基于嗅觉fMRI及多参数DTI的阿尔茨海默病及轻度认知障碍多模态MRI研究

发布时间：2017-11-09 01:15

  本文关键词：基于嗅觉fMRI及多参数DTI的阿尔茨海默病及轻度认知障碍多模态MRI研究

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【摘要】：阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种隐匿起病进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍及其他认知功能减退为特征。轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment,MCI)被认为是AD的痴呆前阶段。已有研究表明AD及MCI病人存在嗅觉损害。基于血氧水平依赖(blood oxygen level dependent,BOLD)的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)能够间接反应活体组织的神经元活动,可对活体组织嗅觉脑功能活动进行评估。研究目的:研究轻度AD、AD源性MCI患者及正常人嗅觉f MRI脑区的激活信息。研究方法:收集轻度AD患者10例、AD源性MCI患者18例及对照组21例,采用组块设计的嗅觉f MRI方法,对轻度AD、MCI患者及对照组进行嗅觉f MRI检查,并对所有受试者进行嗅功能评分及包括简易智能量表(mini mental state examination,MMSE)、成人韦氏记忆量表及智力量表中文修订版(Wechsler Memory Scale,WMS;Wechsler adult intelligence scale,WAIS-RC)、类别流畅性测验(category fluency test,CFT)连线测试(trail making test,TMT)、加利福尼亚词语学习测试II(California verbal learning test,CVLT)II、波士顿命名测试(Boston naming test,BNT)、蒙特利尔认知评估量表(Montreal cognitive assessment,Mo CA)及临床痴呆评定量表(clinical dementia rating scale,CDR)的多维度神经心理学测试。结果:(1)CTRL组双侧初级嗅皮层(primary olfactory cortex,POC)及次级嗅中枢均可见激活。(2)与CTRL组相比,AD组及MCI组POC、海马、岛叶皮质及右侧眶额皮质(orbitofrontal cortex,OFC)等嗅觉主要功能脑区激活均减低,以AD组为著;并以双侧POC脑激活减低最为显著。结论:(1)基于组块设计的嗅觉f MRI实验能够有效激活初级嗅中枢、次级嗅中枢。(2)AD及MCI患者嗅觉主要功能脑区激活均减低,且以AD患者明显,而脑区激活减低以双侧POC最为显著。POC结构复杂,包括接收从嗅球直接传入信息的所有皮质区,主要由前嗅核、嗅结节、梨状皮质、杏仁核、杏仁核周区以及内嗅区组成。上述部位均近颞叶内侧(medial temporal lobe,MTL),而颞叶内侧与记忆功能相关,并对嗅觉信息的加工至关重要。嗅觉f MRI的初步研究已证明AD及MCI患者嗅觉脑区激活减低以POC最为显著。研究目的:从脑f MRI及脑结构MRI方面对AD及MCI患者嗅皮层变性(olfactory cortex degeneration)进行研究,为建立基于多模态MRI技术的嗅皮层变性模型提供新思路。研究方法:收集轻度AD患者10例、AD源性MCI患者18例及对照组21例,采用手工勾画感兴趣区(regions of interests,ROI)的方法,测量嗅觉脑f MRI POC BOLD信号激活百分比、POC脑体积及海马体积,并与MMSE、Mo CA、CVLT-II、CFT、BNT、WMS-记忆商(memory quotient,MQ)及WAIS-总智商(full IQ,FIQ)、言语智商(verbal IQ,VIQ)和操作智商(performance IQ,PIQ)量表评分做偏相关比较。结果:(1)AD组、MCI组及CTRL组嗅觉脑f MRI POC BOLD信号激活百分比、POC脑体积及海马体积三组组间差异明显(P0.001)。(2)POC体积与POC BOLD信号激活百分比呈正相关(P0.05);二者与嗅觉评分、海马体积与MMSE、Mo CA、CVLT-II、BNT、WMS(MQ)及WAIS(FIQ、VIQ、PIQ)量表评分呈正相关(P0.05);与TMT量表评分呈负相关(P0.001);POC BOLD信号激活百分比与CFT呈正相关(P0.05);POC体积与CFT量表评分结果无相关性(P0.05)。结论:(1)AD及MCI病人POC结构及功能均存在损害,且与嗅觉评分及神经心理测试结果相应。(2)嗅皮层变性可以作为AD及MCI的早期诊断及预测的依据。AD一直以来被认为是典型的以脑灰质(gray matter,GM)改变为主要病理特征的神经系统退行性疾病,活体内脑白质损害在AD发病机制中的作用及其与神经心理评价关系尚不明确。弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技术是目前公认的无创的显示脑白质纤维束的方法。各向异性分数(fractional anisotropy,FA)、平均弥散率(mean diffusion,MD)、轴向弥散(axial diffusivity,DA)与径向弥散(radial diffusivity,DR)系数可反映脑白质纤维结构特征。研究目的:探讨AD及MCI患者脑白质微结构损害情况及其相关机制,为AD的早期诊断及治疗提供新的靶点。研究方法:收集轻度AD患者10例、AD源性MCI患者18例及对照组21例,采用基于体素的纤维束示踪的空间统计分析(tract-based spatial statistics,TBSS)方法得到AD、MCI患者及对照组全脑白质FA、MD、DA及DR值,并对AD组与CTRL组、MCI组与CTRL组组间FA、MD、DA及DR值差异区域及分布进行研究;进一步对AD组与CTRL组、MCI组与CTRL组多参数DTI组间差异重叠的区域做mask后,对AD组、MCI组、CTRL组FAo、MDo、DAo、DRo值与海马体积及神经心理测试结果进行偏相关分析。结果:(1)与CTRL组相比,AD组全脑白质FA值广泛性减低,MD、DA及DR值广泛性增高;并且大部分FA值减低或者MD值增高的区域都伴随DR值增高。(2)与CTRL组相比,MCI组病人仅在双侧大脑半球皮层下白质见散在FA值减低及MD、DA、DR值增高。(3)AD组、MCI组、CTRL组三组间FA、MD、DA及DR值差异明显(P0.05)。(4)AD组、MCI组、CTRL组FAo值与海马体积呈明显正相关(P0.001);MDo、DAo、DRo值与海马体积呈明显负相关(P0.001)。(5)AD组、MCI组、CTRL组FAo值与MMSE、Mo CA、CVLT-II、WMS(MQ)及WAIS(FIQ、VIQ、PIQ)量表评分呈正相关(P0.05);MDo、DAo、DRo值与上述量表评分呈负相关(P0.05)。FAo值与TMT量表评分呈负相关(P0.05);MDo、DAo、DRo值与TMT量表评分呈正相关(P0.05)。FAo、MDo、DAo及DRo值与BNT及CFT量表评分结果无相关性(P0.05)。结论:(1)AD患者及MCI患者均存在脑白质损害,且与反应记忆力及执行能能力等神经心理测试结果相关。AD患者脑白质为广泛性损伤,而MCI患者WM损伤仅存在于皮层下白质。从MCI阶段发展到AD阶段,脑WM完整性逐渐被破坏。(2)多参数DTI可以作为AD及MCI的早期诊断及预测的依据,且FA值减低较MD值增高敏感,DR值增高较DA值增高敏感。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2;R749.16

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