雷 哲 吳 寒 歐穎暉 趙倩華 單鳳玲 王 子 周美紅 張瓊瓊劉學(xué)源 丁 晶 尹 又 王修哲 樓菁菁 劉興黨

1（復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 上海 200040）

2（復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科 上海 201399）

3（復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 上海 200040）

4（同濟大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 上海 200072）

5（復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 上海 200032）

6（海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 上海 200003）

7（上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 上海 200233）

阿爾茨海默病（Alzheimer's Disease，AD）是中老年人最常見的癡呆類型，表現(xiàn)為以記憶損傷和行動障礙為主的神經(jīng)退行性病變。輕度認知功能障礙（Mild Cognitive Impairment，MCI）是一種介于正常衰老和輕度癡呆之間的過渡狀態(tài)，以記憶力減退為主，臨床癥狀不典型，早期診斷困難?，F(xiàn)有證據(jù)表明AD 的起始與β-淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）的異常加工有關(guān)：Aβ在腦內(nèi)沉積形成Aβ斑塊，可能繼發(fā)一系列神經(jīng)退行性改變，最終導(dǎo)致突觸功能障礙及神經(jīng)元喪失。美國國家衰老研究所（National Institute of Aging，NIA）和阿爾茨海默病學(xué)會（Alzheimer's Association，AA）制定的NIA-AA 診斷標準已將Aβ納為診斷AD 和MCI 的生物學(xué)標志物之一［1-2］。正電子發(fā)射斷層掃描結(jié)合計算機斷層成像術(shù)（Positron Emission Tomography/Computed Tomography，PET/CT）聯(lián)合11C 和18F 標記的淀粉樣蛋白探針可針對腦內(nèi)Aβ斑塊進行特異性成像，有利于AD及MCI的早期診斷。

11C-匹茲堡化合物B（Pittsburgh Compound B，PIB）是最早應(yīng)用于臨床的Aβ 顯像劑，但其半衰期短，臨床應(yīng)用受限。為克服這一缺陷，美國食品與藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）和歐洲藥品管理局批準了三種18F 標記的Aβ 顯像劑，即18F-AV-45、18F-florbetaben 和18F-flutemetamol（18F-FMM）。其中18F-FMM 是18F 標記的11C-PIB 的類似物，同屬硫磺素類分子影像探針，可沿著Aβ 原纖維長軸的通道、空洞或凹槽與Aβ進行多位點的結(jié)合［3］。國外大量研究已證明了這三種顯像劑對AD及MCI 的診斷效能。但國內(nèi)對這三種顯像劑的研究較少，目前暫無18F-FMM 的相關(guān)研究。本研究通過視覺評估和半定量分析探討18F-FMM 在MCI 及AD患者各腦區(qū)的分布情況，探索可能影響18F-FMM結(jié)合的因素，并初步評估18F-FMM 診斷MCI、AD 患者的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究為橫斷面研究，自2020年7月至2021年4 月，在上海地區(qū)招募經(jīng)高年資神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師確診的MCI患者、AD患者，同時通過社區(qū)篩查招募健康者對照（Normal Control，NC）。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（Minimental State Examination，MMSE）及蒙特利爾認知評估（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）的神經(jīng)心理學(xué)測試、頭顱磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）檢查及單光子發(fā)射計算機斷層掃描結(jié)合計算機斷層成像術(shù)（Single Photon Emission Computer Tomography/Computed Tomography，SPECT/CT）腦血流灌注顯像，并于復(fù)旦大學(xué)附屬浦東醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科行18F-FMM PET/CT腦顯像。

NC 的納入標準為：1）年齡≥50 歲；2）神經(jīng)心理學(xué)測試表明每個認知閾（記憶、語言、執(zhí)行功能）均無損害且無認知障礙病史［4］；3）MRI未見腦萎縮，腦血流灌注顯像未見異常。MCI和AD的納入標準采用NIA-AA 診斷標準［1-2］［除1）外，2）、3）中滿足1 項即可］：1）年齡≥50 歲；2）符合MCI 的診斷標準：i）在1個或多個認知域的認知水平低于正常人1~1.5 個標準差（經(jīng)年齡和教育水平校正），但對日常工作、生活并無顯著影響；ii）有生物學(xué)標志物支持（β淀粉樣斑塊、Tau蛋白等）；3）符合AD的診斷標準：i）有至少涉及兩個認知領(lǐng)域的功能損傷，嚴重影響正常工作、生活，ii）有生物學(xué)標志物支持（β淀粉樣斑塊、Tau蛋白等）。三組排除標準：1）臨床診斷懷疑其他類型癡呆；2）有與血管性認知功能障礙相關(guān)的病變；3）有意識障礙、譫妄、癲癇、顱內(nèi)腫瘤、嚴重失語或嚴重感覺運功障礙；4）有腦外傷史或精神疾病病史；5）有嚴重的心、肺、肝、腎疾病等病史。同時排除檢查過程中配合不佳影響PET/CT 腦顯像質(zhì)量及腦萎縮嚴重而影響顯像結(jié)果判讀的受試者后，本研究共納入58名受試者，包括24名MCI患者［男12名，女12名，年齡（70.54±9.27）歲］，25 名AD 患者［男11 名，女14 名，年齡（70.56±7.30）歲］及9 名NC［男2 名，女7 名，年齡（57.67±9.00）歲］。

