18F-FDG PET/CT脑显像评价认知障碍患者中的脑小血管病变对皮层功能的影响

牛娜，崔瑞雪，张颖，袁晶，李方

各种脑血管病变在老年人脑内非常普遍，不仅血管性痴呆（vascular dementia，VaD）患者有脑血管病变，包括阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）在内的多种神经退行性脑病患者，甚至部分认知正常老年人脑内也常常伴随血管病变。认知障碍的原因很多，而血管性因素只是其中之一。目前临床上对小血管病变与认知障碍间的因果关系很难判断。结构影像学根据小血管病变的部位及病变范围推断对认知功能的影响，得出的结果存在很大分歧[1-2]。本文作者设想18氟代脱氧葡萄糖（18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG）正电子发射断层成像/计算机断层扫描（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）脑显像作为脑功能显像，可能显示病变血管的神经投射区皮层和皮层下核团的代谢活性改变，反映出病变血管对脑皮层功能的影响，因此有助于判断血管病变因素在认知功能障碍中的作用。所以本文对21例颅脑磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）显示明确皮层下小血管病变的认知障碍患者进行18F-FDG PET/CT显像，初步研究18F-FDG PET/CT显像用于评价小血管病变对皮层代谢影响的价值。

1 对象和方法

1.1 研究对象 本研究为回顾性研究，纳入2009年1月～2010年12月北京协和医院PET中心行18F-FDG PET/CT脑显像患者155例，通过筛查最终符合条件患者21例，其中女性9例，男性12例，年龄50～80岁，平均年龄（68.3±9.95）岁，简易精神状态检查量表（Mini-Mental State Examination，MMSE）评分18～23分，病程1～5年。

纳入标准：临床表现认知功能障碍，MMSE＜24分，颅脑MRI提示有不同程度的小血管病变。

排除标准：临床上有明确卒中病史，颅脑MRI检查提示大片皮层梗死和出血表现，脑占位病变、精神病、代谢性疾病、系统性疾病、中枢神经系统感染性疾病、头部外伤史及酒精和药物滥用史以及肝肾功能不全病史。

所有研究对象均在我院神经内科随诊观察24～36个月，按照精神疾病的诊断和统计手册（Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，DSM-Ⅳ）标准[3]诊断痴呆，很可能AD采用美国国立神经病、语言交流障碍和卒中研究所-老年性痴呆及相关疾病学会（National Institute of Neurological and Communicative Diseases and Stroke/Alzheimer’s Disease and Related Disorders Association，NINCDS-ADRDA）标准[4]；很可能血管性痴呆（vascular dementia，VaD）要求符合美国国立神经疾病和卒中研究院/瑞士神经科学研究国际协会（National Institute of Neurological Disorders and Stroke and the Association Internationale pour la Recherche et l’Enseignement en Neurosciences，NINDS-AIREN）标准[5]之血管性痴呆诊断标准。其中10例诊断为很可能VaD，11例诊断为很可能AD或混合型痴呆（mixed dementia，MD）。

1.2 试验设计 收集患者的基本人口学资料（年龄、性别、临床表现）及影像学资料。

1.2.1 MRI图像采集方法和小血管病判定标准 MRI的采集条件：行颅脑常规MRI检查。所有扫描均在3T扫描仪（GE Signa VH/i EXCITE lI 3.0T）上进行，八通道头线圈。扫描计划包括头常规轴位T2加权扫描（T2-weighted image，T2WI）、液体衰减反转恢复序列（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）及矢状和冠状T2WI。颅脑MRI小血管病诊断标准：皮层下存在腔隙性梗死（lacunar infarction，LI）、脑白质病变（white matter lesion，WML）和微出血，其中脑白质病变的分级采用Fazekas的标准[6]。

1.2.218F-FDG PET/CT显像及图像处理方法

PET/CT仪为西门子公司Biograph 64型。使用美国CTI公司RDS 111小型回旋加速器生产18F，用派特公司FDG-N型自动合成模块制备18F-FDG，放射化学纯度＞98%。患者禁食4 h以上，血糖低于6.4 mmol/L，按5.55 MBq/kg体重静脉注射18F-FDG。注药后闭目安静休息40～60 min，排尿后行PET 3D脑扫描，矩阵128×128，放大倍数为2，采集10 min。低剂量CT用作衰减矫正，扫描参数为电压120 kV，电流50 mA。获得的图像转入西门子公司MMWP工作站利用TruD软件进行阅读和分析。

