阿尔茨海默病脑血流灌注、海马体积与认知功能相关性分析

刘 海， 陈士新， 许 华， 王 丰

三二〇一医院 医学影像科，陕西 汉中 723000

阿尔茨海默病(alzheimer disease，AD)为临床常见神经退行性疾病，多发于老年人群，患者可表现出记忆功能降低、语言功能障碍、执行功能下降等认知功能损害，甚至发生人格的改变，最终丧失自我照顾能力，增加患者痛苦及社会负担[1]。早期诊断对AD的干预具有重要意义，但临床常用神经心理学检查具有一定局限性，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)具有空间分辨率高、软组织分辨率高、检测序列多样等特征，在AD中应用越来越广泛，3.0 T MRI检测可通过检测脑组织体积对神经系统病理改变进行分析。脑组织海马在AD中具有重要意义。此外，Korte等[2]研究报道，脑血流量降低为AD发生的始动因素。磁共振三维动脉自旋标记(three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL)可通过标记血的氢质子流量，定量分析脑血流灌注。本研究旨在分析3.0 T MRI检测AD患者脑血流灌注、海马体积与认知功能的相关性。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取自2019年5月至2021年4月三二〇一医院收治的72例AD患者设为AD组，另选取同期体检的75例健康者设为健康组。纳入标准：(1)AD诊断符合《精神与行为障碍分类(ICD-10)》[3]中相关诊断标准，符合“痴呆”的诊断标准，并根据AD的临床发病、客观认知障碍评定结果特征、生物标志物，排除其他可能导致认知障碍疾病的情况；(2)心肝肾功能正常；(3)无姿势性震颤。排除标准：(1)影像学资料不完整；(2)合并帕金森痴呆、额颞叶痴呆、路易体痴呆、严重脑白质病变；(3)不耐受MRI检测或存在影响MRI检测结果的情况(如佩戴金属假牙、心脏起搏器)；(4)妊娠期及哺乳期女性。AD组中，男性42例，女性30例；年龄53～84岁，平均(65.11±5.23)岁；体质量指数(body mass index，BMI)20～26 kg/m2，平均(24.11±1.21)kg/m2。健康组中，男性43例，女性32例；年龄52～82岁，平均(65.68±5.75)岁；BMI 19～21 kg/m2，平均(24.36±1.50)kg/m2。两组患者的一般资料比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院医学研究伦理委员会审核通过。所有患者均知情同意。

1.2 研究方法 采用Signacio HKxt 3.0 T MRI诊断仪(美国GE公司)行头颅MRI检查，采用配套的8通道相控阵头部线圈，研究对象均取仰卧体位，头先进，检测时保持安静，配备耳垫帮助隔音，双手放在身体两侧，左右两侧对称，利用矢状位定位T2WI，矩阵为256×256，像素大小为0.7×0.7×3.0，TE 97 ms，层厚3.0 mm，TR 7 000 ms，进行2次采集；根据T1WI扫描，像素大小为1.0×1.0×1.0，TE 3.16 ms，层厚1.0 mm，TR 1 900 ms，进行1次采集，然后采用处理软件勾画海马并实施分割，提取并计算其体积。图像分析则采用双盲法，测量海马体积则由影像科具有丰富经验的两位医师达成统一的意见后实施。利用公式(标准化体积=个体的实际体积/个体的颅腔体积×103)进行相关数据的处理，从而减少因头颅的体积影响到测量海马的具体数值。3D-ASL参数：TE 10 ms，层厚4 mm，TR 4 500 ms，层距0，像素2 mm×2 mm×4 mm，获取高分辨率T1WI快速扰相梯度回波图像，阵列空间敏感性编码技术加速因子2：00 ph，矩阵240×240，扫描的范围自颅顶位置到颅底位置。为保证数据具有统一的准确度，用同样规格的圆圈，通过镜像对称的手段放置感兴趣区(region of interest，ROI)。结束扫描后将获得的全部数据传输到GE的工作站给予相应的处理，手动进行ROI勾画，使用SPM8处理软件从T1WI图像分割获取灰质、白质和脑脊液图谱，将灰质图谱转换为3D-ASL图像空间进行部分容积校正，最后通过单室模型将部分容积校正的3D-ASL图像量化为脑血流量图谱，得到脑灌注图，获得脑血流半定量测量值以及信号强度。评估灌注图的质量，将颅底具有较重伪影和具有运动伪影的图像剔除，评估脑血流图内有无灌注减低位置存在。各个患者的测量位置有双侧颞叶、额叶、枕叶及顶叶皮质，双侧放射冠旁的脑白质及双侧扣带回，随后利用分析软件将上述部位全部进行测量，每个部位检测3次ROI，确保其大小能够一致，记录具体的平均值；测量过程中最好将脑沟、静脉窦和脑室避开，以便于降低测量的误差。

1.3 检测指标 (1)海马体积：包括双侧的海马体积、经颅腔容积校正海马体积。(2)脑血流信号强度：检测并记录研究对象双侧的放射冠、扣带回、枕叶、顶叶、颞叶、额叶的血流信号强度。(3)认知功能：根据蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment，MoCA)量表[4]评价两组研究对象的认知功能，包括命名、执行功能、注意力、语言功能、抽象概括能力、记忆能力、定向力，总评分范围0～30分，评分≥26分为正常，得分越高提示患者认知功能越好。

