扩散张量成像与神经心理学测验识别轻度认知损害的比较☆

王岚　赵晓川　任庆云　于鲁璐　宋美　高媛媛　许顺江　谢冰　安翠霞　王育梅　王学义

扩散张量成像与神经心理学测验识别轻度认知损害的比较☆

王岚*赵晓川*任庆云△于鲁璐*宋美*高媛媛*许顺江※谢冰※安翠霞*王育梅*王学义*

目的 比较扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）与神经心理学测验在识别轻度认知损害（mild cognitive impairment，MCI）中的区别。方法 研究对象来自河北省老年期痴呆诊断及防治研究受试者，采用方便抽样选取MCI患者12例与正常对照15名。所有受试者进行DTI测定双侧颞叶、额叶、枕叶、海马旁回、扣带回及胼胝体等多个脑区白质的各向异性分数（fractional anisotropy，FA）；采用神经心理学测验评估认知功能，包括词语流畅性、数字符号、连线测验A、联想学习、情景记忆、相似性和算术测验。结果 判别分析示，DTI右额叶皮层下、左枕叶皮层下、左侧海马旁回、双侧内囊后肢的FA值能有效区分MCI组和对照组（Wilks’sλ= 0.23，χ2=31.92，P＜0.01），判别正确率为88.9%；神经心理学测验指标中，情景记忆能有效区分MCI组和对照组（Wilks’sλ=0.58，χ2=7.09，P=0.01），判别正确率为81.5%；二者联合，右侧脑室前角、左侧海马旁回、右侧内囊后肢FA值与情景记忆、相似性测验得分能有效区分MCI组和对照组（Wilks’sλ=0.03，χ2=46.17，P＜0.01），判别正确率为88.9%。结论 扩散张量成像对MCI的识别率较神经心理学测验更高。

轻度认知损害 扩散张量成像 判别分析

目前研究认为轻度认知损害（mild cognitive impairment，MCI）为正常老龄与轻度阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）之间的过渡阶段［1］，MCI早期识别已成为目前研究的热点。研究证实，神经心理学工具如蒙特利尔认知评估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）是筛查MCI的敏感指标之一［2］。脑影像学技术扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）则揭示MCI患者脑白质存在结构改变，如有研究证实，AD和MCI患者的颞叶海马旁白质、后扣带回等脑区各向异性分数（fractional anisotropy，FA）下降，且AD患者比MCI患者更为明显［3］。DTI作为客观检测指标，与神经心理学指标比较对于识别MCI的差异目前尚无定论。故本研究比较神经心理学测验和DTI在识别MCI中的作用，为揭示DTI和神经心理学测验识别MCI的价值及临床早期识别MCI提供依据。

1　对象与方法

1.1研究对象 来自河北省老年期痴呆诊断及防治研究［4］，该研究2009年12月至2010年12月对石家庄市社区老年人展开调查，完成调查后约2～3周内，采用方便抽样方法，从中选取路程较近且自愿来院进行DTI检测的MCI患者12例和正常对照15名。

MCI组入组标准：①年龄≥60岁；②符合Petersen等［5］关于MCI的诊断标准（记忆减退为主诉，有家属或知情者证实；客观检查有与年龄和教育程度不符的记忆损害；总体认知功能正常；一般日常生活功能保存；不符合痴呆诊断标准）；③简易智力状况量表（Mini-mental state examination，MMSE）评分［6］，按教育程度，中学及以上≥27分，小学≥24分，文盲≥21分，且MoCA得分＜26分；④能够配合完成认知功能检查。排除标准：①意识障碍史；②患有中枢神经系统感染、颅脑损伤、癫痫或帕金森病等神经系统疾病；③有精神分裂症、双相障碍或物质依赖等精神疾病史；④近1个月服用改善认知的药物；⑤合并严重心肝肾等躯体疾病；⑥有电子器械植入等MRI扫描禁忌症。

