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        皮質(zhì)下血管性輕度認(rèn)知障礙患者的多模式磁共振研究

        2014-03-07 12:12:20徐群曹雯煒周滟李焰生
        中國(guó)卒中雜志 2014年7期
        關(guān)鍵詞:白質(zhì)測(cè)驗(yàn)認(rèn)知障礙

        徐群,曹雯煒,周滟,李焰生

        皮質(zhì)下缺血性血管?。╯ubcortical ischemic vascular diseases,SIVD)由皮質(zhì)下多發(fā)腔隙性梗死(lacunar infarcts,LNs)和缺血性白質(zhì)病變(white matter lesions,WMLs)所致,是造成血管性認(rèn)知障礙(vascular cognitive impairment,VCI)的重要原因[1]。按嚴(yán)重程度,VCI可以分為血管性輕度認(rèn)知障礙(vascular mild cognitive impairment,VaMCI)和血管性癡呆(vascular dementia,VaD),前者是后者的高危人群,也是VCI早期識(shí)別和重點(diǎn)干預(yù)對(duì)象[2]。

        神經(jīng)影像的發(fā)展對(duì)VCI的識(shí)別和診斷起了重要的作用,磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技術(shù)已能提供對(duì)腦白質(zhì)完整性的直接評(píng)價(jià)[3],因此,本研究對(duì)一組非癡呆SIVD患者進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)知評(píng)定、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)常規(guī)和DTI檢查,以明確SIVD患者早期認(rèn)知損害較為敏感的影像學(xué)指標(biāo)。

        1 對(duì)象和方法

        1.1 研究對(duì)象 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院卒中二級(jí)預(yù)防門診連續(xù)登記的SIVD患者。納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡50~85歲;②受教育年數(shù)>6年;③頭部MRI檢查符合Galluzzi提出的SIVD影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)[4];④距最近一次癥狀性缺血性卒中病史≥3個(gè)月;⑤配合神經(jīng)心理學(xué)檢查;⑥改良Rankin量表評(píng)分≤3分;⑦患者同意參與研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn):①非血管性白質(zhì)病變;②其他明確原因引起的認(rèn)知障礙病史;③嚴(yán)重心、肝、腎等臟器疾病或未經(jīng)藥物控制的精神疾病;④漢密爾頓抑郁評(píng)定量表(Hamilton Depression Rating Scale,HDRS)17項(xiàng)評(píng)分≥18分;⑤經(jīng)美國(guó)國(guó)立神經(jīng)疾病與卒中研究所和瑞士神經(jīng)科學(xué)研究國(guó)際協(xié)會(huì)(National Institute for Neurological Disease and Stroke Associationthe Association Internationale pour la Recherche et l’Enseignement en Neurosciences,NINDSAIREN)標(biāo)準(zhǔn)診斷為很可能VaD[5]。

        1.2 研究方法

        1.2.1 人口社會(huì)學(xué)和血管危險(xiǎn)因素資料的收集 記錄所有患者性別、年齡、受教育年限和血管危險(xiǎn)因素,后者包括高血壓[入選時(shí)收縮壓≥140 mmHg和(或)舒張壓≥90 mmHg]、糖尿?。ㄈ脒x時(shí)空腹血糖≥7.0 mmol/L或餐后2 h血糖≥11.1 mmol/L或糖化血紅蛋白≥6.5%)、高膽固醇血癥[入選時(shí)總膽固醇>5.70 mmol/L和(或)低密度脂蛋白膽固醇>3.40 mmol/L]和吸煙(入選前6個(gè)月吸煙頻率>4次/周,平均煙量>1支/天)。如果患者過(guò)去史中明確有高血壓或糖尿病,但已經(jīng)正規(guī)治療,即使入選時(shí)檢查在正常范圍,也認(rèn)定為具有該項(xiàng)危險(xiǎn)因素。

