顧 瑤，李詠梅，韓永良，廖 旦，付佳亮，孔麗娜，陳曉婭，向雅蕓

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016)

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis， MS)是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性脫髓鞘疾病[1]，是造成中青年非創(chuàng)傷性神經(jīng)功能障礙的最常見原因之一。約43%～70%的MS患者伴認(rèn)知功能障礙，記憶障礙是其中最常見者之一[2]。Benedict等[3]發(fā)現(xiàn)MS患者深部灰質(zhì)存在損傷且與記憶障礙有關(guān)?；隗w素的形態(tài)學(xué)(voxel based morphometry, VBM)方法可發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI不能發(fā)現(xiàn)的大腦細(xì)微結(jié)構(gòu)改變，可全面、準(zhǔn)確、客觀地分析腦體積變化。3D偽連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記(pseudo continuous arterial spin labeling， pCASL)技術(shù)可無創(chuàng)測(cè)量人體組織的血流量，與傳統(tǒng)脈沖式及連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling， ASL)相比，具有更高的信噪比和標(biāo)記效率，可靠性更高，是目前較為成熟的灌注成像技術(shù)。本研究采用VBM和3D pCASL方法觀察復(fù)發(fā)緩解型MS(relapsing-remitting MS, RRMS)患者深部灰質(zhì)核團(tuán)體積和灌注改變，并探討其與臨床量表評(píng)分間的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年9月—2017年12月于我院臨床確診的30例RRMS患者(RRMS組)，男14例，女16例，年齡20～57歲，平均(40.2±12.1)歲；病程2個(gè)月～16年，平均(6.71±4.89)年；受教育年限(12.04±3.53)年。納入標(biāo)準(zhǔn)：①RRMS均符合2010年發(fā)布的McDonald臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]；②疾病處于緩解期，MR增強(qiáng)掃描無強(qiáng)化病灶；③常規(guī)MRI未發(fā)現(xiàn)腦缺血、梗死、萎縮、腫瘤等其他器質(zhì)性疾病。

收集同期與RRMS組年齡、性別相匹配的神經(jīng)系統(tǒng)檢查正常的24名健康志愿者(對(duì)照組)，男10名，女14名，年齡23～57歲，平均(35.9±13.8)歲，受教育年限(13.88±3.26)年。所有受試者均為右利手。本研究經(jīng)我院生物醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者或其家屬均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀，頭部8通道相控陣線圈。囑受試者閉目，保持平靜、清醒。先行常規(guī)掃描除外腦部其他器質(zhì)性病變：軸位T1WI，TR 250 ms，TE 2.86 ms；T2WI，TR 3 600 ms，TE 120 ms。3D T1WI結(jié)構(gòu)像：TR 8.3 ms，TE 3.3 ms，層厚1 mm，無層間隔，矩陣256×256，層數(shù)156層。3D pCASL：標(biāo)記后延遲時(shí)間1 525 ms，TR 4 521 ms，TE 9.8 ms，層厚4 mm，NEX 3，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣512×8，掃描時(shí)間4 min 22 s。

1.3 臨床量表評(píng)估 由2名神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師共同對(duì)RRMS患者行臨床擴(kuò)展殘疾狀態(tài)量表(expanded disability status scale， EDSS)評(píng)分。對(duì)所有受試者行神經(jīng)心理學(xué)量表測(cè)驗(yàn)以評(píng)估記憶功能：以數(shù)字廣度測(cè)試(digit span test, DST)評(píng)估工作記憶；以Rey聽覺詞語學(xué)習(xí)測(cè)試(Rey auditory verbal learning test, RAVLT)評(píng)估語言記憶，包括即刻記憶(RAVLT-immediate recall, RAVLT-IR)、延遲記憶(RAVLT-delay recall, RAVLT-DR)；以Rey-Osterrieth復(fù)雜圖形測(cè)試(complex figure test, CFT)評(píng)估視空間記憶，包括即刻記憶(CFT-immediate recall, CFT-IR)、延遲記憶(CFT-delay recall, CFT-DR)；以符號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換測(cè)試(symbol digit modalities test, SDMT)評(píng)估信息處理速度。

