嵇鳴 葉春濤 苗華棟 林光武 臧雪如 朱震方

常規(guī)磁共振檢查主要以形態(tài)學(xué)顯示為主, 對腦白質(zhì)纖維的微觀變化不能提供信息。磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）可通過觀察水分子彌散的部分各向異性（fractional anisotropy, FA）、平均彌散系數(shù)（average diffusion coefficient, DCavg）、纖維束成像等參數(shù)反映白質(zhì)纖維的情況, 提供評估的定量指標(biāo)和直觀的影像。DTI是目前唯一能在活體中顯示神經(jīng)纖維束走行、排列、方向、質(zhì)量等信息的高端技術(shù), 該技術(shù)有望在常規(guī)檢查顯示正常時, 反映出白質(zhì)纖維的異常變化[1-2]。3.0T MRI為研究DTI研究提供了優(yōu)越條件。隨著老齡化社會的到來, 老年輕度認(rèn)知功能障礙（mild cognitive impairment, MCI）發(fā)病率越來越高。國內(nèi)利用高場強MRI的DTI技術(shù)研究MCI的報道不多, 本文就DTI技術(shù)對該類患者的診斷價值進(jìn)行探索性研究。

1 資料和方法

1.1 研究對象

MCI病例入選條件: 根據(jù)DSM-IV（the diagnostic and statistical manual of mental disorders,4th edition）和Peterson等制定的標(biāo)準(zhǔn): ⑴以記憶障礙為主訴, 病程＞3個月, 其他認(rèn)知功能相對完好或輕度受損; ⑵日常生活不受影響; ⑶達(dá)不到癡呆的標(biāo)準(zhǔn); ⑷無引起腦功能障礙的其他疾病, 無精神病史; ⑸總體衰退量表2～3分、臨床癡呆量表0.5分、記憶分值在年齡和教育匹配對照組的1.5倍標(biāo)準(zhǔn)差以下、簡易精神狀態(tài)檢測量表（MMSE）≥24分、Mattis癡呆評定量表＞123分; ⑹哈金斯基缺血量表＜4分。

收集2007年7月—2010年7月間于本院治療且具有完整資料的MCI患者50例, 其中男性22例, 女性28例, 年齡60～84歲, 平均（74.5±4.8）歲。患者表現(xiàn)為記憶減低或明顯減低6～62個月, 平均11個月?；颊邔W(xué)歷小學(xué)至大學(xué), 受教育年限6～15年, 平均11.6年。MMSE評分24～26分, 平均（24.37±0.56）分。對照組為健康老年志愿者（符合中華醫(yī)學(xué)會老年醫(yī)學(xué)分會診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]）共30例, 其中男性12例, 女性18例, 年齡60～81歲, 平均（72.5±5.2）歲。對照組學(xué)歷小學(xué)至大學(xué), 受教育年限5～17年, 平均11.8年。MMSE評分28～30分, 平均（29.70±0.41）分。

1.2 儀器和方法

1.2.1 儀器和參數(shù) 全部采用SIEMENS公司MAGNETOM Trio 3.0T、MAGNETOM Verio 3.0T MRI系統(tǒng), 最大單軸梯度場強≥45 mT/m, 8通道頭顱相控陣線圈。所有受檢者行常規(guī)掃描、斜冠狀面海馬掃描和DTI檢查。兩組各20例行磁敏感加權(quán)（susceptibility weighted imaging, SWI）掃描。常規(guī)掃描包括橫軸位T1W: TR/TE 280 ms/2.48 ms、FOV 220 mm、層厚5 mm; 橫軸位T2W: TR/TE 5 000 ms/94 ms、層厚5 mm; 橫軸位FLAIR: TR/TI/TE 9 000 ms/2 500 ms/94 ms、層厚5 mm。海馬檢查: 矢狀面確定海馬初步位置, 在垂直海馬的層面得到斜冠狀面, T2W: TR/TE 5 000 ms/94 ms、層厚2 mm。SWI參數(shù): 橫軸位TR 28 ms, TE 20 ms, 層厚1.2 mm, 層數(shù): 72, iPAT 因子2。SWI獲得強度圖像和相位圖像。DTI參數(shù): 單次激發(fā)平面回波快速成像序列, 掃描層面平行于前后聯(lián)合連線,橫軸位采集原始數(shù)據(jù), 30個方向上施加彌散敏感梯度,b值0、1 000 s/mm2, TR/TE 5 700 ms/103 ms、voxel1 3.0 mm×1.3 mm×3.0 mm、層厚3.0 mm、 層數(shù)35、Fat.Sat、PAT mode: GRAPPA、彌散模式: MDDW。