本研究經(jīng)復(fù)旦大學(xué)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 PET/CT顯像方法

18F-FMM由正電子公司制備。首先以4-甲酰氨基-3硝基苯甲酸為起始原料，經(jīng)氯代、環(huán)合、甲基化、脫甲基化、醚化和脫甲?；? 步反應(yīng)制備得到顯像劑前體［5］。隨后對前體進行標記，具體標記過程如下：1）捕獲：18F 離子溶液通過加速器傳靶至FASTlab 模塊，經(jīng)過QMA 柱，其中18F 離子被吸附在QMA柱上，廢水及其中的雜質(zhì)離子流至重氧水回收瓶；2）淋洗：淋洗18F到反應(yīng)容器；3）干燥：除水；4）標記：將前體加入到反應(yīng)容器中加熱反應(yīng)；5）催化：將催化劑加入到反應(yīng)容器中并加熱；6）脫保護：將氯化氫加入到反應(yīng)容器中水解；7）固相萃取法（Solid Phase Extraction，SPE）純化：使用SPE除去未反應(yīng)雜質(zhì)。全程由美國通用電器醫(yī)療公司監(jiān)管，采用生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范標準和FDA 標準對顯像劑進行生產(chǎn)與質(zhì)量控制。制備所得的18F-FMM 放化純度大于95%，比活度（220.15±26.67）MBq·g-1，pH 6.0~8.5。所有受試者在安靜狀態(tài)下先經(jīng)靜脈注射（185±10）MBq18F-FMM，而后注射0.9%無菌氯化鈉溶液5~15 mL［6］。注射完成后，所有受試者在安靜環(huán)境下封閉視聽等候90~120 min。本研究采用中國東軟Neusoft NeuSight PET/CT對所有受試者進行頭部掃描：先采集CT 圖像用于衰減校正（電壓120 kV，電流300 mA，層厚3.8 mm，掃描時間為30 s），然后在同一時間內(nèi)采用三維模式進行PET采集20 min，采用TOF-LSCCS方式進行圖像重建。

1.3 圖像處理與分析

1）視覺評估。采用雙盲原則，由兩位以上高年資的核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師進行獨立閱片，在橫斷面按照從顱底至顱頂?shù)捻樞蛞来螌﹄p側(cè)小腦半球、枕葉、顳葉、額葉、后扣帶回、楔前葉和頂葉皮質(zhì)顯像劑滯留及廓清情況進行視覺評估。

2）半定量分析。由兩位以上高年資的核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師在橫斷面圖像上，反復(fù)勾畫雙側(cè)小腦半球、枕葉、顳葉、額葉、后扣帶回、楔前葉和頂葉皮質(zhì)的感興趣容積（Volume of Interest，VOI），記錄多次測量中所測得最高的最大標準化攝取值（maximum Standardized Uptake Value，SUVmax），以小腦皮質(zhì)的SUVmax作為參考，計算各腦區(qū)皮質(zhì)SUVmax與小腦皮質(zhì)SUVmax的比值，得到各腦區(qū)皮質(zhì)的標準化攝取值比值（Standardized Uptake Value Ratio，SUVR），各腦區(qū)皮質(zhì)SUVR的均值為全腦平均值［7］。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用IBM SPSS 20.0 軟件進行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的定量資料表示為χˉ±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(shù)或百分比（%）表示，采用Pearson卡方檢驗及Fisher確切概率法進行組間差異比較。通過受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線分析鑒別診斷效能，采用多元線性回歸分析可能影響18F-FMM 結(jié)合的因素。p＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義，最后采用Bonferroni法進行多重校正檢驗。

