DTI对帕金森病认知功能障碍的评估价值

褚玉玄 王建伟

南京医科大学第一附属医院 江苏省人民医院，江苏 南京210000

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种慢性神经系统退行性疾病，主要由大脑中控制运动的多巴胺神经元逐渐死亡造成［1］，临床表现为震颤、肌肉僵硬、运动迟缓和平衡困难等。PD发病率随着年龄的增加而增加，对患者和家庭造成严重危害。常规影像学技术存在检测效果不佳、无法观察病变的动态过程、预测疾病进展的能力有限等问题［2-3］。磁共振扩散张量成像技术（diffusion tensor imaging，DTI）是一种利用磁共振成像技术测量水分子扩散方向和程度的影像学方法，其优势在于可检测脑组织微结构变化。PD 患者中由于黑质多巴胺能神经元的死亡和白质纤维束的受损［4］，DTI技术可非常精确地检测到PD患者的脑部微结构变化，从而为认知障碍的评估和治疗提供重要参考。目前鲜有研究报道DTI对PD 认知障碍的系统性评价［5-6］，且亦缺乏对PD 认知障碍诱发独立危险因素的研究报道［7］。本文将南京医科大学第一附属医院收治的120例PD患者纳入研究，对其开展DTI检查，旨在探讨DTI对PD认知功能的评价作用，期望将DTI技术与其他评估手段配合使用，以更全面、准确地评估PD 患者的认知功能状况，并制定更为有效的治疗策略。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2021-01—2022-12 在南京医科大学第一附属医院诊治的PD 患者120 例，其中男78例，女42例。纳入标准：（1）符合《中国帕金森病诊断标准（2016版）》中PD诊断标准［8］；（2）行DTI检查且无禁忌证；（3）患者和（家属）知情并签署同意书。排除标准：（1）由代谢性疾病、药物、脑外伤、脑炎等导致的帕金森综合征；（2）神经系统疾病的叠加综合征；（3）各种原因引起的痴呆；（4）内分泌代谢性疾病、重度抑郁等原因导致的认知功能障碍、脑卒中、颅脑外伤或手术、恶性肿瘤以及存在交流障碍或无法完成检查者。评估认知功能时使用蒙特利尔认知评估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）［9］，根据有无认知功能障碍分为认知障碍组67 例和认知正常组53例。本研究经医院医学伦理会批准。

1.2 方法2 组患者均开展DTI 检查，使用西门子Skyra 3.0T扫描设备，选择最短的TR和TE，同时将翻转角度设为90°，切片厚度2 mm，间隙0 mm，视野大小200 mm×200 mm，矩阵大小100 mm×98 mm。在平面和轴向上进行扫描，并进行2次采集。使用2个不同的b值，即0和1 000 s/mm2，选取64个方向进行扫描，整个扫描时间11′50″。完成扫描后，将图像传输到专门的图像软件进行分析。为确保准确性和专业性，选择至少2 名主治医师级别以上的影像医师进行处理。处理完成后，利用图像软件进行多角度的观察和分析。将获得的数据转化为NifTI，将bo值提取出来，然后给予湍流校正，以减少图像失真情况，计算患者脑组织中各向异性分数（fractional anisotropy，FA）值与平均扩散率（mean diffusivity，MD）。于彩色编码的FA图像上获得苍白球、脑桥、尾状核头、黑质、丘脑，以其最大截面作为感兴趣区，测量各感兴趣区的FA与MD值，每个区域测量3次后，取平均值，双侧取平均值。

1.3 观察指标以快速眼动睡眠行为障碍（rapid eye movement sleep behavior disorder，RBD）［10］评价患者在REM睡眠期间出现异常的身体运动、梦魇和打呼噜等表现，评价方法主要通过专业的睡眠监测仪器记录病人的睡眠状态和行为表现，并结合医生的检查和评估，最终得出相应的评分结果。

应用MoCA评估患者的认知功能，旨在对患者进行认知功能评估，包括注意力、语言、记忆力、空间感知、计算能力和执行能力等方面，可帮助医生初步判断患者是否存在认知障碍或轻度认知损伤等。评分方法主要依据量表中的各项测试项目对患者进行问答或手写等方式的测评，根据每个题目的正确性确定相应的得分，最终得出总分并进行评估。评分越低，患者的认知功能越好。