PET图像分析

由3位有经验的影像科医师共同阅片，目视法观察，综合3个轴向的影像，判断各部位放射性分布情况。结合MRI判断病变血管周围皮层或皮层下核团的代谢情况，并与对侧大脑半球进行比较分析。

使用Philip公司的NeuroQ软件对10例经随访诊断为VaD患者的18F-FDG PET/CT脑显像结果进行处理，经过刚性形变后，将全脑划分为147个脑区，通过与软件自带标准脑模版对比，计算受试者各个脑区代谢减低情况。

使用西门子公司Scenium软件，根据CT影像将大脑分成左右额叶、基底节、顶叶、扣带回、内侧颞叶、外侧颞叶、枕叶和小脑，计算各个脑区的平均标准摄取值（standard uptake value，SUV）。对两组患者各个脑区的平均SUV与小脑平均SUV的比值进行组间分析。

1.3 统计学分析 采用SPSS 17.0软件对数据处理和统计学分析，符合正态分布的计量资料采用均数加减标准差表示，组间比较采用独立样本t检验，P＜0.05为差异具有显著性。

2 结果

2.1 患者一般资料及影像学表现 21例患者18F-FDG PET/CT脑显像均表现出皮层和（或）皮层下核团的代谢减低，各研究对象的血管病变情况及脑代谢减低区域见表1。

2.2 VaD患者脑代谢改变模式 10例临床诊断为很可能的VaD患者，脑代谢图型均表现为大脑皮层代谢广泛减低，无明显规律性，脑代谢减低区主要位于额叶、部分累及颞叶和顶叶、基底节、丘脑或小脑等部位（图1）。左右半球基本对称者6例；不对称4例。NeuroQ软件定量分析后，此组患者的主要代谢减低区见表2。因为该组患者18F-FDG PET/CT脑显像的代谢特点不符合其他神经系统变性病表现，结合MRI改变，考虑认知障碍主要为小血管病变引起。

2.3 AD或MD患者脑代谢改变模式 11例临床诊断为很可能AD或MD患者，脑代谢改变模式均表现为双侧颞顶叶、海马代谢减低。其中8例出现皮层代谢减低不对称表现，6例出现基底节丘脑不对称代谢减低表现（图2）。

2.4 Senium软件分析各脑区代谢结果 使用Senium软件自动计算21例患者16个脑区（包括左右基底节、扣带回、额叶、内侧颞叶、枕叶、顶叶、外侧颞叶和小脑）的平均SUV值。并计算两组患者各个脑区的平均SUV值与小脑平均SUV比值，所得结果使用SPSS 17.0版本软件

进行独立样本均数比较t检验，分析VaD组患者与AD（或MD）组各个脑区代谢的差异。两组患者各个脑区均值详见表3。除左右基底节、扣带回和额叶皮层VaD和AD（或MD）组间差异无显著性外（P＞0.05），其余各脑区数据差异均有显著性（P＜0.05）（表3）。

表1 研究对象的社会人口学特征、MMSE评分及影像学结果

图1 典型VaD患者PET和MRI图像（例2）

表2 VaD患者NeuroQ软件定量分析显著代谢减低区一览表

图2 AD合并皮层下白质病变患者（例19）

表3 两组患者各个脑区平均SUV t检验结果

3 讨论

血管性认知障碍（vascular cognitive impairment，VCI）涵盖了从轻到重的血管源性认知损害，它是指由脑血管病危险因素（如高血压、糖尿病和高血脂等）、明显（如脑梗死和脑出血等）或不明显的脑血管病（如白质疏松和慢性脑缺血）引起的从轻度认知障碍到痴呆的一大类综合征[7]。脑内大血管病变引起的认知功能障碍因临床症状典型，病变血管累及范围明确，而容易诊断。皮层下小血管病变所致的腔隙性梗死、白质疏松等病变因起病隐袭，进展缓慢，缺乏脑血管病特征性的临床表现，给诊断皮层下小血管病变所致的认知功能障碍带来困难。颅脑MRI能够清晰地显示血管病变[8]，但是对于小血管病变和认知障碍之间的关系无法准确的判断[9]。

