弥散峰度成像参数对阿尔兹海默病的诊断价值

徐玉华，胡冰宇，诸绍锋，周杰

1.绍兴市第七人民医院放射科，浙江绍兴 312000；2.浙江省台州医院放射科，浙江临海 317000

阿尔兹海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种神经退行性疾病，其发病机制目前尚未明确，主要的临床症状是进行性认知能力下降、记忆损害等疾病，使患者基本丧失了独立生活的能力，影响老年人健康生活质量，带来严重的社会卫生问题[1-2]。弥散峰度成像（diffusion peak imaging，DKI）作为扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）技术的延伸，能够更准确、真实地反映组织的细微结构变化[3]。到目前为止，临床上有较多研究证实DKI技术的临床可行性，因此其被广泛应用于临床针对各种疾病的研究中[4]。国内应用DKI技术对AD患者的脑细微结构进行研究的鲜有报道，因此，本研究旨在探讨DKI参数对AD的诊断价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2019年4月至2020年12月绍兴市第七人民医院诊治的AD患者50例为观察组，另外选取50例健康体检的人员为对照组。观察组，男27例（54%），女23例（46%）；平均年龄（59.97±6.23）岁，体质量指数（body mass index，BMI）（23.68±1.28）kg/m2，教育程度（9.89±1.25）年。对照组，男30例（60%），女20例（40%）；平均年龄（60.29±6.10）岁，BMI（23.54±1.26）kg/m2，教育程度（10.06±1.23）年。两组患者年龄、性别、BMI、教育程度等基线信息对比（P>0.05），具有可比性。本研究经绍兴市第七人民医院伦理委员会审核批准（伦理审批号：2022-003-01号）。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：①AD患者符合美国精神病学会制订的《精神障碍诊断与统计手册》[5]诊断标准；②均为首次发病；③无颅脑外伤、肿瘤、炎症、手术史。

排除标准：①合并严重影响中枢神经系统的疾病；②存在严重精神障碍患者，不能正常配合研究；③合并恶性肿瘤者；④严重免疫系统疾病者。

1.3 检查方法

采用1.5T磁共振仪（明峰医疗系统股份有限公司生产，型号：Scintcare1.5）行头部扫描。扫描范围包括：海马、顶叶白质、额叶白质；扫描序列包括：弥散张量成像、DKI扫描：采用GRE-EPI序列，层厚：5mm，间隔：0.5mm，单个弛豫时间（relaxation time，TR）4500 ms，回波时间（echo time，TE）98.6ms，FOV 240mm×240mm，矩阵128×128，体素为2mm×2mm×3mm；进行DKI扫描，扫描层数18层，激励次数（number of incentives，NEX）为1，扫描时间3min 5s，扩散敏感梯度场施加的方向为15个，每个方向的b值均有3个值（0、1000、2000s/mm2），扩散敏感梯度场施加的方向为30个。T2WI上选择尾状核头、壳核、苍白球、丘脑、红核、黑质、齿状核部位确定感兴趣区，行双侧对称测量，要注意避开对脑脊液、血管的影响。

1.4 图像处理及数据测量

运用迭代重建参数图生成一系列平均弥散率（average diffusion rate，MD）、平均峰度（meankurtosis，MK）、参数各向异性分数（fraction of the parameter anisotropy，FA）参数图，针对MD、MK、FA参数进行3次测量并取平均值，根据平均值进行差异性检验，分别得出MD、MK、FA在海马、顶叶白质、额叶白质中的值。ROI的放置统一由同一位放射科医生完成。

1.5 认知功能评分

根据简易精神状况量表（summary mental status scale，MMSE）[6]评估AD患者认知功能，总分为30分。分数越高代表认知功能较好。

1.6 统计学方法

采用SPSS19.0统计学软件对数据进行处理分析。计量资料符合正态分布采用均数±标准差（±s）表示，组间差异比较采用独立样本t检验，多组差异比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD-t检验；计数资料差异比较采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 正常大脑与AD患者大脑相关DKI图像