2 結(jié)果

2.1 受試者基本特征

如表1 所示，NC 組平均年齡低于MCI 組和AD組（t=-3.58、-4.28，p均＜0.016 7），MCI 組與AD 組平均年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=-0.01，p=0.994）。三組性別構(gòu)成差異無統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=23.70，p=0.404）；三組教育年限差異也無統(tǒng)計學(xué)意義（H值=3.43，p=0.021）。NC 組、MCI 組和AD 組的MMSE 評分分別為（29.56±0.73）、（25.88±2.29）和（18.16±3.34）分，MoCA 評分 分別 為（27.89±1.17）、（23.17±2.44）和（13.08±3.83）分，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（H值=43.66、46.93，p均＜0.001）。

表1 受試者臨床基本資料Table 1 Clinical characteristics of study subjects

2.2 視覺評估

18F-FMM 在NC、MCI 和AD 患者腦內(nèi)的分布情況如圖1 所示：A.顯像陰性的正常對照：女，51 歲，MMSE=30，MoCA=30，腦顯像示腦白質(zhì)顯像劑分布明顯高于周圍灰質(zhì)，白質(zhì)與灰質(zhì)分界清晰（全腦平均SUVR為1.170）；B.顯像陰性的MCI患者：女，75歲，MMSE=25，MoCA=23，顯像結(jié)果與A 類似（全腦平均SUVR 為1.333）；C.顯像陽性的MCI 患者：女，78歲，MMSE=22，MoCA=22，腦顯像示灰質(zhì)顯像劑滯留強度與周圍白質(zhì)相似，白質(zhì)與灰質(zhì)分界不明顯（全腦平均SUVR 為1.428）；D.顯像陽性的AD 患者：男，62歲，MMSE=18，MoCA=13，腦顯像示灰質(zhì)顯像劑滯留強度與周圍白質(zhì)相似或高于周圍白質(zhì)，全腦白質(zhì)與灰質(zhì)分界不清（全腦平均SUVR 為1.863）。NC、MCI、AD 組的陽性率分別為11.11%（1/9）、66.67%（16/24）和100%（25/25），三組陽性率有統(tǒng)計學(xué)差異（χ2=26.85，p＜0.001）。MCI與AD組相比較，枕葉、顳葉、頂葉與后扣帶回的視覺評估陽性率有統(tǒng)計學(xué)意義，額葉與楔前葉的陽性率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（表2）。

表2 MCI與AD組各腦區(qū)皮質(zhì)視覺評估陽性結(jié)果比較Table 2 Comparison of the positive results of visual evaluation in different cerebral regions between MCI and AD groups

圖1 18F-Flutemetamol的代表性分布圖像Fig.1 Representative distribution images of18F-Flutemetamol

2.3 半定量分析結(jié)果

每組各腦區(qū)（枕葉、顳葉、額葉、頂葉、后扣帶回、楔前葉）間SUVR 值及全腦平均值均差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F值：2.00、0.36 和0.52，p均＞0.05）。三組間各腦區(qū)SUVR 及全腦SUVR 均存在統(tǒng)計學(xué)差異（表3）。NC、MCI、AD組各腦區(qū)SUVR兩兩比較結(jié)果顯示：NC組各腦區(qū)SUVR均低于AD組，顳葉、額葉及楔前葉SUVR低于MCI組；MCI組枕葉、顳葉、額葉、頂葉SUVR 低于AD 組。三組全腦SUVR 平均值兩兩比較均存在統(tǒng)計學(xué)差異（Z值：-3.87、-2.79 和-2.45，p均＜0.016 7）。

表3 三組各腦區(qū)SUVR比較結(jié)果Table 3 The comparisons of SUVR in different cerebral regions among the three groups

2.4 ROC曲線結(jié)果

ROC 曲線結(jié)果見圖2。以臨床診斷為“金標準”［1-2］，ROC 曲線顯示顳葉、額葉、楔前葉及全腦平均SUVR 值可鑒別診斷NC 與MCI，枕葉、顳葉、額葉、頂葉、全腦平均SUVR可鑒別診斷MCI與AD。

