廣東省佛山市第一人民醫(yī)院影像科(廣東 佛山 528000)

劉健萍 趙 海 高明勇 周新韓 謝海群 黃淑云

基于DTI探討腦小血管病患者腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷與認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性＊

廣東省佛山市第一人民醫(yī)院影像科(廣東 佛山 528000)

劉健萍 趙 海 高明勇 周新韓 謝海群 黃淑云

目的應(yīng)用DTI技術(shù)探討腦小血管病(cSVD)患者常規(guī)掃描表現(xiàn)正常白質(zhì)(NAWM)區(qū)微結(jié)構(gòu)改變，及其與認(rèn)識(shí)功能障礙的相關(guān)性。方法對(duì)23例cSVD患者及13例條件相匹配的正常志愿者進(jìn)行常規(guī)MRI及DTI序列檢查并完成MoCA評(píng)分，后處理測(cè)量雙側(cè)額葉、頂葉、半卵圓中心、胼胝體膝部及壓部NAWM區(qū)的FA值及ADC值，比較cSVD組與對(duì)照組間的差異，并進(jìn)一步分析cSVD組FA值及ADC值與MoCA評(píng)分的相關(guān)性。結(jié)果cSVD組雙側(cè)額頂葉FA值較對(duì)照組減低，ADC值升高，雙側(cè)半卵圓中心FA值較對(duì)照組減低，其余兩組間區(qū)別無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。cSVD患者雙側(cè)額葉FA值下降最明顯(右側(cè)(0.354±0.051)vs(0.398±0.027), P=0.01，左側(cè)(0.365±0.053)vs 0.405±0.035,P=0.00)。雙側(cè)額葉白質(zhì)的FA值與MoCA評(píng)分呈正相關(guān)(右側(cè)額葉：r=0.43，P=0.01；左側(cè)額葉：r=0.50，P=0.02)，ADC值與MoCA評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，(右側(cè)額葉：r=-0.40，P=0.03；左側(cè)額葉：r=-0.37，P=0.00)；其余部位FA值及ADC值與MoCA評(píng)分無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的相關(guān)性。結(jié)論DTI能反映cSVD患者早期隱匿性腦白質(zhì)損傷，額葉白質(zhì)DTI指標(biāo)改變一定程度可反映認(rèn)知功能受損程度。

腦小血管?。淮殴舱癯上?；擴(kuò)散張量成像；認(rèn)知

隨著人口老齡化的進(jìn)展，老年人認(rèn)知功能障礙問題越來越突出。腦小血管病(cerebral small vessel disease，cSVD)不僅是缺血性腦卒中的病因之一，而且與認(rèn)知功能障礙密切相關(guān)。近年來隨著學(xué)者對(duì)腦血管病的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)及CTMR技術(shù)的廣泛應(yīng)用，學(xué)者們開始對(duì)腦血管病的研究從大血管病變轉(zhuǎn)向?qū)δX小血管病變的關(guān)注。腦深部小梗死、腦白質(zhì)病變、腦微出血及血管周圍間隙擴(kuò)大被公認(rèn)為cSVD重要的影像學(xué)診斷指標(biāo)[1]。但國(guó)內(nèi)外對(duì)cSVD早期腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變卻探討極少，也就是常規(guī)掃描表現(xiàn)正常白質(zhì)(normal appearing white matter，NAWM)區(qū)是否存在隱匿性損傷？其與認(rèn)知功能關(guān)系及對(duì)疾病的發(fā)展及預(yù)后價(jià)值如何？本研究擬采用DTI技術(shù)就此展開探討。

1 材料與方法

1.1 一般資料

1.1.1 cSVD組納入標(biāo)準(zhǔn)：選取我院門診或住院cSVD患者23例，患者有認(rèn)知功能障礙并MoCA神經(jīng)系統(tǒng)評(píng)分＜26分；行常規(guī)MR掃描完成臨床診斷，并行MRA排除大血管病變(以2013年《中國(guó)腦小血管病診治共識(shí)》為診斷標(biāo)準(zhǔn))。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)：①免疫性疾病、炎癥、腫瘤、中毒、多發(fā)性硬化、腦閉合性損傷及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病等致的白質(zhì)病變；②大面積腦梗塞，出血性病變，皮質(zhì)病變；③嗜酒、吸毒或其他精神性藥物濫用者；④合并有嚴(yán)重心、肝、腎、造血系統(tǒng)疾病及甲狀腺疾病者；⑤不能行頭顱MR者。選取年齡和性別匹配的正常健康志愿者13名為對(duì)照組。所有受檢者均為右利手患者。

1.2 圖像采集及測(cè)量方法采用GE Signa 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描系統(tǒng)，顱腦八通道相控陣表面線圈。所有研究對(duì)象均接受常規(guī)MR及DTI檢查。