        1.2.2 神經(jīng)心理學(xué)測(cè)查 ①總體認(rèn)知篩查:蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)。②注意-執(zhí)行功能:交替連線試驗(yàn)耗時(shí)數(shù)、Stroop色詞測(cè)驗(yàn)耗時(shí)數(shù)、動(dòng)物范疇流暢性測(cè)驗(yàn)。③記憶-學(xué)習(xí)功能:聽覺詞語(yǔ)學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn),分析指標(biāo)為短時(shí)、長(zhǎng)時(shí)延遲回憶和再認(rèn)正確數(shù);Rey-O復(fù)雜圖形延遲回憶。④語(yǔ)言能力:30個(gè)字詞的波士頓命名測(cè)驗(yàn)。⑤空間能力:Rey-O復(fù)雜圖形復(fù)制。神經(jīng)心理學(xué)測(cè)驗(yàn)評(píng)分低于年齡和教育相匹配正常人群組均數(shù)(常模)的1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差,認(rèn)為該項(xiàng)測(cè)驗(yàn)異常。常模組神經(jīng)心理學(xué)測(cè)驗(yàn)評(píng)分參照郭啟浩等的研究[6-7]。⑥采用HDRS 17項(xiàng)評(píng)分進(jìn)行抑郁癥狀評(píng)價(jià)。本研究將各項(xiàng)測(cè)驗(yàn)成績(jī)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)分(z score,z分),取各測(cè)驗(yàn)的z分均數(shù)作為該認(rèn)知域的z得分。取各認(rèn)知域z分的均數(shù)作為代表總體認(rèn)知的z總分。以上神經(jīng)心理檢測(cè)均由同一位經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師完成。

        1.2.3 日常生活功能評(píng)定 使用日常生活能力量表(activities of daily living,ADLs)進(jìn)行評(píng)估。

        1.2.4 認(rèn)知狀態(tài)診斷 ①無(wú)認(rèn)知障礙(no cognitive impairment,NCI):各項(xiàng)認(rèn)知域測(cè)驗(yàn)均在正常范圍內(nèi);②VaMCI:根據(jù)Frisoni等的標(biāo)準(zhǔn)[8]:一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知域的損害,定義為該認(rèn)知域的任何一項(xiàng)神經(jīng)心理測(cè)驗(yàn)結(jié)果異常;ADL正常或與以前的較高狀態(tài)相比有所下降,但尚未導(dǎo)致ADL分級(jí)降低;或其ADL分級(jí)降低非由認(rèn)知障礙原因所致;不符合癡呆的診斷標(biāo)準(zhǔn)。由于部分SIVD患者會(huì)有不同程度的軀體功能殘疾,我們通過(guò)仔細(xì)詢問(wèn)患者病史,對(duì)ADL受損的原因進(jìn)行鑒別。如果ADL下降與認(rèn)知障礙同時(shí)出現(xiàn),且與認(rèn)知能力同步下降,即判定ADL的下降由認(rèn)知障礙所致,患者就不能被診斷為VaMCI。

        1.2.5 神經(jīng)影像學(xué)檢查及處理 使用3.0T Achieva,Philips磁共振機(jī)進(jìn)行頭顱MRI檢查,掃描橫斷面T1加權(quán)像(T1weighted image,T1WI)[快速梯度回波T1WI,重復(fù)時(shí)間(repetition time,TR)=331 ms,回波時(shí)間(echo time,TE)=4.6 ms,層厚=4 mm]、T2加權(quán)像(T2weighted image,T2WI)(快速自旋回波T2WI,TR=3013 ms,TE=80 ms,層厚=4 mm)、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery,F(xiàn)LAIR)T2WI[TR=11000 ms,TE=120 ms,反轉(zhuǎn)時(shí)間(inversion time,TI)=2800 ms,層厚=4 mm]、DTI采用自旋回波-單次激發(fā)平面回波成像序列(TR=5600 ms,TE=80 ms,矩陣=256×256,視野=256 mm×256 mm,脈沖重復(fù)激發(fā)次數(shù)=3,層厚=4 mm,間距=0)。擴(kuò)散敏感梯度加在15個(gè)不同方向,b值分別為800 s/mm2和0。

        顱內(nèi)體積(intracranial volume,ICV)和T2加權(quán)病變體積(T2weighted lesion volume,T2WLV)的計(jì)算:利用MRIcro軟件在FLAIR T2WI所顯示的病變,逐層勾畫出顱腦和病灶的輪廓,運(yùn)用自編軟件計(jì)算相應(yīng)組織的總體素。

