雷 哲吳 寒 歐穎暉 徐 蒨史 昕石珂清 趙倩華 丁 晶尹 又 王修哲 劉學源 樓菁菁 劉興黨

1（復旦大學附屬華山醫(yī)院核醫(yī)學科 上海 200040）

2（復旦大學附屬浦東醫(yī)院核醫(yī)學科 上海 201399）

3（復旦大學附屬中山醫(yī)院神經內科 上海 200032）

4（海軍軍醫(yī)大學附屬長征醫(yī)院神經內科 上海 200003）

5（上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院神經內科 上海 200233）

6（同濟大學附屬第十人民醫(yī)院神經內科 上海 200072）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer's Disease，AD）是一種老年人常見的神經退行性病變，起病隱匿，早期診斷困難。主觀認知下降（Subjective Cognitive Decline，SCD）和輕度認知障礙（Mild Cognitive Impairment，MCI）是正常衰老與輕度癡呆之間的一種過渡狀態(tài)，絕大部分存在潛在的AD病理［1］。研究SCD、MCI的病理生理特征有助于AD的早期診斷。多項研究已經證明，功能神經影像學有助于揭示SCD、MCI的疾病特點、預測兩者向AD的轉化。正電子發(fā)射斷層掃描（Positron Emission Tomography，PET）和單光子發(fā)射計算機斷層掃描（Single Photon Emission Computer Tomography，SPECT）相關研究已提供了大量的神經影像學發(fā)現［2］。盡管PET在診斷SCD、MCI、AD的能力優(yōu)于SPECT，但SPECT腦血流灌注顯像也具有較高的敏感性和特異性，且成本相對較低，可廣泛應用，被認為是輔助診斷MCI和AD的有效手段，但目前尚不清楚其對SCD的診斷價值。

近年來，隨著自動化處理技術與方法越來越成熟，NeuroGamTM軟件逐漸應用到臨床工作和科研中［3］。該軟件可以通過體素與正常數據庫比較，以三維解剖拓撲的形式顯示腦血流灌注情況，成為SPECT腦血流灌注成像定性、定量分析的有效輔助工具。本研究將探討SCD、MCI及AD的腦血流灌注差異，并評估SPECT/CT腦血流灌注顯像聯合NeuroGamTM軟件在這三種疾病中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究自2020年7月至2021年4月，從復旦大學附屬華山醫(yī)院、復旦大學附屬中山醫(yī)院、同濟大學附屬第十人民醫(yī)院、海軍軍醫(yī)大學附屬長征醫(yī)院、上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院招募經高年資神經內科醫(yī)師確診的15名SCD患者、29名MCI及36名AD患者。所有入組受試者均行體格檢查：包含簡易精神狀態(tài)檢查量表（Mini-mental State Examination，MMSE）及蒙特利爾認知評估（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）的神經心理學測試、頭顱CT或MRI檢查，并于復旦大學附屬華山醫(yī)院北院核醫(yī)學科行99m锝-雙半胱乙酯（99mTechnetium Ethyl Cystine Dimer，99mTc-ECD）SPECT/CT腦血流灌注顯像。三組受試者納入標準采用美國國立老化研究所和阿爾茲海默協會（National Institute on Aging-Alzheimer's Association，NIA-AA）制定的診斷標準［4?5］（除1）外，2）、3）、4）中滿足1項即可）：1）年齡50~85歲；2）符合SCD的診斷標準：自我感覺認知水平下降，但沒達到MCI的認知程度；3）符合MCI的診斷標準：在包含記憶、注意力、語言、視空間與執(zhí)行能力的1個或多個認知領域的認知水平低于正常人1~1.5個標準差（經年齡和教育水平校正），但對日常工作、生活并無顯著影響；4）符合AD的診斷標準：a）有至少涉及兩個認知領域的功能損傷，嚴重影響正常工作、生活；b）有生物學標志物支持（β淀粉樣斑塊、Tau蛋白等）。排除標準：1）臨床診斷懷疑其他類型癡呆的患者，如額顳葉癡呆、路易體癡呆等；2）有意識障礙、譫妄、癲癇、顱內腫瘤、嚴重失語或嚴重感覺運功障礙；3）有腦外傷史或精神疾病病史；4）有嚴重的心、肺、肝、腎疾病等病史。

