汝艷輝，王新怡，楊志強(qiáng) ，董 棟

（1.泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271016；2.山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院影像科，山東 濟(jì)南 250014）

?中樞神經(jīng)影像學(xué)?

多b值彌散加權(quán)成像與動(dòng)脈自旋標(biāo)記評(píng)估輕度認(rèn)知功能障礙海馬灌注的對(duì)比研究

汝艷輝1，王新怡2，楊志強(qiáng)2，董 棟2

（1.泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271016；2.山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院影像科，山東 濟(jì)南 250014）

目的：對(duì)比分析多b值彌散加權(quán)成像（MB－DWI）與動(dòng)脈自旋標(biāo)記（ASL）在評(píng)價(jià)輕度認(rèn)知功能障礙（MCI）患者海馬灌注異常中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法：依據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)，選擇輕度認(rèn)知功能障礙患者（MCI組）和認(rèn)知功能正常的老年人（NC組）各20例，進(jìn)行常規(guī)磁共振平掃、MRA、ASL以及多b值DWI掃描，根據(jù)ASL－CBF圖測(cè)量雙側(cè)海馬最大rCBFASL值，并測(cè)量相應(yīng)區(qū)域 MB－DWI與灌注相關(guān)參數(shù) fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono、fast ADC－bi、fraction of fast ADC－bi值，對(duì)MCI組和NC組分別進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的組間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異分析和Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果：MCI組雙側(cè)海馬rCBFASL值較NC組降低（P＜0.05）；MCI組雙側(cè)海馬 fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono、fraction of fast ADC－bi值與 NC 組的比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），雙側(cè)海馬 fast ADC－bi較 NC 組減低，差異無統(tǒng)計(jì)意義（P＞0.05）；除 fast ADC－bi外，MCI組 fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono、fraction of fast ADC－bi與 rCBFASL的相關(guān)性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論：MB－DWI和 ASL 在檢出MCI患者海馬的灌注改變方面具有一致性，可用于評(píng)估MCI患者灌注改變，有利于指導(dǎo)臨床。

認(rèn)知障礙；磁共振成像

輕度認(rèn)知功能障礙（Mild cognitive impairment，MCI）作為阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）的前驅(qū)階段，以記憶力下降但保持日常生活行為能力為主要特征，并且每年約10%～15%的MCI患者進(jìn)展為AD[1]，給家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)。早期準(zhǔn)確診斷MCI，并給予及時(shí)的藥物干預(yù)和治療，對(duì)降低MCI向AD轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)和減緩進(jìn)程極其重要。Maria等[2]研究發(fā)現(xiàn)在AD超早期（MCI階段）就存在灌注障礙，并且持續(xù)至晚期階段，這表明灌注減低的進(jìn)展和疾病的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)記憶回路中的重要結(jié)構(gòu)——海馬，其微觀結(jié)構(gòu)的改變成為研究熱點(diǎn)。目前常用于評(píng)價(jià)MCI和AD灌注改變的影像學(xué)技術(shù)主要包括正電子發(fā)射體層成像（Positron emission tomography，PET）、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像 （Single photon emission computed tomography，SPECT）、動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)灌注加權(quán)成 像 （Dynamic susceptibility contrastenhanced perfusion weighted－imaging，DSC－PWI） 和動(dòng)脈自旋標(biāo)記法 （Arterial spin labeling perfusion imaging，ASL）等[3]?；诖殴舱耋w素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（Intravoxel incoherent motion，IVIM）的多b值彌散加權(quán)成像（Multiple b value diffusion weighted imaging，MBDWI）是一種用于量化評(píng)價(jià)活體組織擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和灌注的新技術(shù)，本研究目的是分析MCI患者M(jìn)B－DWI海馬區(qū)灌注參數(shù)的改變，并將結(jié)果與ASL的rCBFASL參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，評(píng)價(jià)兩者在評(píng)估MCI海馬灌注中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2015年1月—2016年8月在山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科就診的主訴記憶力減退的患者45例，由神經(jīng)內(nèi)科專業(yè)人員對(duì)所有患者進(jìn)行神經(jīng)心理學(xué)評(píng)價(jià)和病史采集，將滿足條件的受試者分為MCI組和正常對(duì)照組（NC組），各20例，其中男22例，女18例。所有研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.1.1 MCI診斷標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)2013年美國精神病學(xué)協(xié)會(huì)（The American Psychiatric Association，APA）制定的第5版精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè) （The fifth edition of the diagnostic and statistical manual for mental disorders，DSM－5）中的MCI臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]：①源于患者、知情者或臨床醫(yī)師觀察后對(duì)認(rèn)知改變的擔(dān)憂；②出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)認(rèn)知區(qū)域的功能障礙，并且有恰當(dāng)、規(guī)范的數(shù)據(jù)支持；③存在獨(dú)立行為能力；④無癡呆。本試驗(yàn)中選用臨床應(yīng)用較廣的簡明精神狀態(tài)量表（Minimental state examination，MMSE） 作為評(píng)估工具，滿分30分，認(rèn)知功能正常者≥28分，MCI患者評(píng)分須符合：中學(xué)以上教育程度≥24分，小學(xué)≥20分，文盲≥17分。