        DTI分析:使用最小平方的方法,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,獲得每個(gè)像素的平均彌散度(mean diffusivity,MD)和各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,F(xiàn)A)。用MRIcro軟件的半自動(dòng)分割技術(shù),從b=0的圖像和MD、FA圖像中去除腦外組織的體素,相應(yīng)的體素從MD和FA的圖像中去除。在FLAIR像上將T2WLV進(jìn)行標(biāo)記,相應(yīng)體素從b=0的圖像中去除,相應(yīng)的體素也從MD和FA的圖像中去除。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)參數(shù)地圖2(Statistical Parametric Mapping 2,SPM2)技術(shù)將患者腦組織分割為灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液。測(cè)定全腦白質(zhì)(whole brain white matter,WBWM)和正常表觀白質(zhì)(normal appearing white matter,NAWM)的MD和FA。

        海馬體積測(cè)量:應(yīng)用三維磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波(magnetization prepared rapid gradient echo,MP-RAGE)獲取T1WI全腦解剖MRI。雙側(cè)海馬體積通過(guò)在冠狀面圖像上進(jìn)行視覺評(píng)估和手動(dòng)勾畫輪廓,應(yīng)用立體定向方法獲取海馬感興趣區(qū)(region of interest,ROI)。ICV用以矯正海馬體積。

        1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料呈現(xiàn)或接近正態(tài)分布用均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用單因素方差分析,非正態(tài)分布資料用中位數(shù)和25%、75%百分位數(shù)表示,采用非參數(shù)Kruskall-Wallis檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料行卡方檢驗(yàn)。MRI參數(shù)與認(rèn)知的相關(guān)性比較前者采用Pearson偏相關(guān),后者采用Spearman秩相關(guān),Pearson偏相關(guān)以年齡、性別和教育作為矯正。SIVD患者認(rèn)知功能的獨(dú)立相關(guān)因素分析采用多元逐步回歸。顯著性檢驗(yàn)均以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn),以P<0.05為有顯著差異。

        2 結(jié)果

        共有32例非癡呆的SIVD患者入選研究,其中NCI組18例(56.3%),VaMCI組14例(43.7%)。

        2.1 兩組SIVD患者的人口學(xué)、血管危險(xiǎn)因素與臨床特點(diǎn) SIVD患者平均年齡(67.5±7.8)歲,男性為主(87.5%),受教育(11.0±3.1)年。高血壓是SIVD最常見的危險(xiǎn)因素(75%),高于糖尿病(21.9%)、高膽固醇血癥(28.1%)和吸煙(15.6%)。兩組患者上述指標(biāo)均無(wú)顯著差異。VaMCI的MoCA評(píng)分為(22.9±3.1),低于NCI(26.3±2.0),P=0.005,兩組患者的ADL和抑郁狀態(tài)(HDRS>7)患者比例無(wú)顯著差異(表1)。

        2.2 兩組SIVD患者的認(rèn)知特征 VaMCI組患者的注意-執(zhí)行z分、記憶z分和認(rèn)知總z分分別為-1.42(-1.83,-0.66)、-1.07(-1.56,0.21,)、-0.37(-1.27,-0.08),顯著低于NCI組,后者分別為:0.23(-0.20,0.82),0.32(-0.19,0.88),0.45(-0.01,0.99),兩組均有顯著差異(注意-執(zhí)行z分和認(rèn)知總z分P<0.001,記憶z分P=0.004)。

        2.3 神經(jīng)影像學(xué)特點(diǎn) NCI組、VaMCI組WBWM的MD值分別為(0.84±0.03)×10-9·m2·s-1和(0.89±0.05)×10-9·m2·s-1,NAWM的MD分別為(0.87±0.04)×10-9·m2·s-1和(0.92±0.05)×10-9·m2·s-1,差異均有顯著性;NCI組、VaMCI組WBWM的FA分別為(0.37±0.02)和(0.35±0.02),差異具有顯著性,NAWM的FA分別為(0.35±0.02)和(0.33±0.02),差異也具有顯著性(表2)。