本研究經復旦大學附屬華山醫(yī)院倫理委員會批準（批件號：KY2019-492），符合《赫爾辛基宣言》的基本原則，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 SPECT/CT圖像采集

顯像劑99mTc-ECD由上海欣科醫(yī)藥有限公司制備。所有受試者先封閉視聽，靜脈注射1 110 MBq99mTc-ECD后在安靜昏暗的房間內休息15 min。隨后應用雙探頭SPECT/CT顯像儀（GE Infinia hawkeye 4）配備低能高分辨準直器進行腦部掃描。采集矩陣為128×128，能峰為（140±15）keV，窗寬為±20%，采集模式：放大倍數（Zoom）為1.50，探頭各旋轉180°，共采集90幀，每幀40 s，探頭自動貼近［6］。利用有序子集期望最大化進行SPECT/CT圖像重建（6個子集，8次迭代）。

1.3 圖像后處理

NeuroGamTM軟件（Segami公司，美國）將功能SPECT數據與Talairach模板進行配準，依據布魯德曼皮層分區(qū)（Brodmann Area，BA）對腦圖像進行半定量分析。各BA的放射性計數都由計算機自動投影到Talairach模板上，以小腦為參照，計算出各BA灌注水平的均值和標準差［7］。在本研究中，我們對所有受試者使用相同的模板，對左右半球的BA 4~11、17~25、28、31~32、36~40和44~47進行了研究。此外，該軟件還自動將受試者各BA的灌注情況與自帶標準數據庫中相應年齡組BA的灌注情況進行比較，灌注水平差異以標準差表示［8］。

1.4 統計分析

采用IBM SPSS 20.0軟件進行數據分析。符合正態(tài)分布的定性資料表示為-x±s，若滿足方差齊性，多組間差異采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用獨立樣本t檢驗；若不滿足方差齊性，均采用秩和檢驗。定性資料用頻數或百分比（%）表示，采用Pearson卡方檢驗進行組間差異比較。p<0.05為差異有統計學意義，最后采用Bonferroni法進行多重校正檢驗。

2 結果

2.1 一般資料

受試者基本特征如表1所示。SCD組年齡與MCI組、AD組年齡存在統計學差異（p=0.008及p<0.001），MCI組與AD組年齡差異無統計學意義（p=0.337）。三組受試者MMSE、MoCA均存在統計學差異（p<0.001），AD組教育年限與SCD組、MCI組均存在統計學差異（p=0.008及p=0.006），SCD組與MCI組教育年限無顯著差異（p=0.819），三組性別比例差異無統計學意義（p=0.385）。

表1 受試者基本特征Table 1 Clinical characteristics of study subjects

2.2 三組各BA灌注水平差異

從表2可見，SCD組和MCI組在BA 4~11，17~25，28，31~32，36~40及44~47的血流灌注水平均無顯著差異。SCD組在BA 8R、20L、21R、23L、23R、24L、31L、38L、38R、45R的平均灌注值顯著高于AD組（p<0.016 7）。MCI組在BA 21R、23L、23R、31L、39L的平均灌注值顯著高于AD組（p<0.016 7）。

表2 三組在不同Brodmann分區(qū)的灌注水平差異Table2 Thedifferencesof perfusion valuein different Brodmann areasin threestudy groups

2.3 三組灌注值與NeuroGamTM軟件正常數據庫進行比較

三組各BA分區(qū)灌注水平以標準差差異來表示。SCD組BA 24L、24R、28L、28R灌注水平低于正常數據庫相應腦區(qū)平均灌注水平兩個標準差，說明該區(qū)域血流灌注水平與正常人群相比有顯著偏差。在MCI組，BA 21L、21R、23R、24L、24R、25L、25R、28L、28R、36L、36R、38R、47L灌注水平與正常數據庫相比有顯著偏差。AD組在BA 21L、21R、22L、23L、23R、24L、24R、25R、28L、28R、32L、32R、36L、36R、47L灌注水平與正常數據庫相比平均標準差小于?2（表3）。

