MR扩散峰度成像技术在轻度认知功能障碍患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值

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　　[摘要]目的 分析MR擴散峰度成像（DKI）技术在轻度认知功能障碍（MCI）患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值。方法 回顾性分析2018年5月～2019年4月我院收治的93例脑小血管病患者的临床资料，其中未伴有MCI的45例患者作为对照组，存在MCI的48例患者作为观察组。两组患者均接受常规MR及DKI扫描。比较两组患者感兴趣区的平均扩散峰度（MK）、轴向扩散峰度（AK）、扩散各向异性分数（FA）值。结果 观察组患者右侧前扣带和旁扣带脑回MK值为（0.66±0.08）mm2/s，AK值为（0.63±0.07）mm2/s，FA值为（0.16±0.04）mm2/s，低于对照组的（0.72±0.05）、（0.69±0.05）、（0.19±0.02）mm2/s，差异均有统计学意义（P<0.05）;两组患者左侧前扣带和旁扣带脑回、双侧背外侧额上回MK、AK、FA值比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 DKI技术可作为观察MCI患者额叶前皮质微结构变化的有效方法，MK、AK、FA参数可以为临床评估提供重要信息。
　　[关键词]轻度认知功能障碍;磁共振成像;扩散峰度成像;额叶前皮质微结构变化
　　[中图分类号] R445.2          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2020）2（a）-0180-03
　　Application value of MR diffusion kurtosis imaging in the microstructural changes of frontal cortex in patients with mild cognitive impairment
　　WANG Qing-bo   ZHAO Yang   WANG Jia-fu
　　Department of Radiology， Huludao Second People′s Hospital in Liaoning Province， Huludao   125003， China
　　[Abstract] Objective To analyze the application value of MR diffusion kurtosis imaging （DKI） in the microstructural changes of the frontal cortex of patients with mild cognitive impairment （MCI）. Methods The clinical data of 93 patients with cerebral small vessel disease treated in our hospital from May 2018 to April 2019 were retrospectively analyzed. Among them， 45 patients without MCI were selected as the control group， and 48 patients with MCI were selected as the observation group. Both groups received regular MR and DKI scanning. The mean kurtosis （MK）， axial kurtosis （AK）， and diffusion fraction anisotropy （FA） values of the two groups in interest area were compared. Results The MK of the right anterior and side cingulate cerebral gyrus of the observation group was （0.66±0.08） mm2/s， AK was （0.63±0.07） mm2/s， and FA was （0.16±0.04） mm2/s， which lower than those in the control group for （0.72±0.05）， （0.69±0.05）， （0.19±0.02） mm2/s， respectively， and the differences were statistically significant （P<0.05）. There were no significant differences in the MK， AK and FA values of the left anterior cingulate and side cingulate cerebral gyrus and the bilateral dorsolateral gyrus between the two groups （P>0.05）. Conclusion DKI technology can be used as an effective way to observe the microstructural changes of the frontal cortex in patients with MCI， and the MK， AK， FA parameters can provide important information for clinical evaluation.
　　[Key words] Mild cognitive impairment; Magnetic resonance imaging; Diffusion kurtosis imaging; Microstructural changes of the frontal cortex 　　轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment，MCI）属于认知正常与痴呆间的过渡状态，患者多伴有记忆力或其他认知功能进行性减退，对日常生活尚无明显影响[1-2]。经研究发现，MCI患者发展为痴呆的风险显著提升，为正常认知功能人群的3～5倍[3]。MCI的诊断主要以认知神经心理学检查为主，但易受主观因素的影响[4]。近年来，MRI技术逐渐用于MCI的辅助诊断中，利于对神经细胞损伤程度、脑血流及代谢改变进行观察，可为MCI早期诊治提供参考依据[5]。本研究选取93例脑小血管病患者作为研究对象，旨在探讨MR扩散峰度成像（diffusion tensor imaging，DKI）技术在MCI患者额叶前皮质微结构变化中的应用价值，现报道如下。
　　1资料与方法
　　1.1一般资料
