海马亚区磁共振成像T2信号评估遗忘型轻度认知障碍的可行性①

张小洁，曹志宏，罗一烽，刘 瑜，吴立伟，单海荣，刘怡文，李月峰，王冬青

海马亚区磁共振成像T2信号评估遗忘型轻度认知障碍的可行性①

张小洁1a，曹志宏1b，罗一烽1b，刘 瑜2，吴立伟1b，单海荣1b，刘怡文1b，李月峰3，王冬青3

目的观察认知训练前后遗忘型轻度认知障碍(aMCI)患者海马亚区磁共振成像(MRI)T2信号的变化，为aMCI的临床早期诊疗提供影像学帮助。方法2014年10月至2015年8月，aMCI患者40例随机均分为认知训练组和沟通组，另选老年健康志愿者20例作为对照组。认知训练组接受认知训练，沟通组采用普通谈话沟通，共治疗3个月。治疗前后采用快速自旋回波T2序列进行MRI检查，于工作站中勾画海马各亚区，测量T2信号强度，对T2信号强度与简易精神状态检查(MMSE)评分进行相关性分析。结果治疗前，与对照组比较，认知训练组和沟通组双侧海马头部T2信号强度增高(P＜0.05)，认知训练组与沟通组之间无显著性差异(P＞0.05)。治疗后，认知训练组左侧海马头部T2信号强度下降，与对照组无显著性差异(P＞0.05)，低于沟通组(P＜0.05)；认知训练组MMSE评分较治疗前升高(t=3.07,P＜0.05)。治疗前后，认知训练组MMSE评分与左侧海马头部T2信号强度均呈负相关(r=-0.61,r=-0.54,P＜0.05)。双侧体、尾部T2信号强度治疗前后各组间均无显著性差异(t＜0.62,P＞0.05)。结论左侧海马头部MRI T2信号强度可反映aMCI颅内的病理生理改变，可用于评估认知训练效果，也可作为aMCI早期诊疗的辅助指标。

轻度认知障碍；海马；磁共振成像；T2加权信号；评定；诊断

CITED AS:Zhang XJ,Cao ZH,Luo YF,et al.Application of hippocampal subfield magnetic resonance imaging T2signal intensity for amnestic mild cognitive impairment[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(5):575-579.

遗忘型轻度认知障碍(amnestic mild cognitive impairment,aMCI)是指主要损害记忆功能，语言功能减退，而其他认知能力尚保留的情况，为健康老年人与轻度痴呆的过渡阶段。每年约10%～15%的aMCI患者转变为阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)，是正常老年人发生AD的10倍，对AD具有重要的早期预警作用[1-2]。

神经影像学研究显示，aMCI患者脑结构功能存在异常[3]，特别是海马，但多集中于体积等方面，对海马磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)信号强度的研究较少，特别是定量研究[4]。MRI T2信号强度的改变可以判断海马正常生理状态与病理状态的变化[5]，故本研究拟观察MRI T2信号强度能否有效反映aMCI的海马病理生理改变及认知训练治疗后的改变，旨在为aMCI的临床早期诊疗提供影像学帮助。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2014年10月至2015年8月本院门诊或住院的aMCI患者40例。其中男性19例，女性21例；平均年龄(63.0±11.2)岁；平均病程(2.3±1.1)年；平均受教育年限(6.2±2.4)年。

根据Petersen诊断标准[6]，所有入组患者简易智力状态检查(Mini-Mental State Examinatlon,MMSE)评分＞24分，临床痴呆评定量表评分0.5，提示认知能力存在损害但日常生活能力正常，不符合痴呆诊断标准[1]，均符合aMCI的临床诊断。MRI排除其他类型痴呆(如血管性痴呆)，以及其他能引起痴呆的中枢神经系统疾病，无严重躯体疾病和烟酒等物质滥用情况，无胆碱酯酶抑制剂使用史，排除抑郁症(17项汉密尔顿抑郁量表评分＜17分)。

采用随机数字表法将40例aMCI患者随机均分为两组，分别为认知训练组和沟通组。

收集和患者生活在相同区域、同一时段的健康志愿者20例。其中男性11例，女性9例；平均年龄(64.1±12.3)岁；平均受教育年限(5.5±2.2)年。MMSE评分≥18分，总体衰退量表评分1～2分，临床痴呆评定量表评分0分。躯体检查和实验室检查未见明显异常，无神经、精神系统疾病，排除烟酒等物质滥用情况。

