1.中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院放射科(廣東 東莞 523110)

2.廣州醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院放射科(廣東 廣州 510260)

李兆勇1朱剛明1覃達(dá)賢1李志娟1劉成康1梁俊生1李揚(yáng)彬2

維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像及與認(rèn)知功能的相關(guān)性研究*

1.中山大學(xué)附屬東華醫(yī)院放射科(廣東 東莞 523110)

2.廣州醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院放射科(廣東 廣州 510260)

李兆勇1朱剛明1覃達(dá)賢1李志娟1劉成康1梁俊生1李揚(yáng)彬2

目的 研究維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像與認(rèn)知功能的相關(guān)性。方法 63例終末期腎病(ESRD)患者作為研究組，28例健康體檢者作為對(duì)照組，分別進(jìn)行常規(guī)MR、DWI、DTI檢查，測量感興趣區(qū)(額葉、顳葉、頂葉、枕葉、內(nèi)囊、胼胝體及海馬等)腦白質(zhì)的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)及各向異性分?jǐn)?shù)(FA)，所有研究對(duì)象均采用中文版蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表評(píng)分(C-MoCA)并按評(píng)分分三個(gè)級(jí)別，即正常(C-MoCA≥26分)，輕度認(rèn)知功能障礙(26分＞C-MoCA≥21分)，重度認(rèn)知功能障礙(21分＞C-MoCA)，與對(duì)照組及各級(jí)別之間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較。最后采用Pearson相關(guān)分析法分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異區(qū)域的ADC、FA值與C-MoCA評(píng)分的相關(guān)性。結(jié)果 63例維持性透析患者中23例認(rèn)知功能在正常范圍，28例屬于輕度認(rèn)知功能障礙，12例重度認(rèn)知障礙。研究組額葉、頂葉腦白質(zhì)ADC及FA值與對(duì)照組均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，C-MoCA不同分級(jí)的腦白質(zhì)ADC及FA值之間亦存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。研究組額葉、頂枕葉腦白質(zhì)ADC值與C-MoCA呈負(fù)相關(guān)，F(xiàn)A值與C-MoCA呈正相關(guān)。結(jié)論 維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像可定量評(píng)價(jià)ESRD腦白質(zhì)病變且與C-MoCA密切相關(guān)，有助于ESRD患者認(rèn)知功能障礙的檢出。

腦白質(zhì)；彌散功能成像；透析；認(rèn)知功能

近年來終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)發(fā)病率逐年升高[1]，導(dǎo)致患者發(fā)生腎臟排泄和代謝功能障礙，造成機(jī)體內(nèi)酸堿平衡失衡，內(nèi)分泌失調(diào)。維持性透析是延緩腎功能衰竭，延長ESRD患者生命的過渡辦法。ESRD患者常常表現(xiàn)出思維遲緩、反應(yīng)遲鈍、注意力不集中、記憶力減退等認(rèn)知功能下降，由于中樞神經(jīng)受到損傷而導(dǎo)致大腦功能出現(xiàn)衰退，對(duì)患者的生活質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。MR不僅能夠在活體上直觀的觀察神經(jīng)系統(tǒng)病灶的部位、形態(tài)，而且還可以進(jìn)行腦功能成像，其中彌散功能成像在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用[2]。因此，筆者通過分析63例維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像的影像學(xué)表現(xiàn)，結(jié)合相應(yīng)認(rèn)知功能的評(píng)估，探討兩者的相關(guān)性，現(xiàn)將有關(guān)研究報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集本院2013年4月～2016年4月228例診斷為ESRD患者的臨床及顱腦MR資料，選取其中MR檢查前行認(rèn)知功能評(píng)估的63例，符合以下條件的患者納入研究組，入選條件為：①接受規(guī)律透析，時(shí)長超過3個(gè)月；②視力及聽力障礙或上肢活動(dòng)困難者；③排除合并有腦梗塞、炎癥、腫瘤、腦外傷、抑郁癥及其他精神疾病患者；④排除服用影響認(rèn)知功能的藥物的患者。所有受試者均知情并簽署知情同意書。研究組中男性36例，女性27例，年齡范圍30～75歲，平均年齡(54±12)歲。