对照组入组标准：①年龄≥60岁，年龄、性别及受教育程度等与MCI组相匹配；②无认知功能障碍主诉；③MMSE评分的要求同MCI组，且MoCA得分≥26分；④日常生活能力量表＜26分，临床痴呆评定量表为0分；⑤能够配合完成认知功能检查。排除标准：同MCI组。

所有受试者均签署知情同意书；本研究经河北医科大学第一医院伦理委员会审核批准。

1.2神经心理学测验使用MMSE［6］和MoCA［2］对所有被试进行诊断评估。使用言语流畅性测验（动物）［7］、连线测验A［8］、联想学习测验［9］、情景记忆［10］，以及韦氏智力量表中的数字符号、相似性及算术测验，分别从词语流畅性、定势切换能力、情景记忆、学习记忆、工作记忆、抽象能力和计算能力7个方面考察MCI患者的认知功能损害情况。所有量表由2名精神科医师进行评估，培训后经过一致性检验，对20例受试者进行9项测验得到组内相关系数ICC值为0.85～0.89。

1.3DTI检测

1.3.1磁共振扫描 采用美国通用电气公司（GE Signa）Excite 1.5T系统磁共振扫描仪，使用8通道头颈联合线圈，对所有被试进行颅脑MR扫描，包括轴位T1加权像、T2加权像、液体衰减反转回复（fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR）及矢状位T1加权像。T1加权像扫描参数：重复时间（repetition time，TR）1750 ms，回波时间（echo time，TE）24 ms，反转时间（inversion time，TI）750 ms。T2加权像扫描参数：TR为4000 ms，TE为102 ms。 FLAIR扫描参数：TR为8800 ms，TE为120 ms，TI为2200 ms。层厚/间距6 mm/1 mm，矢状位层厚/间距5 mm/1 mm。DTI采用单次激发平面回波序列，TR/TE为12000 ms/100 ms，视野22 cm，矩阵128×64，层厚4 mm，激励次数2次，扩散梯度编码方向15个，扩散梯度b值分别为0 s/mm2和1000 s/mm2。扫描范围从头顶至颅底45个连续层面。

1.3.2数据预处理及测量 MR扫描所获得原始数据由工作站（ADW 4.4）Function Tool软件处理。由1名影像科医师在脑白质结构中选取12个兴趣区，包括双侧颞叶、侧脑室前角旁、额叶内侧皮质下、侧脑室后角旁、顶叶内侧皮质下、胼胝体膝部及压部脑白质，软件自动计算感兴趣区的FA值。所有感兴趣区均在白质纤维束强度最大层面选择，为长轴与纤维束一致的椭圆形，范围30～40 mm2。

1.3统计学方法 采用SPSS 17.0分析。MCI组和对照组间神经心理学测验和DTI数据比较采用独立样本t检验。所有被试DTI与神经心理学测验的相关性采用Pearson相关分析。采用Bayes判别分析分别构建DTI检测中脑白质各区FA值和7项神经心理学测验以及二者联合识别MCI的判别式，由于MMSE和MoCA作为MCI诊断的客观依据，故不纳入判别分析。变量筛选采用逐步法，判别效果采用交互验证法。检验水准α为0.05，双侧检验。

2　结果

2.1两组社会人口学资料和认知功能 两组间年龄、性别、受教育年限差异均无统计学意义（P＞0.05）。MCI组MoCA（t=7.11，P＜0.01）、情景记忆（t=2.83，P=0.01）、相似性测验（t=3.63，P＜0.01）和算术测验（t=2.60，P=0.02）得分均差于对照组；其余认知功能差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2两组脑白质各区FA值 MCI组左侧海马旁回（t=2.53，P=0.02）、左侧扣带回（t=2.81，P=0.01）及右侧内囊后肢（t=2.15，P=0.04）脑白质的FA值均低于对照组，其余部位脑白质FA值的组间差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

