应用全脑3d-pcasl技术对阿尔茨海默病患者脑血流灌注特点的初步研究

应用全脑3d-pcasl技术对阿尔茨海默病患者脑血流灌注特点的初步研究

奥尔茨海默病（ad）是一种进展性神经退行性疾病，是意识障碍最常见的原因。没有有效的康复方法。只有在早期诊断和药物治疗后，才能维持认知和身体的功能。因此，早期识别非常重要。FDG-PET显示局灶性代谢减低区为AD的生物标志,但因其放射暴露,价格昂贵,应用受限。动脉自旋标记(arterialspinlabeling,ASL)是一种核磁灌注成像新技术,以磁标记的动脉血为内源性对比剂定量测定局部脑血流量(cerebralbloodflow,CBF),非侵袭,无电离辐射,重复性好。因CBF和糖代谢密切相关,ASL可对AD进行早期诊断并监测疾病进展。国外研究证实ASL可以区分正常人群和AD或轻度认知功能障碍患者。一项ASL和PET直接对比研究显示ASL在诊断AD脑功能变化上具有可与FDG-PET相媲美的敏感度和特异度。但国内研究较少,笔者旨在利用全脑3D伪连续动脉自旋标记(pseudocontinuousarterialspin-labeling,pcASL)磁共振成像技术对AD患者和认知功能正常老年人的CBF进行研究,探讨该技术在AD诊断方面的意义。1数据和方法1.1病语言障碍脑规划选择2012年9月~2013年2月我科认知障碍门诊的临床拟诊AD患者16例为AD组,均符合美国国立神经疾病语言障碍脑卒中研究所和AD及相关疾病协会(NINCDS/ADRDA)可能AD的拟诊标准,男6例,女10例;年龄55~88岁。另选择16例年龄性别匹配的认知功能正常老年人为对照组,男4例,女12例;年龄56~84岁,无痴呆家族史,无心脑血管疾病、头颅外伤、脑肿瘤、精神疾病、药物滥用等病史,无严重视力及听力障碍。1.2阿尔茨海默病所有受试者均进行简易智能状态检查(minimentalstateexamination,MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(Montrealcognitiveassessment,MoCA)及阿尔茨海默病评估量表认知部分量表(Alzheimer’sdiseaseassessmentscale-cognitivesubscale,ADAS-cog)测定,并进行ASL灌注成像检查。1.2.1dpcr扩增使用GESignaHD7503.0T超导MRI系统,8通道相控阵头线圈。2组均先接受常规核磁扫描,包括三维结构像(3DSPGR),T2W,随后进行3DASL成像(3分15秒)。3DSPGR扫描参数为TR4.9ms,TE2.0ms,反转角15°,层厚1mm,层距0mm,FOV24cm×24cm,矩阵240×240,像素大小1mm×1mm×1mm,共170层横断面图像覆盖全脑;3DpcASL参数为TR4632ms,TE10.5ms,层厚4mm,层距0mm,像素大小2mm×2mm×4mm,扫描范围与3DT1W结构像一致。由放射科两位经验丰富的医师阅片,进行痴呆标准化评估,得到2组全脑皮质萎缩(globalcorticalatrophy,GCA)、内侧颞叶萎缩(medialtemporalatrophy,MTA)及脑白质损害评定量表(Fazekasscale)视觉评分。1.2.2图像分析1.3统计学分析采用SPSS18.0软件对数值资料进行统计分析,计量资料用表示,正态分布者两组间比较采用独立样本t检验,不符合正态分布者采用秩和检验,P<0.05为差异有统计学意义。2结果2.12组患者mri及脑白质损害情况比较2组间年龄及受教育程度差异无统计学意义;神经心理学量表测定显示,2组间各项评分比较均有显著差异(均P<0.001);MRI标准化评估结果显示,2组间比较MTA及GCA差异均有显著差异(均P<0.001),脑白质损害评分比较无明显差异;ASL灌注成像全脑平均血流量2组比较差异有统计学意义(P=0.000);见表1。