所有被试者均为右利手。各组间年龄、性别、教育程度等无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

本研究经医院伦理委员会批准，所有被试者对本研究知情，签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 认知训练

认知训练组每周进行两次认知训练，每次1 h，内容包括记忆训练、推理训练、策略训练等[7]。

记忆训练主要包括顺叙数字、倒叙数字、图形记忆、数字运算等。顺叙数字和倒叙数字要求被试者记住一组阿拉伯数字，然后顺向或反向说出它们，数字的个数逐渐递增。图形记忆要求被试者将幻灯片上出现过的图片复述出来。数字运算要求被试者进行简单的加减乘除运算。

推理训练可提高遵循一定的顺序、模式解决问题的能力。要求被试者识别一组文字或数字的规律，或进行日常活动的推理，如基本的逻辑推理等。

策略训练主要提高被试者在进行不同任务要求时需要的不同策略，如视觉、联系、分类等能力。如人脸记忆采用视觉相关策略，要求将名字和脸部特征联系起来；将日常生活的众多事件采用分类策略进行有效管理安排等。

1.2.2 谈话沟通

沟通组进行谈话沟通，包括谈论生活相关话题(针对每个患者的爱好进行对话)、近期生活中重要的事件等。注重谈话沟通和心理支持而不是进行有计划、主动的认知刺激训练。

认知训练组和沟通组均由医师以一对一的方式进行，共3个月。

1.3 MRI检查

1.3.1 扫描方式与序列

所有被试者在检查前静坐休息30 min，向其解释检查过程，保证被试者在检查过程中能够情绪平静，对检查高度合作；强调检查时严格避免头部移动，以保证检查质量。

采用3.0 T磁共振扫描仪(飞利浦Achieva 3.0T TX)及8通道专用头颅线圈行MRI扫描。定位于正中矢状面，作平行于脑干长轴的冠状斜切面扫描，前界达白质前连合，后界至后连合水平。扫描参数：用于测量信号强度的T2WI采用快速自旋回波序列，重复时间3000 ms，回波时间80 ms，激励次数5次，视野220× 220 mm，矩阵340×255，层厚2.0 mm，共36层；用于解剖结构定位的T1WI采用3D快速场回波序列，重复时间8.1 ms，回波时间3.7 ms，反转角8°，视野256×256 mm，矩阵240×240，层厚1.0 mm，矢状位全脑扫描，共160层。T1WI图像上海马亚区勾画如图1A、图1B。

1.3.2 海马信号强度分析

扫描结束后，由对分组不知情的研究人员测量每侧海马头、体、尾各部T2信号强度，采用组间相关系数(intra-class correlations,ICC)[8]评估测量的可信度(本组ICC＞0.83，测量具有较高信度)。具体测量方法如下。

采用Malykhin等[9]的方法，利用飞利浦工作站自带软件ROI对海马各亚区进行勾画，计算机自动给出感兴趣区(region of interest,ROI)内的信号强度值(图1C)。将头、体、尾各选取2个层面，信号取平均值，以避免海马周围脑脊液T2高信号对测量结果的影响。

采用工作站自带软件Histogram for ROI对ROI内所有信号强度进行直方图显示(图1D)，根据脑脊液高信号与海马软组织中等信号之间显著的信号差异，排除包含了脑脊液的ROI。

同时测量颈部肌肉信号强度，采用Long等[10]的方法，对海马信号强度进行标准化。

1.4 MMSE评分

治疗前及治疗3个月后，在MRI扫描同时，由一名对治疗计划不知情的医师对认知训练组进行MMSE评分。

图1 MRI ROI勾画示意图

1.5 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件进行数据处理。计量资料用(x±s)表示，采用方差分析及SNK-q检验对组间海马信号强度进行比较。认知训练组MMSE评分与海马各亚区T2信号强度采用Pearson相关性分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 海马亚区MRI T2信号强度

治疗前，双侧海马头部MRI T2信号强度在各组间有显著性差异(P＜0.05)。两两比较显示，与对照组比较，认知训练组和沟通组T2信号强度增高(P＜0.05)；认知训练组与沟通组之间无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

治疗后，双侧海马头部MRI T2信号强度在各组间有显著性差异(P＜0.05)。两两比较显示，认知训练组左侧海马头部T2信号强度与对照组无显著性差异(P＞0.05)，低于沟通组(P＜0.05)；沟通组高于对照组(P＜0.05)。右侧海马头部T2信号强度组间差异同治疗前，即认知训练组和沟通组较对照组增高(P＜0.05)，认知训练组与沟通组之间无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