隨機(jī)收集同時(shí)期來做MR檢查的認(rèn)知功能正常的28例健康體檢者的臨床及顱腦MR資料，建立對(duì)照組，入選條件為：①年齡、性別及教育程度與病例組相當(dāng)，平均年齡(52±13)歲；②無神經(jīng)系統(tǒng)的癥狀及體征，無神經(jīng)系統(tǒng)病史及其他系統(tǒng)性疾患；③顱腦MR檢查未發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)。所有受試者均知情并簽署知情同意書。

1.2 MR設(shè)備及檢查方法、掃描參數(shù)所有患者均采用Siemens Magnetom Verio 3.0T磁共振成像儀檢查。采用頭部線圈,患者取仰臥位, 掃描范圍顱頂至枕骨大孔下緣,行MR常規(guī)平掃及DWI、DTI成像。DWI選取彌散敏感因子b值分別為0和1000s/mm2。DTI選取20個(gè)彌散梯度編碼方向掃描。顱腦MR掃描各序列及主要參數(shù)見表1。

1.3 圖像分析及數(shù)據(jù)收集由兩位MR診斷醫(yī)師在不知道患者病史的情況下獨(dú)立閱片，運(yùn)用syngoview軟件，分別計(jì)算出額葉、顳葉(除海馬)、頂葉、枕葉、內(nèi)囊、胼胝體及海馬等7個(gè)區(qū)域相應(yīng)腦白質(zhì)的ADC及FA值。①選取MR序列中有異常信號(hào)的腦白質(zhì)區(qū)域作為感興趣區(qū)(Region of interest，ROI)，對(duì)ROI內(nèi)的病灶測量三次ADC及FA值，取其平均值；②對(duì)MR序列無信號(hào)異常的區(qū)域，測量左右對(duì)稱部位并以平均值作為該區(qū)域最終的ADC、FA值；③ROI定位在腦白質(zhì)區(qū)，測量時(shí)離腦室和皮質(zhì)表面的界線至少2 mm，以防止被皮質(zhì)層灰質(zhì)污染，避開腦溝、腦室部分容積效應(yīng)。最終數(shù)據(jù)由兩位中樞神經(jīng)系統(tǒng)MR診斷組副主任醫(yī)師審核，存在分歧時(shí)，由兩位副主任醫(yī)師共同討論后取得一致結(jié)果為準(zhǔn)。

1.4 認(rèn)知功能評(píng)估所有受試者均采用中文版蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(Chinese version of montreal cognitive assessment,C-MoCA)分別進(jìn)行測評(píng)。經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師進(jìn)行評(píng)分。完成C-MoCA檢查大約10～15min。對(duì)受教育年限≤12年的被測試者加1分，得分最高30分。按C-MoCA最終得劃分為三個(gè)級(jí)別[3]，即C-MoCA≥26分(正常范圍)，26分＞C-MoCA ≥21分(輕度認(rèn)知功能障礙)，21分＞C-MoCA(重度認(rèn)知功能障礙)。

2 結(jié) 果

2.1 對(duì)照組、研究組認(rèn)知功能評(píng)估及維持性透析患者腦白質(zhì)MR表現(xiàn)對(duì)照組28例健康體檢者全部為認(rèn)知功能正常，C-MoCA 評(píng)分平均值(27.82±1.76)，MR序列均無異常信號(hào)。研究組63例維持性透析患者，23例認(rèn)知功能評(píng)分在正常范圍，其中10例常規(guī)MR序列信號(hào)正常，13例常規(guī)MR序列信號(hào)可見異常信號(hào)。12例重度認(rèn)知障礙，常規(guī)MR均見異常信號(hào)(圖1-3)。28例屬于輕度認(rèn)知功能障礙，其中2例常規(guī)MR信號(hào)正常，26例MR序列信號(hào)可見異常信號(hào)(圖4-6)。研究組C-MoCA評(píng)分平均值(19.52±4.51)明顯低于對(duì)照組(27.82±1.76)，且存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。