1.2.2 重建白質(zhì)纖維束 掃描數(shù)據(jù)傳至工作站進(jìn)行后處理。纖維束重建用Seed法, Runge Kutta模式, 閾值0.2, 步長0.9 mm, 角度閾值30°?？紤]到較小纖維束追蹤困難, 重建主要針對皮質(zhì)脊髓束、胼胝體、胼胝體膝部、胼胝體壓部聯(lián)合纖維進(jìn)行。紅色代表纖維束主要沿X軸左右走行, 綠色代表纖維束主要沿Y軸前后走行, 藍(lán)色表示纖維束主要沿Z軸上下走行。混合色代表纖維束多種方向走行。

1.2.3 感興趣區(qū)（region of interest, ROI）定位、定量為使定位準(zhǔn)確, 首先選擇高清晰的FALIR圖定位, 再與FLAIR圖匹配定位勾畫出雙側(cè)大腦半球?qū)ΨQ性ROI區(qū)域, FA圖上測量FA值和DCavg值。ROI共18個, 均為圓形, 大小 7～14 mm2（圖1）, 即: 雙側(cè)額葉白質(zhì)、雙側(cè)顳葉白質(zhì)、雙側(cè)頂葉白質(zhì)、雙側(cè)枕葉白質(zhì)、胼胝體壓部、胼胝體膝部、雙側(cè)前部扣帶、雙側(cè)后部扣帶、雙側(cè)海馬、雙側(cè)內(nèi)囊后肢。每個ROI測量重復(fù)3次, 取平均值。勾畫ROI時避開血管、腦溝、腦脊液的干擾。海馬ROI適當(dāng)調(diào)整, 以減小容積效應(yīng)。額葉白質(zhì)的ROI畫在額中上回交界處; 頂葉白質(zhì)的ROI畫在側(cè)室層面上方的半卵圓區(qū)中央溝后方; 顳葉白質(zhì)的ROI畫在側(cè)室顳角的前外側(cè); 枕葉白質(zhì)的ROI畫在視放射外側(cè); 前部扣帶、后部扣帶的ROI分別畫在胼胝體膝部、壓部層面。雙側(cè)大腦半球ROI位置如圖所示（圖1）。

圖1 雙側(cè)大腦半球不同ROI位置 1A: 顯示雙側(cè)頂葉ROI;1B: 顯示雙側(cè)枕葉ROI; 1C: 顯示雙側(cè)額葉、雙側(cè)內(nèi)囊后肢ROI; 1D: 顯示雙側(cè)前部、后部扣帶、胼胝體膝部、胼胝體壓部ROI; 1E: 顯示雙側(cè)顳葉ROI; 1F: 顯示雙側(cè)海馬ROI

2 結(jié) 果

數(shù)據(jù)統(tǒng)計由專業(yè)統(tǒng)計人員完成, 采用SPSS 15.0統(tǒng)計軟件, 各量表數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)分布檢驗、方差齊性檢驗。兩樣本間符合參數(shù)條件, 采用非配對t檢驗。并采用 Pearson相關(guān)性分析, 計算相關(guān)系數(shù)。

2.1 MCI組與對照組比較

額葉、頂葉、顳葉、枕葉、胼胝體膝部、胼胝體壓部、前部扣帶、后部扣帶、內(nèi)囊后肢區(qū)、海馬的FA、DCavg值在大部分腦區(qū)差異有統(tǒng)計學(xué)意義, 枕葉的FA、DCavg值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（表1、2）。

