早期阿尔茨海默病脑结构改变的预测和4.0T氢质子磁共振波谱的初步研究

摘要

第一部分
　　探讨整合的全脑多形态改变对提高预测早期Alzheimer病的价值
　　背景及目的：研究认为阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)除了以内侧颞叶萎缩(medial temporal lobe atrophy，MTA)为特征改变外，其他脑内改变如全脑萎缩、脑白质改变等也与AD的早期发生、发展密切相关。然而脑内多种形态的联合改变在AD早期诊断中的潜能作用尚不明确。本研究旨在探索整合的全脑多形态改变在预测早期AD中的价值。对象和方法：从大型阿尔茨海默病神经影像公共数据库(Alzheimer's disease neuroimaging initiative，ADNI)中获得基线和24个月随访的3.0 Tesla磁共振扫描图像，包括早期AD患者39人、轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment，MCI)患者82人和健康对照(healthycontrols，HC)58人。研究对象的双侧MTA情况依据颞叶内侧萎缩量表(MTAscale，MTAS)评定。与老龄化相关的全脑形态改变情况，依据全脑萎缩和损害指数(brain atrophy and lesion index，BALI)评定。评价MTAS、BALI评分和整合BALI-MTAS评分在区分AD与HC间、MCI与HC间以及预测MCI-AD转变中的价值。结果：MTAS和BALI评分具有显著相关性(r2>0.56，p<0.001)，二者在AD和HC组间、MCI-AD转变和非转变组间有显著性差异。在校正年龄、性别、教育水平等相关因素后，MTAS评分在预测MCI-AD转变的比值比(oddsratio，OR)为3.71(p=0.039)；BALI评分的OR值为4.08(p=0.080)；整合BALI-MTAS评分OR值最高为8.99(p=0.007)。与单个评分相比，整合评分的预测准确性从63％(BALI评分)和69％(MTAS评分)提高至75.9％(p=0.002)。
　　结论：MTA为AD脑内改变的一个特征；脑内其他形态改变对早期预测AD具有明显叠加作用；整合全脑多形态改变对AD早期诊断、监测进展、评价疗效更具有显著的有益价值。
　　第二部分
　　早期Alzheimer病的4.0T氢质子磁共振波谱初步研究
　　背景及目的：阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种脑内多代谢物缺陷的神经退行性疾病。氢质子磁共振波谱(proton magnetic resonancespectroscopy，1H MRS)为唯一无创性评估AD脑内神经生化和代谢的影像学技术。尽管AD脑内某些代谢物的特征性改变已成为诊断AD以及评价AD药物疗效的敏感性方法之一，但早期AD不同脑区的多种代谢物改变是否具有差异性尚不明确。近期研究发现，AD脑内某些区域存在着对行为功能极为重要的神经代偿性反应机制，而早期AD是否存在与生化代谢相关的代偿性反应改变目前尚未见报道。本研究旨在应用4.0Tesla1H MRS研究早期AD脑内多区域的多种代谢物特征性改变及其对诊断早期AD的可行性，以及对胆碱酯酶抑制剂临床疗效的监测评价。对象和方法：研究对象为临床诊为早期AD患者16人(平均年龄76.8±8.0岁)，健康对照20人(平均年龄73.6±6.3岁)。所有被试者进行基线和6个月随访的1H MRS扫描。其中，基线扫描后早期AD患者接受胆碱酯酶抑制剂的标准药物治疗，健康对照被试者不服用任何与实验有关的药物。扫描感兴趣区为后扣带回(posterior cingulate gyri，PCG)和左背外侧前额皮层(leftdorsal-lateral prefrontal cortex，DLPFG)。数据后处理应用firMAN、AFNI和FSL软件，统计学分析采用SPSS17.0数据软件包。结果：与健康对照比较，早期AD的PCG脑区NAA/Cr、NAA/Cho减低，Cr、Gly、Cho/NAA、Cr/NAA、Gly/NAA升高；DLPFC脑区的NAA、NAA/Cr、NAA/Cho、NAA/MI、Glu/Cr减低，MI/NAA、Cr/NAA、Glc/NAA升高。早期AD的PCG脑区Cho低于DLPFC区，Glu/Cr高于DLPFC区，tau在脑区、时间上存在着交互作用。胆碱酯酶抑制剂治疗后，早期AD的PCG脑区GPC减低，PC、PC/Cr、PC/NAA升高；DLPFC脑区的Tau、Tau/Cr、Tau/Cho、Tau/NAA减低。与单种代谢物相比，整合的多种代谢物可将早期AD的诊断准确性从64.8％～78.4％提高至88.0％(PCG脑区)，从66.1％～86.7％提高至88.4％(DLPFC脑区)。整合PCG和DLPFC两个脑区的代谢物，诊断准确性可进一步提高至94.4％(95％CI：78.6％～98.1％)。结论：高场1H MRS可用于评估早期AD脑内代谢物改变，并监控和评价临床药物治疗的有效性。本研究数据显示，早期AD的不同脑区均存在着代谢物的特征性改变。这些代谢性改变不仅符合AD的病理及生化特征性变化，而且反映早期AD脑内具有能量代谢的可塑性，并以此维持早期大脑的基本功能。脑内区域性代谢物水平的差异及其与时间的交互作用，表明AD病变发生发展的不平衡和不均质性。联合应用多脑区的多种代谢物可提高早期AD的诊断准确性。