MRI分析阿尔茨海默病进程中海马头、体、尾部体积改变

徐玉玉，钱学华*，邓 玲，吕发金，陈 清

(1.重庆医科大学解剖学教研室，重庆 400016；2.重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400042)

MRI分析阿尔茨海默病进程中海马头、体、尾部体积改变

徐玉玉1，钱学华1*，邓 玲1，吕发金2，陈 清1

(1.重庆医科大学解剖学教研室，重庆 400016；2.重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400042)

目的 探讨阿尔茨海默病(AD)进程中,海马头、体、尾部形态学改变。方法 对AD、轻度认知障碍(MCI)患者各30例(AD组、MCI组)及30名正常老年人(正常对照组)行颅脑MRI扫描。基于MRI扫描图像将海马头、体、尾部进行分段，并测量其体积。比较AD组、MCI组、正常对照组海马体积整体差异及头、体、尾部体积差异。分析海马体积与各神经评定量表评分的相关性。结果 3组中，左侧海马总体积及头、体、尾部体积均大于右侧(P均<0.05)。3组间左、右海马总体积比较，AD组小于正常对照组(P均<0.01)及MCI组(P均<0.05)，MCI组小于正常对照组(P均<0.05)。与正常对照组比较，AD组左、右海马头、体、尾部体积均减小(P均<0.05)，MCI组左海马头、体部及右海马头部体积减小(P均<0.05)。AD组左、右海马头、体部体积均小于MCI组(P均<0.05)。简易智能状态检查表(MMSE)评分与双侧海马头、体、尾部体积及总体积均呈正相关。除左海马尾部外，双侧海马头、体、尾部体积及总体积均与日常生活能力量表(ADL)评分及临床痴呆分级量表(CDR)评分呈负相关，均与蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分呈正相关。结论 AD患者双侧海马体积明显缩小，MCI患者海马体部、尾部萎缩不明显，但海马头部体积明显缩小。

阿尔茨海默病；轻度认知障碍；海马；磁共振成像

阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)是一种慢性进行性中枢神经系统退行性疾病，多以近期记忆减退、陈述性记忆障碍为首发症状。轻度认知障碍(mild cognition impairment， MCI)是介于正常衰老和AD之间的一种过渡状态，是AD的亚临床前期状态。在AD病程中，病变区域早期位于内侧颞叶结构，主要为海马结构受累，继而累及杏仁体，最后直至整个大脑皮层[1]。海马结构(hippocampal formation， HPF)是AD病程中最先发生形态改变也是最具有特异性改变的结构之一。近年来随着MR技术的进步，对于海马结构形态及体积的研究也愈加成熟。本研究将海马为头、体、尾3部分，探讨AD、MCI患者及正常老年人海马体积的变化。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2014年2月—2016年2月于重庆医科大学附属第一医院就诊的AD及MCI患者共60例；其中AD患者30例(AD组)，男14例，女16例，年龄61～79，平均(70.3±7.4)岁；MCI患者30例(MCI组)，男14例，女16例，年龄59～79，平均(69.8±8.7)岁。AD诊断标准参考2011年美国国家衰老研究所(National Institute of Aging， NIA)和阿尔茨海默病学会(Alzheimer's Association， AA)发表的NIA-AA诊断标准[2]及《精神神经病诊断与统计手册》(DSM-IV)[3]。MCI诊断标准参考Petersen提出的诊断标准[4]。同期收集30名正常老年人作为正常对照组，男16例，女14例，年龄53～70岁，平均(61.6±7.6)岁。对3组均参考NIA-AA及DSM-IV诊断标准，并采用简易智能状态检查(minimum mental state examination, MMSE)量表、日常生活能力(activities of daily living, ADL)量表、临床痴呆分级(clinical dementia rating, CDR)量表、蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment, MoCA)量表作为神经心理学评价指标。以汉密尔顿抑郁(Hamilton depression scale, HAMD)量表排除抑郁状态。所有受试者均为右利手，母语均为汉语，无语言及听力障碍，无心血管及神经系统疾病手术史，无脑外伤、药物滥用情况，排除抑郁。所有受试者均签署知情同意书。

1.2MRI扫描 采用GE Signa HDxt 3.0T TX双梯度双射频源MR扫描仪，头部正交8通道相控阵线圈。以三维快速扰相梯度回波(three-dimensional fastspoiled gradient-recalled， 3D-FSPGR)序列获取全脑高分辨率轴位三维结构T1WI图像，扫描参数：TR 8.0 ms，TE 3.1 ms，TI 400 ms，层厚1 mm，翻转角12°，矩阵240×240，NEX 1，FOV 24 cm×18 cm，无间隔扫描158层。

1.3数据测量及标准化处理 将MRI原始数据导入AW 4.2工作站，重建出VR图像后，于矢状位、冠状位及轴位图像上对海马体积和各线性指标进行测量。海马沿纵轴走行可分为头、体、尾三部分，具体边界划分及分段方案参照文献[5-7]中的方法。

