應(yīng)用全腦3d-pcasl技術(shù)對阿爾茨海默病患者腦血流灌注特點(diǎn)的初步研究

應(yīng)用全腦3d-pcasl技術(shù)對阿爾茨海默病患者腦血流灌注特點(diǎn)的初步研究

奧爾茨海默?。╝d）是一種進(jìn)展性神經(jīng)退行性疾病，是意識障礙最常見的原因。沒有有效的康復(fù)方法。只有在早期診斷和藥物治療后，才能維持認(rèn)知和身體的功能。因此，早期識別非常重要。FDG-PET顯示局灶性代謝減低區(qū)為AD的生物標(biāo)志,但因其放射暴露,價格昂貴,應(yīng)用受限。動脈自旋標(biāo)記(arterialspinlabeling,ASL)是一種核磁灌注成像新技術(shù),以磁標(biāo)記的動脈血為內(nèi)源性對比劑定量測定局部腦血流量(cerebralbloodflow,CBF),非侵襲,無電離輻射,重復(fù)性好。因CBF和糖代謝密切相關(guān),ASL可對AD進(jìn)行早期診斷并監(jiān)測疾病進(jìn)展。國外研究證實(shí)ASL可以區(qū)分正常人群和AD或輕度認(rèn)知功能障礙患者。一項(xiàng)ASL和PET直接對比研究顯示ASL在診斷AD腦功能變化上具有可與FDG-PET相媲美的敏感度和特異度。但國內(nèi)研究較少,筆者旨在利用全腦3D偽連續(xù)動脈自旋標(biāo)記(pseudocontinuousarterialspin-labeling,pcASL)磁共振成像技術(shù)對AD患者和認(rèn)知功能正常老年人的CBF進(jìn)行研究,探討該技術(shù)在AD診斷方面的意義。1數(shù)據(jù)和方法1.1病語言障礙腦規(guī)劃選擇2012年9月~2013年2月我科認(rèn)知障礙門診的臨床擬診AD患者16例為AD組,均符合美國國立神經(jīng)疾病語言障礙腦卒中研究所和AD及相關(guān)疾病協(xié)會(NINCDS/ADRDA)可能AD的擬診標(biāo)準(zhǔn),男6例,女10例;年齡55~88歲。另選擇16例年齡性別匹配的認(rèn)知功能正常老年人為對照組,男4例,女12例;年齡56~84歲,無癡呆家族史,無心腦血管疾病、頭顱外傷、腦腫瘤、精神疾病、藥物濫用等病史,無嚴(yán)重視力及聽力障礙。1.2阿爾茨海默病所有受試者均進(jìn)行簡易智能狀態(tài)檢查(minimentalstateexamination,MMSE)、蒙特利爾認(rèn)知評估量表(Montrealcognitiveassessment,MoCA)及阿爾茨海默病評估量表認(rèn)知部分量表(Alzheimer’sdiseaseassessmentscale-cognitivesubscale,ADAS-cog)測定,并進(jìn)行ASL灌注成像檢查。1.2.1dpcr擴(kuò)增使用GESignaHD7503.0T超導(dǎo)MRI系統(tǒng),8通道相控陣頭線圈。2組均先接受常規(guī)核磁掃描,包括三維結(jié)構(gòu)像(3DSPGR),T2W,隨后進(jìn)行3DASL成像(3分15秒)。3DSPGR掃描參數(shù)為TR4.9ms,TE2.0ms,反轉(zhuǎn)角15°,層厚1mm,層距0mm,FOV24cm×24cm,矩陣240×240,像素大小1mm×1mm×1mm,共170層橫斷面圖像覆蓋全腦;3DpcASL參數(shù)為TR4632ms,TE10.5ms,層厚4mm,層距0mm,像素大小2mm×2mm×4mm,掃描范圍與3DT1W結(jié)構(gòu)像一致。由放射科兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師閱片,進(jìn)行癡呆標(biāo)準(zhǔn)化評估,得到2組全腦皮質(zhì)萎縮(globalcorticalatrophy,GCA)、內(nèi)側(cè)顳葉萎縮(medialtemporalatrophy,MTA)及腦白質(zhì)損害評定量表(Fazekasscale)視覺評分。1.2.2圖像分析1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS18.0軟件對數(shù)值資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料用表示,正態(tài)分布者兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),不符合正態(tài)分布者采用秩和檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2結(jié)果2.12組患者mri及腦白質(zhì)損害情況比較2組間年齡及受教育程度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;神經(jīng)心理學(xué)量表測定顯示,2組間各項(xiàng)評分比較均有顯著差異(均P<0.001);MRI標(biāo)準(zhǔn)化評估結(jié)果顯示,2組間比較MTA及GCA差異均有顯著差異(均P<0.001),腦白質(zhì)損害評分比較無明顯差異;ASL灌注成像全腦平均血流量2組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000);見表1。2.2側(cè)額葉、側(cè)頂葉、外側(cè)緣上回與對照組相比,AD組額顳頂枕葉灌注血流量普遍下降,見圖1A、B;以下區(qū)域?yàn)橹?見表2,左側(cè)額葉、右側(cè)眶額下部、右側(cè)海馬旁回、雙側(cè)頂葉下部、右側(cè)頂葉上部、右側(cè)緣上回、右側(cè)楔前葉、右側(cè)中扣帶回、左側(cè)中央后回、右側(cè)顳葉中部(P=0.000)。