表3 三組灌注水平與正常數據庫相比低于2個標準差的Brodmann分區(qū)Table3 The Brodmann areasin which perfusion valuesof study groupswerelessthan 2 standard deviations compared with normal database

3 討論

圖1 SCD患者(a)、MCI患者(b)和AD患者(c)的與正常數據庫相比的三維可視化灌注結果(a)男，69歲，該患者BA 28L、28R和38L的灌注水平低于正常同齡人相應腦區(qū)灌注水平2個標注差，(b)女，57歲，該患者BA 20L、24R、28L、28R、32R、36L的灌注水平低于正常同齡人相應腦區(qū)灌注水平2個標注差，(c)男，67歲，該患者BA 5L、5R、20L、20R、21R、22R、23L、23R、24L、24R、28L、28R、31L、32L、36L、36R、37R、39R、40R、44L、45L的灌注水平低于正常同齡人相應腦區(qū)灌注水平2個標注差Fig.1 Three-dimensional anatomical topographic representationsof asubjectivecognitivedeclinepatient(a),amild cognitive impairment patient(b)and a Alzheimer'sdiseasepatient(c)compared to normal database(a)Male,69 yearsold,perfusion levelsin BA 28L,28Rand 38L had significant deviationsfrom thehealthy sampleswith SD differences below-2.(b)Female,57 years old,perfusion levels in BA 20L,24R,28L,28R,32Rand 36L had significant deviations from the healthy samples with SD differences below?2.(c)Male,67 years old,perfusion levels in BA 5L,5R,20L,20R,21R,22R,23L,23R,24L,24R,28L,28R,31L,32L,36L,36R,37R,39R,40R,44L and 45L had significant deviations from the healthy samples with SD differences below?2

大量研究已經證明了SPECT對MCI、AD的輔助診斷價值。Valotassiou等［8］對34名早期AD患者行SPECT腦血流灌注顯像發(fā)現，BA 22L、23L、23R、25L、25R、28L、28R、36L、36R、38R、38L、44L的灌注水平顯著低于同齡正常受試者。本研究中MCI組和AD組低灌注區(qū)與此結果相似，除上述腦區(qū)之外，還發(fā)現AD患者在BA 21L、21R、24L、24R、32L、32R、47L灌注水平低于正常人群，可能與本研究中部分AD患者病情較重有關。本研究中三組與標準數據庫相比，差異最大的區(qū)域均為BA 28，與內嗅皮層（BA 28）發(fā)生初始神經元病變的主張一致。既往研究發(fā)現，MCI、AD患者內嗅皮層體積損失比海馬體積損失更嚴重［9］。事實上，神經病理學研究表明，內嗅皮層是AD患者較早出現神經元纖維纏結（Neurofibrillary tangles and Threads，NFT）的腦區(qū)。根據Braak分期，AD的神經纖維病理起始于內嗅皮層，然后延續(xù)至海馬、其余邊緣系統，最后累及其他大腦皮質［10］。內嗅皮層在出現肉眼可見的萎縮之前就經歷了明顯的退行性改變［11］。一項18F-AV-1451 PET顯像研究表明，MCI患者的Tau蛋白僅積聚在內嗅皮層［12］。BA 23屬于后扣帶皮層，BA 36是邊緣皮層，兩者均是邊緣系統的重要區(qū)域。BA 23主要負責記憶和空間定向功能［13］。后扣帶回是AD患者最早出現灌注缺陷的區(qū)域之一［14］，BA 23低灌注可用于預測MCI向AD的轉化［15］。此外，大量證據表明，BA 28和BA 23之間存在很強的聯系［16］。BA 23的血流灌注水平可能與BA 28的灌注水平正相關［17］。BA 23的功能變化可能是BA 28功能改變的下游效應［18］。BA 36和BA 28是海馬旁回的一部分，負責處理來自腦聯想區(qū)域的視覺空間信息，并輸入海馬形成內側顳葉記憶系統的一部分［19］。此外，海馬和后扣帶回之間的連接由海馬旁回介導，研究表明，BA 28與BA 36存在功能相關性且BA 28向海馬的投射形成了海馬旁回與海馬的主要連接［20］。BA 36的低灌注可能與BA 28的低灌注有關，代表海馬旁回功能連通性的下降。Habert等［21］發(fā)現，SPECT腦血流灌注顯像可以區(qū)分穩(wěn)定性MCI和將進展為AD的不穩(wěn)定性MCI。其他研究也證明，MCI向AD的轉化與楔前葉、扣帶回和顳下回的低灌注有關［22］。本研究中MCI組BA 38低灌注和AD組BA 22低灌注與上述結論相呼應。BA 24、25、32屬于前扣帶回。作為額-皮層下網絡的一部分，前扣帶回與杏仁核相互連接，對執(zhí)行功能至關重要［23］。因此，BA 24、25和32的低灌注可能反映了額-皮層下網絡的中斷和斷開。當前并無關于SCD各BA的血流灌注研究，但多項研究表明SCD患者會伴有焦慮、冷漠等情緒改變［24?25］，而BA 24控制復雜的協調運動、情緒變化以及注意力［13］，本研究中SCD組患者BA 24的低灌注可能與此相關。本研究另一個獨特的發(fā)現是MCI組和AD組BA 47L低灌注。BA 47為下額葉皮層，既往研究發(fā)現一些伴有腦小血管疾病的MCI和AD患者該處灰質密度降低［26］。腦小血管疾病是老年人常見病變，常常與AD病理相伴發(fā)生；同時BA 47R能夠彈性面對衰老或疾病引起的改變［27］，因而本研究中BA 47低灌注可能與部分患者伴腦小血管病相關，且該部位低灌注僅發(fā)生在左側。