研究組63例維持性透析患者腦白質(zhì)于常規(guī)MR序列中表現(xiàn)正常者有12例，其中10例認(rèn)知功能評(píng)分在正常范圍，2例輕度認(rèn)知功能障礙；其余51例腦白質(zhì)常規(guī)MR上均見異常信號(hào)，其中13例認(rèn)知功能評(píng)分在正常范圍，26例輕度認(rèn)知功能障礙，12例重度認(rèn)知功能障礙。MR表現(xiàn)為腦白質(zhì)內(nèi)單發(fā)、多發(fā)，可呈對(duì)稱分布，有融合趨勢的斑點(diǎn)狀、斑片狀、片狀T2WI及FLAIR高信號(hào)影，邊界尚清，DWI b=0多數(shù)呈等稍高信號(hào)，DWI b=1000多呈等信號(hào)，ADC圖呈相對(duì)高信號(hào)，ADC值增高，F(xiàn)A圖呈相對(duì)低信號(hào)，F(xiàn)A值減低。

表1 顱腦MR掃描各序列及主要參數(shù)

2.2 研究組與對(duì)照組ADC、FA值及對(duì)照分析表2提示，研究組ESRD患者額葉、頂葉腦白質(zhì)ADC、FA值與對(duì)照組均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。研究組ESRD患者各C-MoCA分組間ADC值亦存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。21分＞C-MoCA的ESRD患者內(nèi)囊ADC值與C-MoCA≥26分、26分＞C-MoCA ≥21分的ERSD患者及對(duì)照組均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，見表2。

2.3 C-MoCA評(píng)分與感興趣區(qū)ADC、FA值的相關(guān)性分析額葉、頂葉ADC及FA值各組間的差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，通過觀察我們發(fā)現(xiàn)隨著C-MoCA評(píng)分增高，相應(yīng)的ADC、FA值亦呈升高或減低趨勢。因此有必要進(jìn)一步分析C-MoCA評(píng)分與額、頂葉白質(zhì)區(qū)ADC、FA值的相關(guān)性，采用Pearson相關(guān)分析見表3。

表3提示，ESRD患者額、頂葉腦白質(zhì)ADC、FA值均與認(rèn)知功能障礙密切相關(guān)。ESRD患者額、頂葉腦白質(zhì)ADC值與C-MoCA評(píng)分呈負(fù)相關(guān)性，即ADC值越大，C-MoCA評(píng)分越低，認(rèn)知功能障礙程度越嚴(yán)重。ESRD患者額葉、頂葉腦白質(zhì)FA值與認(rèn)知功能障礙C-MoCA評(píng)分呈正相關(guān)性，即FA值越低，C-MoCA評(píng)分評(píng)分越低，認(rèn)知功能障礙程度越嚴(yán)重。

3 討 論

腎移植是ESRD患者最佳的治療方案，但由于異體腎源尚無法滿足需求，維持性透析成為ESRD患者最主要的治療方法之一，其中又以血液透析為主。目前越來越多的國內(nèi)外學(xué)者研究[4-8]表明維持性透析患者更易出現(xiàn)腦白質(zhì)損害及認(rèn)知功能障礙。我們的研究與該觀點(diǎn)相一致。