1.1.2 MCI組和 NC 組排除標(biāo)準(zhǔn)

MCI組和NC組排除標(biāo)準(zhǔn)：①老年癡呆癥患者；②嚴(yán)重的代謝性疾病；③嚴(yán)重的腦部疾病，如頭部外傷、腫瘤、腦膜炎或其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性病變、血管并發(fā)癥（如腦梗死、腦軟化灶）等；④MRI禁忌癥；⑤在過去的3月內(nèi)服用精神或類固醇激素藥物的患者。

1.2 掃描方法

所有研究對(duì)象均采用GE Discovery MR750 3.0T超高場磁共振掃描儀進(jìn)行掃描，使用頭部8通道專用線圈（美國GE公司）。掃描前進(jìn)行勻場、掃描定位像。①受試者先接受常規(guī)MRI掃描，包括軸位T2WI、軸位 3D 顱腦容積成像（3D－BRAVO）T1WI、T2－FLAIR、矢狀位T2WI及頭部MRA，以排除其他器質(zhì)性病變，3D－BRAVO T1WI還可用于和 ASL、MBDWI后處理圖像融合精確定位海馬。常規(guī)MRI掃描參數(shù)：軸位 T2WI掃描（TR=9 832 ms，TE=92 ms），軸位 3D－BRAVO T1WI掃描 （TR=8.2 ms，TE=3.2 ms），T2－FLAIR 軸位掃描（TR=9 000 ms，TE=90 ms，TI=2466ms），掃描層數(shù) 21，層厚 5mm，層間距 1.5mm，視野（FOV）24 cm×24 cm，激勵(lì)次數(shù)（NEX）1，矩陣 256×256。②3DASL成像掃描，掃描參數(shù)為TR=4 632 ms，TE=10.5 ms， 視野 （FOV）24 cm×24 cm， 激勵(lì)次數(shù)（NEX）3，層厚5 mm，標(biāo)記后延遲時(shí)間 （Post label delay time）1525ms。③應(yīng)用 MB－DWI序列軸位掃描，采用單次激發(fā)自旋回波平面回波成像技術(shù) （SS－SEEPI）采集，掃描參數(shù) TR=3 500 ms，TE=71～75 ms，b=0、50 s/mm2、100 s/mm2、150 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2、1 000 s/mm2、1 500 s/mm2，層厚5.0 mm，間隔 1.5 mm，帶寬（bandwidth）±250 kHz；在3個(gè)方向上施加擴(kuò)散梯度；NEX=2～4，F(xiàn)OV=24 cm×24 cm，PHASE FOV=1.00；矩陣=160×160；重建矩陣256×256。

1.3 圖像處理及數(shù)據(jù)記錄

為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確，先對(duì)所采集的圖像進(jìn)行目測(cè)審查，對(duì)存在嚴(yán)重偽影的圖像進(jìn)行剔除。符合選用標(biāo)準(zhǔn)的圖像，應(yīng)用GE ADW 4.6后處理工作站Functool軟件進(jìn)行ASL及MB－DWI圖像后處理，自動(dòng)生成 3D ASL腦血流量 （Cerebral blood flow，CBF）圖及標(biāo)準(zhǔn)ADC值、單指數(shù)模型fast ADC－mono、單指數(shù)模型 fraction of fast ADC－mono、雙指數(shù)模型fast ADC－bi、雙指數(shù)模型 fraction of fast ADC－bi等偽彩圖，選取相同層面、相同大小ROI進(jìn)行測(cè)量，得到相應(yīng)的灌注參數(shù)值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析，所有灌注數(shù)值結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，首先采用方差齊性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布，MCI與NC組間差異比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩種技術(shù)所得數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性比較采用Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)。

