中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院放射科

(廣東 東莞 523000)

李秋雨 陶僅德 付 東 李興付 梁俊生 李揚(yáng)彬

II型糖尿病患者腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變的擴(kuò)散峰度成像研究＊

中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院放射科

(廣東 東莞 523000)

李秋雨 陶僅德 付 東 李興付 梁俊生 李揚(yáng)彬

目的采用擴(kuò)散峰度成像監(jiān)測(cè)II型糖尿病患者早期隱匿性腦損傷。方法31例無認(rèn)知障礙的II型糖尿病患者作為實(shí)驗(yàn)組，平均年齡(58±4)歲；年齡、性別、文化程度匹配的26例常規(guī)體檢者作為對(duì)照組。對(duì)兩組進(jìn)行腦部擴(kuò)散峰度成像及認(rèn)知力評(píng)估，比較組間腦不同區(qū)域平均彌散率(MD值)、彌散各向異性分?jǐn)?shù)(FA值)及平均峰度(MK值)差異。結(jié)果在正常對(duì)照組(NC)和病例組(TDM)間，F(xiàn)A(雙側(cè)均值)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。MD值(雙側(cè)均值)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的部位為枕葉白質(zhì)區(qū)、豆?fàn)詈恕⑶鹉X；MK值(雙側(cè)均值)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的部位為頂葉腦白質(zhì)、枕葉腦白質(zhì)及豆?fàn)詈?、外囊。結(jié)論II型糖尿病患者在出現(xiàn)認(rèn)知力改變之前確實(shí)存在腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變，彌散峰度成像能夠?qū)@一變化進(jìn)行早期監(jiān)測(cè)。

II型糖尿病；擴(kuò)散峰度成像；腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變；早期監(jiān)測(cè)

糖尿病是一種慢性疾病，對(duì)全身多臟器功能均有影響，尤其是腦功能損傷尤為突出。研究表明，糖尿病和癡呆密切相關(guān)，而II型糖尿病患者早期即存在大腦微結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)異常改變[1]，繼而出現(xiàn)注意力、信息處理速度、執(zhí)行力、語言記憶力等方面的異常[2]，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量。對(duì)II型糖尿病患者腦損傷的早期監(jiān)測(cè)并及時(shí)干預(yù)是目前延緩其認(rèn)知力下降的唯一方法。擴(kuò)散峰度成像(DKI)是DTI的延伸技術(shù)，是描繪組織內(nèi)非高斯分布水分子擴(kuò)散的一種新的磁共振成像方法，檢測(cè)不受灰、白質(zhì)的限制，有助于從病理生理角度解釋腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷特點(diǎn)。本研究通過對(duì)尚未出現(xiàn)認(rèn)知障礙的糖尿病患者進(jìn)行DKI掃描、各參數(shù)值的測(cè)量、比較，探討DKI技術(shù)在反映糖尿病腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變中的作用，從而為II型糖尿病患者早期腦損傷及認(rèn)知力預(yù)后評(píng)估提供客觀的診斷依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料2016年1月至2016年11月從中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院內(nèi)分泌科共招募II型糖尿病患者45例，其中31例符合入組標(biāo)準(zhǔn)，其中男20例，女11例；年齡50～70歲，平均(58±4)歲；病程2～10年，平均(5±3)年。

納入標(biāo)準(zhǔn)：符合2010年美國糖尿病協(xié)會(huì)II型糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)，且病程大于1年；無認(rèn)知力障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：糖耐量減低；糖尿病嚴(yán)重合并癥及并發(fā)癥(包括酮癥酸中毒、腦血管疾病、腎病等)；精神疾病；腦腫瘤及腦外傷；合并嚴(yán)重心肺肝腎疾??；慢性消耗性疾病；酒精或藥物依賴史。對(duì)照組為我院健康體檢的正常5 0～7 0中老年人2 6人，平均(58±4)歲；經(jīng)詳細(xì)臨床評(píng)估及體檢，均無嚴(yán)重軀體、精神疾病及酒精、藥物依賴；無認(rèn)知障礙；無心臟病、高血壓等。

