMCI-s；以记忆损害为主，伴有其他认知领域损害者定义为aMCI-m。

排除标准：体内植入金属或具有磁共振检查禁忌证，其他引起脑功能衰退的系统疾病，早期局灶性神经系统体征，脑卒中样起病以及由于脑血管疾病引起的痴呆；具有抑郁、睡眠障碍、脑卒中病史以及严重和不稳定的内科病史；情感障碍、精神分裂、药物和乙醇滥用史；血清学检查甲状腺功能低下、叶酸和维生素B12水平低下。

1.3方法

1.3.1神经心理测试CDR量表分为定向力、记忆、工作和社会交往能力、判断与解决问题能力、个人业余爱好与家庭生活、独立生活自理能力6项能力，每项进行0、0.5、1、2、3等级评定，各项得分不进行叠加，仅对6项能力综合评定为一个总分。MoCA评估包括记忆、注意与集中、语言、视空间技能、计算、定向力、抽象思维，总分为30分。MMSE量表由30个项目组成，每项1分，总分0～30分。HIS评分包括人格相对保持、诉说躯体症状、急性起病、阶段性恶化、夜间谵妄、波动性病程、抑郁、情感失控、有关动脉粥样硬化证据、卒中病史、高血压病史、局灶性神经症状及体征共13项，得分0～18分，总分≥4分为具有血管认知损害。

1.3.2影像学方法使用超导磁共振仪(Philips intera achieva 3.0T)，以海绵垫固定患者头部。

常规磁共振成像检查：轴位T1WI〔重复时间(TR)/回波时间(TE)=2 000 ms/20 ms〕、T2WI(TR/TE=3 000 ms/80 ms)、Flair(TR/TE=11 000 ms/120 ms)序列，冠状位T2WI(TR/TE=3 000 ms/80 ms)快速自旋回波序列(TSE序列)扫描；矢状位T1WI(TR/TE=2 000 ms/20 ms)；矢状位层厚6.0 mm、轴位层厚7.0 mm、冠状位层厚6.0 mm，层间距均为0；矩阵512×512，扫描视野(FOV)=220 mm×220 mm。

3.1.1 医学图书馆管理人员的软实力要提高。医学院校图书馆管理人员在一定程度上存在差异，包括知识水平的不同，相关专业不一，所以对图书资料专业知识了解不足，计算机信息技术，英语水平普遍底，导致医学图书馆管理素质参差不齐。图书馆学家阮冈纳赞说过：“不管图书馆坐落在什么地方，开馆时间和设备怎样，也不管管理图书馆的方法怎样，一个图书馆成败的关键还是在于图书馆工作者”[19]。因此，医学图书馆的发展与馆员的素质密切相关。大数据时代医学图书馆如何应对面临的挑战，如何更好的开展图书馆的工作，就要不断学习图书馆相关知识，和医学相关知识。具备卓越的洞察力，有对信息组织和检索能力。

DTI扫描：扫描层面与前后联合线平行，采用单次激发自旋回波的平面回波成像序列(spin echo-echo planar imaging，SE-EPI)；TR/TE=10 000 ms/90 ms、FOV=256 mm×256 mm×120 mm；矩阵=128×128、SENSE factor=2；层数=70，层厚均为2 mm，层间距为0；15个非线性方向，b值为0、800 s/mm2，扫描时间4.13 min。采用FiberTrak软件进行DTI参数处理，在不同层面彩色张量图及B0图中测量各向异性分数(FA)值、表观扩散系数(ADC)值。ROC体素范围控制：海马、前额叶、顶叶、颞叶、枕叶为6～10个，胼胝体压部及膝部、额枕下束、扣带回、上纵束Ⅱ为2个。检测由2名具有5年以上经验的放射科医师完成，该医师在不知道诊断结果的情况下进行ROI的设置，并连续测量3个相邻层面取其平均值。

1.4随访情况患者在本院就诊并入组后，在就诊时和出院后第12个月时进行神经心理学测试、影像学DTI扫描。观察两组阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)转化率；并且对aMCI进行程度上划分，aMCI-s程度较轻，aMCI-m程度较重，即aMCI-s转化为aMCI-m者视为恶化，aMCI-m转化为aMCI-s者为提高，且提高中包括转化为正常者。

