脑损伤患者额叶前皮质微结构MRI变化与认知功能损伤的相关性分析

鲍景蕾,尹继君,郭 倩

颅脑损伤具有病情进展迅速、致残率、病死率高等特点,且多数患者治疗后均存在不同程度神经功能障碍,其中认知功能受损为颅脑损伤主要并发症[1]。有报道显示,认知功能损伤主要表现为注意力障碍、记忆障碍、执行能力障碍等,对患者运动能力、日常生活能力等均造成严重影响,不利于脑损伤后续治疗及预后恢复,且脑损伤后认知功能障碍为发展至痴呆的重要危险因素[2-3]。因此,积极探讨脑损伤后认知功能损伤早期预测评估方案具有重大意义。MRI技术目前已逐渐应用于脑损伤早期辅助评估中,可有效显示神经细胞受损情况及脑血流变化,而扩散张量成像(DTI)及扩散峰度成像(DKI)可显示常规MRI无法显示的异常变化,呈现额叶前皮质微结构改变[3-4]。有研究发现,轻度认知功能障碍患者额叶前皮质明显减少[5]。本研究分析脑损伤患者额叶前皮质微结构变化与认知功能损伤的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年3月—2022年3月我院收治的脑损伤120例作为研究对象,根据有无认知功能损伤分为损伤组(n=60)与无损伤组(n=60),另选取60例体检健康者作为对照组。3组性别、年龄、体质量指数(BMI)、文化水平比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表1。本研究经聊城市第二人民医院医学伦理委员会审核批准[【2019】医伦审第(33)号],患者均知情同意。

表1 3组一般资料比较

1.2 纳入及排除标准

纳入标准:脑损伤者均存在明确颅脑外伤,并经颅脑CT、MRI等影像学检查确诊;均于脑损伤后24 h内入院;均为右利手;可接受本研究方案;生命体征平稳。排除标准:因其他原因导致认知功能障碍者;有严重颅脑手术史者;合并心理精神疾病,并长期服用影响精神状态药物者;合并肝、肾等重大脏器功能障碍者;合并言语交流障碍、视觉障碍者;检查依从性较差者;经CT检查可见结构损伤者。

1.3 方法

1)MRI检查:入院后均采用西门子skyra 3.0T磁共振扫描仪进行检查,通过T1加权成像采用3D MPRAGE序列进行扫描,扫描参数:反转时间=900 ms,重复时间=2 300 ms,反转角度8°,回波时间=89 ms,体素=0.9 mm,成像视野=240 mm×240 mm,加速因子=2;扩散成像采用自旋回波平面成像分2次进行采集,第一次采集参数:回波时间=89 ms,重复时间=7 700 ms,成像视野=222 mm×222 mm,成像矩阵=74×74,层厚=3 mm,层数=50,b值分别为0、1 000、2 000 mm2/s,30个梯度方向,加速因子=2,采集时间为8 min;第2次采集参数与第1个主模块参数基本一致,b值为0 mm2/s,采集时间为1 min,总体扫描时间为9 min。

2)MRI图像处理分析:扩散加权成像经DKE软件生成DKI参数图像,选取额叶前皮质感兴趣区域,包括双侧内侧额上回、双侧背外侧额上回、双侧前扣带及旁扣带脑回,将3D MPRAGE序列T1加权成像输入SPM8软件,利用中线性配准将DKI参数图像匹配至T1图像空间,自动提取DKI参数值,包括扩散各向异性分数(FA)、平均扩散率(MD)、轴向扩散峰度(AK)、平均扩散峰度(MK)、径向扩散峰度(RK)。

3)认知功能评估:所有患者入院后均采用蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评估患者认知功能,包括视空间与执行、注意力与计算力、命名、定向力、语言功能、抽象能力、延迟记忆领域,总分共30分,若受教育年限<12年,在最终评分结果加1分以校正文化程度偏倚。MoCA<26分则评估为认知功能障碍,其中18～26分为轻度认知功能障碍,10～17分为中度认知功能障碍,<10分为重度认知功能障碍。

1.4 观察指标

1)比较3组MoCA各维度评分及总分。2)比较有无认知功能损伤患者额叶前皮质微结构变化。3)观察不同认知功能损伤程度患者额叶前皮质微结构变化。4)分析额叶前皮质微结构变化与认知功能损伤程度的相关性。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 MoCA各维度评分及总分比较

3组视空间与执行、注意力与计算力、语言功能、抽象能力、延迟记忆领域评分及总分比较差异有统计学意义(P<0.05)。损伤组视空间与执行、注意力与计算力、语言功能、抽象能力、延迟记忆领域评分及总分低于无损伤组、对照组(P<0.01),而命名及定向力领域评分与无损伤组、对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。无损伤组MoCA各维度评分及总分与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 3组MoCA各维度评分及总分比较分)

2.2 有无认知功能损伤患者额叶前皮质微结构MRI变化

损伤组前、旁扣带脑回右侧FA、AK及MK低于无损伤组(P<0.01);损伤组前、旁扣带脑回左侧MD、FA、AK、MK、RK及右侧MD、RK与无损伤组比较差异无统计学意义(P>0.05);损伤组背外侧额上回左右侧MD、FA、AK、MK、RK与无损伤组比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表3、4。