兩組受試者均為右利手，受教育程度均為初中以上。本研究對(duì)年齡、受教育程度、煙酒史、血壓水平、血脂水平等危險(xiǎn)因素進(jìn)行了平行匹配，使被研究的兩組具有可比性。所有研究對(duì)象均為自愿參加。

1.2 認(rèn)知力測(cè)量及實(shí)驗(yàn)室檢查對(duì)所有研究對(duì)象進(jìn)行認(rèn)知功能測(cè)試，測(cè)試包括蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估(MOCA)、臨床癡呆評(píng)定量表(CDR)、漢密爾頓抑郁量表，無任何程度認(rèn)知力下降及抑郁傾向者納入研究范圍(標(biāo)準(zhǔn)：MOCA＞26分，CDR=0，抑郁量表總分＜8分)，并分別測(cè)試受試者血壓、空腹血糖、糖化血紅蛋白、膽固醇水平。

1.3 M R I掃描應(yīng)用SiemensVerio3.0T磁共振，使用頭部的8通道線圈,采集磁共振數(shù)據(jù)。DKI數(shù)據(jù)采集之前均進(jìn)行全腦常規(guī)MR掃描，排除大腦器質(zhì)性疾病(腫瘤、外傷、大面積腦梗塞、出血、感染等疾病)。擴(kuò)散峰度成像(DKI)掃描，選用平面回波EPI序列，掃描參數(shù)：30個(gè)擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)，b值分別為0、1000s/mm2、2000s/mm2，TR：6500ms，TE：115ms，F(xiàn)OV=24cm，層厚：6.0mm。

1.4 MRI數(shù)據(jù)測(cè)量DKI圖像轉(zhuǎn)換：運(yùn)用MRIcro工具dcm2niigui將DKI中原始DICOM格式圖像轉(zhuǎn)換成nii格式，用于數(shù)據(jù)測(cè)量。利用DKE軟件測(cè)量得出各腦區(qū)MD值、FA值及MK值的nii格式文件。運(yùn)用MRIcron軟件，手動(dòng)勾畫腦內(nèi)感興趣區(qū)(ROI)并進(jìn)行測(cè)量(雙側(cè)大腦半球同區(qū)域?qū)ΨQ勾畫)，每側(cè)ROI測(cè)量3次并取其平均值。

1.5 感興趣區(qū)設(shè)置腦內(nèi)感興趣區(qū)分別設(shè)定在雙側(cè)額、頂、枕、顳葉腦白質(zhì)，海馬旁回、尾狀核頭、豆?fàn)詈?、背?cè)丘腦、內(nèi)囊前、后肢、外囊、橋腦、小腦半球、胼胝體膝部、體部、壓部。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS17.0軟件。全部研究對(duì)象左、右兩側(cè)對(duì)稱區(qū)域FA、MD和MK值分別應(yīng)用配對(duì)t 檢驗(yàn)進(jìn)行比較。利用Levene方差齊性檢驗(yàn)來評(píng)價(jià)兩組數(shù)據(jù)的方差齊性，方差齊則使用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法；方差不齊則采用t'檢驗(yàn)。評(píng)價(jià)2型糖尿病患者組(TDM)與正常組(NC)之間年齡、受教育程度、血壓、血脂的差異。

2 結(jié) 果

全部研究對(duì)象左、右側(cè)對(duì)稱區(qū)域FA、MD和MK值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，故將雙側(cè)數(shù)據(jù)合并計(jì)算平均值。在正常對(duì)照組(NC)和病例組(TDM)間，F(xiàn)A值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。MD值(雙側(cè)均值)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的部位為枕葉白質(zhì)區(qū)[分別為(0.93±0.05)和(1.06±0.11)，P=0.002]、豆?fàn)詈薣(0.8 2±0.0 5)和(0.91±0.10)，P=0.011]、丘腦(0.86±0.03)和(0.94±0.06)，P=0.003]；MK值(雙側(cè)均值)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的部位為頂葉腦白質(zhì)[分別為(1.11±0.05)和(1.01±0.12)，P=0.047]、枕葉腦白質(zhì)[分別為(0.99±0.08)和(0.92±0.06，P=0.028]及豆?fàn)詈薣分別為(0.81±0.04和(0.69±0.11)，P=0.009]、外囊[分別為(0.85±0.03)和(0.84±0.09)，P=0.048]。

