遺忘型輕度認知障礙者腦血流灌注特征的三維動脈自旋標記分析

遺忘型輕度認知障礙者腦血流灌注特征的三維動脈自旋標記分析

輕度認知障礙（mci）是腦癱的風險患者。發(fā)展成為腦癱的風險是正常老年人的10倍。輕度記憶障礙（pmc）被認為是老年人老年輕失眠的早期階段。目前一致認為正確診斷和有效防治MCI是阻止癡呆發(fā)生的關(guān)鍵,具有重要的臨床和社會意義。本研究旨在利用新型無創(chuàng)的三維動脈自旋標記(arterialspinlabeling,ASL)技術(shù)來觀察aMCI患者的腦血流變化,為臨床早期預(yù)防、早期診斷提供有效的影像學(xué)依據(jù)。1數(shù)據(jù)和方法1.1nia-aa診斷標準選取2011年7月至2012年5月間在本院及上海市精神衛(wèi)生中心就診的17例aMCI患者及21名年齡、性別匹配的正常老年自愿者。aMCI組診斷標準采用2011年4月19日發(fā)表的美國國家衰老研究所(nationalinstituteofaging,NIA)和阿爾茨海默病學(xué)會(alzheimer’sassociation,AA)最新診斷指南,簡稱為NIA-AA診斷標準。臨床核心標準符合:(1)存在由患者自己、家屬或知情人提供的記憶主訴;(2)一個或多個認知區(qū)域的損害,表現(xiàn)出與患者的年齡及教育水平不相符的認知功能減退,可以發(fā)生在多個認知功能區(qū)域,包括記憶、執(zhí)行功能、注意力、語言以及視空間功能等;(3)保持日常生活的獨立性;(4)沒有癡呆;簡易智能狀態(tài)量表(minimentalstateexamination,MMSE)評分在24～26分,平均(25.5±2.2)分,其中男7例,女10例,平均年齡(72.0±7.6)歲。正常老年對照組:21名,均為本院門診非神經(jīng)系統(tǒng)疾病者,無認知功能障礙,其中男8名,女13名,年齡(71.1±6.3)歲。均為右利手,MMSE評分為27～30分,平均(28.9±1.1),家族中無癡呆家族史。排除標準:有腦卒中、精神病史,其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、吸毒、酒精或藥物濫用、高血壓、糖尿病等均被排除在aMCI和正常對照組之外。1.2影像學(xué)檢查及成像所有受試者均在GESignaHDxT3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀進行掃描,采用8通道相控陣頭線圈。檢查時要求受試者放松閉眼并保持清醒。受試者頭部用軟墊加以固定,并用軟耳塞塞住外耳道以減少噪音干擾。受試者接受常規(guī)MR掃描,包括三維結(jié)構(gòu)像采用擾相梯度回波(3DSPGR)序列,T2WI序列及擴散加權(quán)成像(DWI)序列,以排除其他器質(zhì)性病變。3D結(jié)構(gòu)像及灌注掃描掃描參數(shù)如下:3DSPGRTR8.5ms,TE3.4ms,翻轉(zhuǎn)角120°,層厚1mm,層距0mm,FOV24cm×24cm,矩陣512×512,像素大小為0.47×0.47×1.0,共248層橫斷面圖像覆蓋全腦;偽連續(xù)動脈自旋標記(PCASL)灌注序列TR1350ms,TE5ms,翻轉(zhuǎn)角155°,層厚4mm,層距0mm,矩陣128×128,掃描覆蓋范圍與T1WI結(jié)構(gòu)像一致。1.3數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計處理1.4多重比較校正采用雙樣本t檢驗對預(yù)處理完畢的灌注圖像進行統(tǒng)計分析。每個被試的全腦灌注均值作為統(tǒng)計分析的協(xié)變量以排除全腦灌注的個體差異。為控制統(tǒng)計分析中的假陽性比例,采用AFNI(http;///)中的AlphaSim進行多重比較校正。