多模态功能MRI在糖尿病脑病中的应用研究*

张景忠 齐英杰 吴炎 陈宇 徐坚民

(暨南大学第二临床医学院·广东省深圳市人民医院； 1.放射科；2.内分泌科， 广东 深圳 518020)

糖尿病(diabetes mellitus，DM)可引起多种慢性全身代谢紊乱综合征。随着疾病进展，中枢神经系统可受累并出现相应症状。我国以2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)为主[1]，且发病率逐年上升，超世界平均水平的6.4%[2]。DM对中枢神经系统的损害主要体现在脑白质病变，患者发生认知功能障碍[3]。常规核磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)检查的诊断与评估价值在DE未出现明显形态学改变前比较有限，而功能MRI (function MRI，fMRI)则能够早期发现DE患者脑微结构及功能的改变，甚至进行定量。包括MR波谱成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、血氧水平依赖成像(blood oxygenationlevel dependant，BOLD) 、磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)和静息态脑功能成像(resting-state fMRI，rfMRI)等方式。而海马区是认知功能早期损伤区域，在糖尿病时早期即可发生损伤，因此本研究重点针对磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)与MRS为代表的多模态功能mRI检查结果与T2DM患者进行认知功能进行相关分析。探讨多模态MRI能否用于早期诊断并评价T2DM患者病情严重程度，为临床干预治疗提供信息，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究纳入2016年3月～2017年5月我院收治的49例T2DM合并脑病患者，其中男性19例，女性22例，病程<10年者为A组，共23例，病程>10年者为B组，共26例，同时招募健康志愿者21名为志愿者组，3组受试者性别比例、年龄、收缩压与舒张压无显著差异(P>0.05)，血糖水平不完全相同，A组与B组血糖水平无显著差异，但均高于志愿者组,见表1。

表1 3组研究对象的一般情况比较Table 1 Comparison of the general situation of the three groups

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：①符合2017年由WTO制定的T2DM诊断标准[1]。②研究对象均具有初中以上学历，精神状态正常，智力水平正常。③无颅脑外伤、无脑血管疾病。排除标准：①出现T2DM忘性代谢并发症。②携带心脏起搏器、骨折钢钉等体内金属植入物等磁共振禁忌症者。③Hachiski缺血评分>4分。④具有精神病史、脑血管病史或明显认知障碍。⑤T2-FLAIR序列脑白质损伤分级在2级以上。所有受试者均书面对本研究表示知情同意，且得到我院伦理委员会批准。

1.3 研究方法

1.3.1 检查方法 采用3.0T西门子skyra扫描仪，扫描基线定为前后联合连线，全脑均为扫描范围，扫描序列包括：SWI与MRS。因受试者总扫描时间约为30min，将所有受试者的扫描图像传输至工作站以便对相位图进行校正，在校正后的相位图上测量额叶、后扣带回及海马区相邻前、后两个层面及其显示最大层面，计算平均相位值。所有受试者检测部位均为其大脑优势半球的海马区域。

1.3.2 评估量表 采用中文版蒙特利尔认知评估量表(Montreal of Cognitive Assessment，MOCA)对所有受试者进行评分，以了解受试者的认知能力。在测评进行之前，首先对研究人员进行培训，培训内容为规范的操作流程及如何进行评分；保证所有受试者接受测评的环境基本相同，在研究人员指导下，受试者按照量表的指导语，逐步进行答题测试，最后由研究人员统计受试者总分。

2 结果

2.1 3组患者MoCA评分比较 A组MoCA评分为(28.33±4.83)，B组(25.77±5.12)，志愿者为(29.76±2.21)，3组之间差异无统计学意义(P>0.05))。

2.2 3组受试者脑白质分级比较 根据T2-FLAIR图像将受试者脑白质损伤进行分级，见表2。

表2 受试者脑白质损伤分级Table 2 Classification of brain white matter injury

2.3 受试者左侧海马区SWI相位值与MRS值结果比较 所有受试者均惯用右手，因此相对应的检查为左侧大脑。受试者左侧大脑SWI相位值、Ins/Cr、Cho/Cr、NAA/Cr均不完全相同，经Duunett-t检验进行两两比较后可知，B组的SWI相位值、Ins/Cr值、Cho/Cr值均高于A组(P<0.05)，A组高于志愿者组(P<0.05)；A组NAA/Cr值高于B组，但显著低于志愿者组,见表3、图1。

表3 左侧海马区SWI相位值与MRS值结果比较Table 3 Comparison of SWI value and MRS value in left hippocampal area

图1 受试者扫描结果Figure 1 The scan results注：A.SWI扫描结果；B.MRS图；C.SWI相位图

2.4 MoCA评分与受试者左侧海马区SWI相位值与MRS值的关系 通过Pearson相关性分析可见，MoCA评分与SWI相位值成正相关关系，其中与A组的相关性高于B组(P<0.05)；MoCA评分与Ins/Cr、Cho/Cr、NAA/Cr均具有负相关关系(P<0.05)，见表4。

表4 MoCA评分与受试者左侧海马区SWI相位值与MRS值的相关性Table 4 Correlation between MoCA score and SWI phase value and MRS value in left hippocampal area of subjects

3 讨论

本研究结果在T2DM造成的脑损伤中，SWI具有较为灵敏的提示作用。证明[14-15]DM动物脑模型中海马与海马纹状体及旁回等低信号斑块，在免疫组化检测后发现其中富含铁离子，而SWI相位值在额叶、海马及PCC减低，随病程延长其相位值呈现愈加降低的趋势。本研究结果在受试者中证实了这一结果。且有研究[16]提出铁的沉积有可能被当做对DM患者认知功能评估的标准。如本研究中涉及的Ins/Cr、Cho/Cr升高，而、NAA/Cr降低[17-18]，提示病变已经造成了神经元功能障碍或细胞缺失。由于海马参与组成了近记忆回路，且密切关系到认知功能。 因此，本研究表明，B组受试者的SWI相位值、Ins/Cr值、Cho/Cr值均高于A组，A组高于志愿者组，与是否患病，病程长短形成了梯度关系。但A组NAA/Cr值高于B组，显著低于志愿者可能与本研究例数较小有关。针对A组与B组患者，进行了MoCA评分与SWI、MRS相关性分析可见，MoCA评分与SWI相位值成正相关关系。提示在早期使用SWI能更有效提示病变程度。而MoCA评分与Ins/Cr、Cho/Cr、NAA/Cr均具有负相关关系，并且这一变化伴有海马体积萎缩，海马神经元缺失及形成老年斑块可能是其产生的机制，神经纤维缠结也可能与此有关。认知功能下降与双侧脑功能区域与患者海马连接功能下降有关[19]，与之相关的还有枕叶舌回活动减少[20]。

4 结论

SMI与MRS能有效提示早期T2DM脑部患者海马病变，对T2DM患者中枢神经演变进行早期诊断与可视化评估，反映T2DM脑部患者脑部病变程度，为早期干预赢得时间。但fMRI的其他方法与指标还需要更大样本更进一步的研究进行验证。