刘东涛 李坤 卜乔 潘振宇 周立春 胡文立

轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment，MCI)是指记忆力或其他认知功能进行性减退，但不影响日常生活能力，且未达到痴呆的诊断标准[1]。MCI的患病率可随着年龄的增高呈递增趋势，MCI患者可进展为痴呆，部分患者也可保持稳定或恢复正常认知功能，但其与从未被诊断为MCI者相比，进展为痴呆的风险仍较高[2]。Meta分析结果表明，MCI患者大脑整体萎缩的风险是健康对照组的1.8倍[3]。Lei等[4]研究表明，MCI患者额叶前皮质明显减少。应用功能MR方法进行的多项研究结果显示，额叶前皮质与MCI密切相关[4-6]。因此，本研究拟采用MR扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)技术，结合常用的神经心理学测试，探讨DKI技术在MCI诊断中的价值，旨在为MCI患者的防治提供影像学依据。

1 对象与方法

1.1 对象

回顾性连续纳入2018年1月至12月于首都医科大学附属北京朝阳医院神经内科脑小血管病住院患者79例，诊断符合2015年中国脑小血管病诊治共识[7]，并经头部MRI和MR血管成像证实。79例患者中，男44例，女35例；年龄50～88岁，中位年龄64(60，69)岁；受教育年限0～18年，中位年限为8(8，10)年。根据是否存在MCI，将79例患者分为MCI组(46例)和无MCI组(33例)。MCI组患者男26例，女20例；年龄50～88岁，中位年龄64(61，71)岁；受教育年限0～18年，中位年限8(7，10)年。无MCI组患者男18例，女15例；年龄50～78岁，中位年龄64(58，67)岁；受教育年限8～11年，中位年限9(8，11)年。两组患者性别、年龄、受教育年限的差异均无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性。本研究方案经本院伦理委员会审核批准，患者或其家属均签署了知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：(1)年龄≥50岁；(2)存在单侧和(或)双侧脑小血管病影像学表现，MCI诊断符合文献[8]标准；(3)应用蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment，MoCA)量表评估总体认知功能，具有无总体认知功能损害或认知功能受损的客观证据；(4)均行头部MRI和MR血管成像检查。排除标准：(1)存在严重的内科系统疾病，如肝肾功能不全、血液系统疾病或其他全身的系统性疾病；(2)严重的神经心理疾病、精神疾病；(3)有乙醇或药物滥用史者；(4)影像学资料的质量不能保证准确判读；(5)研究者认为不适宜参加临床试验者。

1.3 认知功能及神经心理学评估方法

所有患者入院时采用神经心理量表进行评估。(1)轻度认知功能评估采用MoCA量表，包括注意与集中、执行功能、记忆、语言、视空间结构技能、抽象思维、计算和定向力等，并依据文化程度对评分进行判读。MoCA量表评分分别为文盲者≤13分、小学文化者≤19分、初中及以上文化者≤24分，且临床痴呆量表评分≤0.5分被认为存在MCI，否则为无总体认知功能损害[9]。(2)神经心理学评估采用含有17项问题的汉密尔顿抑郁量表(Hamilton depression rating scale，HAMD)和汉密尔顿焦虑量表(Hamilton anxiety rating scale，HAMA)[10]。HAMD主要对7类因子进行评估，即焦虑/躯体化、体质量、认识障碍、阻滞、睡眠障碍、绝望感、日夜变化，评分<7分提示正常，7～17分为可能有抑郁(轻度抑郁)，18～24分为肯定有抑郁(中度抑郁)，>24分为严重抑郁(重度抑郁)。HAMA将焦虑因子分为躯体性和精神性两大类，>29分为严重焦虑，22～29分为明显焦虑，15～21分为肯定有焦虑，8～14分为可能有焦虑，<8分为无焦虑症状。

