脑萎缩认知正常患者MRI特征及对阿尔茨海默病发生风险的预测价值

戚洪阳 周杰 凌迎春 何挺 程祖胜

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）属于老年群体常见慢性神经系统退行性疾病[1]。而脑萎缩与AD患者疾病进展存在密切关系[2]，临床认为精准识别脑萎缩有助于降低AD 发生风险[3]。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）为临床常用影像学技术，对于评估AD患者脑干深部核团体积、海马解剖结构[4,5]及认知障碍进展为AD[6]有着独特优势。目前临床对于脑萎缩认知正常患者发生AD风险研究相对较少，基于此，本次研究分析脑萎缩认知正常患者的MRI 特征，并对AD 发生风险的预测价值进行分析，旨在为预防AD 发生提供更精确的诊断技术。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2020年1 月至2022年4 月期间绍兴市第七人民医院就诊的90 例认知正常受检者作为研究对象，其中男性53 例、女性37 例；平均年龄（69.29±10.26）岁；文化水平：小学19 例、初中及以上71 例，所有患者均行脑MRI 检查。纳入标准包括：①经多项量表评估证实认知正常[临床痴呆评定量表（clinical dementia rating，CDR）0 分，Hachinski 缺血量表（Hachinski ischemic scale，HIS）＜2 分，总体衰退量表（global deterioration scale，GDS）＜2 分，简易精神状态检查表（mini mental state examination，MMSE）≥28 分]；②符合颅脑MRI检查适应证；③经MRI 筛查显示存在脑萎缩征象：表现出脑叶萎缩、脑沟增宽、脑实质变薄等。并剔除：①经MRI/CT 检查证实存在先天血管疾患、损伤性脑出血者；②既往有认知、精神障碍疾病、脑肿瘤中枢神经疾病者；③影像学图像质量不达标或序列不全者。本次研究经医院医学伦理委员会批准，患者家属签署知情同意书。

1.2 方法 所有研究对象均行脑MRI检查，取仰卧体位，扫描范围为全颅脑扫描。①T1WI 扫描，矢状位+轴位，序列调整为扰相梯度回波序列；重复时间170～190 ms，回波时间3.8～4.7 ms；层厚3.8 mm，矩阵256×128，扫描时间36 s。②轴位T2WI扫描，序列调整为快速自旋回波，重复时间1058 ms，回波时间93.1 ms，层厚8 mm，矩阵320×224，回波时间265 s。③轴位T2WI 扫描，序列调整为快速自旋回波+液体抑制反转恢复序列+脂肪抑制，参数调整为重复时间9 000 ms，回波时间120 ms，层厚5 mm，层间距2 mm。④轴位DWI 扫描，B 值取1 000 s/mm2，参数调整为重复时间1000 ms、回波时间102 ms，层厚5 mm，层间距2 mm。采用FreeSurer 软件包对图像进行处理，完成数据分析，包括体积分割、皮质表面重建以及分割扫描，应用自动化全大脑分割程序测量各区域大脑结构体积；并应用Bayesian 分类法及概率图谱完成各体素解剖标签分配，其中皮质表面重建测量是测量每个体素顶点厚度，每个部位顶点可视化可存在一定微小差异；在清晰显示其表面及灰质/白质边界后，计算表面穿过皮质的距离，并应用强度、连续行信息对其分割、重构整个3D 图像体积，实现皮质厚度构建。完成大脑皮层匹配到其对应解剖学形态学位置后，测量到重建每一点皮质厚度，并分配到不同感兴趣区域。由高年资的影像医生完成手动审查及编辑其表面模型，并计算两组左右半球内嗅皮层（entorhinal cortex，EC）、中颞叶皮层（middle temporal gyrus，MTG）、顶下小叶皮质（inferior parietal lobule，IPL）、眶额叶皮层（orbitofrontal cortex，OFC）、后扣带皮层（posterior cingulate cortex，PCC）的厚度。

1.3 观察指标 根据是否发生脑萎缩分为脑萎缩组和对照组。比较两组AD 患病情况[7,8]及认知量表评分特征，其中认知量表评分包括：MMSE、HIS、GDS 评分；并比较两组不同ROI 脑区MRI 图像厚度：包括左右脑半球的EC、MTG、IPL、OFC、PCC。

1.4 统计学方法 采用SPSS 16.0 统计学软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（）表示。组间计量资料比较采用t检验；计数资料比较采用χ2检验。绘制受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析MRI 对认知正常患者发生AD 的预测价值，设P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组AD患病情况及认知量表评分比较见表1

表1 两组AD患病情况及认知量表评分比较

由表1 可见，脑萎缩组AD 发生率高于对照组，差异有统计学意义（χ2=18.19，P＜0.05），两组MMSE、HIS、GDS 评分比较，差异均无统计学意义（t分别=1.29、0.19、0.33，P均＞0.05）。

