皮质下缺血性脑血管患者执行功能损害、mri脑白质病变和di脑白质病变的研究

皮质下缺血性脑血管患者执行功能损害、mri脑白质病变和di脑白质病变的研究

皮质下缺血性脑病（tci）是最常见、最具特征的血管性认知障碍（tci）之一。其特征性病理学改变为皮质下腔梗死、关键脑梗死和深部白质病变（wml）。研究提示SIVD认知功能障碍的主要特征之一是执行功能障碍。脑白质改变与认知损害的关系,目前尚未达成一致意见,传统MRI序列能显示全脑及特异性脑结构,但不能很好地定量测定白质改变。近年发展起来的一种影像学新技术———磁共振弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)可以跟踪脑白质纤维束的变化,显示脑白质异常改变并进行定量研究。本研究应用头颅MRI、DTI技术检测SIVD患者的脑白质形态学改变和微结构变化,对患者的执行功能损害和脑白质病变进行分析,进一步探讨影响SIVD患者执行功能的相关因素。1对象和方法1.1目标1.1.1mri诊断标准24例患者来自2009年12月至2010年8月在河北省人民医院神经内科门诊和住院患者,均为右利手,依据Erkinjuntti提出MRI诊断标准和血管性认知功能损害的专家共识确定SIVD。所有患者均由2位副主任医师以上职称的神经内科医师做出诊断。伴皮层下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病(CADASIL)暂不在研究之列。1.1.2认知功能评分参照国立神经疾病与卒中研究所(NINDS-AIREN)VD的标准和Wentzel提出的标准诊断VD。具体如下:(1)有认知功能减退的主诉或有知情人提供的认知功能减退;(2)简明精神状态检查量表(Mini-MentalStatusExamination,MMSE)评分文盲≤17分,小学≤20分,初中及以上≤24分;(3)认知功能量表检查至少有一个认知领域损伤的客观证据;(4)日常生活能力量表(ADL)评分>26分;(5)临床痴呆分级量表(CDR)评分≥0.5分。其中男10例、女2例,年龄57~86[平均(69.670±8.679)]岁。MMSE评分为(20.250±4.115)分。1.1.3纳入和排除标准VCIND患者12例,男9例、女3例,年龄46~85[平均(69.900±13.000)]岁。MMSE评分为(25.200±1.398)分。纳入标准:(1)患者有轻度认知损害,有知情者证实;(2)一般认知功能保留,日常生活能力未受损,ADL评分<26分,各项认知功能评分低于对照组1.5个标准差;(3)未达到美国精神障碍诊断和统计手册第4版(DSM-IV)的痴呆诊断标准,CDR评分为0.5分;(4)认知障碍由脑血管病导致。1.1.4利手性别年龄14例来自年龄和性别匹配的健康老年体检人群,均为右利手,其中男11例,女3例,年龄60~85[平均(72.640±8.101)]岁,无认知障碍,CDR=0分,MMSE评分为(29.140±1.027)分。1.2方法1.2.1内容方面的连接件设置对每位受试者进行详细的神经心理测试和临床访谈,包括:MMSE、ADL、CDR、Hanmilton抑郁量表、Hachinski缺血量表评分(HIS)、Stroop色词测验(Stroopcolourwordstest,CWT)、连线测验(trailmakingtest,TMT)、积木测验(blockdesigntest,BDT)。TMT分a、b两部分。依据中国人的习惯,将连线测验b中的英文字母修改为大写的数字一~十三,a部分中25个写有数字(1~25)的圆圈,随机分布在一张纸上,要求被试者对这些圆圈按照数字大小顺序依次连线;b部分的圆圈包含了数字1~13和大写数字一~十三,要求被试者在数字1~13和大写的一~十三之间进行持续转换地连线。以完成任务的时间作为评定指标。CWT由3张卡片、4种颜色组成。记录阅读a卡(单纯圆点的颜色)、b卡(单纯文字的颜色)和c卡(与文字意义不同的颜色)花费的时间和错误数。BDT由难度渐增的11张红、白两色的积木设计图案卡片组成。顺序呈现卡片,要求受试者按样本图案,用4块或9块两色立方体积木摆出样本上的图案。依据不同的完成时间记录分数。1.2.2l-sivd的原理采用3.0TMRI机(GESIGNAEXCITEⅡ)对入选患者行头MRI扫描。