深部脑白质缺血与轻度认知功能障碍MR扩散张量成像的相关性

雷立存LEI Licun

杜亚强2DU Yaqiang

何 丽1HE Li

王伟秀1WANG Weixiu

武延华3WU Yanhua

郭欣珊1GUO Xinshan

深部脑白质缺血与轻度认知功能障碍MR扩散张量成像的相关性

雷立存1LEI Licun

杜亚强2DU Yaqiang

何 丽1HE Li

王伟秀1WANG Weixiu

武延华3WU Yanhua

郭欣珊1GUO Xinshan

目的探讨轻度认知功能障碍（MCI）患者MR扩散张量成像（DTI）脑白质变化及其与认知功能障碍之间的关系。资料与方法MCI患者40例，分为A组（伴深部脑白质缺血患者20例）和B组（无深部脑白质缺血患者20例）以20例认知功能正常者作为对照组。分别行常规MR、DTI检查及简易精神状态量表、蒙特利尔认知评估量表（MoCA）测试，比较3组患者脑白质的各向异性分数（FA）值和表观扩散系数（ADC）值的差异，并分析A、B组MCI患者的MoCA评分差异。结果与B组比较，A组额叶ADC值升高、FA值降低，顶叶ADC值升高、FA值降低；MoCA评分降低，差异有统计学意义（t=-4.229、 -3.251、 -7.533、 -2.702、 -2.660, P＜0.05）。与对照组比较，B组额叶ADC值升高，FA值降低，海马旁回ADC值升高，FA值降低，差异有统计学意义（t=-7.790、 -2.785、-4.415、-5.164, P＜0.05）。结论MR DTI可以反映MCI患者的脑白质变化，早期发现常规MRI检查无法发现的脑白质异常。伴有深部脑白质缺血患者的脑白质损伤更严重，更易发展为痴呆。

脑缺血；脑白质；认知障碍；磁共振成像，弥散；扩散张量成像；表观扩散系数

轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment, MCI）是向阿尔茨海默病（Alzheimer disease, AD）过渡的疾病，以往对该类疾病的研究多集中在海马和大脑皮质[1]，而对皮层下深部脑白质的研究较少。深部脑白质缺血是50岁以上的老年人最常见的脑部结构、生化、代谢变化，这种变化在T2WI序列上显示异常高信号，对老年人的智力障碍发展可能起一定作用，MCI患者常伴深部脑白质缺血[2]。MR扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）可以定量测定表观扩散系数（ADC）值和各向异性分数（FA）值，清晰地反映脑白质纤维的完整性，甚至可以显示在常规MRI无法发现的脑白质结构异常。本研究拟通过DTI技术观察MCI患者的深部脑白质变化，探讨深部脑白质缺血与MCI之间的关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2010-05～2011-05河北医科大学第一医院精神科门诊和住院部收治的40例MCI患者，并选取20例认知功能正常者作为对照组，均行常规MR和DTI检查，按MR平扫有无深部脑白质缺血将MCI患者分为伴深部脑白质缺血组（A组）、无深部脑白质缺血组（B组）。A组20例，其中男13例，女7例；年龄54～80岁，平均（64.8±3.2）岁；其中深部脑白质缺血轻度9例，中度8例，重度3例。B组20例，其中男9例，女11例；年龄50～77岁，平均（62.5±1.6）岁。对照组20例，其中男8例，女12例；年龄50～78岁，平均（65.4±3.8）岁。所有受试者均知情并签署知情同意书。

1.2 认知功能评价 所有受试者均采用简易精神状态量表（mini-mental state examination, MMSE）和蒙特利尔认知评估量表（Montreal cognitive assessment, MoCA）进行神经心理测试。一种测试量表始终由同一名经过培训的专业精神科医师进行评分。MCI诊断标准：①MMSE评分正常，且MoCA评分异常；②以记忆减退为主诉（有家属或知情者证实）；③客观检查有与年龄和教育程度不符的记忆损害[3,4]。认知功能正常入选标准：①无认知功能障碍的主诉；②总体认知功能正常；③MMSE和MoCA评分均正常[3]。