AlphaSim校正通過MonteCarlo模擬的方法,連續(xù)性標準采用便連接。在設(shè)定P=0.01作為閾值且最小團塊尺寸取為125個像素時,得到α<0.05的校正結(jié)果。所得結(jié)果的標準腦空間坐標采用mni2tal(http://imaging.Mrc-cbu.cam.ac.Uk/downloads/mni2tal)轉(zhuǎn)化為Talairach坐標。2腦血流灌注降低的區(qū)域aMCI及對照組全腦VBA的結(jié)果如下:aMCI組與對照組相比:腦血流灌注減低的區(qū)域(紅色)主要包括左側(cè)枕葉、雙側(cè)顳下回、右側(cè)顳中回和右側(cè)頂葉上部,而灌注增加區(qū)域(藍色)則在雙側(cè)額葉、左側(cè)額葉直回及右側(cè)顳葉白質(zhì)及皮質(zhì)下區(qū)(表1,圖1、2)。3討論3.1asol的標記ASL技術(shù)原理及改良:ASL技術(shù)是對動脈血進行磁標記,使用水作為內(nèi)源性對比劑,對灌注進行定量測量,并提供定量評估m(xù)l·100g-1·min-1的CBF圖117例aMCI患者與21名正常老年人CBF圖的VBA分析。前者左側(cè)枕葉、雙側(cè)顳下回、右側(cè)顳中回和右側(cè)頂葉上部血流量減低,而在雙側(cè)額葉中下回、左側(cè)額葉直回及右側(cè)顳葉皮層下白質(zhì)區(qū)域可見局部血流增高(P<0.05)圖2aMCI組高灌注區(qū)的三維投射圖,主要集中在雙側(cè)額葉及右側(cè)顳葉皮層下區(qū)(P<0.05)的灌注參數(shù)。ASL的成像步驟包括:(1)利用翻轉(zhuǎn)脈沖對流入成像層面的動脈血進行標記;(2)流入毛細血管區(qū)的血液與組織水中的質(zhì)子進行交換引起局部組織縱向弛豫時間T1的變化;(3)圖像與沒有標識的圖像相減得到灌注圖像;(4)通過動力學(xué)模式定量測量CBF。ASL的標記方法可以分為連續(xù)動脈自旋標記(continuousarterialspinlabeling,CASL)及脈沖動脈自旋標記(pulsedarterialspinlabeling,PASL),前者是對流入的動脈血液進行連續(xù)的標記,后者是對一段時間內(nèi)的動脈血液進行標記。既往由于該序列的磁敏感及運動偽影和掃描范圍有限,限制了其臨床應(yīng)用。而本研究采用了最新的3D脈沖連續(xù)動脈自旋標記技術(shù),此技術(shù)針對脈沖連續(xù)標記、背景抑制及3D快速自旋回波采集方法進行了改進,從而大幅提高信噪比的同時又減少運動偽影并減少了失真。ASL在腦功能研究中的優(yōu)勢:正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)(positronemissiontomograph,PET)一直被認為是腦灌注研究的金標準,近年來陸續(xù)有研究將ASL與PET技術(shù)進行比較,發(fā)現(xiàn)其一致性令人滿意。Musiek等對17例阿爾茨海默病(AD)患者和19例對照組的ASL灌注與PET的葡萄糖代謝比較結(jié)果顯示,ASL低灌注與PET的低代謝模式一致,兩者對AD診斷的受試者工作特征曲線(receiveroperatingcharacteristiccurves,ROC)的曲線下面積分別達到0.90和0.91。與PET相比,ASL技術(shù)經(jīng)濟價廉、檢測時間更快捷,在評價腦組織局部血流灌注方面,可重復(fù)性高、無創(chuàng)性、無需注射對比劑等優(yōu)點也使得該方法在臨床研究中得到推崇。特別是MCI等認知障礙患者相對依從性較差,對其的長期隨訪復(fù)查ASL或許比PET更具優(yōu)勢。3.2低代謝區(qū)域分布aMCI腦血流灌注減低:近年來許多研究報道了MCI患者存在的灌注異常。