2.2侧额叶、侧顶叶、外侧缘上回与对照组相比,AD组额颞顶枕叶灌注血流量普遍下降,见图1A、B;以下区域为著,见表2,左侧额叶、右侧眶额下部、右侧海马旁回、双侧顶叶下部、右侧顶叶上部、右侧缘上回、右侧楔前叶、右侧中扣带回、左侧中央后回、右侧颞叶中部(P=0.000)。经部分容积校正后,与认知功能正常组相比,AD组双侧颞叶及顶枕叶交界区脑血流灌注明显减低(P<0.001),见图1C。3ad患者脑灌注前后的脑功能变化以往对轻中度AD脑功能的研究中,SPECT研究发现CBF减低区多为双侧颞顶叶、缘上回和角回。PET研究发现脑糖代谢减低区主要为角回、后扣带回、楔前叶、额侧联络皮质。近年来,国内外学者利用ASL成像对ADCBF灌注进行了大量研究,但低灌注区分布报道不一,主要集中在楔前叶、后扣带回和双侧顶叶皮质。本研究利用全脑3D-pcASL灌注成像技术及基于体素的分析方法对脑灌注血流进行定量测定,统计分析后发现左侧额叶、双侧顶叶、右侧颞叶中部、右侧海马旁回、右侧缘上回、右侧楔前叶、右侧中扣带回、左侧中央后回等部位CBF减低显著,这些局灶CBF灌注减低区,与Mak等研究结果类似。此外,与对照组相比,AD组全脑灌注血流减少,这与Binnewijzend等报道一致,其灌注减低区主要集中在后扣带回、楔前叶和双侧顶叶区域。既往文献报道,感觉运动皮质CBF两组间无明显差异,而绝对CBF量经感觉运动皮质标准化后组间差异更显著,但本研究发现AD组左侧中央后回CBF灌注减低明显,而Mak等研究发现左侧中央前回灌注减低,考虑不除外和入组人数较少有关,可进一步研究明确。MRI形态学检查显示,与认知正常老年人相比,AD组全脑萎缩及内侧颞叶萎缩显著,而脑萎缩的程度不同将会影响到图像的配准和基于体素分析方法的可靠性,故进行部分容积校正后结果显示AD组双侧颞叶及顶枕叶交界区CBF灌注显著减低。此外,国内外关于ADCBF灌注升高区报道不一,本研究进行校正前后AD组均未发现CBF灌注升高区。目前AD发病机制不明,有β-淀粉样蛋白假说、tau蛋白假说及神经血管假说等,但大体病理呈弥漫性脑萎缩,以颞、顶、前额叶萎缩更明显,而且这种病理改变随病变程度加重。本研究中AD患者双侧颞叶、顶叶、额叶CBF灌注普遍降低,说明AD组脑功能已全面减退,只是不同脑区脑功能减退程度不同。但萎缩校正后仍发现双侧颞叶和顶枕叶交界CBF减低显著,推测除形态学上明显萎缩外,其功能上已有显著减低,这与尸检确诊AD患者的组织病理学显著受累部位相符,有待通过扩大样本进一步研究。ASL是一种MR灌注成像技术,可定量测定CBF,其内源性对比剂为磁标记的动脉血,内源性示踪剂为流动血液中的水分子,不必注射对比剂,无电离辐射,安全无创,不受血脑屏障破坏的影响,还可以在短时间内进行CBF量的反复测量。本研究采用的3D伪连续式ASL,信噪比及标记效率高,图像质量好,准确率高,重复性好,且全脑覆盖测定CBF,评估脑功能,成像时间短,可加入常规MR扫描序列中,一站式完成AD筛查,除外导致痴呆的其他疾病,如脑梗死、肿瘤、脑积水等,可以快速检测认知功能缺陷患者,在成本和时间方面优于PET检查。颅外血管情况影响ALS参数测定,但中国人发病率较国外低,而且本研究对AD患者及对照组进行颈部血管超声检查,均未发现狭窄或闭塞。此外,本研究中使用基于体素的形态学方法,在无需人工勾划感兴趣区的情况下对全脑体素进行统计分析,避免人为误差,目前在脑功能研究方面应用广泛,它与高分辨率核磁结合,成为诊断AD灵敏可靠的手段之一。本研究尚有不足之处:入组数量偏少,需要进一步扩大样本量,可另选择遗忘型轻度认知功能障碍患者一并研究,以了解AD各临床阶段脑灌注特点;可进一步分析疾病严重程度(神经心理学量表)和局灶CBF减低区的相关性;进一步比较两组间ASL其他血流动力学参数(动脉通过时间及动脉血容积)情况。ASL作为一种非侵袭性的MR灌注成像新技术,成本低,简单快速容易获得,能降低诊断AD的费用和时间,还可对认知功能缺陷的患者进行快速监测,在AD早期诊断和长期随访方面有着更加广阔的应用前景。将pcASL灌注扫描所获得的原始数据经MR自带的后处理软件生成全脑血流图,得到全脑平均CBF。采用SPM8软件对图像进行预处理,包括头动校正,配准到蒙特利尔神