兩組基本資料及DKI特征值包括FA、MD和MK的平均值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1-3。

3 討 論

糖尿病是一種常見的慢性代謝性疾病，可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性損傷，出現(xiàn)認(rèn)知力下降的風(fēng)險(xiǎn)較大[2-4]，但其發(fā)病較為隱蔽，通常臨床出現(xiàn)癥狀時(shí)患者認(rèn)知功能已發(fā)生不可逆損傷。早期診斷并及時(shí)進(jìn)行有效干預(yù)成為預(yù)防和延緩糖尿病患者認(rèn)知力下降的唯一方法，這就需要對(duì)糖尿病早期腦損傷進(jìn)行客觀、可行的診斷。

常規(guī)MRI平掃對(duì)早期T2DM腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷的探測(cè)缺乏敏感性，近年來一些學(xué)者逐漸開始從細(xì)胞及分子水平研究T2DM腦部微結(jié)構(gòu)異常，目前DTI研究較多。DTI是通過檢測(cè)器官組織內(nèi)水分子擴(kuò)散的變化來反映其微觀結(jié)構(gòu)的改變，理論基礎(chǔ)是假設(shè)水分子在人體臟器組織內(nèi)擴(kuò)散呈高斯分布[5-6]，但這一假設(shè)顯然只是理想狀態(tài)，人體內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，以及細(xì)胞膜、細(xì)胞器等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的存在，水分子的擴(kuò)散在人體組織內(nèi)呈非高斯分布；同時(shí)DTI是二階三維成像，無法解決纖維交叉問題，因而對(duì)于灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，DTI技術(shù)評(píng)價(jià)具有一定局限性。DKI是DTI技術(shù)的延伸，在人體內(nèi)的水分子擴(kuò)散呈非高斯分布的基礎(chǔ)上，引入了MK這個(gè)無量綱參數(shù)來表述人體組織內(nèi)真實(shí)水分子擴(kuò)散與理想情況下的高斯擴(kuò)散的位移偏離程度，這樣便更真實(shí)地描述人體組織的微觀結(jié)構(gòu)；同時(shí)DKI還在二階成像公式的基礎(chǔ)上引入一個(gè)四階修正項(xiàng)，以解決纖維交叉的問題；并且DKI的檢測(cè)不受灰、白質(zhì)的限制，這就為診斷提供了更多可選擇的測(cè)量區(qū)域[7]。MK值作為DKI的主要參數(shù)可以反應(yīng)組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，組織內(nèi)水分子受限越明顯，MK值越大，則表明組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，反之亦然[8-9]。所以較DTI而言，DKI能夠更敏感、更全面地檢測(cè)出腦組織微結(jié)構(gòu)的改變[10-11]，為II型糖尿病腦損傷的早期診斷提供了新的手段。