表3 有无认知功能损伤患者前、旁扣带脑回皮质微结构MRI变化

表4 有无认知功能损伤患者背外侧额上回皮质微结构MRI变化

2.3 不同认知功能损伤程度患者额叶前皮质微结构MRI变化

轻度认知功能损伤患者前、旁扣带脑回右侧FA、AK及MK高于中重度认知功能损伤患者(P<0.01);轻度认知功能损伤患者前、旁扣带脑回左侧MD、FA、AK、MK、RK及右侧MD、RK与中重度认知功能损伤患者比较差异无统计学意义(P>0.05);轻度认知功能损伤患者背外侧额上回左右侧MD、FA、AK、MK、RK与中重度认知功能损伤患者比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表5、6。

表5 不同认知功能损伤程度患者前、旁扣带脑回皮质微结构MRI变化

表6 不同认知功能损伤程度患者背外侧额上回皮质微结构MRI变化

2.4 额叶前皮质微结构MRI变化与认知功能损伤程度的相关性分析

脑损伤患者左侧前、旁扣带脑回MD、FA、AK、MK、RK及右侧MD、RK与认知功能损伤程度无关(P>0.05),右侧FA、AK及MK与认知功能损伤程度呈负相关(P<0.01);背外侧额上回左右两侧MD、FA、AK、MK、RK均与认知功能损伤程度无关(P>0.05)。见表7,图1。

FA为扩散各向异性分数,AK为轴向扩散峰度,MK为平均扩散峰度。

表7 120例脑损伤患者额叶前皮质微结构变化与认知功能损伤程度的相关性分析

3 讨论

认知功能障碍为颅脑损伤主要并发症,对患者生活质量及预后恢复均造成严重影响,脑损伤后尽早评估认知功能障碍为临床治疗中的重要环节,早期准确、客观评估认知功能损伤程度,有助于临床及时制订康复治疗方案[6-7]。因此,积极探讨脑损伤患者认知功能损伤早期评估方案具有重大意义。

MoCA为目前临床评估认知功能的常用方法,可有效了解患者颅脑受损后认知功能状态,具有操作简便、耗时短等优点,有效弥补常规简易智力状态检查量表执行功能项目较少的缺点[8]。本研究结果显示,损伤组视空间与执行、注意力与计算力、语言功能、抽象能力、延迟记忆领域评分低于无损伤组、对照组,提示临床可通过MoCA初步评估脑损伤患者认知功能损伤情况。但有报道显示,通过MoCA测评项目主要强调语言功能,非言语项目偏少,测评项目难度较低,难以有效评估轻度认知功能受损情况,且部分项目内容受患者文化程度影响较大,存在一定局限性[9]。

相关研究结果表明,额叶前皮质-皮质下白质环路结构被破坏与认知功能障碍的发生存在紧密联系,而通过DTI等神经影像学技术可用于评估脑白质微结构损伤[10-11]。报道显示,DTI多用于脑白质微结构损伤评估中,而鲜有评估脑灰质的研究,以水分子扩散呈高斯分布为基础,当b值>1 000 mm2/s时,其扩散位移偏离高斯分布模式,因此准确性受一定限制,而DKI技术可量化分子扩散程度及不均质性,且不依赖于组织结构空间分布,均可通过定量参数评估额叶前皮质微结构MRI变化[12-13]。本研究发现,损伤组前、旁扣带脑回右侧FA、AK及MK低于无损伤组,说明额叶前皮质微结构MRI变化与脑损伤患者认知功能受损密切相关,临床可通过其早期评估认知功能损伤情况。DTI技术利用人体不同组织具有不同微结构及对水分子扩散能力不同,获取可反映水分子运动方向性的指标,而脑损伤破坏了脑白质纤维束的走行及完整性,从而导致相关组织结构FA下降[14-15]。有报道显示,DKI参数中MK为峰度在各个方向的平均值,可反映组织微结构复杂程度,而AK为峰度在扩散本征矢量中最大的扩散本征值,可反映沿轴突方向的峰度信息[16-17]。国外学者通过研究认知功能受损患者及阿尔茨海默病患者脑微结构MRI变化发现,额叶前皮质MK显著下降,而枕叶皮质AK明显升高[18]。本研究与其结果基本一致,推测其原因在于,认知功能受损患者前扣带回、脑皮质萎缩,神经细胞体、突触及树突受损,导致AK、MK下降[19]。此外,本研究还发现不同认知功能损伤程度患者FA、AK及MK存在显著差异,进一步经相关性分析发现,右侧FA、AK及MK与认知功能损伤程度呈负相关,提示临床可通过额叶前皮质微结构MRI变化评估脑损伤患者认知功能受损程度,以及时进行干预治疗。但本研究仍存在一定不足,如未对认知功能受损与额叶前皮质损伤单侧、双侧病变关系进行分析,且纳入样本量偏少,因此,未来可增加样本量或多中心数据进一步验证,进一步明确额叶前皮质微结构变化对认知功能受损的评估价值。

综上所述,脑损伤患者额叶前皮质微结构MRI变化与认知功能损伤密切相关,临床可通过其早期评估认知功能受损及严重程度,以尽早制订相应干预方案。