2 结果

2.1 两组海马体积比较 AD组双侧的海马体积、经颅腔容积校正海马体积均明显低于健康组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组海马体积比较体积/cm3)

2.2 两组脑血流信号强度比较 AD组双侧的放射冠、扣带回、枕叶、顶叶、颞叶、额叶的脑血流信号强度明显低于健康组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组脑血流信号强度比较

2.3 两组认知功能比较 AD组执行功能、命名、注意力、语言功能、抽象概括能力、记忆能力、定向力、MoCA总分均低于健康组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 两组认知功能比较评分/分)

2.4 AD患者脑血流灌注、海马体积与认知功能的相关性分析 Pearson相关分析结果显示，AD患者的左右海马体积、经颅腔容积校正左右海马体积，以及左右放射冠、左右扣带回、左右枕叶、左右顶叶、左右颞叶、左右额叶的脑血流信号均与认知功能呈正相关(r=0.405、0.450、0.512、0.643、0.820、0.458、0.472、0.492、0.710、0.628、0.549、0.428、0.351、0.573、0.510、0.489，P<0.05)。

3 讨论

近年来，我国AD发病率呈上升趋势[5-6]。随着影像学技术的进步，3.0 T MRI检测被广泛应用到AD的临床检测中，该技术可以用于定量分析脑血流灌注、海马体积，并评估其与认知功能的相关性。

本研究结果显示，AD组患者双侧的海马体积、经颅腔容积校正海马体积明显低于健康组(P<0.05)，提示3.0 T MRI检测出AD患者海马体积萎缩。其原因可能是3.0 T MRI图像分辨率、时间分辨率均较高，可直接作出矢状面、横断面、冠状面以及各种斜面的图像，在脑功能成像中应用效果更好，能有效显示脑部结构、功能和代谢，MRI反映的脑结构改变发生在记忆力下降之前[7]。Josephs等[8]研究发现，AD患者海马和新皮层(颞下和额中)脑容量降低，脑萎缩率较正常人更高。Xie等[9]研究显示，AD重要病理特征为脑组织萎缩，海马为位于脑颞叶内的某个部位名称，具有长时记忆的存储转换和定向等功能，AD患者海马组织是首先受到损伤的区域，其结构及功能的变化在AD病情发展中具有重要意义。侯丹玮等[10]研究显示，MRI检测出AD患者颞角深度、各脑叶体积均降低，脑组织萎缩明显。上述研究与本研究结果相互印证。

3.0 T MRI检测中，3D-ASL灌注成像以标记血中氢质子为内源性示踪剂，实现全脑灌注情况的观察，无需注射造影剂、无创伤性，可重复性高，不受血脑屏障的影响，能定量检测脑血流信号变化，在脑血流灌注的观察中具有良好的应用[11-12]。本研究结果显示，AD组双侧的放射冠、扣带回、枕叶、顶叶、颞叶、额叶的脑血流信号强度明显低于健康组(P<0.05)，提示AD患者脑部血流灌注相较健康人群降低。这可能是AD患者普遍存在脑部血管病变，脑血管淀粉样沉积、腔隙性脑梗死、胶质增生、小动脉硬化等情况均可导致毛细血管收缩引，减少脑部血流灌注，上调产生淀粉样蛋白的淀粉蛋白前β-分解酶1和促进tau蛋白的过度磷酸化，可诱导淀粉样蛋白聚集和tau蛋白过度磷酸化，启动淀粉样蛋白级联，最终诱导神经元损伤来增强神经退行性变，促进AD发生与发展，并在患者认知能力下降中发挥关键作用[13]。

认知功能损伤为AD的重要特征。本研究结果显示，AD组执行功能、命名、注意力、语言功能、抽象概括能力、记忆能力、定向力、MoCA总分均低于健康组(P<0.05)，且Pearson相关分析结果显示，双侧的海马体积、经颅腔容积校正海马体积，以及放射冠、扣带回、枕叶、顶叶、颞叶、额叶的脑血流信号均与认知功能呈正相关，提示AD患者认知功能全面降低，且认知功能降低程度与脑血流降低、海马体积萎缩程度呈正相关。分析其原因可能为，海马为记忆、学习的核心，随着海马体积萎缩，海马的神经细胞对信息的固定效果降低，可影响患者记忆的形成及稳固，导致其认知功能降低；同时，脑血流灌注降低可增加神经元代谢紊乱，组织缺血缺氧也会增加神经细胞凋亡，抑制乙酰胆碱通路，最终降低认知功能，促进AD进程[14-15]。然而，本研究存在样本量限制和纳入医院单一等缺点，后期可进一步扩大样本量，进行多中心研究，并深入分析AD患者中海马脑血流灌注与海马体积的关系。

综上所述，3.0 T MRI检测出AD患者的脑血流灌注、海马体积均降低，且其水平与患者认知功能呈正相关。