        2.4 SIVD患者神經(jīng)影像與認(rèn)知狀態(tài)的相關(guān)性 SIVD患者WBWM的MD值、NAWM的MD值和FA值與注意-執(zhí)行均相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.401(P=0.031)、-0.422(P=0.023)和0.409(P=0.027),NAWM的MD值與記憶相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.377(P=0.044)(表3)。

        2.5 MRI常規(guī)定量指標(biāo)和DTI參數(shù)與SIVD患者認(rèn)知功能的多因素分析 以注意-執(zhí)行z分、記憶z分和認(rèn)知總z分為因變量,T2WLV、海馬體積、WBWM和NAWM的MD值、FA值為自變量行多元逐步回歸分析,結(jié)果顯示僅NAWM的MD值與注意-執(zhí)行(β=-0.453,P=0.009)、記憶(β=-0.414,P=0.019)和總體認(rèn)知(β=-0.410,P=0.02)獨(dú)立負(fù)相關(guān)。

        表1 兩組SlVD患者的人口學(xué)、危險(xiǎn)因素、臨床特點(diǎn)比較

        表2 兩組患者常規(guī)MRI與DTI的指標(biāo)

        3 討論

        目前認(rèn)為,SIVD導(dǎo)致VCI的機(jī)制與白質(zhì)損傷關(guān)系密切,SIVD常見的病理改變?nèi)缜幌缎阅X梗死、腦白質(zhì)疏松可能導(dǎo)致皮質(zhì)-皮質(zhì)下以及皮質(zhì)-皮質(zhì)之間聯(lián)系中斷,繼而造成認(rèn)知障礙[9-10]。但也有研究發(fā)現(xiàn),在常規(guī)MRI中白質(zhì)損傷的標(biāo)志物T2WLV總量與認(rèn)知損害嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性較弱[11]。有學(xué)者指出,常規(guī)MRI的技術(shù)進(jìn)步使得WMLs在形態(tài)學(xué)上的敏感性日益增高,但卻導(dǎo)致其特異度及其臨床預(yù)測(cè)力的下降:目前WMLs在90%的老年人MRI影像中均可發(fā)現(xiàn)[12];WMLs與血管病變因果關(guān)系還未完全明了,進(jìn)展較慢的點(diǎn)狀高信號(hào)提示其病變機(jī)制可能非缺血所致[13];由LNs和WMLs所組成的T2WLV包含了腦部參差不齊的病理改變,從軸突完全變性一直到纖維結(jié)構(gòu)保留完好的良性病理改變,其異質(zhì)性可能導(dǎo)致其與認(rèn)知狀態(tài)的相關(guān)性較低[14]。新近開展的DTI技術(shù)通過(guò)測(cè)量分子彌散的方向性(FA值)和水分子的平均活動(dòng)度(MD值)來(lái)評(píng)估白質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的損傷,凡是破壞纖維束方向性和組織完整性的疾病均顯示出FA值的下降和MD值的升高[15]。本研究結(jié)果顯示,與NCI組相比,VaMCI組WBWM的MD值增加、FA值下降,而兩組患者的T2WLV沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,表明在早期認(rèn)知障礙的SIVD患者即存在全腦白質(zhì)完整性的破壞,與前期一些研究結(jié)果相一致[16-17];本研究結(jié)果也表明,較常規(guī)MRI參數(shù)而言,DTI指標(biāo)對(duì)SIVD患者的早期認(rèn)知障礙更為敏感。

        本研究發(fā)現(xiàn),SIVD患者DTI的組間差異在NAWM中同樣存在,而多因素回歸分析進(jìn)一步顯示,僅NAWM的MD值與兩組患者的注意-執(zhí)行、記憶和總體認(rèn)知水平獨(dú)立相關(guān),提示NAWM的白質(zhì)完整性破壞是SIVD患者早期認(rèn)知障礙的主要機(jī)制。目前,不完全梗死和低灌注已經(jīng)得到越來(lái)越多的識(shí)別,最新的VCI定義認(rèn)為,所有與腦血管病相關(guān)的認(rèn)知障礙都是VCI的范疇,其中腦血管病涵蓋了所有臨床卒中或亞臨床血管性腦損傷[2]。因此,一些在常規(guī)MRI上未見到明顯異常的認(rèn)知障礙患者也屬于VCI的范疇(如與血流動(dòng)力學(xué)機(jī)制等因素密切相關(guān)的認(rèn)知障礙),且這些VCI患者的預(yù)后未必良好[18]。此外,即使常規(guī)MRI上T2WLV嚴(yán)重程度相近的患者,也可以伴隨不同嚴(yán)重程度的白質(zhì)完整性受損,這些完整性受到破壞的白質(zhì)既可能存在于常規(guī)MRI可見的T2WLV中,也可存在于其不能發(fā)現(xiàn)異常的所謂NAWM中。本研究結(jié)果所顯示DTI在NAWM的改變,也一定程度上解釋了常規(guī)MRI參數(shù)與認(rèn)知之間的較弱聯(lián)系。