治疗前后，海马体、尾部MRI T2信号强度各组间均无显著性差异。见表2、表3。

2.2 MMSE评分

认知训练组治疗前MMSE评分(24.06±2.41)，治疗后升至(26.32±2.25)，与治疗前有显著性差异(t= 3.07,P＜0.05)。

2.3 相关性分析

认知训练组治疗前，左侧海马头部T2信号强度与MMSE评分呈负相关(r=-0.61,P＜0.05)；治疗后左侧海马头部T2信号强度与MMSE评分呈负相关(r=-0.54,P＜0.05)。治疗前，右侧海马头部T2信号强度与MMSE评分呈负相关(r=-0.56,P＜0.05)；治疗后未见显著相关性(P＞0.05)。治疗前后，双侧体、尾部T2信号强度与MMSE评分均无显著相关性(P＞0.05)。

3 讨论

AD已成为老年人的第四大死因[11]，而临床确诊的AD多已经进展到中晚期，目前所掌握的治疗手段仅能改善其部分症状，不能阻止或逆转AD进展。有研究显示，AD干预及治疗的最佳时间窗应该由痴呆阶段前移到痴呆前MCI阶段，而对aMCI的早期干预将能获得更好的临床效果[12-13]。寻找能对aMCI进行早期诊断，并有效反映疾病治疗效果的指标，对于推进AD的早期防治具有重要意义。

颅内很多疾病都可以导致MRI T2信号异常，如肿瘤、出血和梗死等。从组织病理学角度，许多病理改变均可引起组织T2信号强度增高[14-15]，比较常见的为组织中含水量改变[16]，或神经胶质增生[17]。

通过T2信号强度对疾病进行诊断，在内侧颞叶癫痫的研究中比较常见，如颞叶性癫痫的海马T2信号强度增高[18]，但多为定性研究。目前国内外通过MRI T2信号强度对aMCI和AD进行早期诊断的较少见。

表2 治疗前左右海马各亚区MRI T2信号强度比较(相对强度)

表3 治疗后左右海马各亚区MRI T2信号强度比较(相对强度)

杜绪仓等[19]对海马MRI T2信号强度进行测量，但其采用0.35 T的低场强MRI，海马勾画和信号测量的稳定性和可靠性欠佳；同时仅对海马整体进行分析，未进一步深入到亚区层面。Fazekas等[20]发现，AD患者海马存在MRI T2信号异常，但此研究为主观判断，可能存在主观误差；同时人眼对信号异常的区分有限，无法对轻度的信号改变进行明确区分，以此定性分析对早期aMCI/AD诊断不够精确。有报道，aMCI及AD患者的海马异常可能整体未见异常，而亚区已经存在变化[8,21,22]，故以往对海马整体的研究可能会导致早期诊断的敏感性不高。

本研究中采用3.0 T高场强MRI的高分辨率特性，以及工作站中直方图工具，对海马亚区进行成功勾画，并对信号强度定量测量、标准化，具有较高的可行性和可信度。我们发现，aMCI患者双侧海马头部MRI T2信号强度较健康老年人增高，提示相应的病理生理改变，可能为aMCI的早期诊断提供影像学指标。

本研究还发现，对aMCI患者进行认知训练后，其MMSE评分增高，表明认知训练能够有效改善aMCI患者的认知功能，与以往研究一致[23]。我们发现，aMCI患者在认知训练后，左侧海马头部T2信号强度下降，提示随着症状的改善，T2信号强度趋于正常。相关性分析显示，aMCI患者左侧海马头部T2信号强度与MMSE评分存在相关性，进一步表明，左侧海马头部T2信号强度不仅可以有效地反映aMCI发生发展过程中的病理学改变，也可以反映aMCI患者的病情变化。aMCI患者右侧海马头部T2信号强度未如左侧海马头部一样显著减低，可能由于左侧较右侧海马对认知训练更为敏感，或与偏侧性有关[24-26]。具体机制有待进一步研究。

本研究也存在一些不足，如观察期仅为3个月，未进行更长时间的随访；对aMCI患者未进行联合药物治疗或与药物治疗进行对照研究等。将在今后进一步研究。

综上所述，本研究显示，定量测量左侧海马头部MRI T2信号强度，可有效评估aMCI患者认知训练治疗前后认识功能改善，反映海马的病理生理改变，有可能成为aMCI早期诊疗有价值的辅助指标。

[1]Albert MS,Dekosky ST,Dickson D,et al.The diagnosis of mild cognitive impairment due to Alzheime's disease:Recommendations from the National Institute on Aging-Alzheimer's Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer's disease[J].Alzheimers Dement, 2011,7(3):270-279.