海马头部：以钩隐窝作为海马头上界标识。矢状位图像可清晰显示海马头的最前界被海马旁回(parahippocampal gyrus, PG)的白质组织包绕。海马头的内侧边界无明显标识，因其内下界与下托相延续，参照Colla等[8]推荐的方法以海马白质的延长线作为二者的分界。以钩顶完全呈现的层面为海马头部后界。见图1。

海马体部：海马体上界为海马伞与四叠体池，外侧界为侧脑室三角区，内侧界为四叠体池，海马体下界与海马旁回相邻。见图2。

海马尾部：冠状位图像海马尾开始出现的层面为穹窿整体轮廓完全显示的层面，或穹窿从侧脑室壁分离的层面，以先出现者为准。沿四叠体池上界向外侧至侧脑室三角区画出的水平线即为海马尾上界，可将海马尾与弯窿分开。海马尾部的最后层面为其卵圆形灰质区即将消失的层面。见图3。

由2名有经验的影像医师在冠状位图像上手动勾画海马边界，海马面积与扫描层厚的乘积即为该层面体积，各层面海马体积之和即为海马总体积。以上测量值均测量3次后取平均值作为最终取值。部分层面解剖位置不易辨认时，结合矢状位及轴位图像获得信息。测量颅腔左右径、上下径、前后径，其乘积即为颅腔体积。为消除个体头颅大小对测量结果的影响，对所有数据均进行标准化处理，体积标准化值=(海马体积/个体颅腔体积)×颅腔体积平均值，颅腔体积平均值为本研究全部受试者的颅腔体积的平均值。

1.4统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。各组间年龄、受教育年限及各神经心理学评分的比较采用Kruskal-Wallis秩和检验，性别比较采用χ2检验。左右侧海马体积的比较采用配对t检验。海马总体积及各分段体积检验方差齐性后采用单因素方差分析进行比较，两两比较采用SNK-q法。海马体积与各神经心理学评分的相关性采用Spearman秩相关。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1受试者一般资料及神经心理学评分 3组受试者一般资料及神经心理学评分见表1。3组受试者年龄、受教育年限、性别差异无统计学意义(P均>0.05)。

图1 健康老年人海马头部边界MRI图 A.侧隐窝初始层面； B.钩顶初始层面； C.钩顶完全显现的层面 (a：海马头部；d：杏仁体；e：海马旁回；f：侧隐窝；g：侧脑室；h：钩顶；o：沟裂；黄色实线为海马头部边界轮廓；绿色虚线为参考线) 图2 健康老年人海马体部边界MRI图 A.钩呈现的层面； B.海马体中部层面； C.丘脑枕下方海马体最后显现层面 (b：海马体部；e：海马旁回；g：侧脑室；i：胼胝体；j：丘脑；k：环池；黄色实线为海马体部边界轮廓) 图3 健康老年人海马尾部边界MRI图 A.海马尾初始层面； B.上穹窿消失层面； C.海马尾灰质消失层面 (c：海马尾部；g：侧脑室；i：胼胝体；l：穹窿；m：四叠体池；n：脉络丛；黄色实线为海马尾部边界轮廓；绿色虚线为参考线)

组别年龄(岁)男/女(例/名)受教育年限(年)MMSE评分ADL评分CDR评分MoCA评分HAMD评分AD组70.3±7.416/148.40±3.1812.53±6.1830.51±9.731.72±0.7811.03±5.032.57±1.76MCI组69.8±8.714/167.57±3.7624.70±2.2218.93±4.860.5020.13±6.182.72±1.33正常对照组61.6±7.614/169.83±3.3128.83±1.1514.70±1.26028.13±1.282.79±2.31

表2 各组左右侧海马体积比较±s)

表3 各组标准化后的海马体积比较±s)

注：*：与正常对照组比较，P<0.05；#：与MCI组比较，P<0.05

2.2海马总体积及各部分体积 AD组、MCI组及正常对照组中，左右侧海马体积各测量值间差异均有统计学意义，右侧均大于左侧(P均<0.05，表2)。

AD组、MCI组及正常对照组间左右侧海马总体积、头部、体部、尾部体积总体差异均有统计学意义(P均<0.05)。AD组与正常对照组比较，左右侧海马总体积、头、体、尾部体积均减小(P均<0.05)。AD组与MCI组比较，左右侧海马总体积、头、体部体积减小(P均<0.05)。MCI组与正常对照组比较，左右侧海马总体积、左侧海马头、体部及右海马头部体积减小(P均<0.05)，见表3。

2.3相关性分析 MMSE评分与标准化后的双侧海马头、体、尾部体积及总体积均呈正相关。ADL评分、CDR评分与标准化后的左侧海马头部及体部、右侧海马头、体、尾部、双侧海马总体积均呈负相关。MoCA评分与标准化后的左侧海马头部及体部、右海马头、体、尾部、双侧海马总体积均呈正相关。ADL评分、CDR评分及MoCA评分均与侧左海马尾部体积无相关性。见表4。