1.4 MRI数据采集

T1加权成像采用三维磁化强度预备梯度回波(3D magnetization-prepared rapid acquisition gradient-echo，3D MPRAGE)序列扫描，序列参数设置：重复时间=2 300 ms，反转时间=900 ms，回波时间=89 ms，反转角度8°，成像视野=240 mm×240 mm，体素=0.9 mm各项同性，加速因子=2，采集时间为5 min21 s。扩散成像采用基于自旋回波的回波平面成像，分两次采集：第1个采集模板，重复时间=7 700 ms，回波时间=89 ms，成像矩阵=74×74，成像视野=222 mm×222 mm，层数=50层，层厚=3 mm，无层间隔，b值分别为0、1 000、2 000 mm2/s，1次平均，30个梯度方向，加速因子=2，采集时间为8 min14 s；第2个采集模块，与第1个主模块参数大致相同，b值为0 mm2/s，9次平均，采集时间为1 min 34 s。扩散成像总体扫描时间为9 min 48 s。

1.5 MRI图像分析

采集的扩散加权成像通过DKE(diffusional kurtosis estimator)软件生成DKI参数图。参照文献[11]方法，选择额叶前皮质感兴趣区域，主要包括双侧背外侧额上回、双侧内侧额上回、双侧前扣带和旁扣带脑回，并自动提取。将3D MPRAGE序列采集的T1加权成像，输入SPM8软件，结合AAL(anatomical automatic labeling)模板来进行图像分割。利用SPM8中线性配准将DKI参数图匹配到T1图像空间，使用MATLAB自动提取上述感兴趣区域的DKI参数均值。DKI相关参数包括扩散各向异性分数(fractional anisotropy，FA)、平均扩散率(mean apparent diffusion，MD)、轴向扩散峰度(axial kurtosis，AK)、平均扩散峰度(mean kurtosis，MK)和径向扩散峰度(radial kurtosis,RK)。

1.6 统计学分析

2 结果

2.1 两组患者一般资料比较

MCI组患者MoCA量表评分低于无MCI组，组间差异有统计学意义(P<0.01)；年龄、性别、受教育年限、HAMD、HAMA的组间差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表1。

2.2 两组患者在感兴趣区的MD、FA、AK、MK和RK值的比较

在右侧前扣带和旁扣带脑回，MCI组患者FA、AK、MK值均低于无MCI组，组间差异均有统计学意义(均P<0.008)，MD、RK值的组间差异均无统计学意义(均P>0.008)；在左侧前扣带和旁扣带脑回，MD、FA、AK、MK、RK值的组间差异均无统计学意义(均P>0.008)。见表2。MD、FA、AK、MK及RK值在双侧背外侧额上回的组间差异均无统计学意义(均P>0.008)。见表3。MD、FA、AK、MK及RK值在双侧内侧额上回的组间差异均无统计学意义(均P>0.008)。见表4。

3 讨论

MCI的发生机制尚不清楚，可能与额叶前皮质-皮质下白质环路结构受损有关[12]。多种神经影像学技术，如扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)广泛应用于阿尔茨海默病与认知功能障碍的脑白质微结构损伤研究[13-17]，关于脑灰质微结构损伤的研究较少，这是因为DTI技术是以水分子扩散呈高斯分布为理论基础，当b值>1 000 mm2/s，几十毫秒的时间间隔下，其扩散位移及分布将偏离高斯分布模式，准确性受到一定的限制。灰质中的水分子扩散几乎为各向同性，来自DTI的扩散系数参数值受到很大限制。DKI是DTI技术的延伸，可能量化水分子扩散受限程度以及扩散的不均质性，并不依赖组织结构的空间方位，脑皮质、灰质核团、白质结构皆可应用MK值加以描述，以衡量生物组织微结构的复杂性[18]。DKI主要参数包括MK、AK和RK值，MK值是DKI最具代表性的参数，其为峰度在所有方向的平均值，被认为是组织微结构复杂程度的指标；AK值是峰度在扩散本征矢量中最大的扩散本征值，主要反映沿轴突方向的峰度信息；RK值主要反映垂直于轴突方向扩散(髓鞘等)的峰度信息。DKI成像较传统的DTI成像更适合检测脑微结构变化，目前越来越多地被应用于神经系统疾病研究中，如阿尔茨海默病、认知功能障碍、帕金森病等[19-21]。