[2]Rosenberg PB,Lyketsos C.Mild cognitive impairment:searching for the prodrome of Alzheimer's disease[J].World Psychiatry,2008,7(2): 72-78.

[3]于洋,尹昌浩.轻度认知障碍患者脑结构与功能网络变化的研究进展[J].中国康复理论与实践.2015,21(6):653-656.

[4]Apostolova LG,Green AE,Babakchanian S,et al.Hippocampal atrophy and ventricular enlargement in normal aging,mild cognitive impairment(MCI),and Alzheimer Disease[J].Alzheimer Dis Assoc Disord, 2012,26(1):17-27.

[5]Hanamiya M,Korogi Y,Kakeda S,et al.Partial loss of hippocampal striation in medial temporal lobe epilepsy:pilot evaluation with high-spatial-resolution T2-weighted MR imaging at 3.0 T[J].Radiology,2009,251(3):873-881.

[6]Petersen RC,Smith GE,Waring SC,et al.Mild cognitive impairment: clinical characterization and outcome[J].Arch Neurol,1999,56(3): 303-308.

[7]Gates N,Valenzuela M.Cognitive exercise and its role in cognitive function in older adults[J].Curr Psychiatry Rep,2010,12(1):20-27.

[8]Martin SB,Smith CD,Collins HR,et al.Evidence that volume of anterior medial temporal lobe is reduced in seniors destined for mild cognitive impairment[J].NeurobioAging,2010,31(7):1099-1106.

[9]Malykhin NV,Bouchard TP,Ogilvie CJ,et al.Three-dimensional volumetric analysis and reconstruction of amygdala and hippocampal head, body and tail[J].Psychiatry Res,2007,155(2):155-165.

[10]Long Z,Jiang YM,Li XR,et al.Vulnerability of welders to manganese exposure－a neuroimaging study[J].Neurotoxicology,2014,45: 285-292.

[11]Sonkusare SK,Kaul CL,Ramarao P.Dementia of Alzheimer's disease and other neurodegenerative disorders－memantine,a new hope[J]. Pharmacol Res,2005,51(1):1-17.

[12]Selkoe DJ.Resolving controversies on the path to Alzheimer's therapeutics[J].Nat Med,2011,17(9):1060-1065.

[13]Smith AD.Why are drug trials in Alzheimer's disease failing?[J].Lancet,2010,376(9751):1466.

[14]Zhu WZ,Zhong WD,Wang W,et al.Quantitative MR phase-corrected imaging to investigate increased brain iron deposition of patients with Alzheimer disease[J].Radiology,2009,253(2):497-504.

[15]House MJ,St PT,Foster JK,et al.Quantitative MR imaging R2 relaxometry in elderly participants reporting memory loss[J].AJNR Am J Neuroradiol,2006,27(2):430-439.

[16]Schenck JF,Zimmerman EA,Li Z,et al.High-field magnetic resonance imaging of brain iron in Alzheimer disease[J].Top Magn Reson Imaging,2006,17(1):41-50.

[17]Ramani A,Jensen JH,Helpern JA.Quantitative MR imaging in Alzheimer disease[J].Radiology,2006,241(1):26-44.

[18]Coan AC,Kobayashi E,Lopes-Cendes I,et al.Abnormalities of hippocampal signal intensity in patients with familial mesial temporal lobe epilepsy[J].Braz J Med Biol Res,2004,37(6):827-832.

[19]杜绪仓,王泽忠,鱼博浪.海马结构的磁共振信号测量[J].实用放射学杂志,2001,17(5):336-338.

[20]Fazekas F,Chawluk JB,Alavi A,et al.MR signal abnormalities at 1.5 T in Alzheimer's dementia and normal aging[J].AJR Am J Roentgenol, 1987,149(2):351-356.

[21]Greene SJ,Killiany RJ.Hippocampal subregions are differentially affected in the progression to Alzheimer's disease[J].Anat Rec(Hoboken),2012,295(1):132-140.