2结果

2.1随访情况在随访中有4例患者死亡，分别是肺部疾病2例(aMCI-s组1例、aMCI-m组1例)，心血管疾病2例(均为aMCI-s组)。8例患者颅脑影像学异常，分别是1例基底核区和左侧额颞叶交界处皮质小梗死灶(aMCI-s组)，3例海马小梗死灶(aMCI-s组2例、aMCI-m组1例)，1例右侧额叶梗死灶(aMCI-m组)，2例颞叶缺血性病灶(均为aMCI-m组)，1例右顶颞叶梗死灶(aMCI-s组)。9例患者无故失访(aMCI-s组3例、aMCI-m组6例)。最终纳入94例患者，其中aMCI-s组50例，aMCI-m组44例；42例无特殊疾病史，30例患有糖尿病，12例患有高血压，10例患有慢性支气管炎。

2.2两组aMCI转归情况94例患者中有24例12个月后转化为AD，总转化率为25.5%。aMCI-s组和aMCI-m组AD转化率分别为16.0%(8/50)和36.4%(16/44)，两组AD转化率比较，差异有统计学意义(χ2=5.10，P=0.02)。aMCI-s组恶化率为36.0%(18/50)，提高率为22.0%(11/50)；aMCI-m组提高率为15.9%(7/44)，其中2例转化为正常者。两组提高率比较，差异无统计学意义(χ2=0.56，P=0.45)。

2.3影像学指标比较aMCI-s组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回FA值高于aMCI-m组，胼胝体膝部、额枕下束、上纵束ⅡADC值低于aMCI-m组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表1)。aMCI-s组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回FA值高于aMCI-s转化为AD组，胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回、上纵束ⅡADC值低于aMCI-s转化为AD组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表2)。aMCI-m组胼胝体膝部、扣带回、额枕下束FA值高于aMCI-m转化为AD组，胼胝体膝部、扣带回、上纵束ⅡADC值低于aMCI-m转化为AD组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表3)。aMCI-s转化为AD组和aMCI-m转化为AD组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回、额枕下束、上纵束ⅡFA值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；aMCI-s转化为AD组胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回、额枕下束、上纵束ⅡADC值低于aMCI-m转化为AD组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表4)。

表1　aMCI-s组和aMCI-m组联合纤维束FA值和ADC值比较±s)

注：aMCI-s=单一遗忘型轻度认知损害，aMCI-m=多领域遗忘型轻度认知损害，FA=各向异性分数，ADC=表观扩散系数

表2　aMCI-s组和aMCI-s转化为AD组联合纤维束FA值和ADC值比较±s)

注：AD=阿尔茨海默病

表3　aMCI-m组和aMCI-m转化为AD组联合纤维束FA值和ADC值比较±s)

表4　aMCI-s转化为AD组和aMCI-m转化为AD组联合纤维束FA值和ADC值比较±s)

3讨论

MCI是一种介于年龄相关性记忆损害和早期老年性痴呆之间的过渡状态。吴钦娟等[4]将MCI分为3种类型：(1)aMCI，此类患者以记忆损害为主，其他认知领域保持相对的完整性，可存在日常功能轻微损害，主要发展为AD；(2)多认知领域轻度损害，其损害不一定包括记忆且损害程度达不到痴呆标准，除了记忆障碍外，患者至少有1种其他认知领域异常，或者没有记忆障碍，但是至少有2种认知功能异常，可对日常活动造成影响，此类型可以发展为AD，也可能发展为其他痴呆或非痴呆性疾病；(3)单项非记忆认知领域损害，此型患者可能出现动作或执行功能障碍、单纯语言功能障碍、视空间功能障碍等，但记忆正常，此类患者可随着原发病进一步发展，或者发展成为痴呆。无论哪种MCI，主要的转变方向均是痴呆，且有研究表明MCI向痴呆的转化率远高于正常老年人[5-6]。国外有研究显示，MCI患者3年AD转化率为44%，年均转化率为15%[7]。陈美蓉等[8]对130例aMCI患者进行2年随访，其AD转化率为33.8%(44/130)，年均转化率为18%。本研究观察的94例患者中，年均转化率为25.5%(24/94)，较报道的转化率高，这可能与纳入患者的病情程度、治疗情况、患者自身生理特征等不同有关。张贵丽等[9]在评估MCI人群精神心理认知和精神行为心理情况时发现，aMCI-s较aMCI-m更容易恢复为正常认知。说明aMCI-s不仅在病情程度上较aMCI-m轻，而且患者病理的可逆性较高，应该作为防治的重点对象。