經(jīng)部分容積校正后,與認(rèn)知功能正常組相比,AD組雙側(cè)顳葉及頂枕葉交界區(qū)腦血流灌注明顯減低(P<0.001),見圖1C。3ad患者腦灌注前后的腦功能變化以往對輕中度AD腦功能的研究中,SPECT研究發(fā)現(xiàn)CBF減低區(qū)多為雙側(cè)顳頂葉、緣上回和角回。PET研究發(fā)現(xiàn)腦糖代謝減低區(qū)主要為角回、后扣帶回、楔前葉、額側(cè)聯(lián)絡(luò)皮質(zhì)。近年來,國內(nèi)外學(xué)者利用ASL成像對ADCBF灌注進(jìn)行了大量研究,但低灌注區(qū)分布報道不一,主要集中在楔前葉、后扣帶回和雙側(cè)頂葉皮質(zhì)。本研究利用全腦3D-pcASL灌注成像技術(shù)及基于體素的分析方法對腦灌注血流進(jìn)行定量測定,統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)左側(cè)額葉、雙側(cè)頂葉、右側(cè)顳葉中部、右側(cè)海馬旁回、右側(cè)緣上回、右側(cè)楔前葉、右側(cè)中扣帶回、左側(cè)中央后回等部位CBF減低顯著,這些局灶CBF灌注減低區(qū),與Mak等研究結(jié)果類似。此外,與對照組相比,AD組全腦灌注血流減少,這與Binnewijzend等報道一致,其灌注減低區(qū)主要集中在后扣帶回、楔前葉和雙側(cè)頂葉區(qū)域。既往文獻(xiàn)報道,感覺運(yùn)動皮質(zhì)CBF兩組間無明顯差異,而絕對CBF量經(jīng)感覺運(yùn)動皮質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化后組間差異更顯著,但本研究發(fā)現(xiàn)AD組左側(cè)中央后回CBF灌注減低明顯,而Mak等研究發(fā)現(xiàn)左側(cè)中央前回灌注減低,考慮不除外和入組人數(shù)較少有關(guān),可進(jìn)一步研究明確。MRI形態(tài)學(xué)檢查顯示,與認(rèn)知正常老年人相比,AD組全腦萎縮及內(nèi)側(cè)顳葉萎縮顯著,而腦萎縮的程度不同將會影響到圖像的配準(zhǔn)和基于體素分析方法的可靠性,故進(jìn)行部分容積校正后結(jié)果顯示AD組雙側(cè)顳葉及頂枕葉交界區(qū)CBF灌注顯著減低。此外,國內(nèi)外關(guān)于ADCBF灌注升高區(qū)報道不一,本研究進(jìn)行校正前后AD組均未發(fā)現(xiàn)CBF灌注升高區(qū)。目前AD發(fā)病機(jī)制不明,有β-淀粉樣蛋白假說、tau蛋白假說及神經(jīng)血管假說等,但大體病理呈彌漫性腦萎縮,以顳、頂、前額葉萎縮更明顯,而且這種病理改變隨病變程度加重。本研究中AD患者雙側(cè)顳葉、頂葉、額葉CBF灌注普遍降低,說明AD組腦功能已全面減退,只是不同腦區(qū)腦功能減退程度不同。但萎縮校正后仍發(fā)現(xiàn)雙側(cè)顳葉和頂枕葉交界CBF減低顯著,推測除形態(tài)學(xué)上明顯萎縮外,其功能上已有顯著減低,這與尸檢確診AD患者的組織病理學(xué)顯著受累部位相符,有待通過擴(kuò)大樣本進(jìn)一步研究。ASL是一種MR灌注成像技術(shù),可定量測定CBF,其內(nèi)源性對比劑為磁標(biāo)記的動脈血,內(nèi)源性示蹤劑為流動血液中的水分子,不必注射對比劑,無電離輻射,安全無創(chuàng),不受血腦屏障破壞的影響,還可以在短時間內(nèi)進(jìn)行CBF量的反復(fù)測量。本研究采用的3D偽連續(xù)式ASL,信噪比及標(biāo)記效率高,圖像質(zhì)量好,準(zhǔn)確率高,重復(fù)性好,且全腦覆蓋測定CBF,評估腦功能,成像時間短,可加入常規(guī)MR掃描序列中,一站式完成AD篩查,除外導(dǎo)致癡呆的其他疾病,如腦梗死、腫瘤、腦積水等,可以快速檢測認(rèn)知功能缺陷患者,在成本和時間方面優(yōu)于PET檢查。顱外血管情況影響ALS參數(shù)測定,但中國人發(fā)病率較國外低,而且本研究對AD患者及對照組進(jìn)行頸部血管超聲檢查,均未發(fā)現(xiàn)狹窄或閉塞。此外,本研究中使用基于體素的形態(tài)學(xué)方法,在無需人工勾劃感興趣區(qū)的情況下對全腦體素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,避免人為誤差,目前在腦功能研究方面應(yīng)用廣泛,它與高分辨率核磁結(jié)合,成為診斷AD靈敏可靠的手段之一。本研究尚有不足之處:入組數(shù)量偏少,需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量,可另選擇遺忘型輕度認(rèn)知功能障礙患者一并研究,以了解AD各臨床階段腦灌注特點(diǎn);可進(jìn)一步分析疾病嚴(yán)重程度(神經(jīng)心理學(xué)量表)和局灶CBF減低區(qū)的相關(guān)性;進(jìn)一步比較兩組間ASL其他血流動力學(xué)參數(shù)(動脈通過時間及動脈血容積)情況。ASL作為一種非侵襲性的MR灌注成像新技術(shù),成本低,簡單快速容易獲得,能降低診斷AD的費(fèi)用和時間,還可對認(rèn)知功能缺陷的患者進(jìn)行快速監(jiān)測,在AD早期診斷和長期隨訪方面有著更加廣闊的應(yīng)用前景。將pcASL灌注掃描所獲得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)MR自帶的后處理軟件生成全腦血流圖,得到全腦平均CBF。采用SPM8軟件對圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括頭動校正,配準(zhǔn)到蒙特利爾神