遗忘型轻度认知障碍者脑血流灌注特征的三维动脉自旋标记分析

遗忘型轻度认知障碍者脑血流灌注特征的三维动脉自旋标记分析

轻度认知障碍（mci）是脑瘫的风险患者。发展成为脑瘫的风险是正常老年人的10倍。轻度记忆障碍（pmc）被认为是老年人老年轻失眠的早期阶段。目前一致认为正确诊断和有效防治MCI是阻止痴呆发生的关键,具有重要的临床和社会意义。本研究旨在利用新型无创的三维动脉自旋标记(arterialspinlabeling,ASL)技术来观察aMCI患者的脑血流变化,为临床早期预防、早期诊断提供有效的影像学依据。1数据和方法1.1nia-aa诊断标准选取2011年7月至2012年5月间在本院及上海市精神卫生中心就诊的17例aMCI患者及21名年龄、性别匹配的正常老年自愿者。aMCI组诊断标准采用2011年4月19日发表的美国国家衰老研究所(nationalinstituteofaging,NIA)和阿尔茨海默病学会(alzheimer’sassociation,AA)最新诊断指南,简称为NIA-AA诊断标准。临床核心标准符合:(1)存在由患者自己、家属或知情人提供的记忆主诉;(2)一个或多个认知区域的损害,表现出与患者的年龄及教育水平不相符的认知功能减退,可以发生在多个认知功能区域,包括记忆、执行功能、注意力、语言以及视空间功能等;(3)保持日常生活的独立性;(4)没有痴呆;简易智能状态量表(minimentalstateexamination,MMSE)评分在24～26分,平均(25.5±2.2)分,其中男7例,女10例,平均年龄(72.0±7.6)岁。正常老年对照组:21名,均为本院门诊非神经系统疾病者,无认知功能障碍,其中男8名,女13名,年龄(71.1±6.3)岁。均为右利手,MMSE评分为27～30分,平均(28.9±1.1),家族中无痴呆家族史。排除标准:有脑卒中、精神病史,其他中枢神经系统疾病、吸毒、酒精或药物滥用、高血压、糖尿病等均被排除在aMCI和正常对照组之外。1.2影像学检查及成像所有受试者均在GESignaHDxT3.0T超导磁共振扫描仪进行扫描,采用8通道相控阵头线圈。检查时要求受试者放松闭眼并保持清醒。受试者头部用软垫加以固定,并用软耳塞塞住外耳道以减少噪音干扰。受试者接受常规MR扫描,包括三维结构像采用扰相梯度回波(3DSPGR)序列,T2WI序列及扩散加权成像(DWI)序列,以排除其他器质性病变。3D结构像及灌注扫描扫描参数如下:3DSPGRTR8.5ms,TE3.4ms,翻转角120°,层厚1mm,层距0mm,FOV24cm×24cm,矩阵512×512,像素大小为0.47×0.47×1.0,共248层横断面图像覆盖全脑;伪连续动脉自旋标记(PCASL)灌注序列TR1350ms,TE5ms,翻转角155°,层厚4mm,层距0mm,矩阵128×128,扫描覆盖范围与T1WI结构像一致。1.3数据分析和统计处理1.4多重比较校正采用双样本t检验对预处理完毕的灌注图像进行统计分析。每个被试的全脑灌注均值作为统计分析的协变量以排除全脑灌注的个体差异。为控制统计分析中的假阳性比例,采用AFNI(http;///)中的AlphaSim进行多重比较校正。AlphaSim校正通过MonteCarlo模拟的方法,连续性标准采用便连接。在设定P=0.01作为阈值且最小团块尺寸取为125个像素时,得到α<0.05的校正结果。所得结果的标准脑空间坐标采用mni2tal(http://imaging.Mrc-cbu.cam.ac.Uk/downloads/mni2tal)转化为Talairach坐标。2脑血流灌注降低的区域aMCI及对照组全脑VBA的结果如下:aMCI组与对照组相比:脑血流灌注减低的区域(红色)主要包括左侧枕叶、双侧颞下回、右侧颞中回和右侧顶叶上部,而灌注增加区域(蓝色)则在双侧额叶、左侧额叶直回及右侧颞叶白质及皮质下区(表1,图1、2)。3讨论3.1asol的标记ASL技术原理及改良:ASL技术是对动脉血进行磁标记,使用水作为内源性对比剂,对灌注进行定量测量,并提供定量评估ml·100g-1·min-1的CBF图117例aMCI患者与21名正常老年人CBF图的VBA分析。前者左侧枕叶、双侧颞下回、右侧颞中回和右侧顶叶上部血流量减低,而在双侧额叶中下回、左侧额叶直回及右侧颞叶皮层下白质区域可见局部血流增高(P<0.05)图2aMCI组高灌注区的三维投射图,主要集中在双侧额叶及右侧颞叶皮层下区(P<0.05)的灌注参数。