2.2 两组不同ROI脑区MRI图像厚度比较见表2

表2 两组不同ROI脑区MRI图像厚度比较/cm

由表2 可见，脑萎缩组在左脑半球的EC、OFC、PCC 的ROI 图像厚度均小于对照组，差异均有统计学意义（t分别=3.46、16.30、9.26，P均＜0.05），MTG和IPL 比较，差异均无统计学意义（t分别=0.23、0.38，P均＞0.05）。脑萎缩组在右脑半球的EC、MTG、IPL、OFC、PCC 的ROI 图像厚度比较，差异均无统计学意义（t分别=0.43、0.28、0.43、0.35、0.82，P均＞0.05）。

2.3 MRI对脑萎缩认知正常患者发生AD的预测价值见表3

表3 MRI对脑萎缩认知正常患者发生AD的预测价值

由表3 可见，MRI 技术中左脑半球EC、OFC、PCC 对脑萎缩认知正常患者发生AD 的曲线下面积（area under curve，AUC）分别为0.88、0.80、0.81，截断值分别为3.25 cm、2.64 cm、2.79 cm。

3 讨论

脑萎缩是AD 的主要病理基础，其发生进展过程中存在脑血流量灌注不足、神经元变性凋亡等临床病理状态[9]。脑萎缩特征较为复杂，其发生与机体衰老、疾病引起脑细胞死亡，形成脑组织萎缩等有关，一旦发生脑萎缩将可以通过诱发氧化应激、炎症、神经营养因子障碍等机制，形成神经变性疾病[10]。基于脑部具有可塑性特征，对认知正常患者进行AD风险筛查，有助于及时干预，预防认知障碍风险。

MRI 技术具有无辐射、流空效应、三维成像、软组织分辨率较高等优势，可以清晰显示脑部解剖结构[11,12]。MRI 技术通过改变MR 信号影响因素，获得不同序列影像图像，并精准判断病灶部位信息；T1WI 序列主要明确解剖结构观察，T2WI 序列主要用于病变部位信息明确，快速自旋回波等序列主要用于观察病变周围及内部情况，DWI 序列是根据水分子运动评估脑部组织信息及病变特征；而采用常规序列联合DWI序列，更有利于及时筛查出脑异常区域。

本次研究结果显示，脑萎缩组AD 发生率高于对照组（P＜0.05），表明萎缩程度越大患者认知能力下降越明显，其原因在于脑萎缩程度与认知水平存在密切相关性，与佟雅涵等[13]研究报道结果一致。同时，脑萎缩组左脑半球EC、OFC、PCC 的ROI 图像厚度明显小于对照组（P均＜0.05），而两组在右脑半球的EC、MTG、IPL、OFC、PCC的ROI图像厚度比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05），说明AD 发病过程中存在关键脑区差异，且左半球变化更为显著。其原因在于脑干网状结构主要由神经纤维纵横交织形成，神经纤维及细胞联系着中枢神经系统，与人体记忆、学习等认知功能有着密切关系。早期AD诱发的脑蛋白质病变主要集中于颞叶、额叶等白质纤维等改变；EC在记忆过程及记忆类型中发挥着重要作用，眶额叶皮层一直被认为在决策和价值计算的过程中有着重要作用，PCC 与人体认知情感有着密切关系。当脑萎缩发生时，突变的Tau 蛋白大量积累于上述脑区，并引起神经纤维缠结；左半球主要在语言功能、逻辑思维、分析能力、运用技巧和计算等认知功能方面发挥着重要作用；故EC、OFC、PCC区域更易发生萎缩性改变。佟雅涵等[13]研究报道指出，在ROI图像厚度指标对比中，研究组左右半球的EC、OFC、PCC 与对照组比较，以及左右半球PCC 比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），与本次研究结果存在一定差异，可能与样本数量较少存在偏差或患者呈现地域性差异有关。本次研究进一步分析MRI 对认知正常患者发生AD 的预测价值，结果显示，MRI技术中左脑半球EC、OFC、PCC对脑萎缩认知正常患者发生AD 诊断效能较高，可以精确评估预测AD发生风险。

综上所述，脑萎缩认知正常患者AD 患病率极高，且风险呈现左右脑半球特异度，而MRI 技术测量左脑半球感兴趣区域厚度对于预测AD发生效能较高。本次研究仍存在一定局限性，首先由于样本数量较小，结果可能存在偏差，且未对干预前后脑半球纵向变化研究进行，无法明确MRI 诊断结果对治疗效果及预后的影响；未来还需要扩大研究样本，并对预后结局展开相关研究。