轻度认知障碍功能磁共振成像的初步研究

轻度认知障碍功能磁共振成像的初步研究

近年来，功能磁共振成像在认知功能研究方面取得了很大进展。记忆减退是轻度认知障碍患者的核心症状及表现,一般认为轻度认知障碍是进展成为阿尔茨海默病(Alzheimerdisease,AD)的早期表现。AD作为一种脑变性疾病,其认知功能改变或下降先于临床影像学结构改变之前出现。本研究应用fMRI探讨轻度认知障碍(mildcognitiveimpairment,MCI)记忆功能改变及评估其对早期认知功能障碍下降的诊断意义。正常对照老人来源社区参加情况研究对象的选择6例MCI患者分别来自门诊或病房,均为右利手,其中男4例,女2例;8例正常对照老人来自社区自愿参加,男4例,女4例,均为右利手。所有参试者在55～75岁;文化程度在初中及以上。1.记忆下降的主诉①排除痴呆和其他可引起脑功能障碍的医学或神经心理状态;②有记忆力下降的主诉,发生时间在3个月以上;③神经心理学测试评价;MMSE18～28分(文化程度不同,评分不同);总体衰退量表(GDS)分值=2或3,或CDR分值等于0.5。2.记忆任务刺激技术①没有神经或精神方面疾病;②无影响认知方面全身疾病,③神经系统检查正常;④无服用精神类药物史。扫描设备及参数应用飞利浦公司1.5T超导磁共振扫描仪,正交头线圈,仰卧位并用海绵固定头颅,采用回波平面成像(echoplanarimaging,EPI)技术,T2WI参数:TR3000ms,TE56ms,FOV(视野)24cm×24cm,矩阵128cm×128cm,层厚6mm,层间距1mm,扫描时间307s,共成像256帧。记忆任务刺激采用时段设计记忆刺激,在受试者头上方置一棱镜,反射来自足部方向显示屏上播放的大写字母,共两组,基本刺激和记忆刺激,每组15个字母,先播放基本刺激组,每个字母显示2.4s,受试者手中有一按钮,每个字母显示时均按一下,播放记忆刺激时受试者判断每个字母后的第二个字母是否与其一样,如一样则按一下手中的按钮,例如A-B-A,而不是A-A或A-B-C-A,循环播放,共4次循环。每位受试者在扫描前均接受指导如何操作。图像处理应用Redhat图像处理软件,对所获得图像进行处理,得出感兴趣区激活图像及此区域的时间-信号强度变化曲线,并比较两者范围。mci在左、右、顶叶激活的范围及时间分布影像学资料在实验过程中除1例MCI因配合不佳未能完成任务外,其余的受试者均较好的完成了记忆任务,MCI与对照组在功能影像轴位图片上均可见右侧颞叶明显激活,范围较广,信号强度较强,同时在左侧颞叶、顶叶、额叶及小脑亦有激活(见图1)。MCI与对照组比较,右侧颞叶激活的范围不同,MCI的激活范围较对照组小(P<0.05)。受试者的时间-信号强度曲线均为多峰曲线,同时MCI与对照组时间-信号强度曲线的比较有区别,MCI曲线波峰振幅较对照组低(见图2)。受试者在记忆刺激时判断的准确率MCI组为54%,对照组为90%。记忆功能与记忆激活随着人口老龄化的到来,以老年性痴呆为代表的认知功能障碍疾患发病率逐渐增高,MCI近年来受到广泛地关注。目前普遍认为MCI作为老年性痴呆之前的一种病理状态,对其的研究可为AD的早期预防和干预提供较好的切入点。MCI是指老年人出现了轻度认知方面损害,以记忆减退为主,但还不足以诊断为痴呆的临床症候群。目前尚无统一的诊断标准,但其核心内容主要有:①排除可引起脑功能障碍的躯体或精神心理因素;②有记忆力下降或其他认知功能轻度损伤;③各种量表不足以诊断为痴呆。MCI的存在可能是AD的高危人群,世界上报道其转化为AD的比例为1%～25%不等。