圖1 同一MCI患者3DBRAVO T1WI、ASL、MB －DWI 及MRA后處理圖像。圖1a：3D T1 BRAVO；圖 1b： CBF 偽彩；圖 1c：DWI原始； 圖 1d：fast ADC－mono； 圖 1e： fraction offast ADC－mono； 圖 1f： fast ADC－bi；圖1g：同一層面 fraction of fast ADC－bi；圖 1h： 同一患者 MRA。Figure 1. 3D－BRAVO T1WI,ASL,MB－DWIandthe MRA images of the same patient with MCI.Figure 1a:3D T1BRAVO;Figure 1b:CBF color map.Figure 1c:DWI map;Figure 1d:fast ADC－mono map;Figure 1e:fraction of fast ADC－mono map;Figure 1f:fast ADC－bi map;Figure 1g:fraction of fast ADC－bi map;Figure 1h:MRA.

2 結(jié)果

2.1 MCI組和NC組一般特征比較

如表1所示：①兩組患者在年齡及受教育程度方面的差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＞0.05）； ②MCI組MMSE評(píng)分低于NC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＞0.05）。

表 1 MCI組與 NC 組一般特征比較（±s，n=20）

表 1 MCI組與 NC 組一般特征比較（±s，n=20）

?

2.2 MCI組和NC組雙側(cè)海馬 3D－ASL及MB－DWI灌注參數(shù)的比較

①M(fèi)CI組雙側(cè)海馬區(qū)腦血流量值rCBFASL較NC組減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；②MCI組雙側(cè)海馬區(qū) fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono、fraction of fast ADC－bi較NC組減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；雙海馬區(qū) fast ADC－bi較 NC 組減低，差異無統(tǒng)計(jì)意義（P＞0.05）（表 2）。

2.3 3D－ASL和 MB－DWI灌注參數(shù)的相關(guān)性分析

MCI組rCBFASL分別與雙側(cè)海馬區(qū)fast ADC－mono、fraction of fast ADC －mono、fraction of fast ADC－bi的相關(guān)性分析均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而rCBFASL與雙側(cè)海馬區(qū)fast ADC－bi之間相關(guān)性分析無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表 3）。

表2 MCI組與NC組海馬區(qū)3D－ASL參數(shù)（rCBFASL）與MB－DWI灌注相關(guān)參數(shù)t檢驗(yàn)結(jié)果

表3 rCBFASL與MB－DWI灌注相關(guān)參數(shù)之間的相關(guān)性分析

3 討論

AD起病隱匿、進(jìn)展緩慢，特征性病理改變?yōu)樯窠?jīng)元減少伴膠質(zhì)細(xì)胞增生、β淀粉樣蛋白沉積致細(xì)胞外老年斑形成、Tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)等。MCI作為正常老齡化和AD的臨床過渡階段，其病理學(xué)表現(xiàn)是異質(zhì)性的，許多病理改變可以看作是認(rèn)知功能正常和癡呆之間的連續(xù)統(tǒng)一體[5]。Desikan等[6]發(fā)現(xiàn)海馬作為記憶通路中的重要結(jié)構(gòu)，在認(rèn)知功能中起著重要作用，也是MCI和AD患者的病理易損區(qū)，對(duì)于MCI來說，海馬微觀結(jié)構(gòu)的損傷會(huì)引起認(rèn)知功能和記憶力的下降。近年來，研究表明在AD發(fā)病機(jī)制中血管因素起著重要作用[7]。