2.3两组脑白质各区FA值与神经心理测验评分的相关性 所有被试的左侧海马旁回（r=0.56，P＜0.01）、左侧扣带回（r=0.44，P=0.02）及右侧内囊后肢（r=0.55，P＜0.01）脑白质FA值与MoCA评分呈正相关，右颞（r=0.48，P=0.01）和左侧海马旁回（r= 0.48，P=0.01）脑白质FA值与情景记忆评分呈正相关，左侧海马旁回脑白质FA值与相似性测验评分呈正相关（r=0.52，P=0.02）。

表1　MCI组与对照组社会人口学资料及认知功能（±s）

表1　MCI组与对照组社会人口学资料及认知功能（±s）

1）与对照组比较，经独立样本t检验，P＜0.01；2）与对照组比较，经独立样本t检验，P＜0.05

组别MCI组对照组n 12 15年龄（岁）68.25±7.85 63.80±8.05性别男3 4女9 1 1受教育年限（年）3.33±1.23 3.67±0.98 MMSE（分）28.47±1.51 26.92±2.84 MoCA（分）19.50±3.851）27.20±1.52言语流畅性（分）16.25±2.92 17.25±2.49数字符号（分）31.14±16.71 39.92±8.47组别MCI组对照组连线测验A完成时间（s）96.00±58.58 59.17±12.46联想学习（分）5.69±3.80 9.00±3.16情景记忆（分）4.63±2.302）7.54±2.23相似性测验（分）11.88±6.311）19.17±2.52算术测验（分）8.50±3.212）11.92±2.64

表2　MCI组与对照组脑白质各区FA值（±s）

表2　MCI组与对照组脑白质各区FA值（±s）

1）与对照组比较，经独立样本t检验，P＜0.05；2）与对照组比较，经独立样本t检验，P＜0.01

组别MCI组对照组n 12 15左颞0.46±0.07 0.51±0.07右颞0.42±0.04 0.46±0.08左侧脑室前角旁0.40±0.05 0.43±0.06右侧脑室前角旁0.41±0.10 0.46±0.07左侧脑室后角旁0.38±0.10 0.38±0.07右侧脑室后角旁0.42±0.11 0.43±0.07左额皮层下0.38±0.06 0.42±0.06右额皮层下0.39±0.08 0.39±0.05左枕叶皮层下0.46±0.07 0.43±0.06组别MCI组对照组右枕叶皮层下0.44±0.10 0.47±0.07胼胝体膝部0.72±0.10 0.74±0.06胼胝体压部0.73±0.09 0.75±0.11左侧海马旁回0.46±0.081）0.52±0.05右侧海马旁回0.50±0.07 0.51±0.05左侧扣带回0.47±0.042）0.52±0.05右侧扣带回0.49±0.08 0.51±0.07左侧内囊后肢0.66±0.05 0.68±0.06右侧内囊后肢0.66±0.041）0.70±0.05

2.4DTI指标和认知功能测验区分MCI组与对照组 判别分析结果表明，仅考察DTI指标时，右额叶皮层下、左枕叶皮层下、左侧海马旁回、左侧内囊后肢、右侧内囊后肢的FA值能有效区分MCI组和对照组（Wilks’sλ=0.23，χ2=31.92，P＜0.01），判别方程为D=0.70×FA右额叶皮质下+1.34×FA左枕叶皮质下-0.76× FA左侧海马旁回+1.16×FA左侧内囊后肢-1.25×FA右侧内囊后肢+ 3.41，判别正确率为88.9%。仅纳入各神经心理测验指标时，情景记忆得分能有效区分MCI组和对照组（Wilks’sλ=0.58，χ2=7.09，P=0.01），判别方程为D=1.00×情景记忆评分+0.58，判别的正确率为81.5%。二者联合使用，DTI右侧脑室前角FA值、左侧海马旁回FA值、右侧内囊后肢FA值和情景记忆得分、相似性测验得分能有效区分MCI组和对照组（Wilks’sλ=0.03，χ2=46.17，P＜0.01），判别方程为D=1.95×情景记忆评分+4.56×相似性评分+1.62× FA右侧脑室前角旁+3.05×FA左侧海马旁回+2.39×FA右侧内囊后肢，判别的正确率为88.9%。3组判别式交互验证结果见表3。