2.2 海馬結(jié)構(gòu)的體積測量

在斜冠狀面上分別勾畫出海馬的面積, 逐層測量,相加總和乘以厚度得出體積, 重復(fù)3次, 取平均值。所有體積數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理, 即: 標(biāo)準(zhǔn)化海馬體積=原始海馬結(jié)構(gòu)體積×自身顱腔體積/所有受試者平均顱腔體積[4]。統(tǒng)計分析表明MCI組、對照組海馬體積與MMSE評分間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。兩組海馬的FA、DCavg值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（表3）。

2.3 MCI組與對照組FA值、DCavg值、MMSE評分的比較

MCI組與對照組FA值、DCavg值、MMSE評分統(tǒng)計分析顯示兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義（表4）。

2.4 MCI組記憶減退病程與MMSE評分的相關(guān)性

MCI組平均記憶減退時間為（11.60±6.17）個月,MMSE評分為（24.37±0.56）, r值為-0.396, P＜0.05。

2.5 MCI組與對照組常規(guī)MRI及SWI

圖像由2位資深醫(yī)生雙盲分析, 兩組顯示≤ 3 mm腔隙性梗塞65例, 顯示腦溝腦室輕度增大70例。未檢出微小陳舊性出血灶。雙盲分析未區(qū)分出兩組受試對象。

2.6 對照組和MCI組白質(zhì)束成像的比較

對照組和MCI組白質(zhì)束成像的比較見圖2。

表1 MCI組與對照組的FA比較

表2 MCI組與對照組的DCavg比較

表3 MCI組與對照組海馬體積及FA、DCavg值比較

表4 MCI組與對照組 FA、DCavg、MMSE值評分的差異性分析

圖2 對照組和MCI組的白質(zhì)束成像圖 2A、2B: 對照組女性, 65歲, 胼胝體纖維束密集, 整齊; 2C、2D: MCI女性, 65歲, 胼胝體纖維束較稀疏, 不整齊

3 討 論

隨著全球人口老齡化不斷發(fā)展, 癡呆發(fā)病越來越多。2001年一項大規(guī)模調(diào)查顯示: 上海市城鄉(xiāng)≥55歲、≥65歲、≥70歲組人群癡呆患病率分別為3.0%、4.32%、5.29%, 其中阿爾茨海默病（Alzheimer's disease, AD）占72%, 血管性癡呆（vascular dementia,VD）占20.5%。國外老年癡呆的患病率65歲及以上是6.6%～15.8%[5]。帶來的社會壓力、經(jīng)濟壓力已十分嚴(yán)峻。早期診斷、早期干預(yù)已迫在眉睫。影像醫(yī)學(xué)的參與, 尤其MRI的應(yīng)用, 已起到非常積極的作用, 其中的DTI新技術(shù)在癡呆領(lǐng)域中的研究成為關(guān)注熱點。

記憶減退是老年人最常見的認(rèn)知疾病。隨著人的衰老,記憶力下降在一些老年人可能最終發(fā)展成一種退行性癡呆癥如AD。AD是老年癡呆的最常見病因, 其特征是廣泛腦皮質(zhì)神經(jīng)元的丟失, 衰老斑塊的出現(xiàn)和疾病早期就可以在顳葉內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元纖維纏結(jié)。這些病理學(xué)特征的出現(xiàn)伴隨著嚴(yán)重的情景記憶障礙及各種模式的認(rèn)知和其他方面的缺陷。

MCI認(rèn)為是正常老人向早期AD間轉(zhuǎn)換的一種過渡階段, 或者認(rèn)為是AD或其它癡呆的前期階段[6-7]。每年有10%～15%MCI患者會發(fā)展成為AD。MCI的早期診斷十分重要, 有助于干預(yù)治療以預(yù)防和減少AD形成[8]。大多數(shù)MCI的影像研究集中在海馬的萎縮和彌漫性皮層萎縮的形態(tài)上, 而對白質(zhì)的異常尚未給予足夠重視。DTI技術(shù)能反映大腦白質(zhì)束超微結(jié)構(gòu)完整性的情況, 在癡呆的研究中已顯示出良好的前景。盡管有不同看法認(rèn)為MRI用來準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)神經(jīng)退變過程中腦白質(zhì)的變化不屬肯定[9], 但大多數(shù)觀點對DTI研究AD、VD、MCI得出的結(jié)論持肯定態(tài)度[10-12]。