1.4 统计学方法采用SPSS 22.0 统计软件进行数据分析，性别、年龄、首发症状、婚姻状况等计数资料用率（%）表示，行χ2检验；受教育年限、汉密尔顿抑郁量表（Hamilton depression scale，HAMD）评分、汉密尔顿焦虑量表（Hamilton anxiety scale，HAMA）评分、帕金森病统一评分量表运动部分Ⅲ（unified Parkinson’s disease rating scaleⅢ，UPDRS-Ⅲ）等符合正态分布的计量资料用均数±标准差（±s）表示，行t 检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组FA 值比较2组苍白球、脑桥的FA值比较差异均无统计学意义（P＞0.05），认知障碍组尾状核头、黑质、丘脑的FA 值与认知正常组比较明显较低（P＜0.05）。见表1、图1。典型病例影像图见图2。

图1 2组尾状核头、黑质、丘脑的FA值比较Figure 1 Comparison of FA values between the caudate head, substantia nigra and thalamus

图2 A为DWI图，B、C为ADC图，D、E为FA图，F为FA彩图，患者白质纤维束的微结构变化和水分子的扩散异常Figure 2 A is DWI, B-C are ADC, D-E are FA, and F is FA color.The microstructural changes of white matter fiber bundles and the abnormal diffusion of water molecules were observed

表1 2组FA值比较 （×10-3 mm2/s，±s）Table 1 Comparison of FA values between the two groups （×10-3 mm2/s，±s）

组别认知障碍组认知正常组t值P值n 67 53苍白球0.23±0.07 0.21±0.05 1.773 0.079尾状核头0.24±0.07 0.35±0.09—7.578＜0.001脑桥0.56±0.11 0.57±0.13—0.458 0.648黑质0.59±0.09 0.69±0.11—5.459＜0.001丘脑0.53±0.08 0.67±0.09—8.992＜0.001

2.2 2组MD值比较2组苍白球、尾状核头、脑桥、黑质、丘脑的MD值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 2组MD值比较 （×10-3 mm2/s，±s）Table 2 Comparison of MD values between the two groups （×10-3 mm2/s，±s）

表2 2组MD值比较 （×10-3 mm2/s，±s）Table 2 Comparison of MD values between the two groups （×10-3 mm2/s，±s）

组别认知障碍组认知正常组t值P值n 67 53苍白球0.67±0.17 0.72±0.11—1.861 0.065尾状核头0.86±0.13 0.87±0.14—0.404 0.687脑桥0.89±0.15 0.85±0.14—1.492 0.138黑质0.76±0.09 0.79±0.09—1.813 0.072丘脑0.75±0.16 0.78±0.11—1.164 0.247

2.3 认知功能障碍的影响因素经单因素分析，2 组年龄、性别、首发症状、婚姻状况、RBD 率比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），认知障碍组受教育年限与认知正常组比较明显较短（P＜0.05），认知障碍组HAMD、HAMA、UPDRS-Ⅲ评分与认知正常组比较明显较高（P＜0.05），见表3。以组别为因变量（认知障碍组赋值1，认知正常组赋值0），以单因素分析中P＜0.05 的因素为自变量，经二元Logistic回归分析，高HAMA 评分、高UPDRS-Ⅲ评分是认知障碍的危险因素（P＜0.05），受教育年限长是认知障碍的保护因素（P＜0.05），见表4、图3。

图3 认知功能障碍的的二元Logistic回归森林图Figure 3 Binary Logistic regression forest plot of cognitive dysfunction

表4 认知功能障碍的多因素二元Logistic回归分析Table 4 Multivariate binary Logistic regression analysis of cognitive dysfunction

3 讨论

PD 是一种慢性进行性神经系统疾病［11-12］，主要特征是运动障碍、姿势不稳和肌张力增高等，越来越多的研究显示PD 患者还会出现认知障碍，表现为学习和记忆能力下降、执行功能受损和语言障碍等［13-15］。PD 的发病机制涉及多种因素，包括基因、环境和神经退行性变等，其中，神经退行性变是PD 认知障碍的可能机制之一。PD患者大脑中产生了不同程度的神经元死亡和突触损伤，导致多巴胺等神经递质的不平衡，从而导致认知障碍［16］。