1.3 MRI检查 采用GE Signa Excite Twinspeed 1.5T超导型MR机，颅脑8通道相控阵表面线圈，常规扫描采用横轴位快速自旋回波T2WI序列（TR 4000 ms，TE 102 ms）、液体抑制反转恢复T2WI序列（TR 8800 ms，TE 123 ms，TI 2000 ms）和T1WI序列（TR 1750 ms，TE 24 ms，TI 750 ms）。扫描参数：视野（FOV）24 cm×24 cm，矩阵256×256，层厚6 mm，层间距1 mm。DTI扫描采用单次激发自旋回波-回波平面序列，扫描参数：TR 8500 ms，TE 74.7 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩阵128×128，b值分别为0、1000 s/mm2，扩散梯度编码方向15个，层厚4 mm，间隔0.5 mm，采用横轴位，在矢状位定位像上选择前后联合的连线作为常规扫描和DTI扫描的基线，扫描范围为头顶到颅底。所有图像传至GE ADW 4.4工作站，在常规MRI图像上对MCI患者进行分组。深部脑白质缺血诊断标准：MRI平扫示侧脑室前角、后角及体部对称性月晕状信号，依据脑室周围异常信号范围、融合程度与脑白质容积之比分为轻、中、重度。轻度：异常信号影＜1/4脑白质，仅在侧脑室前、后角周围区发现散在的、较小的、局限性异常信号，仅在脑白质内出现的散发点状异常信号影不入选深部脑白质缺血；中度：1/4脑白质＜异常信号影＜1/2脑白质，在侧脑室周围白质区可见局灶性、非融合性或部分融合性异常信号影；重度：异常信号影＞1/2脑白质，融合成片，贯穿整个白质区。

1.4 图像分析 采用Function tool软件对DTI数据进行后处理。为保证研究的科学性，先对对照组患者的双侧额叶、顶叶、颞叶、枕叶、内囊（前肢、后肢），胼胝体（膝部、压部）、扣带回、海马旁回在b值为0的图像上进行测量，感兴趣区大小为（16±2）mm2，FA图及ADC图由软件自动生成，由2名神经影像科副主任医师采用双盲法参照对照组测量部位对A、B组病例进行测量。

1.5 统计学方法 采用SPSS 16.0软件，各组数据均呈正态分布，组间数据的比较采用独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 A、B组患者影像学征象 A组患者侧脑室前后角周围脑白质可见小斑片状稍长T2深部脑白质缺血灶（图1）；B组患者脑白质内未见异常信号（图2）。

图1 A组感兴趣区测量（额叶、胼胝体、内囊、顶叶）。A为b值等于0图，B为ADC图，C为FA图。b值等于0图示侧脑室前后角周围斑片状轻度深部脑白质缺血灶（箭）

2.2 A、B组间脑白质比较 与B组比较，A组额叶ADC值升高，FA值降低，差异有统计学意义（t=-4.229、-3.251, P＜0.05）。与B组比较，A组顶叶ADC值升高，FA值降低，差异有统计学意义（t=-2.702、-7.533, P＜0.05）。见表1。

图2 B组感兴趣区测量（额叶、胼胝体、内囊、顶叶）。A为b值等于0图；B为ADC图；C为FA图。b值等于0图示脑白质内未见异常信号

2.3 B组与对照组脑白质比较 与对照组比较，B组额叶ADC值升高，FA值降低，差异有统计学意义（t=-7.790、-2.785, P＜0.05）；B组海马旁回ADC升高，FA值降低，与对照组比较差异有统计学意义（t=-4.415、 -5.164, P＜0.05）。见表2。

表1 A、B组患者ADC值（×10-9mm2/s）和FA值比较

2.4 A、B组神经精神量表比较 A组患者MoCA评分均值为（20.30±2.01）分，B组患者的MoCA评分均值为（22.1±2.27）分，两者比较差异有统计学意义（t=-2.660, P＜0.05）。

表2 B组和对照组ADC值（×10-9mm2/s)和FA值比较

3 讨论

深部脑白质缺血是指在MRI上呈双侧对称的脑室周围脑白质内异常信号影的一类疾病，主要病理改变为大脑半球深部脑白质的深穿支动脉透明变性、弹力组织变性、周围血管间隙扩大，半卵圆中心和脑室旁脑白质脱髓鞘、坏死。MCI在老年人群的发病率较高，目前对MCI的诊断主要依靠临床资料，尚缺乏客观影像学资料支持[5]。MCI患者的海马萎缩，功能影像包括氢质子波谱成像、正电子发射型计算机断层显像等示颞叶、海马旁回等部位有血流灌注、葡萄糖代谢减低及神经元损伤等异常[6,7]。