FA和DCavg是DTI兩個重要指標(biāo)。FA是彌散各向異性與整個彌散的比值, 主要反映組織各向異性彌散程度變化, 數(shù)值在0～1之間, 0為最小各向異性, 1為最大各向異性。DCavg主要反映水分子彌散運動的快慢而不指示運動的方向性。由于神經(jīng)退變, 神經(jīng)細(xì)胞丟失、髓鞘脫失等結(jié)果導(dǎo)致水分子運動空間加大, 彌散加快, 各向異性減低。FA值大反映神經(jīng)纖維走向較為一致, 排列緊密, 纖維完整, 微結(jié)構(gòu)好。在早期AD患者,海馬神經(jīng)細(xì)胞和內(nèi)嗅皮層區(qū)域的退變是普遍的, 也可能影響顳葉、頂葉皮層。這種影響可能通過wallerian變性直接導(dǎo)致FA的降低和DCavg的增加。病理上可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外淀粉的沉積對水分子的彌散和纖維結(jié)構(gòu)的完整性有影響, 可以解釋FA和DCavg的改變, 小血管疾病可能也對白質(zhì)的病理改變起到加速作用。在本研究中常規(guī)MRI序列顯示兩組的形態(tài)無明顯差異, 但在FA和DCavg指標(biāo)中出現(xiàn)異常。文獻(xiàn)報道DTI顯示MCI在腦區(qū)的DCavg增加是典型早期AD的表現(xiàn), 特別在海馬, 海馬的DCavg增加比海馬萎縮敏感, 容易發(fā)展為AD[10-12]。本研究與文獻(xiàn)報道相仿。在AD患者有研究認(rèn)為DTI異常似乎集中在腦后部區(qū)域如: 海馬旁回灰質(zhì)、顳葉白質(zhì), 胼胝體壓部, 扣帶后部, 在MCI患者變化似乎與AD相似。本組MCI未顯示腦前部、后部異常之分, 其出現(xiàn)腦多區(qū)域DTI數(shù)據(jù)異常, 也符合報道中的MCI患者DTI參數(shù)發(fā)生改變的典型區(qū)域較少的說法[9]。統(tǒng)計顯示MCI組病程與MMSE評分呈負(fù)相關(guān), 即病程越長,MMSE評分越低。本研究有的患者除了記憶障礙還出現(xiàn)多種認(rèn)知功能障礙。提示多種損害的患者可能介于單一損害和AD 之間的過渡階段[6], 多種損害的MCI患者比單一損害的MCI患者轉(zhuǎn)換成AD的比例高。

DTI的應(yīng)用有助于對AD、MCI的全面研究, 通常發(fā)現(xiàn)AD患者各向異性減低和平均彌散系數(shù)增加并伴影像學(xué)改變, 比MCI指標(biāo)改變更明顯。在本研究除發(fā)現(xiàn)MCI的局部定量數(shù)據(jù)異常, 在神經(jīng)束重建的形態(tài)上也發(fā)現(xiàn)MCI的胼胝體纖維束及皮質(zhì)脊髓束不如正常的密集整齊。定量的數(shù)據(jù)指標(biāo)與三維立體彌散張量纖維束示蹤成像圖提供給臨床的信息很有價值。

3.0T超高場MRI為DTI的檢查提供了優(yōu)越的支持平臺, 但目前單靠數(shù)據(jù)來診斷MCI有其困難, 需結(jié)合病史和神經(jīng)病理量表測試綜合考慮。DTI作為無創(chuàng)、快捷的檢查在MCI的治療監(jiān)測、隨訪復(fù)查中很有實際意義。DTI技術(shù)還需要進(jìn)一步改進(jìn)完善, 隨著研究的深入和硬軟件的提升, 該技術(shù)將會在癡呆的研究領(lǐng)域出現(xiàn)更加鼓舞人心的成果。

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