DTI是一种功能性磁共振成像技术［17］，可对人体组织中水分子在三维空间中扩散方向和强度进行测量，从而获得神经纤维束的定量信息［18］。与其他成像技术相比，DTI 不需要使用放射性药物或造影剂，不会对患者产生任何伤害。同时，DTI可以非常准确地检测神经纤维束的完整性和变化情况，有助于研究各种神经系统疾病的病理生理机制［19］。

苍白球、尾状核头、脑桥、黑质和丘脑是中枢神经系统的重要结构［18］，其FA 值可通过DTI 技术进行测量［19］。本研究显示，认知障碍组尾状核头、黑质、丘脑的FA值与认知正常组比较明显较低。PD 患者的认知障碍可能与丘脑、脑桥、苍白球、尾状核头等微结构出现改变有关［20-21］，其原因可能是神经元变性和突触丧失导致局部纤维束密度减少［22］，使得水分子自由扩散能力增强，从而造成FA值降低，而在PD患者的尾状核头、黑质、丘脑等区域FA 值却明显升高，这可能意味着该区域的微结构发生相对较轻的变化，如纤维束微结构的完整性仍较好。这些区域的高FA值可能反映出PD患者的神经系统反应速度和协调能力降低［23］，导致局部纤维束受到限制而TENSOR受到拉伸，从而产生了高FA值的结果。

苍白球、尾状核头、脑桥、黑质、丘脑的MD 值指的是这些脑部结构在DTI中的平均弥散系数［24-25］，是描述水分子在局部微结构中运动的总体表现。MD值越大，通常代表局部微结构损伤程度越高［26］，水分子受到的限制越少，自由扩散趋势越明显。本研究显示，苍白球、尾状核头、脑桥、黑质、丘脑的MD值比较均无统计学差异。实际上目前的研究对于PD 患者这些脑区MD 值的变化存在争议，部分研究认为PD患者苍白球、尾状核头、脑桥、黑质、丘脑的MD值比正常人高，可能与年龄和PD病程有关［27-28］，同时有研究表明，PD 患者中这些结构的MD 值与认知功能水平之间的关系并不是非常强烈［29］，因此，可能需更进一步的研究确定这些结构的MD值与PD认知功能损害之间的确切关系［30］。总之，目前尚无充分的证据表明PD 患者的苍白球、尾状核头、脑桥、黑质、丘脑的MD值与认知功能正常患者无差异。

PD 患者认知障碍的发生可能与多种因素有关。本研究中单因素和多因素分析表明，高HAMA评分和高UPDRS-Ⅲ评分是PD患者认知障碍发生的重要危险因素之一，分析原因为PD患者常伴随焦虑情绪［31］，可能影响记忆和注意力等认知功能，从而引发认知障碍［32］。PD患者的运动功能受损越严重，其认知障碍的发生风险越大，这可能是因PD造成的运动障碍与认知损害共享同样的神经系统通路［33］，如黑质、苍白球等结构对于运动和认知功能的调节作用。本研究还表明，受教育年限长是认知障碍的保护因素。在受教育的过程中，人们接受大量的知识和信息［34-35］，可促进大脑神经回路的发展和改善，增加了认知储备能力。具有更高的认知储备能力的个体，即使在面临脑损伤等因素的影响下，也可能更具有自我修复的能力［36-37］，从而减少认知功能损害的风险。此外，受教育年限长还可能与更健康的生活方式和更好的心理状态等有关，从而对PD患者的认知产生积极影响，如受教育年限长的个体可能更愿意秉持积极的生活态度［38］，关注健康和营养等方面的问题，同时还可以更好地控制和管理心理压力等不利因素。总的来说，虽受教育年限长不能完全预防PD患者的认知障碍，但受教育年限较长的个体可能更具有认知保护作用［39-42］。

DTI 技术的尾状核头、黑质、丘脑的FA 可评估PD 患者的认知功能，PD 患者认知功能障碍与焦虑、抑郁、受教育年限有关。本研究样本数有限，期望累积更大样本量进行更为深入的研究。