表1 两组脑小血管病患者一般资料比较

注：MCI为轻度认知功能障碍，HAMD为汉密尔顿抑郁量表，HAMA为汉密尔顿焦虑量表，MoCA为蒙特利尔认知评估量表；a为χ2值，b为Z值

表2 两组脑小血管病患者双侧前扣带和旁扣带脑回DKI相关参数比较

注：DKI为 MR扩散峰度成像，MCI为轻度认知功能障碍，MD为平均扩散率，FA为扩散各向异性分数，AK为轴向扩散峰度，MK为平均扩散峰度，RK为径向扩散峰度；a为右侧组间t值及P值，b为左侧组间t值及P值

表3 两组脑小血管病患者双侧背外侧额上回DKI相关参数比较

注：DKI为 MR扩散峰度成像，MCI为轻度认知功能障碍，MD为平均扩散率，FA为扩散各向异性分数，AK为轴向扩散峰度，MK为平均扩散峰度，RK为径向扩散峰度；a为右侧组间t值及P值，b为左侧组间t值及P值

表4 两组脑小血管病患者双侧内侧额上回DKI相关参数比较

注：DKI为 MR扩散峰度成像，MCI为轻度认知功能障碍，MD为平均扩散率，FA为扩散各向异性分数，AK为轴向扩散峰度，MK为平均扩散峰度，RK为径向扩散峰度；a为右侧组间检验值及P值，b为左侧组间检验值及P值；c为t值，d为Z值

Shi等[11]研究显示，额叶前皮质功能在精神亚健康海员中下降，兴趣区参照AAL模板，额叶前皮质包括背外侧额上回、内侧额上回、前扣带和旁扣带脑回。本研究参照了该方法选择背外侧额上回、内侧额上回、前扣带和旁扣带脑回为额叶前皮质感兴趣区。前扣带回皮质在认知过程中起重要作用，其联合周围脑区可完成不同信息的加工。有研究应用MRI和18-氟脱氧葡萄糖正电子发射体层摄影技术对阿尔茨海默病和MCI患者进行研究，结果表明，阿尔茨海默病和MCI患者的扣带回皮质萎缩及代谢率降低[22]。Guerrier等[23]研究表明，左侧前扣带回萎缩和代谢率下降与阿尔茨海默病患者失认症相关。本研究结果显示，在右侧前扣带和旁扣带脑回，MCI组患者FA、AK、MK值均低于无MCI组，组间差异均有统计学意义(均P<0.008)，提示前扣带回和旁扣带回在认知过程中具有重要作用，与上述研究报道相似。Gong等[21]应用DKI成像技术评估阿尔茨海默病和MCI患者脑微结构变化，结果显示，在阿尔茨海默病和MCI患者中，额叶前皮质MK值明显下降，在枕叶皮质中AK值明显下降，与本研究结果相似。分析DKI参数下降的原因，可能为MCI患者脑皮质、前扣带回萎缩、神经细胞体、突触和树突受损，而致AK、MK值下降。本研究FA、AK、MK值在左侧前扣带和旁扣带脑回的组间差异均无统计学意义(均P>0.008)，与右侧呈非对称分布，可能与扣带回在正常人群中左右不对称有关。Takao等[24]应用基于体素的形态测量学与DTI技术对健康人群皮质和白质的不对称性研究表明，扣带回皮质呈明显左右侧不对称。Roldan-Valadez等[25]研究同样发现扣带回呈左右不对称分布。因此，右侧前扣带和旁扣带脑回可能在认知功能中起主导作用。本研究中，MD值在MCI组和无MCI组患者右侧前扣带和旁扣带脑回中的差异均无统计学意义，所以，与DTI技术相比，DKI技术可尝试用于观察MCI患者额叶前皮质微结构的变化，DKI在MCI患者临床影像学评估中存在一定的价值。

本研究纳入的样本量偏少，未对认知异常与额叶前皮质损伤的相关性、单侧及双侧病变分别对额叶前皮质的影响进行探讨，因此，本研究结果尚有待于增加样本量或多中心数据进一步验证。未来可增加对该类患者行长期随访的数据，以进一步明确DKI在MCI患者临床影像学评估中的价值。

志谢感谢西门子医疗系统有限公司(中国)磁共振事业部冯翔、石清磊老师对本研究中参数选择及图像处理方面给予的指导