3.1 維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像的表現(xiàn)、病理基礎(chǔ)及臨床價(jià)值腦白質(zhì)病變亦稱腦白質(zhì)疏松、腦白質(zhì)變性等，是一種影像學(xué)術(shù)語，由加拿大神經(jīng)病學(xué)專家Hachinski于1987 年首先提出[9]。該概念提出時(shí)，由于核磁共振場強(qiáng)及成像序列的限制，人們未認(rèn)識(shí)到白質(zhì)病變?cè)缙谖⑿〔±砀淖儯S著顱腦MR技術(shù)及設(shè)備發(fā)展，高場強(qiáng)磁共振在臨床的普及，以及彌散功能成像的應(yīng)用，不僅腦白質(zhì)病變的檢出率越來越高，而且還能夠能發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI陰性的腦白質(zhì)輕微損害。我們的研究顯示維持性透析患者腦白質(zhì)異常在常規(guī)MRI上多表現(xiàn)為等/稍長T1、長T2異常信號(hào)，T2WIFLAIR呈高信號(hào)；在彌散功能成像上顯示ADC值增大，而FA值減低，常見部位為腦室旁白質(zhì)及半卵圓中心。由于腦白質(zhì)的活體標(biāo)本的獲得有限，腦白質(zhì)病變的病理學(xué)研究相對(duì)影像學(xué)滯后。近期的部分病理研究者[10-12]認(rèn)為腦室旁白質(zhì)病變?yōu)槭夜苣みB續(xù)中斷、膠質(zhì)細(xì)胞增生、白質(zhì)纖維松弛、腦室旁扭曲的小靜脈周圍的髓鞘脫失，其中膠質(zhì)細(xì)胞增生、髓鞘脫失及白質(zhì)纖維松弛往往是腦室旁白質(zhì)病變較嚴(yán)重的表現(xiàn)；而深部腦白質(zhì)病變則以膠質(zhì)細(xì)胞增生、髓鞘脫失及血管周圍軸索丟失為主，其中空泡形成和腦組織萎縮為較重的病理改變。這些病理學(xué)改變?cè)贛R主要體現(xiàn)在水分子的含量多少以及運(yùn)動(dòng)方向的改變等，對(duì)應(yīng)常規(guī)MR圖像上的信號(hào)改變以及彌散功能成像上ADC及FA值的改變。

表2 研究組與對(duì)照組腦白質(zhì)ADC、FA值比較

表3 研究組腦白質(zhì)ADC、FA值與C-MoCA 評(píng)分Pearson相關(guān)性

圖1-3 男，70歲，維持透析11個(gè)月，C-MoCA 17分，圖1， T2WI-FLAIR示雙額、頂葉白質(zhì)（側(cè)腦室旁）見片狀高信號(hào)，邊界尚清。圖2，ADC圖示雙額、頂葉白質(zhì)見片狀高信號(hào)，邊界清，范圍大致同T2WI-FLAIR圖。圖3，F(xiàn)A圖雙側(cè)額、頂葉腦白質(zhì)信號(hào)不均勻減低，境界不清，信號(hào)減低區(qū)范圍較T2WI-FLAIR、ADC圖大，提示FA圖顯示病變的范圍比常規(guī)MR提示病灶的范圍大。圖4-6 男，45歲，維持透析5個(gè)月，C-MoCA 24分，圖4T2WI-FLAIR示雙額、頂葉白質(zhì)散在斑點(diǎn)狀、斑片狀高信號(hào)灶，圖5，ADC圖示雙額、頂葉白質(zhì)散在斑點(diǎn)狀、斑片狀高信號(hào)灶，顯示數(shù)量較T2WI-FLAIR少，圖6，F(xiàn)A圖雙側(cè)額、頂葉腦白質(zhì)信號(hào)不均勻減低，內(nèi)見斑點(diǎn)狀、斑片狀更低信號(hào)（長箭），顯示病變范圍較T2WI-FLAIR、ADC圖大，對(duì)比度較T2WI-FLAIR圖差。提示FA圖顯示病變的范圍比常規(guī)MR提示病灶的范圍大，同時(shí)T2WI-FLAIR圖顯示部分稍高信號(hào)灶，在ADC圖上顯示并不滿意。