1.4 圖像處理 采用WFU_PickAtlas軟件預(yù)先設(shè)計(jì)制作深部灰質(zhì)ROI模板，包括丘腦、海馬、殼核、伏隔核、尾狀核、杏仁核及蒼白球。

3D pCASL圖像處理：將3D pCASL原始數(shù)據(jù)傳輸至AW 4.6工作站生成腦血流量(cerebral blood flow, CBF)灌注圖，采用Matlab平臺(tái)SPM 8軟件對(duì)灌注圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括：①頭動(dòng)校正；②將3D T1WI結(jié)構(gòu)像與灌注圖像配準(zhǔn)；③空間標(biāo)準(zhǔn)化，將灌注圖像配準(zhǔn)到蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所(Montreal Neurological Institute， MNI)標(biāo)準(zhǔn)腦空間；④平滑。

圖1 與對(duì)照組比較，RRMS組深部灰質(zhì)體積下降腦區(qū)

VBM圖像處理：采用Matlab平臺(tái)的VBM 8工具包對(duì)3D T1WI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括：①空間標(biāo)準(zhǔn)化，將3D T1WI圖像配準(zhǔn)到MNI標(biāo)準(zhǔn)大腦空間；②圖像分割，將3D T1WI分割為灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液；③非線性調(diào)幅；④平滑。

采用SPM軟件并結(jié)合深部灰質(zhì)ROI模板，以雙樣本t檢驗(yàn)比較RRMS組與對(duì)照組間深部灰質(zhì)體積和CBF之間的差異,以性別、年齡、受教育年限為協(xié)變量，結(jié)果經(jīng)FDR校正(P<0.05，簇閾值>30個(gè)體素)后獲得2組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的腦區(qū)。采用REST軟件，將2組間體積和CBF有差異的腦區(qū)作為ROI，載入平滑后的數(shù)據(jù)，提取這些腦區(qū)的體積和CBF值，與EDSS和記憶測(cè)試評(píng)分分別行Spearman和偏相關(guān)分析，以年齡、性別及受教育年限作為協(xié)變量，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。首先對(duì)計(jì)量資料行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布者以±s表示，不符合正態(tài)分布者以中位數(shù)表示。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較RRMS組與對(duì)照組間年齡、受教育年限的差異；采用χ2檢驗(yàn)比較2組間性別差異。以多變量協(xié)方差分析比較2組間記憶量表評(píng)分，以年齡、性別、受教育年限為協(xié)變量。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

RRMS組與對(duì)照組間年齡(t=1.168，P=0.248)、性別(χ2=0.135，P=0.713)、受教育年限(t=-1.941，P=0.058)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。RRMS組EDSS評(píng)分為1.0～4.5分，中位評(píng)分2.0分。RRMS組DST、RAVLT-IR、CFT-IR和SDMT評(píng)分均明顯低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，2組間RAVLT-DR和CFT-DR評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。

2.1 深部灰質(zhì)體積比較 與對(duì)照組比較，RRMS組雙側(cè)丘腦、左側(cè)海馬、左側(cè)殼核、右側(cè)蒼白球體積下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，F(xiàn)DR校正，簇閾值>30個(gè)體素)，見表2、圖1；雙側(cè)丘腦體積下降明顯，圖1示均為黃色。

2.2 深部灰質(zhì)CBF比較 與對(duì)照組比較，RRMS組雙側(cè)丘腦、雙側(cè)尾狀核CBF下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，F(xiàn)DR校正，簇閾值>30個(gè)體素)，見表3、圖2。

表1 RRMS組與對(duì)照組記憶測(cè)試評(píng)分比較(±s)

表1 RRMS組與對(duì)照組記憶測(cè)試評(píng)分比較(±s)

組別DSTRAVLT-IRRAVLT-DRCFT-IRCFT-DRSDMTRRMS組12.58±2.7438.04±13.486.04±2.5218.60±4.5016.37±4.7643.83±15.02對(duì)照組14.96±2.3154.14±11.788.51±3.3221.05±3.9519.09±4.1560.37±14.30F值7.03115.7143.6004.1233.72913.123P值0.011<0.0010.0640.0480.0600.001