表3　DTI指标和认知功能测验区分MCI组与对照组的交互验证结果［n（%）］

3　讨论

目前认为MCI的神经认知改变与临床前AD有相似之处，记忆测试受损最早表现为语言系列学习及记忆任务缺陷［1］。本研究结果显示，MCI组情景记忆、抽象思维和计算力均差于对照组，与既往研究结果一致［11］。既往DTI研究证实，MCI患者后扣带回FA值降低，特别是左侧后扣带回减少更为明显［3］；也有研究认为左侧海马旁回白质FA值是MCI记忆力减退的预测指标［12］。本研究采用DTI检测发现，MCI组左侧海马旁回、左侧扣带回及右侧内囊后肢脑白质的FA值低于对照组，与上述研究结果相似。DTI检测中MCI患者FA值降低提示脑白质纤维束完整性受损［13］，这与髓鞘、轴突和少突胶质细胞丢失有关［14］，即白质损害可能继发于皮质联合区神经元丢失。而海马、扣带回等记忆环路白质结构改变可能是MCI相关大脑改变的潜在影像学表现。既往研究还发现上纵束［15］、下纵束［16］、扣带回［17］等脑白质结构异常是MCI的特征性改变，但本研究结果未发现这些改变，可能是研究选取的感兴趣区不同所致。

另外，既往研究也发现顶叶、颞叶、海马旁回、额叶下、扣带回等白质与连线测验或MMSE得分呈正相关［17-18］。本研究相关分析发现，左侧海马旁回、左侧扣带回及右侧内囊后肢脑白质FA值与MoCA评分呈正相关，右颞和左侧海马旁回脑白质FA值与情景记忆评分呈正相关，与既往研究［17-18］类似。这表明海马、扣带回及颞叶等脑区白质完整性与认知功能关系密切。

判别分析结果显示，右额叶下、左枕叶下、左侧海马旁回等区FA值能有效区分MCI患者和对照，正确率为88.9%，明显高于情景记忆识别MCI的正确率（81.5%），其中左枕叶皮质下FA值对判别方程影响最大。李涛等［19］研究显示，顶叶、颞叶和胼胝体压部FA值均进入判别方程，其中顶叶FA值对区分MCI和正常对照贡献最大，这可能与本研究仪器设备和参数设置与之不同有关。既往有许多研究探讨神经心理学测验对MCI的识别作用，黄若燕等［20］研究发现神经心理学测验（画钟测验）对MCI识别的特异度为21%，敏感度为93%，王盼等［21］研究显示MoCA诊断MCI的敏感度为89.29%，特异度为82.76%。可见，神经心理测验筛查MCI的敏感度较高，但是特异度较差。本研究结果提示，DTI对MCI的识别率高于神经心理测验，与上述研究一致。而DTI与神经心理学测验联合使用进行判别时，判别的正确率仍为88.9%，与单独DTI判别正确率相同，这可能与本研究样本量小有关。

总之，本研究比较神经心理学测验、DTI及二者联合识别MCI的正确率，结果提示DTI对MCI识别的正确率高于神经心理学测验，但尚未发现二者联合能更进一步提高MCI识别的正确率，值得进一步观察。另外，本研究还存在一定缺陷，如样本量小，仪器设备及影像学分析方法有待更新等，今后需扩大样本量以进一步验证。

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749.16

A

2015-09-01）

（责任编辑:肖雅妮）

10.3969/j.issn.1002-0152.2015.12.011

☆国家自然科学基金面上项目（编号：81271489）；河北省科技支撑计划重大项目（编号：09276103D）；河北省自然科学基金面上项目（编号：H2014206280）

*河北医科大学第一医院精神科，河北医科大学精神卫生研究所，河北省脑老化与认知神经科学实验室（石家庄050031）△河北医科大学第一医院放射科

※河北医科大学第一医院中心实验室