我們的研究發(fā)現(xiàn)63例維持性透析患者的額、頂葉白質(zhì)ADC高于對(duì)照組(P＜0.05)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，F(xiàn)A值低于對(duì)照組(P＜0.05)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示維持性透析患者腦白質(zhì)有不同程度腦白質(zhì)損害；其中12例(19%)常規(guī)MRI顯示腦白質(zhì)未見異常信號(hào)，而ADC及FA均提示腦白質(zhì)的輕微損害。這說明彌散功能成像可以早于常規(guī)MR發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)病變的細(xì)微改變，并能定量分析。彌散功能成像發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)病變的實(shí)際范圍要大于常規(guī)MR，或不限于常規(guī)MR所發(fā)現(xiàn)的T2WIFLAIR高信號(hào)范圍，與近期的病理研究[13]一致。病理研究發(fā)現(xiàn)，白質(zhì)病變的病理改變并非是永久存在或不可治療，其早期血腦屏障的功能失調(diào)及組織液滲出等病理改變是可逆的。因此通過彌散功能成像析早期發(fā)現(xiàn)、定量分這些表現(xiàn)正常的早期白質(zhì)損害具有重要意義。

3.2 維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像與認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性研究組63例維持性透析患者中，部分沒有明顯臨床癥狀，部分存在不同程度的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。本研究結(jié)果表明維持性透析患者約63%存在認(rèn)知功能障礙，腦白質(zhì)ADC、FA值有特征性改變，不僅常規(guī)MR顯示異常的腦白質(zhì)有變化，而且MR顯示正常的腦白質(zhì)也有變化，即ADC值增加，F(xiàn)A值減低。本研究應(yīng)用彌散功能成像技術(shù)測得額葉、顳葉(除海馬)、頂葉、枕葉、內(nèi)囊、胼胝體及海馬等7個(gè)區(qū)域腦白質(zhì)的ADC及FA值，發(fā)現(xiàn)額葉、頂葉的ADC明顯高于對(duì)照組，F(xiàn)A值明顯減低。這說明維持性透析患者腦白質(zhì)病變好發(fā)于額、頂葉，這與Leifer等[14]研究結(jié)構(gòu)結(jié)果相吻合。

同時(shí)本研究結(jié)果表明，維持性透析患者認(rèn)知障礙的嚴(yán)重程度與ADC、FA值改變有關(guān)。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)僅額、頂葉ADC值、FA值與C-MoCA評(píng)分密切相關(guān)。而顳葉、枕葉、胼胝體、內(nèi)囊及海馬區(qū)的ADC、FA值與認(rèn)知功能損害之間的相關(guān)性并不明顯。這提示額、頂葉白質(zhì)纖維束在大腦信息的整合與處理中發(fā)揮了重要的作用。額葉通過額葉-皮層下環(huán)路結(jié)構(gòu)參與執(zhí)行功能，并對(duì)涉及信息處理速度的認(rèn)知域和長期記憶意義重大，國外的相關(guān)研究[15]顯示額葉腦白質(zhì)變性可損害執(zhí)行功能、記憶提取和精神運(yùn)動(dòng)處理速度。我們認(rèn)為頂葉ADC、FA值與C-MoCA評(píng)分密切相關(guān)的原因可能是頂葉白質(zhì)與額葉白質(zhì)構(gòu)成了整個(gè)腦白質(zhì)纖維的大部分，所以這個(gè)區(qū)域的病理變化對(duì)認(rèn)知影響更大，既往研究[17]也證實(shí)白質(zhì)病變最易累及額頂葉白質(zhì)。胼胝體血供較好，腦白質(zhì)變性極少累及胼胝體，本研究僅1例重度認(rèn)知功能障礙患者合并胼胝體部分變性。內(nèi)囊腦白質(zhì)含有丘腦至額葉的投射纖維，理論上與額葉功能，即執(zhí)行功能、記憶提取和精神運(yùn)動(dòng)處理有關(guān)。我們的研究發(fā)現(xiàn)只有重度認(rèn)知功能障礙的ESRD患者內(nèi)囊ADC及FA值與認(rèn)知功能正常、輕度認(rèn)知功能障礙的ERSD患者及對(duì)照組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，而與認(rèn)知障礙評(píng)分不存在相關(guān)性，這點(diǎn)與我們的理論預(yù)測不一致，同樣Niousha等[16]的研究顯示，內(nèi)囊腦白質(zhì)變性與認(rèn)知障礙不存在相關(guān)性。究其原因可能是內(nèi)囊是神經(jīng)纖維密集部位，內(nèi)囊不同部位腦白質(zhì)變性累及認(rèn)知域不同。