近年来，DTI在中枢神经系统和脊髓研究中的应用越来越多[8,9]。FA值可以反映神经纤维完整性及损伤情况，FA值越高，说明组织的各向异性越强，结构排列越规则紧密。当脑组织微结构发生变化或与其他结构之间的联系纤维损伤时，FA值下降程度可以反映脑组织中神经纤维的损伤程度[10]。ADC值指体素内扩散椭球体的轴向和径向平均ADC值，即所有方向上的水分子扩散大小的平均值。髓鞘和轴索膜的丢失可能引起所有方向上的扩散不受限制，使平均扩散率升高[11]。本研究发现，伴有深部脑白质缺血的MCI患者不仅病变部位发生了结构变化，而且额叶和顶叶脑白质微结构也发生了变化。这与Huang等[12,13]运用DTI研究MCI、AD患者发现额叶、颞叶、顶叶FA值降低的研究结果一致。本研究未发现颞叶FA值差异，可能是因为深部脑白质缺血的异常以侧脑室为主，较少累及颞叶。

无深部脑白质缺血的MCI患者的额叶和海马旁回的FA值降低和ADC值升高，提示额叶和海马旁回的白质纤维束完整性受损。因此，额叶在MCI和深部脑白质缺血患者中占非常重要的地位，可能与下列因素有关：首先额叶所对应的脑内神经传导通路主要是上纵束，作为连接额叶、顶叶、颞叶、枕叶的上纵束在大脑信息的传递中起着重要的作用；其次额叶有丰富的皮质和皮质下纤维，可以接受同侧皮质或通过胼胝体的联络纤维接受对侧皮质传递的信息，额叶在认知活动中承担着较高级的整合活动。上述这些区域的损害会引起患者认知功能障碍，所以FA值和ADC值的变化可以反映深部脑白质缺血及MCI患者脑白质的早期异常改变，对于临床早期干预具有重要的意义。

MMSE和MoCA评分是常用的老年痴呆筛查量表，Viana-Baptista等[14]研究发现，脑白质缺血的严重程度和临床认知功能障碍具有相关性。本研究对A、B组MCI患者的MoCA评分进行比较发现，伴有深部脑白质缺血患者的评分较低，即伴有深部脑白质缺血的MCI患者更容易发展为AD。本研究缺乏病例的长期随访研究，样本量较小，进行数据测量时可能存在一些误差，在以后的研究中应注意改进。

总之，DTI可以量化分析MCI患者的脑白质病变，结合有无深部脑白质缺血预测MCI向AD转变的可能性。

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（责任编辑 唐 洁）

Correlation Between Deep Brain White Matter Ischemia and MR Diffusion Tensor Imaging of Mild Cognitive Impairment

PurposeTo investigate the correlation between the brain white matte changes of MR diffusion tensor imaging (DTI) and cognitive function in the patient with mild cognitive impairment.ResultsTh decreased FA value, increased ADC value and decreased MoCA scores was demonstrate i group A, and showed significant difference compared with group B (t=-4.229, -3.251 -7.533, -2.702, -2.660; P＜0.05). The increased ADC value and decreased FA valu in the frontal and hippocampus region were detected in group B compared with norma controls (t=-7.790, -2.785, -4.415, -5.164; P＜0.05).Materials andMethodsThe patients (40 cases) wer classified into two groups: group A (20 patients with ischemic foci in the deep white matter and group B (20 patients without ischemic foci in the deep white matter), and 20 norma controls was enrolled. Conventional MRI, DTI, mini-mental state examination (MMSE and montreal cognitive assessment (MoCA) were applied, then fractional anisotrop (FA) value and apparent diffusion coefficient (ADC) value were compared among thre groups. The scores of MoCA was analyzed between the patient groups.ConclusionThe early an special structural changes can be detected using DTI compared with conventional MRI The severe white matter lesions can be demonstrated in the patients with ischemic foci i the deep white matter, who is prone to dementia.

Brain ischemia; Brain white matter; Cognition disorders; Diffusio magnetic resonance imaging; Diffusion weighed imaging; Apparent diffusion coefficient

1. 河北医科大学第一医院放射科 河北石家庄 050031

2. 河北医科大学第四医院放射科 河北石家庄 050031

3.邯郸市第一医院 河北邯郸 056000

雷立存

Department of Radiology, the First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031,China

Address Correspondence to: LEI Licun

E-mail: leilicun@126.com

河北省科技厅科技基金项目（10276169）。

R455.2

2013-05-29

修回日期：2013-09-24

中国医学影像学杂志

2013年 第21卷 第10期：737-740

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(10): 737-740

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.10.005