圖2 各腦區(qū)18F-FMM SUVR依次鑒別NC、MCI及AD的ROC曲線結(jié)果(a)顳葉、額葉、楔前葉SUVR鑒別診斷NC與MCI的ROC曲線圖，(b)枕葉、顳葉、額葉、頂葉SUVR鑒別診斷MCI與AD的ROC曲線圖Fig.2 ROC analyses of18F-FMM SUVR for the discrimination among three groups in in different cerebral regions(a)ROC analyses of18F-FMM SUVR for the discrimination between NC and MCI groups in temporal lobe,parietal lobe and precuneus,(b)ROC analyses of18F-FMM SUVR for the discrimination between MCI and AD groups in occipital lobe,temporal lobe,parietal lobe and parietal lobe

2.5 影響18F-FMM結(jié)合的多元線性回歸分析結(jié)果

影響18F-FMM結(jié)合的多元線性回歸分析結(jié)果見表4。受試者認知水平與各腦區(qū)SUVR 值呈明顯的負相關(guān)性，而年齡、性別及教育年限并不是影響各腦區(qū)18F-FMM結(jié)合的因素。

表4 各腦區(qū)SUVR多元線性回歸分析結(jié)果Table 4 Results of multiple linear regression analysis of SUVR in different cerebral regions

3 討論

國外針對18F-FMM的生命終末期臨床試驗數(shù)據(jù)顯示：該顯像劑不易受到其他顱內(nèi)并存疾病的干擾，診斷Aβ 病理的特異性和靈敏度較高［8］。18F-FMM和11C-PIB 的PET 顯像結(jié)果在MCI、AD 患者所有腦區(qū)均存在高度的線性相關(guān)性，總體相關(guān)系數(shù)分別為0.84、0.85［9-10］，表明兩者在腦內(nèi)有相似的滯留特征。其他研究也發(fā)現(xiàn)，18F-FMM PET/CT 顯像可提高MCI、AD 的診斷準確性，并能預(yù)測MCI 向AD 的轉(zhuǎn)化［11］。

本研究發(fā)現(xiàn)，18F-FMM PET/CT 對NC、MCI 及AD患者的顯像結(jié)果存在顯著差異：三組整體視覺評估陽性率存在顯著差異；MCI組和AD組在枕葉、顳葉、頂葉、后扣帶回陽性率存在顯著差異，其中顳葉的區(qū)分度最為明顯。既往研究表明，18F-FMM 視覺評估在MCI 和AD 中的陽性率分別為33.3%~42.6%和100%［12-13］，本研究中AD 組陽性率與既往研究一致，但MCI組的陽性率（66.7%）略高，一方面原因是認知障礙患者配合度欠佳，臨床招募困難，本研究最終納入的總體樣本量有限；另一方面是因為MCI患者確診困難，確診時往往病情偏重，本研究無法避免選擇性偏倚。此外，多項研究結(jié)果表明，18F-FMM視覺評估診斷AD及MCI的假陽性率略高，彌漫性Aβ斑塊及腦萎縮均會影響結(jié)果的判讀［8，14］，且18F-FMM與白質(zhì)的非特異性結(jié)合度高于11C-PIB，白質(zhì)外溢效應(yīng)也會干擾視覺評估［15］。這要求臨床醫(yī)生在閱片前進行系統(tǒng)的培訓(xùn)，對白質(zhì)滯留顯像劑明顯的個體進行視覺評估時需仔細辨別。

國外多項研究已經(jīng)表明，18F-FMM PET/CT顯像可以檢測從正常認知狀態(tài)到癡呆的整個AD疾病譜中的Aβ 沉積，AD 患者各腦區(qū)SUVR 均顯著高于NC［16］。本研究結(jié)果中NC 組與AD 組各腦區(qū)SUVR值也存在顯著差異，表明18F-FMM 可以從健康人群中有效篩查出AD 患者。按照AD 疾病進展逐層分析發(fā)現(xiàn)：顳葉、楔前葉、額葉及全腦的平均SUVR 值可鑒別診斷NC 與MCI，其中楔前葉的診斷準確性最高。枕葉、顳葉、額葉、頂葉或全腦的平均SUVR值可能具備區(qū)分MCI 與AD 的能力，其中顳葉的診斷準確性最高。Thal等［17］發(fā)現(xiàn)，Aβ在腦內(nèi)沉積有特定的時間順序，依次為新皮層、異生皮質(zhì)、基底節(jié)區(qū)、腦干及小腦；絕大部分MCI 患者的Aβ 沉積僅出現(xiàn)在新皮層階段。一項前瞻性隊列研究發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)Aβ并非以恒定的速度沉積，MCI患者的Aβ沉積速度快于AD 患者，其中后扣帶回和楔前葉的沉積速度尤為顯著［18］。后扣帶回和楔前葉是當前認知功能研究中重要的感興趣區(qū)，但本研究中MCI 和AD 患者的后扣帶回和楔前葉SUVR 并無顯著的區(qū)分度，一方面是因為是樣本量有限，另一方面可能與MCI患者非恒定的Aβ 沉積速度相關(guān)。Vandenberghe 等［15］通過 對15 名NC、20 名MCI 及27 名AD 患 者 行18FFMM PET/CT 顯像所得的全腦平均SUVR 進行分析，得出診斷AD的界值為1.562，這也成為了國際慣用的最佳界值。本研究中全腦平均SUVR 診斷AD的臨界值為1.541，與國際標準基本一致。同時，本研究發(fā)現(xiàn)顳葉SUVR也能鑒別診斷NC、MCI與AD，其診斷AD 的臨界值為1.411，診斷準確性高于全腦平均SUVR，靈敏度為72%，特異性為79.17%。結(jié)構(gòu)學(xué)和功能學(xué)研究均表明，顳葉是AD 臨床前階段的重要病變部位［19］，因而，顳葉可作為18F-FMM PET/CT顯像結(jié)果分析的重要感興趣區(qū)。