        DTI對(duì)SIVD患者的認(rèn)知障礙形成機(jī)制也能提供一定的依據(jù)。SIVD早期的認(rèn)知損害是注意-執(zhí)行功能障礙,但記憶相對(duì)保留,其機(jī)制可能與丘腦-基底節(jié)-前額葉環(huán)路受損有關(guān)。據(jù)報(bào)道,F(xiàn)A值的下降和執(zhí)行功能障礙之間有密切關(guān)系[17,19-21]。在本研究中,影像指標(biāo)與認(rèn)知相關(guān)性的單因素分析顯示,SIVD患者WBWM的MD值、NAWM的FA值和MD值與注意-執(zhí)行均相關(guān),NAWM的MD值與記憶相關(guān);經(jīng)進(jìn)一步分析,DTI指標(biāo)與記憶功能的相關(guān)性在對(duì)執(zhí)行功能進(jìn)行矯正后消失(數(shù)據(jù)未列出),以上結(jié)果提示執(zhí)行功能可能介導(dǎo)了SIVD患者白質(zhì)損害和記憶障礙之間的聯(lián)系,即本組SIVD患者的白質(zhì)損害首先導(dǎo)致執(zhí)行功能損害,執(zhí)行障礙影響記憶的提取,隨之產(chǎn)生繼發(fā)性記憶損害。相似的發(fā)現(xiàn)在Jokinen等的研究中也有報(bào)道,有學(xué)者認(rèn)為這也是SIVD患者認(rèn)知特征(記憶損害相對(duì)較輕)的機(jī)制之一,其有別于阿爾茨海默病患者海馬首先受累導(dǎo)致原發(fā)性記憶障礙[22],同樣也能一定程度上解釋本組患者海馬體積和記憶功能未達(dá)顯著相關(guān)的原因。

        表3 影像與認(rèn)知評(píng)分的相關(guān)系數(shù)

        本研究存在一定的不足之處。首先,作為小樣本橫斷面研究,本研究結(jié)果只能被視作探索性發(fā)現(xiàn),有待于更大規(guī)模的縱向研究予以證實(shí)。其次,入組對(duì)象男性為主,可能導(dǎo)致研究結(jié)果產(chǎn)生性別偏倚。第三,由于急性卒中后認(rèn)知障礙有一個(gè)自發(fā)恢復(fù)的過(guò)程,所謂可逆性VaMCI,參照以往的研究,我們規(guī)定入組卒中3個(gè)月后的SIVD患者,這個(gè)時(shí)間點(diǎn)是人為設(shè)置的,雖然可能有助于納入卒中后認(rèn)知水平相對(duì)“穩(wěn)定”的患者。第四,采用的常規(guī)MRI指標(biāo)還不夠全面,研究納入了白質(zhì)病變總體定量指標(biāo),但未進(jìn)一步細(xì)分為梗死和白質(zhì)疏松體積;腦萎縮參數(shù)納入了海馬體積指標(biāo),但未納入全腦實(shí)質(zhì)體積指標(biāo)。

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        【點(diǎn)睛】

        本研究結(jié)果表明,表觀正常白質(zhì)的平均彌散度值在血管性認(rèn)知障礙早期即顯示差異,并與多項(xiàng)認(rèn)知水平獨(dú)立相關(guān),提示MRI彌散張量成像可以作為早期識(shí)別皮質(zhì)下缺血性血管病患者認(rèn)知障礙的重要手段之一。

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