从上述分析可以看出，aMCI是AD的临床前或早期阶段，此类患者是AD的高危人群，而目前临床治疗AD的药物也多在AD早期未出现神经元不可逆改变时具有阻断或延缓病程的作用。因此，筛检、诊断aMCI患者，使其得到较早的干预治疗具有重要意义。脑白质中，垂直神经纤维走行方向的弥散会受到髓鞘及神经束膜等限制，因此垂直神经纤维方向的弥散速度小于顺沿纤维弥散，即弥散的各向异性[10-11]。DTI技术通过反映水分子的布朗运动来观察、测量脑白质纤维，微观层面可以反映纤维束排列的紧密度、轴突膜、轴突髓鞘化程度等，宏观层面可以反映纤维束走行方向的一致程度[12-13]。FA值是水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例，其取值范围为0～1，趋近于1则向异性增大，说明组织排列越规则紧密，趋近于0则各向同性，组织规则性差[14-15]。李亚迪[16]对33例aMCI患者及31例正常老年人进行DTI检查时指出，aMCI患者在扣带前部、双侧额颞叶、左侧枕下回旁白质、顶下小叶、舌回旁白质、梭状回旁白质、右侧脑室三角区外上方白质的FA值显著低于正常老年人。其进行的是全脑FA值的比对，可见aMCI虽然是AD的临床前期，但是脑多个区域已经存在脑白质损害，结合本研究观察，在多区域损害中两种类型的aMCI患者的脑白质损害程度具有差异性。aMCI-m组在观察的3个ROI中FA值低于aMCI-s组，说明aMCI-m患者白质纤维的方向性损伤程度较重。同时aMCI-m组的ADC值在观察的3个ROI均高于aMCI-s组，ADC值反映的是水分子在各个方向上的平均弥散能力，ADC值越大说明分子弥散能力越弱，反映白质纤维微观结构的完整性破坏越大[17]。FA值、ADC值在胼胝体膝部表现出一致的组间显著差异，说明此部分白质纤维的损害较为突出。王华丽等[18]对aMCI患者的DTI参数及MMSE、认知功能筛查测验(CASI)评分进行相关性分析，认为MMSE和CASI总分与颞叶、顶叶、海马体的FA值呈正相关，与ADC值呈负相关。因此，aMCI-m较高水平的DTI指标异常说明患者认知功能损伤的程度较深，其AD转化率较高。

以随访1年后aMCI转归的病例情况为依据，筛选出aMCI-s和aMCI-m中发展为AD者，通过与基线DTI指标的比较，转化为AD者均表现出较低的FA值和较高的ADC值，说明潜在的aMCI转化者在初诊时已经具备了恶化的白质纤维病理基础。其中，aMCI-s在胼胝体膝部、胼胝体压部、扣带回的FA值、ADC值差异程度一致，aMCI-m在胼胝体膝部、扣带回的两指标差异程度一致，说明aMCI的AD转化者在胼胝体膝部、扣带回的损害程度均较其他区域严重。在对比两组AD转化者DTI指标时，ADC值表现出了较敏感的差异性，说明aMCI-m转化为AD者白质纤维的完整性更差。

综上所述，aMCI患者是AD的危险人群，是早期干预的目标人群，区分aMCI-s和aMCI-m对于判断认知减退速度、预后具有重要意义。DTI参数对区分aMCI类型及判断其预后具有重要价值，aMCI-s具备一定的逆转空间，应作为防治AD的重要对象。本研究随访时间较为有限，病例范围、数量均较小，在进一步研究中，拟对更大范围的aMCI患者进行基因分型的DTI指标观察，为AD的早期筛诊提供更多参考。