年齡、性別、教育程度、認知水平是AD 的獨立危險因素［20］。Hatashita 等［21］發(fā)現(xiàn)僅在年齡較大的NC 組中年齡與腦皮質(zhì)18F-FMM SUVR 呈微弱的正相關(guān)，而AD 或MCI 組的皮質(zhì)18F-FMM SUVR 與年齡無關(guān)。本研究因為NC 組人數(shù)較少且年齡較小，并未發(fā)現(xiàn)年齡與各腦區(qū)SUVR 存在相關(guān)性。Lauretani等［22］研究結(jié)果表明，Aβ沉積可能與多種腦功能障礙有關(guān)，主要影響患者執(zhí)行、行為和運動能力。其他研究進一步證明皮質(zhì)SUVR值與各項認知評分呈負相關(guān)性［23］。但也有研究表明，Aβ原纖維的最早積累與代償性腦功能連接增加有關(guān)，在AD 早期Aβ 積累增加的情況下患者可維持較高的認知表現(xiàn)［24］。其他18F 標記的Aβ 探針相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)，認知評分和SUVR 之間的相關(guān)性可能是一種二元現(xiàn)象，當病程進展到一定階段才表現(xiàn)為負相關(guān)性［25］。本研究證明認知水平是影響各腦區(qū)18F-FMM結(jié)合的因素，但樣本量有限，僅發(fā)現(xiàn)兩者呈負相關(guān)性，是否存在二元現(xiàn)象需后續(xù)研究進一步論證。Lindbergh等［26］的研究發(fā)現(xiàn)，Aβ沉積和認知功能的相互作用會受到性別因素的影響，如較高的皮質(zhì)SUVR 與女性的縱向情景記憶減退有關(guān)，但與男性無關(guān)。Gonneaud等［27］則發(fā)現(xiàn)，隨著文化水平的提升，AD高危人群對Aβ 病理的抵抗能力越強。但本研究并未發(fā)現(xiàn)性別因素、教育程度與各腦區(qū)18F-FMM SUVR的相關(guān)性，與上述研究結(jié)果不一致，需大樣本研究進一步論證相關(guān)性。

綜上，本研究證明18F-FMM PET/CT 腦顯像對NC、MCI、AD 有一定的鑒別診斷價值，但PET 半定量分析存在較大的重復(fù)性誤差，僅少數(shù)結(jié)果能在多次校正測試中幸存下來［28］，且本研究樣本量有限，因而所得結(jié)論僅為初步探索結(jié)果，需在未來大樣本研究和大量重復(fù)性檢驗進一步校正。雖然以上研究結(jié)果是初步的，但18F-FMM PET/CT腦顯像可較為直觀地反映中老年人認知狀態(tài)，是輔助臨床醫(yī)師對MCI、AD進行篩查、診斷的有效手段。

作者貢獻聲明雷哲、吳寒：負責醞釀和設(shè)計實驗、分析/解釋數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析及論文撰寫；歐穎暉、趙倩華、單鳳玲、王子、周美紅、張瓊瓊、丁晶、尹又、王修哲：負責實施研究、采集數(shù)據(jù)；劉學(xué)源：負責實施研究、獲取研究經(jīng)費及行政、技術(shù)或材料支持；樓菁菁、劉興黨：負責獲取研究經(jīng)費、指導(dǎo)、論文審閱及修改。