綜上所述，維持性透析患者腦白質(zhì)彌散功能成像和認(rèn)知功能之間存在著密切聯(lián)系，彌散功能成像技術(shù)不僅可以定量評(píng)價(jià)ESRD腦白質(zhì)病變及，而且有助于ESRD的腦白質(zhì)損害的早期檢出，為臨床早期干預(yù)、阻止腦白質(zhì)的進(jìn)一步損害提供了影像學(xué)證據(jù)。

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(本文編輯:謝婷婷)

3.0T MRI Diffusion Functional Imaging in White Matter of Maintenance Dialysis Patients and Its Correlation with Cognitive Function*

LI Zhao-yong, ZHU Gang-ming, QIN Da-xian,et al．, Department of Radiology, Tung Wah Hospital Affiliated Sun Yat-sen University, Dongguan 523110, Guangdong Province, China

ObjectiveTo investigate the correlation between 3．0T MRI diffusion functional imaging in white matter and cognitive function in maintenance dialysis patients． Methods A total of 63 cases of end-stage renal disease (ESRD) patients as study group, 28 cases of healthy persons as control group, all

conventional MR, DWI and DTI examination． DWI and DTl were used to quantify the apparent diffusion coefficient (ADC) and the fractional anisotropy(FA) of white matter in the frontal lobe, temporal lobe, parietal lobe, occipital lobe, internal capsule, corpus callosum, and the hippocampus． All the research object using the Chinese version of the Montreal cognitive assessment scale score (C-MoCA), namely normal (C-MoCA≥26 points), mild cognitive dysfunction (26 points ＞C-MoCA ≥21 points), severe cognitive dysfunction (21 points ＞C-MoCA), control group and the levels between pairwise statistical comparisons were performed．Pearson correlation coefficients were calculated to quantify statistically significant areas of ADC and FA values and the correlation of C-MoCA score． Results Of the 63 patients undergoing maintenance dialysis, 23 had normal cognitive function, 28 cases belonged to mild cognitive impairment, 12 cases with severe cognitive impairment． The ADC and FA values of frontal lobe, parietal lobe and white matter in the study group were statistically different from those in the control group, between the levels of C-MoCA ADC and FA values also exist statistical difference (P＜0．05)． The ADC values of the frontal lobe and parietal lobe of the study group were negatively correlated with the C-MoCA score．The FA values of the frontal lobe and parietal lobe of the study group were positively correlated with the the C-MoCA score． Conclusion Diffusion functional imaging can be quantitatively, sensitively reflected the characteristics of white matter lesions in maintenance dialysis patients and these changes are related to cognitive function．This helps the early diagnosis of cognitive impairment and improve the quality of survival in patients with ESRD．

Cerebral White Matter; Diffusion Functional Imaging; Dialysis; Cognitive Function

R74；R44

A

2015年東莞市醫(yī)療衛(wèi)生科技計(jì)劃一般項(xiàng)目，編號(hào)：2015105101009

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.08.007

2017-07-04

李兆勇