[22]Hanseeuw BJ,Van Leemput K,Kavec M,et al.Mild cognitive impairment:differential atrophy in the hippocampal subfields[J].Am J Neuroradiol,2011,32(9):1658-1661.

[23]牛轶瑄,谭纪平,管锦群.认知训练治疗阿尔茨海默病的疗效观察[J].中华物理医学与康复杂志,2011,33(1):52-55.

[24]Kristofikova Z,Stastny F,Bubenikova V,et al.Age-and sex-dependent laterality of rat hippocampal cholinergic system in relation to animal models of neurodevelopmental and neurodegenerative disorders[J].Neurochem Res,2004,29(4):671-680.

[25]Kristofikova Z,Kozmikova I,Hovorkova P,et al.Lateralization of hippocampal nitric oxide mediator system in people with Alzheimer disease,multi-infarct dementia and schizophrenia[J].Neurochem Int, 2008,53(5):118-125.

[26]Shi F,Liu B,Zhou Y,et al.Hippocampal volume and asymmetry in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease:Meta-analyses of MRI studies[J].Hippocampus,2009,19(11):1055-1064.

Application of Hippocampal Subfield Magnetic Resonance Imaging T2Signal Intensity for Amnestic Mild Cognitive Impairment

ZHANG Xiao-jie1a,CAO Zhi-hong1b,LUO Yi-feng1b,LIU Yu2,WU Li-wei1b,SHAN Hai-rong1b,LIU Yi-wen1b,LI Yue-feng3,WANG Dong-qing3
1.a.Department of Neurology;b.Department of Radiology,the Affiliated Yixing Hospital of Jiangsu University, Wuxi,Jiangsu 214200,China;2.Department of Radiology,the Yixing Second People's Hospital,Wuxi,Jiangsu 214200, China;3.Department of Radiology,theAffiliated Hospital of Jiangsu University,Zhenjiang,Jiangsu 212000,China

LUO Yi-feng.E-mail:luoyifeng1207@163.com

Objective To apply the MRI T2signal intensity of hippocampal subfield in patients with amnestic mild cognitive impairment (aMCI)as early imageology.Methods From October,2014 to August,2015,20 aMCI patients accepted cognitive training(training group), 20 aMCI patients accepted speech communication(speech group),and 20 age-and gender-matched healthy old people(control group)were scanned with MRI using FSE-T2sequence.The margin of hippocampal subfields were outlined manually for each side to measure the T2signal intensity.The correlation between hippocampal T2signal intensity and the scores of Mini-Mental State Examinatlon(MMSE)was analyzed in the training group.Results Before treatment,T2signal intensity in the bilateral hippocampal head was significantly high in the aMCI patients compared with that in the control group(P＜0.05).After treatment,T2signal intensity in left hippocampal head decreased in the training group compared with that in the speech group(P＜0.05),similar to the control group(P＞0.05).There was negative correlation between left hippocampal head's T2signal intensity and the scores of MMSE in the training group before and after treatment(r＝-0.61,r＝-0.54,P＜0.05).Conclusion The T2signal intensity in left hippocampal head may respond to the cognitive function in patients with aMCI in the early stage,that could be used for diagnosis and evaluation in clinic.

mild cognitive impairment;hippocampus;magnetic resonance imaging;T2-weighted signal;evaluation;diagnosis

2016-06-23

2016-07-19)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.05.018

R749.1

A

1006-9771(2017)05-0575-05

[本文著录格式]张小洁，曹志宏，罗一烽，等.海马亚区磁共振成像T2信号评估遗忘型轻度认知障碍的可行性[J].中国康复理论与实践,2017,23(5):575-579.

1.江苏省卫计委面上项目(No.H201656)；2.无锡市科技计划项目(No.CSZ0N1632;No.CSEW1N1111)；3.无锡市卫生计生科技成果和适宜技术推广项目(No.T201601)；4.无锡市卫计委科研项目(No.Z201610;No.ML201320)。

1.江苏大学附属宜兴医院，a.神经内科；b.放射科，江苏无锡市214200；2.宜兴市第二人民医院放射科，江苏无锡市214200；3.江苏大学附属医院影像科，江苏镇江市212000。作者简介：张小洁(1982-)，女，汉族，江苏宜兴市人，硕士研究生，主治医师，主要研究方向：神经影像学。通讯作者：罗一烽，男，博士后，主治医师。E-mail:luoyifeng1207@163.com。