确诊为AD患者部分脑区出现了较为明显的萎缩情况，AD患者脑室系统也呈现扩大现象，见图1。

图1 大脑相关DKI图像

2.2 两组患者DKI参数变化

观察组海马、顶叶白质、额叶白质中MK、FA均低于对照组，海马、顶叶白质、额叶白质中MD均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

表1 两组患者DKI参数变化（±s）

表1 两组患者DKI参数变化（±s）

组别 n MK（μm2/ms） FA（%） MD（μm2/ms）海马 顶叶白质 额叶白质海马 顶叶白质 额叶白质海马 顶叶白质 额叶白质对照组 50 1.26±0.28 1.57±0.40 1.34±0.311.57±0.271.86±0.451.67±0.311.05±0.19 1.20±0.21 1.28±0.22观察组 50 0.85±0.10 1.06±0.34 0.95±0.261.06±0.201.52±0.381.20±0.251.49±0.20 1.55±0.25 1.59±0.31 t 9.751 6.869 6.816 10.730 4.082 8.345 11.280 7.580 5.767 P <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

2.3 阿尔兹海默病不同部位DKI参数比较

不同部位的DKI参数比较，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

表2 AD不同部位DKI参数比较（±s）

表2 AD不同部位DKI参数比较（±s）

部位 MK（μm2/ms） FA（%） MD（μm2/ms）海马 0.83±0.11 1.07±0.18 1.47±0.16顶叶白质 1.07±0.24 1.43±0.22 1.56±0.24额叶白质 0.97±0.22 1.15±0.21 1.54±0.28 F 6.428 8.955 2.206 P <0.001 <0.001 0.030

2.4 两组患者认知功能比较

相比于对照组，观察组MMSE评分较低（27.51±2.56分vs.10.26±1.14分，P<0.001）。

3 讨论

AD的病因及发病机制尚不明确，病理学特征为脑内大量的β-淀粉样蛋白和Tau蛋白沉积，神经细胞丧失，主要发生于老年群体中，是一种中枢神经系统退化所导致[7-9]。该病一旦发病，几乎没有治愈的可能，只能通过综合治疗延缓病情，对于患者的家庭幸福感及正常横祸均造成了严重的影响，因此，对于AD进行及早的诊断具有重要意义[10-11]。

目前，MR用于诊断AD的主要技术为弥散张量成像、扩散加权成像等，虽然可以直观的观察患者脑内白质纤维异常，但是存在于脑内微观环境的神经元组织观察不到，神经元组织在脑内水分子的主要扩散方式为非高斯分布，而弥散张量成像、扩散加权成像无法准确描述水分子的非高斯分布状态[12-13]。本研究结果显示，在AD患者中MK、FA较低，MD较高，与严重程度具有一定的相关性，表明DKI参数与AD患者的疾病严重程度有一定的关系，对疾病有诊断价值。在DKI参数中包括FA值用于评估白质纤维走向及完整程度，而髓鞘密度、纤维直径、密度、细胞外水分子扩散能力、髓鞘内空间大小，决定了扩散各向异性的程度，MK值用于反映的是轴突鞘、细胞膜、髓鞘层等组织微观结构的复杂度。MD值不会受纤维走向的影响，代表区域内的水分子弥散水平和弥散阻力的整体情况，是不具有方向的一个平均值。三者分别用于检测不同位置，可以准确的诊断出AD患者[14-15]。

研究显示，AD患者在脑白质改变时发现，AD患者的FA值在海马、顶叶白质、额叶白质表现为降低，提示，AD患者的脑白质微结构变化主要集中在脑后部及中部，很大程度上与AD患者病理传播特点及特定区域有关[16-17]。本研究结果显示，AD患者中海马、顶叶白质、额叶白质中MK、FA值较低；MD值较高，且与DKI参数均呈正相关。分析原因，海马、顶叶白质、额叶白质脑弥散峰度值的改变与神经元的损伤有关。DKI参数包括评估白质纤维走向、完整程度等，可以影响海马、顶叶白质、额叶白质[18-19]。

综上所述，DKI参数与疾病严重程度具有相关性，且其在海马、顶叶白质、额叶白质中均存在不同表达，对AD患者具有一定的诊断价值，具有临床应用价值。