扩散张量成像技术评估认知功能损害脑白质区变化的价值

杨红菊　吴艳瑞　陈　伟　白　松

(昆明医科大学第一附属医院干疗科，云南　昆明　650032)



扩散张量成像技术评估认知功能损害脑白质区变化的价值

杨红菊吴艳瑞1陈伟2白松

(昆明医科大学第一附属医院干疗科，云南昆明650032)

目的分析阿尔茨海默病(AD)患者白质区改变与认知功能损害的关系，评估扩散张量成像技术(DTI)在AD患者的诊断及病情监测中的价值。方法选取AD组20例、正常对照组20例，用神经心理学量表对患者的认知功能进行评估，并对AD组DTI测定白质的各向异性分数(FA)、平均弥散度(MD)与认知功能评分进行相关性分析。结果与正常对照组相比，AD患者扣带后部、胼胝体压部白质的FA值显著减低，MD值显著增加(P<0.01)，额叶、顶叶、胼胝体膝部白质的FA值减低，额叶白质MD值增加(P<0.05)，扣带后部、胼胝体膝部、压部FA、MD与简易精神状态量表(MMSE)、成人韦克斯勒智力量表(WAIS)、AD评定量表-认知部分(ADAS-Cog)显著相关(P<0.01)，额、顶叶FA、MD与MMSE、ADAS-Cog相关(P<0.05)。结论脑白质微观结构损伤程度和完整性变化是导致AD病人认知功能异常的重要原因，FA、MD值与AD病情发展相关。

扩散张量成像；认知功能损害；白质区

阿尔茨海默病(AD)的诊断主要依靠磁共振和神经心理学检查。本研究运用扩散张量成像(DTI)分析认知功能损害白质区的变化，并分析其与临床认知功能改变的相关性。

1　资料与方法

1.1临床资料2008年6月至2011年9月在昆明医科大学第一附属医院干疗科、神经内科病房完成病例收集。病例选择符合美国神经病学卒中研究所AD及相关疾病协会(NINCDS-ADRDA)诊断标准。所有患者均由两位神经内科医师做出诊断，两组病例年龄≥60岁，受教育程度相当，均为右利手，排除高血压、糖尿病、精神病史、酒精或药物滥用、肿瘤等。AD组20例，男11例，女9例，年龄(76.05±8.07)岁，简易精神状态量表(MMSE)评分7～17〔平均(12.50±4.84)〕分及成人韦克斯勒智力量表(WAIS)评分60～86〔平均(73.40±12.78)〕分、AD评定量表-认知部分(ADAS-Cog)评分60～77〔平均(68.87±8.79)〕分。选取健康对照组20例，男13例，女7例，年龄(72.10±4.79)岁；MMSE评分均在28分以上。

1.2检测方法所有受试对象均使用1.5 T磁共振成像仪进行颅脑扫描，选择头部线圈。行DTI扫描之前，所有对象均行T1WI、T2WI、FLA IR序列检查，扫描参数：Slice=31层，层厚为4.0～5.0 mm，层间距为零。TE=minifull，TR=10 000 ms，Matrix phase×Freq=128×128，NEX=2，Freq dir=S/I，Phase FOV=1.0，FOV=24。Bvalue=1 000，Shots=1，15个不同方向的梯度数据采集，利用SUN工作站DTI后处理软件行全脑DTI数据处理，重建部分各向异性分数(FA)和平均弥散度(MD)，分别测定胼胝体膝部和压部、内囊前肢和后肢、额颞顶枕叶白质的FA和MD值，作为评价脑白质各向异性及水分子扩散程度的指标。感兴趣区的选择：内囊前肢及后肢取内囊、额叶取额中回、顶叶取角回、颞叶取颞干，各取3个层面；枕叶取枕极，取2个层面；胼胝体膝部在视交叉层面、胼胝体压部在下丘层面选取，各取1个层面。各层面及左右对称的结构均取其平均值，感兴趣区大小为20～40。放置感兴趣区时，避开灰质结构和脑脊液。

1.3评价指标①DTI测定白质区FA、MD值；②神经心理学检查：在DTI检查前，由我院心理测评师统一进行测评：MMSE、WAIS、ADAS-Cog，对患者的认知功能进行评估。

1.4统计学方法采用SPSS19.0软件行独立样本t检验和Pearson相关分析。

2　结　果

2.1AD患者脑白质区FA值的变化与正常对照组相比，AD患者扣带后部、胼胝体压部白质的FA值减低(P<0.01)，额叶、顶叶、胼胝体膝部白质的FA值减低(P<0.05)，而扣带前、体部、枕叶、胼胝体部则无明显变化(P>0.05)。见表1。

2.2AD患者脑白质区MD值的变化与正常对照组相比，AD患者扣带后部、胼胝体压部白质MD值增加(P<0.01)，额叶白质MD值增加(P<0.05)，其余脑白质区域的MD值则无明显变化(P>0.05)。见表1。

2.3AD患者脑白质区FA、MD值与MMSE、WAIS、ADAS-Cog评分的相关性分析扣带后部、胼胝体膝部、压部FA与MMSE、WAIS、ADAS-Cog呈正相关(P<0.01)，扣带后部、胼胝体膝部、压部MD与MMSE、WAIS、ADAS-Cog呈负相关(P<0.01)；额叶、顶叶FA与MMSE、ADAS-Cog呈正相关(P<0.05)，额叶、顶叶MD与MMSE、ADAS-Cog呈负相关(P<0.05)，而其余脑白质区FA、MD值与MMSE、WAIS、ADAS-Cog评分无相关性(P>0.05)。见表2。