作者贡献：李香春、刘江红进行课题设计与实施、资料收集整理、撰写论文、成文并对文章负责；董铮、孙正君、董甜甜、赵志超进行课题实施、评估、资料收集；王海平、韩德昌进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。

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(本文编辑：贾萌萌)

Value of Diffusion Tensor Imaging in the Diagnosis and Prognosis of Amnestic Mild Cognitive Impairment

LIXiang-chun，LIUJiang-hong，WANGHai-ping，etal.

UnitofMRI，TangshanGongrenHospital，Tangshan063000，China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the value of diffusion tensor imaging(DTI)in the diagnosis and prognosis of amnestic mild cognitive impairment(aMCI).MethodsFrom July 2012 to April 2015，we enrolled 115 patients who were diagnosed with aMCI in Tangshan Gongren Hospital in Hebei Province.According to the domains of cognitive damage，the patients were divided into two groups：single-domain aMCI group(aMCI-s group，n=60)and multiple-domain aMCI group(aMCI-m group，n=55).When receiving the first treatment and 12 months after discharge from hospital，neuropsychological test and imaging DTI scan were conducted on the patients，and relapse，FA values and ADC values of regions of interest were evaluated.ResultsWhen follow-up ended，94 patients were at last included after the exclusion of patients who died，had brain imaging abnormality and got lost for no reason.Among the 94 patients，50 patients were assigned into aMCI-s group，and 44 patients were assigned into aMCI-m group.Among them，24 patients had disease translating into alzheimer′s disease 12 months after discharge，and the overall translation rate was 25.5%.The translation rates of the aMCI-s group and the aMCI-m group were 16.0%(8/50)and 36.4%(16/44)，and the two groups were significantly different in AD translation rate(χ2=5.10，P=0.02).The aMCI-s group was higher than the aMCI-m group in FA values of corpus callosum knee，splenium of corpus callosum，cingulate fasciculus，and the aMCI-s group was lower than aMCI-m group in ADC value of corpus callosum knee，inferior fronto-occipital fasciculus and superior longitudinal fasciculus Ⅱ(P<0.05).The aMCI-s group was higher than the aMCI-s-AD group in the FA values of corpus callosum knee，splenium of corpus callosum and cingulate fasciculus，and the aMCI-s group was lower than the aMCI-s-AD group in the ADC values of corpus callosum knee，splenium of corpus callosum，cingulate fasciculus and superior longitudinal fasciculus Ⅱ(P<0.05).The aMCI-m group was higher than the aMCI-m-AD group in corpus callosum knee，cingulate fasciculus and inferior fronto-occipital fasciculus，and the aMCI-m group was lower than the aMCI-m-AD group in ADC value of corpus callosum knee，cingulate fasciculus and superior longitudinal fasciculus Ⅱ(P<0.05).The aMCI-s-AD group and the aMCI-m-AD group were not significantly different in the FA values of corpus callosum knee，splenium of corpus callosum，cingulate fasciculus，inferior fronto-occipital fasciculus and superior longitudinal fasciculus Ⅱ(P>0.05)；the aMCI-s-AD group was lower than the aMCI-m-AD group in ADC values of corpus callosum knee，splenium of corpus callosum，cingulate fasciculus，inferior fronto-occipital fasciculus and superior longitudinal fasciculus Ⅱ(P<0.05).ConclusionaMCI-m is more likely to develop into AD than aMCI-s，and DTI could reflect the pathological changes of aMCI and could be used to determine aMCI types and predict its prognosis.

【Key words】Amnestic mild cognitive impairment；Alzheimer disease；Diffusion tensor imaging;Diagnosis;Prognosis

(收稿日期：2015-10-09；修回日期：2015-12-11)

【中图分类号】R 741

【文献标识码】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.11.011

通信作者：刘江红，100053北京市，首都医科大学宣武医院神经内科；E-mail：13341070223@189.com

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81301208)