SIVD的MRI诊断标准为:(1)白质损害型(WML-SIVD),即广泛深部和脑室旁白质病变;扩展的帽状超过10mm(沿脑室前角轴测量)或不规则的晕(宽度超过10mm、边界不规则、伸入深部白质),和(或)弥漫的融合高信号(超过25mm,不规则)或广泛的白质病变(无边界的弥漫性高信号);和深部灰质腔隙性梗死;或(2)腔隙性梗死突出型(LI-SIVD):深部灰质至少有5个腔隙性梗死灶,中等度白质病变(扩展的帽状、不规则晕、弥漫融合的高信号,或广泛白质病变)。1.2.3病变程度分级标准采用Wahlund等方法,将大脑左右半球分别分为额区、顶枕区、颞区、幕下区和基底节共10个区域,根据白质病变程度不同,按照0~3分的四级标准分别给出评分。由两名副主任医师分别单独评分,取其均值作为白质病变的最终评分。1.2.4图像数据处理所有受试对象均进行DTI扫描:DTI(25个扩散编码方向)采用单次激发自旋回波EPI脉冲序列SE-EPI),行轴位扫描,TR8000ms,TE79.3ms,矩阵128×128,视野(FOV)24cm×24cm,层厚5mm,层距0,扩散加权系数b1=0,b2=1000s/mm2,扩散敏感梯度方向20个,扫描时间5min,扫描前进行匀场以减少静磁场强度不匀的图像变形。扫描结束后,将DTI原始数据传输至工作站,用Functool2软件进行后处理,对所有图像进行移动校正,以去掉扫描过程中由于头部移动所引起的图像配准不良,然后三维彩色编码张量图,重建部分各向异性分数(fractionalanisotropy,FA)和平均扩散率(meandiffusivity,MD)图像,分别测定胼胝体压部、额、颞、顶及枕叶白质正常区(normal-appearingwhitematter,NAWM)的FA和MD值,作为评价脑白质各向异性及水分子扩散程度的指标。感兴趣区(regionsofinterest,ROI)的选择:额叶取额中回、顶叶取角回各取3个层面;颞叶取出现侧裂后连续向上3个层面;枕叶取枕极,取2个层面;胼胝体压部取基底节上2个层面。每个ROI均多次测量,以确保该部位所选层面的FA值最大,ROI面积为25~40mm2。放置感兴趣区时,注意避开灰质结构和脑脊液。见图1,图2。1.3性别、年龄、受教育水平、心理评分与脑白质的关系采用SPSS13.0统计软件。定量资料满足正态分布及方差齐时,用方差分析比较3组年龄、受教育水平、心理评分及脑白质每个ROI的FA和MD值;当不满足正态分布及方差齐时应用多个样本秩和检验;性别构成应用多个样本率比较的χ2检验;用Pearson积差相关分析统计各部位的FA和MD值与神经心理评分的相关关系。数据用x±s表示。2结果2.1两组bct、tcwt时间比较三组年龄、性别及受教育水平差异无统计学意义(P>0.05);执行功能评估:与正常对照组相比,VD组BDT评分明显降低,TMT、CWT时间显著延长,差异有统计学意义(P<0.05);VCIND组BDT评分降低,TMT时间延长,具有统计学差异(P<0.05);VD组和VCIND组比较,前者CWT测验b、CWT测验c、TMT测验b时间延长,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。2.2给ivd和vd患者的白质评估与正常对照组相比,VCIND组及VD组患者白质评分增高,具有统计学差异(P<0.05),两组之间无明显差异。见表1。2.3双顶叶及评论员体压部fa值的变化与健康对照组比较,VD患者双额叶、右颞叶、右枕叶、双顶叶及胼胝体压部FA值下降(P<0.05);VCIND组患者只有左额叶、双顶叶白质FA值下降(P<0.05),其他脑区无差别(P>0.05)。见表2。2.4三组平均脑白质值的md值的变化相比正常对照组,VD、VCIND患者胼胝体压部MD值均升高(P<0.05),余被研究脑区MD值均无差别(P>0.05)。见表3。2.5u3000da与nt测验c完成时间相关性分析左额叶及双颞叶白质正常区FA值与TMT测验B时间呈负相关(P<0.05);右颞叶FA值与CWT测验C完成时间呈负相关(P<0.05);右顶叶白质正常区FA值与BDT评分呈正相关(P<0.05)。胼胝体压部MD值与BDT评分负相关(P<0.05)。见表4。3sivd患者执行功能损害的表现SIVD是一组以皮质下多发腔隙性梗死和白质病变为主要脑部损害,以小血管病变为主要病因的缺血性脑血管病,是造成血管性认知功能损害的重要原因,包括了从轻微的认知功能下降至明显痴呆的各种认知功能障碍。多项研究表明执行功能是SIVD最易累及的认知域。本研究通过对24例SIVD患者执行功能损害与脑白质改变的关系进行探讨,发现SIVD患者的执行功能损害与其白质改变程度可能有关。执行功能是个体在实现某一特定目标时,以灵活、优化的方式控制多种认知加工过程协同操作的认知神经机制,包括计划、工作记忆、控制冲动、抑制、定势转移或心理灵活性以及动作产生和监控等一系列功能。