在病理及脑脊液生化等方面有报道MCI的海马及内嗅皮质神经元的缺失,转化为AD的可能性越大,MCI脑脊液Tau和Aβ1-42的水平也与AD患者的表现相似,即高Tau和低Aβ1-42,说明这组指标也反映MCI转化为AD的可能性。另外,在基因易感性方面,ApoE4基因的携带者发展为AD的危险性增高。在临床神经影像学上往往神经结构尚无改变,但脑功能已发生改变,使临床医生难以在早期对患者进行有效的诊断和治疗。我们从研究MCI患者脑功能的改变入手,人的认知功能包含的范围很广,而记忆是认知过程中很重要的内容之一,记忆减退作为MCI的核心症状,自然成为研究的焦点。本实验所采用的血氧水平依赖(bloodoxygenationleveldependent,BOLD)fMRI是20世纪90年代初期逐步发展起来的一种非侵入性脑功能检测方法,它具有较高的空间分辨率和时间分辨率,能够显示人脑在各种神经活动状态下的脑功能图像。近年来随着fMRI技术的不断完善和各种刺激及分析软件的发展,此技术逐步应用到临床实践中。关于记忆过程中脑功能激活的研究近来的报道较多,参与到记忆过程的脑功能区有前额叶背外侧区、额下回、扣带回、顶后叶、颞叶、小脑等,不同的记忆过程,不同的记忆类型涉及到的激活区域不一样。ToDD等通过n-back方法研究工作记忆时显示的激活区域主要在两侧额回(BA46/9),扣带前回(BA32)。他们比较在3种记忆水平条件下在前额叶背外侧区(BA46/9)和Broca区(BA44/45)的激活信号增加情况,从1～3back其变化基本呈线性关系。Sander等研究人的语义分类记忆任务时发现双侧颞上回(BA12/22/41),左右侧颞极(BA38),左额中下回(BA47/11),左侧钩回,左侧小脑及颞中叶前部。在我们的研究中受试者的记忆内容是字母,研究记忆刺激方式采用n-back方法中的2back记忆模式,受试者激活的区域主要在右侧颞中回,双侧额前回一部分,MCI与对照组相比激活范围减小,同时两者时间-信号强度曲线也存在差异,MCI的记忆刺激时信号振幅较对照组低,这可能是MCI的记忆功能下降的表现。Machulda等在研究比较正常老人,MCI及AD三者之间记忆反映的功能磁共振刺激激活研究中,通过对图片的记忆刺激反应,发现正常老人的颞叶激活范围比MCI及AD组大,而MCI与AD之间没有明显的差异;同时三组间在做感觉任务激活时没有差别,他们认为颞中叶激活减少可能是AD这类神经变性疾病功能下降的特异性标志。我们的研究与其刺激内容有区别,我们是通过字母,前者是图片,这可能导致激活的区域有差别,但MCI组与正常对照组的颞叶激活范围存在着差异与前者的结果相似,这说明虽然刺激方式及刺激形式不同,但颞叶是记忆功能下降患者的重要区域,可能具有一定的特异性。不同的记忆在其他区域是否有差异还有待进一步研究。虽然有报道MCI与正常老人相比存在海马和内嗅皮质的结构上的萎缩,但也有学者认为MCI与正常老人在结构上可能存在差异,同时在fMRI资料数据上有显著性差异,他们认为MCI与正常老人在脑功能激活上的不同与其在解剖结构上的差异无明显的相关性。他们研究正常老人与MCI关于海马在面部图像的再认识作用的研究中,认为颞中叶海马及海马旁回在记忆认知的编码过程中有着重要作用。在我们的研究中发现MCI与正常老人在解剖像上无明显的改变或差异,但在脑功能成像上表现出激活范围及信号强度的差异,这可能反映脑功能的改变先于影像学形态结构的改变,MCI患者无明显的脑萎缩及脑实质的改变,记忆下降是脑功能下降的反映