表1 兩組基本資料的比較

本組研究中DKI序列采用平面回波EPI序列掃描，覆蓋整個(gè)腦實(shí)質(zhì)區(qū)，3個(gè)b值(0、1000、2000s/mm2)，30個(gè)擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)施加方向。TDM組病例各腦區(qū)在常規(guī)MRI檢查中均未能發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)，組間FA值亦未見顯著差異(P＞0.05)，而在DKI序列的測(cè)量結(jié)果上，兩組實(shí)驗(yàn)對(duì)象部分腦區(qū)參數(shù)值之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)果顯示MD值存在差異的部位為枕葉白質(zhì)區(qū)、豆?fàn)詈?、背?cè)丘腦，表現(xiàn)為TDM組在以上3個(gè)部位出現(xiàn)MD值升高。MK存在差異的部位在頂、枕葉白質(zhì)區(qū)、豆?fàn)詈恕⑼饽?，表現(xiàn)為TDM組在以上區(qū)域MK值減低(表2-3)，這些區(qū)域可能為糖尿病腦損傷最早發(fā)生區(qū)域。深部腦白質(zhì)主要由大腦中動(dòng)脈的滋養(yǎng)動(dòng)脈供血，側(cè)枝循環(huán)相對(duì)較少，對(duì)缺血較敏感，高血糖狀態(tài)下微血管損傷導(dǎo)致腦實(shí)質(zhì)缺血變性及脫髓鞘[12]，從而影響白質(zhì)纖維束完整性，導(dǎo)致認(rèn)知力的下降。丘腦解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其丘腦內(nèi)側(cè)核群中的背內(nèi)側(cè)核與額葉皮質(zhì)、邊緣系統(tǒng)及基底節(jié)等均有纖維聯(lián)系，參與意識(shí)性或活動(dòng)及記憶的產(chǎn)生[13]，丘腦及其相關(guān)聯(lián)絡(luò)區(qū)的結(jié)構(gòu)損傷會(huì)使患者出現(xiàn)注意力、計(jì)算、記憶力減退等癥狀。DKI成像技術(shù)特征值MK值的異常對(duì)DTI掃描所得出的FA值進(jìn)行了補(bǔ)充，發(fā)現(xiàn)了DTI掃描不能發(fā)現(xiàn)的腦損傷，而且DKI不依賴組織的空間方位，對(duì)灰、白質(zhì)結(jié)構(gòu)均可描述的特點(diǎn)打破了以往研究對(duì)灰質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷評(píng)價(jià)的局限性。本研究中對(duì)MK值測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，丘腦等灰質(zhì)結(jié)構(gòu)有異常改變，顯示了DKI技術(shù)在檢測(cè)糖尿病患者腦灰質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變中具有優(yōu)勢(shì)，比DTI序列得到更多影像數(shù)據(jù)信息，使得DKI序列能夠成為糖尿病腦損傷機(jī)制研究的影像新技術(shù)。

表2 糖尿病患者及正常對(duì)照組16個(gè)腦區(qū)域DKI各參數(shù)測(cè)量值

表3 兩組間各部位3個(gè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果（P值）

DKI序列能夠量化非高斯分布水分子擴(kuò)散，使其作為一種新興的檢查技術(shù)，能夠很好地反映出大腦灰、白質(zhì)病變?cè)缙谖⒔Y(jié)構(gòu)的改變。DKI技術(shù)對(duì)2型糖尿病腦部微結(jié)構(gòu)損傷的早期檢測(cè)為疾病的臨床早期干預(yù)提供了客觀的影像學(xué)依據(jù)。

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(本文編輯:謝婷婷)

Study on Diffusion Kurtosis Imaging in Cerebric Microstructure Changes of Patients with Type II Diabetes Mellitus*

LI Qiu-yu, TAO Jin-de, FU Dong, et al．, Department of Radiology, Tungwah Hospital Affiliated to Sun Yat-sen University, Dongguan 523000, Guangdong Province, China

Objective To monitor early occult cerebric damage by diffusion kurtosis imaging(DKI)in patients with type II diabetes mellitus． MethodsA total of 31 patients with type II diabetes mellitus were taken as the case group(TDM), and 26 age-, sexand education level-matched healthy people were taken as the normal controls(NC)． All cases

DKI and evaluation of cognition． The mean kurtosis(MK), the fractional anisotropy(FA) and the mean diffusion(MD) values of different encephalic regions were measured． ResultsOf the NC group and TDM group, significant differences of MD values(mean MD±SD) were existed in white matter area of occipital lobe, lenticular nucleus, thalamus． Significant differences of MK values(mean MD±SD)were existed in parietal white matter, white matter area of occipital lobe, lenticular nucleus, extra-capsule．But there was no significant difference in FA value between two groups． ConclusionIndividuals with type 2 diabetes showed microstructural abnormalities in various encephalic region before shows a sign of cognitive abnormal． These abnormalities can be detected earlier by diffusion kurtosis imaging．

Type II Diabetes Mellitus; Cerebric Microstructure Changes; DKI; Early Detection

R781.6+4

A

2016年廣東省東莞市社會(huì)科技發(fā)展一般項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：201610515000473)

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.11.010

李秋雨

2017-09-18