具体与执行功能特别相关的环路有三个:前额叶背外侧环路、额叶眶面外侧环路、前扣带环路。本研究着重对SIVD患者中的VD、VCIND组和正常对照组进行了执行功能方面的神经心理学测定。测试分为三部分(1)TMT:测量认知灵活性(定势转移能力)的常用测验;(2)CWT:测量抑制控制;(3)BDT:检测视空间结构技能。经统计学分析发现,在Stroop测验中,SIVD患者中VD组与正常对照组相比,阅读a卡、b卡和c卡花费的时间都有显著延长,说明其信息处理的速度、准确性和抑制干扰能力明显受损。SIVD二组患者的连线测验a、b完成时间、积木测验评分均较对照组差,其中尤以VD受损显著,提示存在快速视觉搜索、视觉空间结构、认知定势转移能力的损害。但其执行功能的受损并非是均等的,VD患者执行功能减退较VCIND患者程度重,执行速度和正确性障碍(体现在CWT)、抑制干扰能力障碍(体现在TMTb)尤为明显。学者们推测,SIVD患者执行功能损害突出的原因可能是由于皮质下病变破坏了与执行功能相关的额叶-皮层下环路。这一回路起源于额叶背外侧,主要投射到尾状核的背外侧头部,从尾状核连接到苍白球和黑质纹状体,再投射到丘脑内侧核,最后反过来投射到额叶背外侧区。因此由前额叶所协调的执行功能尤其容易受到缺血性疾病的影响,造成认知功能明显下降。SIVD特征性病理改变之一为缺血性脑白质病变,在MRIT2加权像和液体衰减反转恢复像表现为白质高信号。脑白质是连接皮质及皮质下功能区的联络纤维,在信息传导中起着非常重要的作用。脑白质高信号亦见于正常老年人和脑卒中患者,尽管研究表明脑白质病变程度与年龄、血管危险因素、神经系统症状和体征等有关,但白质高信号与认知功能损害的关系仍在进一步研究中。为了评价白质病变的程度和范围,一些学者提出了基于影像学检查的测评量表。最近美国国立神经疾病和中风研究院-加拿大中风网络专家共识推荐脑白质定性研究应用Wahlund提出的年龄相关白质改变分级方法(AR-WMCrs):在右和左侧半球5个不同的区域分别评分,包括额叶区;顶-枕叶区;颞叶区;幕下区;基底节区,根据4分量表评定脑白质病变的程度变化。本研究应用该方法,结果显示:随着SIVD患者脑白质病变的评分增加,其MMSE、BDT、TMT、CWT成绩均低于对照组,提示SIVD患者的执行功能损害与其脑白质病变程度可能有关。虽然传统MRI序列能显示脑白质病变及特异性脑结构,但难以完全避免测量者各项评分主观判断的影响,而且对于常规MRI上表现正常的脑组织无法进行临床意义的评估,这些可能对研究结果造成影响。DTI是在MRI弥散加权基础上发展起来的新型MRI技术,利用水分子的扩散运动各向异性进行成像,反映活体组织空间组成信息及病理状态下各组织成分之间水分子交换功能状态的检查方法,可反映脑白质纤维的结构变化,显示T2WI上正常区域的病变,在检测脑白质纤维病变方面具有更大的优越性。DTI通过两个常用的测量参数FA和MD,反映水分子在白质内扩散的优势方向,显示脑白质纤维束的走向,从而提供组织结构的完整性信息。MD值的升高和FA值的降低表示白质完整性受到破坏。华勒变性、细胞外淀粉样物沉积、小血管病变均可引起白质的这种病理改变。本研究进一步观察了SIVD患者常规MRIT2加权像上NAWM的DTI参数改变,并探讨其与执行功能障碍之间的关系。研究结果显示,与对照组比较,VD组患者双额叶、右颞叶、右枕叶、双顶叶及胼胝体压部白质正常区FA降低,VCIND组与对照组比较,只有左额叶、双顶叶白质正常区FA降低,其他脑区两组比较无差别;同时发现两组胼胝体压部白质正常区MD均有升高。这些数据均提示SIVD患者除MRI白质异常区外,正常表现的区域也存在超微组织结构的选择性损害,以致白质通路的完整性受到破坏;也表明在较早期的VCIND患者额叶、顶叶的白质正常区可能已经存在病理改变。FA、MD两个参数的改变并不平行,其原因可能在于前者的下降更多与神经元丢失及脱髓鞘有关,而后者的增加则与细胞外间隙扩大可能有关,因此FA值较MD值对神经纤维完整性的破坏更为敏感。研究中显示出SIVD患者脑白质改变存在区域选择性,这种选择性损害可能与不完全性梗死或血管病变导致低灌注,髓鞘脱失,引起神经纤维传导受损,轴索的不应期明显延长,轴索损害、胶质细胞增生等多种病理变化有关。进一步提示,对于SIVD患者,不仅白质病变区,其形似正常的脑白质所表现出来微观结构完整性的改变,都有可能在痴呆的进展中扮演着重要的角色,这与国外部分研究结果相似。本研究还发现,执行功能的部分评分与多个脑白质区FA及MD存在明显的相关性,提示白质微结构的损害可能会导致执行功能下降。