　　回顾性分析2018年5月～2019年4月我院收治的93例脑小血管病患者的临床资料，其中未伴有MCI的45例患者作为对照组，存在MCI的48例患者作为观察组。观察组中，女23例，男25例;年龄51～78岁，平均（62.08±2.74）岁;受教育年限0～17年，平均（7.63±2.31）年。对照组中，女22例，男23例;年龄50～78岁，平均（62.11±2.76）岁;受教育年限0～18年，平均（7.68±2.30）年。两组患者的性别、年龄、教育年限等一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。本研究已经医院医学伦理委员会批准。
　　1.2纳入及排除标准
　　纳入标准：①患者经MRI、MR血管成像检查确诊为脑小血管病;②患者伴有单侧或双侧脑小血管病影像学表现;③患者的总体认知功能依据蒙特利尔认知评估（MoCA）量表评估，未见总体认知功能损害;④患者主诉记忆障碍。排除标准：①临床资料不完善者;②肝、肾功能损伤严重者;③患有血液系统疾病者;④存在药物滥用史者;⑤患有严重的精神疾病、神经心理疾病者;⑥患有严重心血管疾病者。
　　1.3方法
　　采用Skyra 3.0T磁共振扫描仪（西门子公司提供）进行检查，MRI数据采集：T1加权成像通过3D MPRAGE序列扫描，设置参数：反转时间900 ms，重复时间2300 ms，回波时间89 ms，成像视野240 mm×240 mm，反转角度8°，体素0.9 mm各项同性，采集时间321 s，加速因子2;基于自旋回波的回波平面成像完成扩散成像处理，采集2次，第1个采集模板，回波时间89 ms，重复时间7700 ms，成像视野222 mm×222 mm，层厚3 mm，层数50层，无层间隔，成像矩阵74×74，b值分别为0、1000、2000 mm2/s，1次平均，30个梯度方向，采集时间494 s，加速因子2，第2个采集模块参数与第1个较为相似，不同的为b值0 mm2/s，9次平均，采集时间94 s，总体扩散成像扫描时间588 s。MRI图像分析：通过DKE软件将采集扩散加权成像生成DKI参数图，感兴趣区选择额叶前皮质区，自动提取，向SPM8软件输入采集的T1加权成像，图像分割则结合AAL模板完成，将DKI参数图经SPM8中线性配准匹配至T1图像空间，感兴趣区域DKI参数[平均扩散峰度（mean kurtosis，MK）、轴向扩散峰度（axial kurtosis，AK）、扩散各向异性分数（fractional anisotropy，FA）]均值通过MATLAB自动提取。
　　1.4观察指标
　　比较两组患者感兴趣区（包括左右侧前扣带和旁扣带脑回、背外侧额上回）的MK、AK、FA值。
　　1.5统计学方法
　　采用SPSS 22.0统计学软件对数据进行分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用t检验，计数资料以率（%）表示，采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。
　　2结果
　　2.1两组患者感兴趣区MK值的比较
　　观察组患者右侧前扣带和旁扣带脑回MK值低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;两组患者左侧前扣带和旁扣带脑回、双侧背外侧额上回MK值比较，差异无统计学意义（P>0.05）（表1）。
　　2.2两组患者感兴趣区AK值的比较
　　观察组患者右侧前扣带和旁扣带脑回AK值低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;两组患者左侧前扣带和旁扣带脑回、双侧背外侧额上回AK值比较，差异无统计学意义（P>0.05）（表2）。
　　2.3两组患者感兴趣区FA值的比较
　　观察组患者右侧前扣带和旁扣带脑回FA值低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;两组患者左侧前扣带和旁扣带脑回、双侧背外侧额上回FA值比较，差异无统计学意义（P>0.05）（表3）。
　　3讨论
　　MCI患者多存在认知及记忆损失，及早诊治MCI有利于延缓疾病进展，降低转化为痴呆的风险[6]。目前MCI的发生机制尚未完全明显，但有研究显示，额叶前皮质-皮质下白质环路结构被破坏与其发生间具有密切联系[7]。扩散张量成像（DTI）等神经影像学技术已被用于评估认知功能障碍脑白质微结构损伤中，但其在评估脑灰质微结构损伤中的应用较少[8]。
　　DTI技术的理论基础为水分子扩散呈高斯分布，待b值>1000 mm2/s，即使是间隔几十毫秒的时间，其分布、扩散位移也将偏离高斯分布，进而影响准确性，同时灰质中水分子扩张具有各向同性，限制了DTI扩散系数参数[9]。DKI作为无创性检查组织微观结构的方法，属于DTI延伸，可对水分子扩散不均匀性、扩散受限程度能量化，对组织结构空间方位无依赖性，可应用MK值描述灰质核团、脑灰质、白质结构，对生物组织微结构进行衡量，与DTI相比，DKI更利于对脑微结构变化进行观察[10-11]。MK、AK、FA值为DKI的主要参数，其中MK为峰度在所有方向的平均值，为组织微结构复杂程度的指标，MK降低则表示神经纤维密度、纤维基质结合受到影响;AK用于评估沿轴突方向峰度信息，属于峰度最大扩散本征值（在扩散本征矢量中）;FA则可对脑白质同性质情况进行评估[12-13]。相关研究显示，认知过程中前扣带回皮质起到重要作用，前扣带回皮质可与周围脑区联合对不同信息进行加工[14]。高剑奇等[15]的研究中证实亚健康海员中额叶功能将出现改变，且参照ALL模板兴趣区，额叶前皮质主要以前扣带和旁扣带脑回、背外侧额上回为主。本研究依据上述方法选取额叶前皮质感兴趣区，结果显示，观察组患者右侧前扣带和旁扣带脑回MK、AK、FA值均低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）;两组患者左侧前扣带和旁扣带脑回、双侧背外侧额上回MK、AK、FA值比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。提示认知过程中前扣带和旁扣带脑回发挥了重要作用，同时由于正常人群中扣带回左右不对称，导致左、右两侧前扣带和旁扣带脑回呈非对称分布，可为MCI患者的早期诊治提供影像学信息。分析MK、AK、FA值降低可能与前扣带回萎缩、脑皮质、神经细胞体等损伤有关[16]。但本次研究中纳入的样本量较少，且未进行长期随访观察数据，故需进一步扩大研究样本量、延长随访时间观察，以进一步证实DKI技术在MCI诊断及治療中发挥的重要作用。 　　綜上所述，DKI技术为观察MCI患者额叶前皮质微结构变化的有效方法，分析MK、AK、FA参数有利于为临床评估提供重要信息，降低痴呆风险。
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　　（收稿日期：2019-07-09  本文编辑：闫  佩）
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