多采用PET、SPECT或?qū)Ρ葎┰鰪姷腗R灌注方法,大部分研究發(fā)現(xiàn)MCI患者腦內(nèi)存在不同程度的灌注減低區(qū),但低灌注區(qū)的分布各家報道有所不一。Nobili等通過PET研究發(fā)現(xiàn)與正常人相比aMCI患者雙側(cè)顳葉、頂下小葉、左側(cè)楔前葉、枕上回以及右側(cè)角回及顳中回存在明顯葡萄糖代謝降低,且存在以雙側(cè)后內(nèi)側(cè)為主的代謝異常模式。Dai等采用ASL技術(shù)對輕度認知損害和正常對照受試者的局部相對腦血流量進行檢測,其結(jié)果顯示與正常對照組相比MCI患者左側(cè)頂葉、左外側(cè)額葉、左側(cè)顳葉上部和左側(cè)前額葉皮質(zhì)局部相對腦血流量測量值顯著降低。本研究顯示aMCI患者所顯示的雙側(cè)顳葉、左枕葉及右側(cè)頂上小葉的分布區(qū)域基本符合既往文獻報道的以后內(nèi)側(cè)為主的低灌注分布。除此之外,有研究報道MCI患者中不同個體的低代謝區(qū)域也不盡相同,可以存在明顯的異質(zhì)性。DelSole等對16例aMCI患者的FDG-PET研究發(fā)現(xiàn)56%的患者存在后扣帶回區(qū)域的低代謝,44%存在顳葉皮質(zhì)的低代謝而僅18%表現(xiàn)在額葉皮質(zhì)區(qū)。各家研究報道的低灌注/代謝區(qū)不盡一致,主要原因可能有以下幾個方面:(1)目前對MCI的臨床診斷標準和認知評分準確度上存在的差異。(2)不同影像技術(shù)方法硬、軟件技術(shù)不同。(3)個體腦血流灌注在很大程度上受疾病進程、嚴重程度及腦功能受損程度的影響,因此MCI個體間存在較大的差異。aMCI腦血流灌注升高:研究發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下MCI人群在出現(xiàn)灌注減低的同時,在一些部位會出現(xiàn)灌注增高,即所謂“神經(jīng)代償反應(yīng)”。文獻中報道在對輕度AD患者、MCI患者甚至具有AD高風險人群的腦血流灌注研究中均發(fā)現(xiàn)了內(nèi)側(cè)顳葉存在的高灌注現(xiàn)象。Fleisher等應(yīng)用PASL研究了AD高風險(有家族史)和低風險(無家族史)兩組人群后發(fā)現(xiàn),高風險組在靜息狀態(tài)下內(nèi)側(cè)顳葉的CBF升高。Dai等也發(fā)現(xiàn)了MCI患者在左側(cè)海馬、右側(cè)杏仁回區(qū)灌注升高。這與本研究所見右側(cè)顳葉區(qū)灌注增高相符。內(nèi)側(cè)顳葉是AD疾病過程中最早出現(xiàn)病理性損傷的部位,但功能上低灌注和低代謝現(xiàn)象并不明顯,相反還可能出現(xiàn)局部血流灌注升高,有學(xué)者將這種結(jié)構(gòu)和功能間矛盾的現(xiàn)象解釋為再生相關(guān)的神經(jīng)代償反應(yīng),即結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致了功能的再生。此外,本研究另一主要高灌注區(qū)集中在雙側(cè)額葉中下回皮質(zhì)下區(qū),尤其是前額葉區(qū)域。隨著腦功能成像研究深入,我們對前額葉在記憶中的作用有了更深的認識,左前額葉主要參與情節(jié)記憶的編碼和語義性啟動效應(yīng),右前額葉則與情節(jié)記憶的提取關(guān)系密切。同時,前額葉還是工作記憶的神經(jīng)基礎(chǔ),尤其是背外側(cè)前額葉。功能磁共振研究表明,年輕人通常是單側(cè)前額葉激活,而老年人則因大腦代償機制,前額葉雙側(cè)都有激活。有研究報道正常老年人在執(zhí)行情節(jié)記憶功能時,前額葉活動較年輕人代償性增高,特別是在右側(cè)背外側(cè)前額葉及左側(cè)內(nèi)側(cè)前額葉。也有研究報道輕度AD患者在執(zhí)行記憶任務(wù)時,前額葉會出現(xiàn)神經(jīng)元活動增高。