3 讨论

海马结构是人脑颞叶冠状面上一形似海马的区域，是边缘系统的重要组成部分，由束状回、齿状回、海马本部、下托复合体(尖下托、下托、前下托、旁下托)组成[9]。正常人海马体积在4岁时已趋于稳定[10-11]，中青年 (20～40岁)非常稳定，约60岁后海马体积随着年龄的增加而呈线性减小[12]，尤其是右侧海马头部，其原因为正常生理结构老化，与全脑的萎缩有关。此外，有研究[13-15]显示MCI和AD患者的海马体积均较正常老年人明显缩小，且海马结构缩小程度较大。Mulder等[16]应用手动测量方法、自动测量软件Freesurfer和FIRST

表4 海马体积与神经心理学量表评分相关性分析

分别测量正常人、MCI和AD患者的海马体积，结果显示MCI患者海马体积为正常人的80%～90%，而AD患者海马体积仅为正常人的70%～80%，提示海马体积随着AD病程的推进明显缩小。本研究采用高分辨全脑MRI图像对AD、MCI患者及正常老年人海马体积变化进行分析。结果显示，MCI组左右侧海马总体积均小于正常对照组(P均<0.05)，AD组左右侧海马总体积均小于MCI组(P均<0.05)，与Mulder等[16]的研究结果相符。

对海马体积测量数据进行标准化处理后，发现左、右海马体积差异存在统计学意义(P均<0.05)，正常对照组、MCI组、AD组右侧海马体积均大于左侧，提示在AD病程中右侧海马仍然保持优势侧半球功能。

本研究发现，AD组较正常对照组海马头、体、尾部体积均有明显缩小(P均<0.05)，MCI组右侧海马体、尾部，左侧海马尾部体积与正常对照组差异无统计学意义(P均>0.05)，提示在AD病程进展中，海马头部体积缩小发生最早最显著，尾部体积变化发生较晚且相对不明显。由于海马结构不同区域的功能有所分工，结合AD患者病程早期主要为近期记忆损害及学习功能受损的临床表现，提示海马结构参与近期记忆储存与学习能力主要位于海马头部。本研究显示，除左侧海马尾部外，标准化后的海马体积与MMSE、ADL、CDR、MoCA神经心理学评分存在相关性，提示海马结构在长短期记忆、学习能力、情感等认知功能中起着重要作用，海马体积结构改变可损伤其认知功能。

综上所述，AD和MCI病程伴随着海马体积的缩小，其中海马头部体积缩小程度最为显著。此外，结合AD及MCI临床表现，提示海马头部可能与短期记忆功能有关，海马头部萎缩可作为正常老年人向MCI及AD转化的早期指标。

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MRI analysis of hippocampal head, body and tail volume changes in progresses of Alzheimer disease

XUYuyu1，QIANXuehua1*，DENGLing1，LYUFajin2,CHENQing1

(1.DepertmentofAnatomy,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China;2.DepertmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400042,China)

Objective To investigate the morphological changes of the head, body and tail of the hippocampus in patients with Alzheimer's disease (AD). Methods Totally 30 AD (AD group), 30 mild cognition impairment (MCI) patients (MCI group) and 30 normal old persons (normal control group) underwent brain MR scan. Based on the MR images, the head, body and tail of the hippocampus were segmented and the volume was measured. The difference of the volume in total, head, body and tail of hippocampus in AD group, MCI group and normal control group were compared. The correlation between hippocampal volume and the scores of neurological assessment scale was analyzed. Results The left total, head, body and tail volume were greater than those of the right side in 3 groups (allP<0.05). For the comparison of total volume of left and right sides among the 3 groups, AD group was less than normal control group (bothP<0.01) and MCI group (bothP<0.05), MCI group was less than normal control group (bothP<0.05). Compared with the normal control group, the head, body and tail volume of hippocampus of both sides were decreased in AD group (allP<0.05) and the volume of left head, body and right head of hippocampus in MCI group were decreased (allP<0.05). Both sides hippocampus's head and body volume of AD group were less than those of MCI group (bothP<0.05). The scores of minimum mental state examination (MMSE) were positively correlated with the total and the head, body, tail volume of bilateral hippocampus. Except volume of left tail, there were negative correlations between the scores of activities of daily living (ADL)， clinical dementia rating (CDR) and the volume of total and head, body, tail of bilateral hippocampus, which were positively correlated with Montreal cognitive assessment (MoCA) score. Conclusion The volume of bilateral hippocampus was significantly reduced in AD patients. The head of hippocampal volume was significantly reduced and the body and tail was not obvious.

Alzheimer disease； Mild cognition impairment； Hippocampus； Magnetic resonance imaging

徐玉玉(1992—)，女，山东潍坊人，在读硕士。研究方向：应用解剖学和影像解剖学。E-mail： 773943147@qq.com

钱学华，重庆医科大学解剖学教研室，400016。E-mail: q-xh@163.com

2016-10-12

2017-04-09

R322.81； R445.2

A

1003-3289(2017)06-0853-06

10.13929/j.1003-3289.201610043