動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像（ASL），作為近幾年發(fā)展起來的灌注成像技術(shù)，具有不需要注射對(duì)比劑、無創(chuàng)性、可重復(fù)操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且近年來快速自旋回波序列 （Fast spin echo，F(xiàn)SE）、 螺旋槳技術(shù)（Propeller）、3D容積采集技術(shù)及Spiral中心過采樣技術(shù)應(yīng)用于ASL采集中，大大改善了圖像質(zhì)量，使之在定量分析組織器官灌注方面的應(yīng)用日益廣泛。有研究表明，在腦血流灌注定量分析方面ASL與PET、SPECT腦血流灌注顯像有良好的相關(guān)性，ASL測(cè)量CBF有望替代PET、SPECT成為診斷AD及MCI的簡便易行的檢查方法[8]。本研究結(jié)果顯示，MCI組與NC組相比，雙側(cè)海馬區(qū)rCBFASL減低，與以往應(yīng)用其他方法（PET、SPECT、DSC－MR、ASL 等）研究 MCI腦血流灌注所得到的結(jié)果一致[9－10]。亦有研究發(fā)現(xiàn)[11－12]MCI患者雙側(cè)海馬區(qū)灌注無異常改變甚至出現(xiàn)灌注增高，考慮與神經(jīng)代償反應(yīng)、神經(jīng)病理學(xué)改變異質(zhì)性等因素有關(guān)，也可能與患者是否處于穩(wěn)定期有關(guān)?；隗w素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)的多b值DWI（Multiple b value diffusion weighted imaging，MB－DWI） 可以提供活體組織的微循環(huán)灌注、水的自由擴(kuò)散和水分子經(jīng)水通道擴(kuò)散等信息，成為有效定量分析腦血流灌注的新技術(shù)[13]。Lemke 等[14]認(rèn)為，理論上 MB－DWI成像中，b值個(gè)數(shù)越多、b值越高則所得參數(shù)的準(zhǔn)確性越高、能更好地體現(xiàn)活體組織的狀態(tài)，但由于成像時(shí)間太長等原因的限制，臨床試驗(yàn)中使用分布合理的4～10個(gè)b值也能獲得較為滿意的參數(shù)。本研究中所涉及的單指數(shù)模型 （Monoexponential model）參數(shù)fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono 是 GE公司推出的單指數(shù)模型的一種特例，對(duì)多b值的DWI信號(hào)進(jìn)行指數(shù)擬合，得到相應(yīng)擴(kuò)散參數(shù)和灌注參數(shù)。雙指數(shù)模型 （Biexponential model）參數(shù)fast ADC－bi、fraction of fast ADC－bi則根據(jù)體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)原理，將彌散信號(hào)衰減歸因于擴(kuò)散和灌注兩種因素，建立兩室模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得出與水分子擴(kuò)散速率相關(guān)的單純擴(kuò)散系數(shù)slow ADC－bi和與體素內(nèi)灌注效應(yīng)相關(guān)的假性擴(kuò)散系數(shù)fast ADC－bi；fraction of fast ADC－bi為灌注分?jǐn)?shù)，即成像體素內(nèi)灌注效應(yīng)占總體擴(kuò)散效應(yīng)的容積百分率[15]。本研究中 MCI組雙側(cè)海馬區(qū) fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono、fraction of fast ADC－bi較 NC 組減低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＜0.05)；雙海馬區(qū)fast ADC－bi較 NC 組減低，差異無統(tǒng)計(jì)意義（P＞0.05）。目前國內(nèi)外MB－DWI的研究主要應(yīng)用在腦腫瘤術(shù)前評(píng)估和體部研究中。Wu等[16]對(duì)18名健康志愿者進(jìn)行IVIM－MRI灌注參數(shù)測(cè)量，并與ASL和DSCMR進(jìn)行交叉研究分析表明，f值可作為無創(chuàng)測(cè)量腦灌注的定量參數(shù)，特別是在灰質(zhì)內(nèi)，D*（fast ADC）的意義有限，與本組結(jié)果類似。Liu等[17]在研究2型糖尿病腦損傷中發(fā)現(xiàn)，雙指數(shù)模型參數(shù)（fast ADC－bi，slow ADC－bi，fraction of fast ADC－bi） 和拉伸指數(shù)模型參數(shù)（DDC，α）改變更顯著，并且都優(yōu)于單指數(shù)模型參數(shù)，ROC曲線分析顯示slow ADC檢出慢性腦損傷的敏感性和特異性更高，與本組結(jié)果部分不同，考慮可能與研究對(duì)象選擇、b值的選擇以及感興趣區(qū)的選取等因素有關(guān)。