DTI掃描采用平面回波序列(EPI)，B=0、1000s/mm2，TR/ TE 6000/76.4ms，25個(gè)采集方向，層厚5mm，層距0mm，F(xiàn)OV 24cm×24cm，矩陣128×128，激勵(lì)次數(shù)1。

圖像分析：采用ADW4.3后處理工作站Functool腦功能軟件獲得各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)和表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)偽彩圖。通過放置興趣區(qū)(Region of interest，ROI)的方式，測(cè)量雙側(cè)額葉、頂葉、半卵圓中心、胼胝體膝部及壓部NAWM區(qū)的FA值及ADC值。所有測(cè)量用鏡像法將ROI置于對(duì)側(cè)測(cè)量并避開平掃所見病變區(qū)域，距離病變邊緣至少5mm，見圖1-2。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用t檢驗(yàn)比較病變組與對(duì)照組FA值、ADC值的差異；病變組FA值及ADC值的改變與MoCA評(píng)分相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析。P＜0.05視為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

兩組的性別、年齡和受教育年限差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P＞0.05)。

cSVD組與對(duì)照組各部位FA值、ADC值見表1，cSVD組較對(duì)照組雙側(cè)額頂葉FA值減低，ADC值升高，雙側(cè)半卵圓中心FA值較對(duì)照組減低，ADC值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；兩組間胼胝體膝部、壓部FA值、ADC值均無顯著差異(P＞0.05)。雙側(cè)額葉白質(zhì)的FA值與MoCA評(píng)分呈正相關(guān)(右側(cè)r=0.43；左側(cè)r=0.50)，雙側(cè)額葉ADC與MoCA評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(右側(cè)r=-0.40；左側(cè)r=-0.37)；其余部位FA值及ADC值與MoCA評(píng)分無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的相關(guān)性，見表2。

表1 病變組與正常組FA值、ACD值(e-10)比較

3 討 論

腦小血管病(cSVD)占所有卒中的20%～25%[2]，是一類基于神經(jīng)解剖上血管性疾病的總稱，是指腦的小動(dòng)脈、穿支動(dòng)脈、毛細(xì)血管和小靜脈的各種病變所導(dǎo)致的臨床、認(rèn)知、影像學(xué)及病理表現(xiàn)的綜合征[3]。約50%血管性認(rèn)知功能障礙由cSVD導(dǎo)致[4-5]。cSVD患者早期認(rèn)知功能損害較輕，不容易被發(fā)現(xiàn)，呈緩慢進(jìn)展，最后可發(fā)展成為血管性癡呆。

在影像學(xué)上cSVD的特征主要表現(xiàn)為腔隙性梗死、腦微出血、腦白質(zhì)高信號(hào)、腦萎縮及血管周圍間隙擴(kuò)大。絕大部分關(guān)于cSVD患者的MRI研究聚焦在腦白質(zhì)異常信號(hào)改變[6-7]。已有研究顯示常規(guī)掃描白質(zhì)損傷程度與認(rèn)識(shí)障礙程度呈正相關(guān)[8]。但也有研究發(fā)現(xiàn)兩者無明確相關(guān)性[9]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于患者腦白質(zhì)是否存在隱匿性損傷及其與認(rèn)識(shí)功能關(guān)系研究極少。本研究采用DTI技術(shù)在體無創(chuàng)探測(cè)NAWM區(qū)發(fā)現(xiàn)病變組雙側(cè)額葉、頂葉、半卵圓中心較正常組的FA值減低，雙側(cè)額葉、頂葉ADC值增高。FA值是反映組織各向異性最敏感的指標(biāo)，主要受神經(jīng)纖維的密度、直徑、排列的一致性和髓鞘的完整性影響；FA值下降提示白質(zhì)纖維完整性破壞，密度減低，排列一致性降低。ADC值反映水分子擴(kuò)散的范圍與速度，細(xì)胞完整性破壞、自由水含量增加均可導(dǎo)致ADC值升高。對(duì)比兩組雙側(cè)半卵圓中心的FA值有差異，ADC值卻無統(tǒng)計(jì)學(xué)差別，F(xiàn)A值與ADC值差異不配合，猜測(cè)可能與兩者參考指標(biāo)對(duì)組織病變特異敏感性不同有關(guān)，前者更適于描繪細(xì)胞的完整性，后者受組織疏松程度影響[10-11]。筆者及Williamson J[12]均認(rèn)為DTI的FA值更能顯示早期發(fā)現(xiàn)白質(zhì)受損情況。本研究及代利文等[13]研究結(jié)果均提示胼胝體膝部、壓部FA、ADC值較對(duì)照組均無明顯差異(P＞0.05)。已有研究未能對(duì)結(jié)果作分析。筆者猜測(cè)主要原因?yàn)殡蓦阵w主要由大腦前動(dòng)脈的胼周動(dòng)脈、前交通動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈、后脈絡(luò)膜動(dòng)脈等前后循環(huán)重疊供血[14]，由于血供豐富，胼胝體缺血梗塞少見，cSVD患者胼胝體損傷較輕微可能。本研究結(jié)果提示cSVD患者雙側(cè)額頂葉及半卵圓中心白質(zhì)存在隱匿性損傷，以雙側(cè)額葉明顯，與De Laat KF等研究成果有類似之處[15]。