三組在部分BA的血流灌注水平也存在差異。SCD組和MCI組除在上述的BA 21R、23L、23R、24L、38L、38R的灌注水平顯著高于AD組，本研究發(fā)現，BA 8R、20L、31L、39L、45R的灌注水平也存在差異。BA 8為額葉眼動區(qū)，Nakamagoe等［28］發(fā)現，AD患者與正常人相比，在無須注視的情況下會出現異常眼跳運動，并認為該表現源于皮質損傷，可能與高級功能障礙相關。本研究為該設想提供了病理生理證據。BA 20為下顳回，BA 31屬后扣帶回，均為AD特征性病變部位，因而AD在這兩個區(qū)域的灌注水平偏低。BA 39為角回，BA 45為Broca區(qū)的一部分，前者為視覺性語言中樞，后者為運動性語言中樞。Klimova等［29］描述了AD各個階段的語言障礙：在AD早期僅表現為中短期記憶障礙，病人語言流利，但有時很難找到合適的詞語；而在AD中期，患者會逐漸出現運動性語言障礙，且閱讀能力開始下降?；颊叩淖兓赡芘c皮質功能改變相關，如區(qū)域血流灌注減低。三組患者腦血流灌注的差異在一定程度上反映了AD的疾病進展特點。

綜上所述，SCD、MCI和AD均存在不同程度和不同范圍的腦血流低灌注：SCD患者血流灌注受影響的區(qū)域最少，僅在BA 24L、24R、28L、28R出現低灌注；MCI患者在BA 21L、21R、23R、24L、24R、25L、25R、28L、28R、36L、36R、38R、47L的血流灌注水平減低；而AD患者的腦血流低灌注范圍更廣，在BA 21L、21R、22L、23L、23R、24L、24R、25R、28L、28R、32L、32R、36L、36R、47L均可出現低灌注表現。SPECT/CT腦血流灌注顯像聯合NeuroGamTM軟件可對這三種疾病進行一定程度的診斷與鑒別，有利于AD的早期診斷。但鑒于SPECT的分辨率低于PET，本文探討的顯像模式并不能替代PET檢查，僅在臨床實踐中作為SCD、MCI、AD的早期篩查、診斷的有效輔助手段。

作者貢獻聲明雷哲、吳寒負責研究設計、分析/解釋數據及論文撰寫；歐穎暉、徐蒨、史昕、石珂清、趙倩華、丁晶、尹又、王修哲負責實施研究、采集數據；劉學源負責獲取研究經費及行政、技術或材料支持；樓菁菁、劉興黨負責指導、論文修改及支持性貢獻。