ASL的成像步骤包括:(1)利用翻转脉冲对流入成像层面的动脉血进行标记;(2)流入毛细血管区的血液与组织水中的质子进行交换引起局部组织纵向弛豫时间T1的变化;(3)图像与没有标识的图像相减得到灌注图像;(4)通过动力学模式定量测量CBF。ASL的标记方法可以分为连续动脉自旋标记(continuousarterialspinlabeling,CASL)及脉冲动脉自旋标记(pulsedarterialspinlabeling,PASL),前者是对流入的动脉血液进行连续的标记,后者是对一段时间内的动脉血液进行标记。既往由于该序列的磁敏感及运动伪影和扫描范围有限,限制了其临床应用。而本研究采用了最新的3D脉冲连续动脉自旋标记技术,此技术针对脉冲连续标记、背景抑制及3D快速自旋回波采集方法进行了改进,从而大幅提高信噪比的同时又减少运动伪影并减少了失真。ASL在脑功能研究中的优势:正电子发射断层显像术(positronemissiontomograph,PET)一直被认为是脑灌注研究的金标准,近年来陆续有研究将ASL与PET技术进行比较,发现其一致性令人满意。Musiek等对17例阿尔茨海默病(AD)患者和19例对照组的ASL灌注与PET的葡萄糖代谢比较结果显示,ASL低灌注与PET的低代谢模式一致,两者对AD诊断的受试者工作特征曲线(receiveroperatingcharacteristiccurves,ROC)的曲线下面积分别达到0.90和0.91。与PET相比,ASL技术经济价廉、检测时间更快捷,在评价脑组织局部血流灌注方面,可重复性高、无创性、无需注射对比剂等优点也使得该方法在临床研究中得到推崇。特别是MCI等认知障碍患者相对依从性较差,对其的长期随访复查ASL或许比PET更具优势。3.2低代谢区域分布aMCI脑血流灌注减低:近年来许多研究报道了MCI患者存在的灌注异常。多采用PET、SPECT或对比剂增强的MR灌注方法,大部分研究发现MCI患者脑内存在不同程度的灌注减低区,但低灌注区的分布各家报道有所不一。Nobili等通过PET研究发现与正常人相比aMCI患者双侧颞叶、顶下小叶、左侧楔前叶、枕上回以及右侧角回及颞中回存在明显葡萄糖代谢降低,且存在以双侧后内侧为主的代谢异常模式。Dai等采用ASL技术对轻度认知损害和正常对照受试者的局部相对脑血流量进行检测,其结果显示与正常对照组相比MCI患者左侧顶叶、左外侧额叶、左侧颞叶上部和左侧前额叶皮质局部相对脑血流量测量值显著降低。本研究显示aMCI患者所显示的双侧颞叶、左枕叶及右侧顶上小叶的分布区域基本符合既往文献报道的以后内侧为主的低灌注分布。除此之外,有研究报道MCI患者中不同个体的低代谢区域也不尽相同,可以存在明显的异质性。DelSole等对16例aMCI患者的FDG-PET研究发现56%的患者存在后扣带回区域的低代谢,44%存在颞叶皮质的低代谢而仅18%表现在额叶皮质区。各家研究报道的低灌注/代谢区不尽一致,主要原因可能有以下几个方面:(1)目前对MCI的临床诊断标准和认知评分准确度上存在的差异。(2)不同影像技术方法硬、软件技术不同。(3)个体脑血流灌注在很大程度上受疾病进程、严重程度及脑功能受损程度的影响,因此MCI个体间存在较大的差异。aMCI脑血流灌注升高:研究发现静息状态下MCI人群在出现灌注减低的同时,在一些部位会出现灌注增高,即所谓“神经代偿反应”。文献中报道在对轻度AD患者、MCI患者甚至具有AD高风险人群的脑血流灌注研究中均发现了内侧颞叶存在的高灌注现象。Fleisher等应用PASL研究了AD高风险(有家族史)和低风险(无家族史)两组人群后发现,高风险组在静息状态下内侧颞叶的CBF升高。Dai等也发现了MCI患者在左侧海马、右侧杏仁回区灌注升高。这与本研究所见右侧颞叶区灌注增高相符。内侧颞叶是AD疾病过程中最早出现病理性损伤的部位,但功能上低灌注和低代谢现象并不明显,相反还可能出现局部血流灌注升高,有学者将这种结构和功能间矛盾的现象解释为再生相关的神经代偿反应,即结构变化导致了功能的再生。此外,本研究另一主要高灌注区集中在双侧额叶中下回皮质下区,尤其是前额叶区域。随着脑功能成像研究深入,我们对前额叶在记忆中的作用有了更深的认识,左前额叶主要参与情节记忆的编码和语义性启动效应,右前额叶则与情节记忆的提取关系密切。同时,前额叶还是工作记忆的神经基础,尤其是背外侧前额叶。功能磁共振研究表明,年轻人通常是单侧前额叶激活,而老年人则因大脑代偿机制,前额叶双侧都有激活。有研究报道正常老年人在执行情节记忆功能时,前额叶活动较年轻人代偿性增高,特别是在右侧背外侧前额叶及左侧内侧前额叶。也有研究报道轻度AD患者在执行记忆任务时,前额叶会出现神经元活动增高。