皮层下缺血性小血管病变主要累及白质和皮层下核团，白质疏松、皮层下缺血性小血管病变广泛存在于VaD患者、AD患者甚至是认知正常老年人脑内[10-11]。PET虽然对白质显示不清，但却能很好地反映大脑皮层代谢情况。Mario等通过对30例存在严重白质疏松的AD和VaD患者进行18F-FDG PET显像，VaD组存在皮层代谢弥漫性减低，且部分患者以额叶减低最为明显[12]。王瑞民等评价18F-FDG PET脑显像在AD与VaD鉴别诊断中的作用中发现12例VaD的18F-FDG PET显像表现为左侧额叶和右侧壳核代谢减低明显[13]。本组病例中10例经随诊临床诊断为VaD患者18F-FDG PET/CT显像均表现为无规律广泛皮层低代谢，主要累及额叶。Pascual等[14]在探讨白质疏松性脑血管病的痴呆患者FDG脑显像特点时，对12例单纯白质疏松患者和12例白质疏松合并痴呆患者进行比较，发现两组患者均表现为丘脑、尾状核和额叶代谢异常减低，其中痴呆组的代谢减低程度更严重。本研究中亦有9例VaD患者伴有白质疏松，18F-FDG PET/CT显像以额叶为主的广泛皮层代谢减低，与文献结果基本一致。另外，本研究中所使用的两种软件是基于像素基础上的刚性形变后，自动勾画感兴趣区，其中NeuroQ软件技术将受试者与软件自带的正常对照组比较，计算各脑区代谢变化的情况。分析软件采用先进的计算机技术，克服了人工勾画感兴趣区过于主观的缺点，直接客观地反映脑区代谢的情况。

通常认为额叶-基底节-丘脑环路与认知的多个方面有密切相关，如背侧-正中前额叶环路与执行功能相关，内侧前额叶环路与启动和驱动相关，眶-前额环路与社会行为相关。这3个环路都从前额叶区投射到皮层下灰质，然后回到前额叶皮层。皮层下核团梗死通过破坏额叶-基底节-丘脑环路引起其投射的额叶皮层功能降低导致认知障碍[15-16]。小血管病变的另一主要影像学表现脑白质疏松会破坏长的联合纤维，导致额叶的执行功能障碍[17]。

众多文献都证实局部皮层葡萄糖代谢减低会出现相应脑区的功能障碍。额颞叶痴呆患者额叶皮层代谢减低通常会导致执行功能下降；运动性失语患者Broca区代谢减低。左侧颞叶外侧代谢减低会导致命名困难等语言障碍。路易小体痴呆患者枕叶呈低代谢时，往往会出现视幻觉的症状。本研究中的VaD患者代谢减低主要分布于额叶和基底节丘脑等皮层下核团，可能其认知障碍由于该区域的代谢减低引起，而结合MRI所示的小血管病变表现，推测是由于这些血管病变导致使周围皮层或皮层下核团代谢减低。

不同类型的中枢神经系统退行性疾病的18F-FDG PET/CT脑显像有其特征性皮质代谢改变形式[18-20]，其中AD患者18F-FDG PET/CT显像以双侧楔前叶、后扣带回、顶叶、后外侧颞叶、海马和内侧颞叶葡萄糖代谢降低为典型表现，且降低程度和范围与认知功能之严重性呈正相关[21-22]。而在本研究中VaD和AD（或MD）两组平均SUV统计分析结果表明AD（或MD）组具有特征性的代谢图型。但是本组11例临床诊断很可能AD（或MD）患者中6例出现基底节丘脑不对称代谢减低表现（如图2），这一代谢特点不能用AD来解释，因此根据颅脑MRI表现，考虑与血管病变有关。

25%～80%的AD合并血管病变[23-24]，血管病变对AD具有协同作用，会降低AD患者的认知功能。这些血管病变是否加重AD患者皮层低代谢，可以通过18F-FDG PET/CT显像进行判断。当AD患者18F-FDG PET/CT显像出现基底节、丘脑或小脑皮层代谢减低或左右半球代谢明显不对称等用AD病理不能很好解释的表现时，应结合其他影像学结果进一步分析。如果颅脑MRI提示代谢减低区周围存在血管病变，在图像判读时应充分考虑血管因素所致的皮层或皮层下核团及其可能影响的脑神经环路低代谢。

18F-FDG PET/CT显像既能够根据特征性代谢改变模式对认知障碍患者进行初步的病因诊断，又能显示病变血管局部及其投射皮层代谢的变化，因此能够判断病变血管对皮层代谢的影响，在判断血管病变对认知功能的影响方面有一定的应用价值，可能成为潜在的影像学生物标志物。如何评价小血管病变对认知功能的影响一直是颇具争议的问题，本文旨在通过18F-FDG PET/CT评价小血管病变对皮层葡萄糖代谢功能的影响，但是本研究只是初步研究，病例数较少，受检者血管病变程度欠一致，结论需进行大样本研究进一步证实。

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【点睛】

首次尝试使用葡萄糖代谢显像探索脑小血管病变对脑皮层及皮层下核团代谢水平的影响。