表1　AD组与正常对照组兴趣区FA、MD值比较

表2　AD患者各部位FA、MD值与神经心理学量表评分的相关性

3　讨　论

AD患者的临床诊断和监测主要是通过神经心理量表评估，它可以反映患者的语言、空间识别、记忆等认知功能受损情况。AD患者进行性痴呆的病理学改变是皮层区Ⅲ和Ⅴ层大量锥体细胞神经元的丢失，从而引起脑白质联合纤维传导束完整性改变，继之出现认知功能下降〔1〕。FA能反映神经纤维的完整性及损伤情况，高的FA值代表各向异性强，表明脑组织包含大量相似且排列有序的神经细胞；低的FA值则代表弥散增强、屏障作用减低，各向异性低。MD反映扩散张量的各向同性，其数值越大反映了脑组织中水分子的扩散运动能力越强，可以反映脑组织结构变化和损伤程度。因此，DTI是目前唯一能无创追踪脑白质纤维并反映其解剖连通性的方法，能反映脑组织微结构变化和损伤程度〔2，3〕。研究还发现MMSE与反映AD患者脑白质结构变化引起认知功能减退FA值下降和MD值增加有相关性〔1，4，5〕。

扣带回属于边缘系统的一部分，其前部与认知、感情有关，后扣带纤维是胆碱系统的一部分，与瞬间记忆有关，在AD病变早期出现改变〔6〕。Takahashi等〔7〕发现扣带回前、后部的FA值下降，与病理学上髓鞘脱失，轴索、树突减少造成的华勒变性有关。Yoshiura等〔8〕对不同病程的AD患者的研究表明，扣带后部白质的改变可以反映AD病程进展的变化，FA与MMSE评分有显著相关性。本研究提示扣带后部白质出现脑功能病变与AD病情进展关联。

额叶白质完整性下降与执行能力相关，AD的执行功能障碍与额叶或相关的皮质下通路功能障碍有关〔9，10〕，顶叶联合皮质 (Brondmann5、7区)成熟最晚，是参与大脑高级认知功能的重要结构，可接受颞上回、前额叶皮质和扣带回等部位的投射，同时向前额叶皮质、扣带回等发出纤维投射，上述各结构病理学改变与AD临床表现、病情进展有密切关系〔11〕。本研究发现，AD组额叶FA降低，顶叶白质FA减低，MD增加，额、顶叶FA、顶叶MD与ADAS-Cog评分相关，提示在额顶部病理改变与AD临床表现有密切关系。

AD晚期由于病变由白质扩展到皮质，则新皮层的联系，如胼胝体会受到累及。胼胝体是连接双侧大脑半球的纤维束，综合和汇集双侧大脑半球认知功能的联系通道。人类的情感及各种认知活动，大都需要双侧大脑半球的整合，因此，胼胝体不同部位受损，会出现相应的大脑半球失连接症状〔12〕。本研究中，胼胝体膝部、压部FA值减低、MD值增加与MMSE、ADAS-Cog评分增加有相关性，表明其FA值减低、MD值增加与认知功能的联系通道受损相关，从而出现认知功能障碍。胼胝体体部DTI参数与正常对照组比较无差异，显示AD胼胝体选择性损害很可能与AD病理分布特征及脑白质纤维的相互联系中断有关〔12〕，以上结果提示本研究AD患者智力、认知功能出现障碍，病变处于晚期。

综上，应用DTI能较早发现AD脑白质微观结构改变，扣带后部、胼胝体和额、顶叶白质区的FA值减低、MD值增加与神经心理学量表评分相关，反映了FA、MD值与脑白质微结构的病变、组织结构完整性的破坏有关，进一步证实了FA、MD值与AD病情发展有关联。因此，DTI可以在体外无创监测AD脑白质结构完整性及损伤情况，有助于进一步探讨AD的病理机制，还能客观、有效地监测疾病进展。

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3Shepherd TM，Ozarslan E，Yachnis AT，etal.Diffusion tensor microscopy indicates the cytoarchitectural basis for diffusion anisotropy in the human hippocampus〔J〕.AJNR Am J Neuroradiol，2007；28(5)：958-64.

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7Takahashi S，Yonezawa H，Takahashi J，etal.Selective reduction of diffusion anisotropy in white matter of Alzheimer disease brains measured by 3.0 Tesla magnetic resonance imaging〔J〕.Neurosci Lett，2002；332(1)：45-8.

8Yoshiura T，Mihara F，Ogomori K，etal.Diffusion tensor in posterior cingulate gyrus：correlation with cognitive decline in Alzheimer′s disease〔J〕.Neuroreport，2002；13(17)：2299-302.

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12赵春雨，蒋潇潇，苏志强.胼胝体病变〔J〕.国际神经病学神经外科学杂志，2007；34(6)：534-8.

〔2015-01-17修回〕

(编辑赵慧玲/曹梦园)

云南省教育厅重点项目资助(07Z11066)

杨红菊(1971-)，女，博士，副主任医师，硕士生导师，主要从事老年病研究。

R743

A

1005-9202(2016)15-3780-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.081

1昆明医科大学细胞生物学与医学遗传学系

2昆明医科大学第一附属医院影像中心