聯(lián)合MoCA評(píng)分進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)雙側(cè)額葉FA值與MoCA評(píng)分呈正相關(guān)(右側(cè)額葉：r=0.43，P=0.01；左側(cè)額葉：r=0.50，P=0.02)，ADC值與MoCA評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，(右側(cè)額葉：r=-0.40， P=0.03；左側(cè)額葉：r=-0.37，P=0.00)，提示神經(jīng)纖維損傷越嚴(yán)重，患者認(rèn)識(shí)功能下降。Vail Norden等[16]對(duì)非癡呆SVD患者研究發(fā)現(xiàn)，腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)完整性破壞與認(rèn)知障礙、精神運(yùn)動(dòng)遲滯和注意力下降等相關(guān)。腦白質(zhì)損害越嚴(yán)重，局部腦血流量越低[17]，腦自動(dòng)調(diào)節(jié)能力越差[18]。本研究結(jié)果驗(yàn)證了皮質(zhì)-皮質(zhì)下白質(zhì)纖維環(huán)路受損導(dǎo)致cSVD認(rèn)知損害的假說，cSVD患者主要表現(xiàn)為執(zhí)行功能減退，而執(zhí)行功能障礙與額葉一皮質(zhì)下環(huán)路受損有關(guān)[5,19]。額葉白質(zhì)隱匿性損傷阻斷額葉-皮質(zhì)下環(huán)路和額葉-皮層連接,最終導(dǎo)致執(zhí)行功能及認(rèn)知功能受損[20]。

本研究在體無創(chuàng)檢測(cè)提示了DTI技術(shù)較常規(guī)MR掃描更早、更敏感地發(fā)現(xiàn)cSVD患者早期腦白質(zhì)隱匿性損傷的存在，且白質(zhì)損傷與認(rèn)知功能有明顯的相關(guān)性。DTI技術(shù)的應(yīng)用為腦小血管病的研究提供了有效的、敏感的評(píng)價(jià)手段，對(duì)病變的早期發(fā)現(xiàn)及防治具有重要意義。

表2 病變組內(nèi)各部位FA值、ACD值與MoCA評(píng)分相關(guān)分析

圖1-2 DTI后處理FA及ADC值測(cè)量演示，雙側(cè)額葉、胼胝體膝部及壓部ROI放置。

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(本文編輯: 張嘉瑜)

The Study of Correlation Between Diffusion Tensor Imaging and Cognitive Impairment in Cerebral Small Vessel Disease*

LIU Jian-pin, ZHAO Hai, GAO Ming-yong,et al., Department of Radiology, The First People's Hospital of Foshan City, Foshan 528000, Guangdong Province, China

ObjectiveTo explore the occult damage of normal appearing white matter (NAWM) in patients with small vessel disease(cSVD) by using diffusion tensor imaging (DTI)technology, and its relationship with cognitive impairment.MethodsTwentythree patients with cSVD and thirteen matched volunteers all received conventional MR scanning, DTI and montperllier cognitive function scale (MoCA) examination. Fractional anisotropy (FA) and apparent diffusion coefficient (ADC) values were measured symmetrically and compared among the two groups. Pearsoncorrelation analysis was used to determine the correlation between the FA，ADC and MoCA score in cSVD group.ResultsFA value on bilateral frontal and apical NAWM in cSVD group were lower than control group, and ADC value were higher than control group.The decreased FA value on bilateral centrum semiovale was demonstrated in cSVD group. FA value on bilateral frontal lobe decreased obviously, right (0.354±0.051)vs(0.398±0.027), P=0.01, left (0.365±0.053)vs(0.405±0.035),P=0.00).In cSVD group, the FA value of bilateral frontal NAWM were positively correlated with MoCA score (right: r=0.43, P=0.01, left: r=0.50, P=0.02), and the ADC value of bilateral frontal NAWM were negatively correlated with MoCA score(right: r=-0.40, P=0.03, left: r=-0.37, P=0.00).ConclusionThe occult damage of normal appearing white matter (NAWM) can be detected using DTI. And DTI can reflect the severity of cognitive impairment in patients with cSVD.

Cerebral Small Vessel Disease; Magnetic Resonance Imaging; Diffusion Tensor Imaging; Cognition

R322.1+2

A

廣東省醫(yī)學(xué)科研基金項(xiàng)目(A2015546)，廣東省佛山市醫(yī)學(xué)科研基金項(xiàng)目(2015189)

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.08.030

劉健萍

2016-06-28