本研究中ASL與MB－DWI灌注參數(shù)的Pearson相關(guān)性分析：MCI組rCBFASL分別與雙側(cè)海馬區(qū)fast ADC－mono、fraction of fast ADC－mono、fraction of fast ADC－bi的相關(guān)性分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而rCBFASL與雙側(cè)海馬區(qū)fast ADC－bi之間相關(guān)性分析無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析可能與下列因素有關(guān)：①b值的選擇與分布：本組所采用10個(gè)b值中有8個(gè)在1 000 s/mm2以下，多b值彌散加權(quán)成像結(jié)果受b值分布及所選彌散參數(shù)的影響[14]，國內(nèi)有學(xué)者研究表明[18]灌注參數(shù)中f和D*受回波時(shí)間TE影響較大；②參數(shù)測(cè)量精確度受到周圍腦脊液容積效應(yīng)、血管周圍間隙的影響[19]；③研究對(duì)象選擇：本組中MCI組未進(jìn)行穩(wěn)定期和進(jìn)展期的進(jìn)一步分類，MCI神經(jīng)病理學(xué)的異質(zhì)性和疾病表達(dá)的個(gè)體差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響；④由于信噪比（Signal to noise ratio，SNR）低，fast ADC較fraction of fast ADC受其影響更大。

綜上所述，本研究顯示多b值DWI和3D－ASL作為無創(chuàng)性影像學(xué)檢查方法，揭示了MCI患者海馬灌注異常，并且在評(píng)價(jià)MCI患者海馬灌注改變方面有較好的一致性。本研究存在不足之處：樣本量較??；僅對(duì)患者進(jìn)行了一次MR檢查，未進(jìn)行動(dòng)態(tài)隨訪；由于條件有限，未能與PET及SPECT等成熟檢查方法進(jìn)行對(duì)照研究。后續(xù)研究尚需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)隨訪以及與臨床評(píng)分的相關(guān)性分析。

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Comparative study on evaluating hippocampus perfusion of patients with mild cognitive impairment by multiple b value diffusion weighted imaging and arterial spin labeling imaging

RU Yan-hui1,WANG Xin-yi2,YANG Zhi-qiang2,DONG Dong2
(1.Taishan Medical University,Taian Shandong 271016,China;2.Department of Radiology,Qianfoshan Hospital Affiliated to Shandong University,Jinan Shandong 250014,China)

Objective:To compare and analyze the clinical application value of both the multiple b value diffusion weighted imaging(MB－DWI)and arterial spin labeling(ASL)imaging for evaluating changes of hippocampus perfusion of patients with mild cognitive impairment.Methods:Based on diagnostic criteria and exclusion criteria,40 subjects(include 20 mild cognitive impairment and 20 elderly cognitively healthy)underwent routine MRI with ASL,and MB－DWI.Bilateral hippocampus areas were selected as regions of interest and local cerebral blood flow(rCBFASL)were measured by using ASL.Parameters measured by MB－DWI were fast ADC－mono,fraction of fast ADC－mono,fast ADC－bi,and fraction of fast ADC－bi.t test was performed for bilateral hippocampus areas between MCI group and NC group.Pearson correlation analysis was performed for changes of relative values(fast ADC－mono,fraction of fast ADC－mono,fast ADC－bi,and fraction of fast ADC－bi)of parameters of MB－DWI and rCBFASL.Results:The rCBFASL of MCI group was lower than that of NC group and the difference was significant(P＜0.05).There were significantly differences among of fast ADC－mono,fraction of fast ADC－mono and fraction of fast ADC－bi between the MCI group and NC group(P＜0.05).The fast ADC－bi of MCI group was lower than that of NC group,and the difference was not statistically significant(P＜0.05).Except fast ADC－bi group,the differences between fast ADC－mono,fraction of fast ADC－mono,fraction of fast ADC－bi of bilateral hippocampus areas and rCBFASL were statistically significant(P＜0.05).Conclusion:The results of MB－DWI and ASL for changes of hippocampus perfusion of patients with mild cognitive impairment are consistent,which can be used for evaluating changes of brain perfusion in mild cognitive impairment and are helpful for clinical diagnosis and treatment.

Cognition disorders;Magnetic resonance imaging

R749.1；R445.2

A

1008－1062（2017）08－0533－05

2016－11－17

汝艷輝（1984－），女，山東聊城人，在讀碩士研究生。E－mail：1002183357＠qq.com

王新怡，山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院影像科，250014。E－mail：wxy_88＠163.com

山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2009GG10002024）；山東省醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2009HW075）。