表2 與對(duì)照組比較，RRMS組深部灰質(zhì)體積下降腦區(qū)

表3 與對(duì)照組比較，RRMS組深部灰質(zhì)CBF下降腦區(qū)

圖2 與對(duì)照組比較， RRMS組深部灰質(zhì)CBF下降腦區(qū)

2.3 相關(guān)性分析 RRMS組患者左側(cè)丘腦體積與SDMT和RAVLT-IR評(píng)分呈正相關(guān)(rs=0.757，P<0.001；rs=0.565，P=0.006)；右側(cè)丘腦體積與SDMT和RAVLT-IR評(píng)分呈正相關(guān)(rs=0.709，P<0.001；rs=0.503，P=0.017)；右側(cè)蒼白球體積與SDMT評(píng)分呈正相關(guān)(rs=0.463，P=0.030)；左側(cè)丘腦CBF與SDMT和RAVLT-IR評(píng)分呈正相關(guān)(rs=0.454，P=0.044；rs=0.492，P=0.027)。其他深部灰質(zhì)體積和CBF與臨床EDSS評(píng)分和記憶分?jǐn)?shù)均無明顯相關(guān)性(P均>0.05)。

3 討論

深部灰質(zhì)核團(tuán)是大腦的重要組成部分，其中丘腦、邊緣系統(tǒng)及紋狀體在腦皮質(zhì)、腦干和小腦功能系統(tǒng)中作為核心結(jié)點(diǎn)，參與大腦多個(gè)主要功能回路。Damjanovic等[5]發(fā)現(xiàn)MS患者深部灰質(zhì)萎縮，且與認(rèn)知障礙相關(guān)。本研究定量測(cè)量RRMS患者深部灰質(zhì)體積和CBF，并分析其與記憶功能的關(guān)系，探討RRMS患者深部灰質(zhì)體積和灌注改變對(duì)記憶功能的影響。

本研究結(jié)果顯示，相比對(duì)照組，RRMS組患者雙側(cè)丘腦、左側(cè)海馬、左側(cè)殼核、右側(cè)蒼白球體積顯著下降，這可能與局灶性脫髓鞘病變、彌漫性氧化損傷及神經(jīng)元丟失有關(guān)[6]。組織病理學(xué)研究[7]表明，MS患者皮質(zhì)萎縮的驅(qū)動(dòng)因素可能是神經(jīng)退行性變(軸突和神經(jīng)元丟失)。本研究結(jié)果顯示RRMS組深部灰質(zhì)存在萎縮，丘腦明顯萎縮，提示丘腦可能是RRMS患者深部灰質(zhì)中最常出現(xiàn)神經(jīng)退行性變的腦區(qū)，與Minagar等[8]研究結(jié)果一致。殼核接收前額葉皮層的輸入，與執(zhí)行功能和工作記憶高度相關(guān)。本研究在校正了年齡、性別、受教育年限后，未發(fā)現(xiàn)殼核體積與工作記憶評(píng)分存在相關(guān)性，可能與本研究樣本例數(shù)較少有關(guān)。蒼白球是基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路的重要核團(tuán)，連接大腦皮層和丘腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，蒼白球受損導(dǎo)致神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)部分受到破壞，從而引起相應(yīng)功能障礙。本研究發(fā)現(xiàn)RRMS患者右側(cè)蒼白球體積與記憶功能評(píng)分呈正相關(guān)，與Batista等[9]報(bào)道相符。

腦灌注下降與神經(jīng)元代謝功能紊亂密切相關(guān)[10]。本研究結(jié)果顯示，相比對(duì)照組，RRMS組患者雙側(cè)丘腦、雙側(cè)尾狀核CBF顯著下降，與Francis等[11]采用動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)MRI研究繼發(fā)進(jìn)展型MS患者的結(jié)果一致。而Debernard等[10]采用ASL方法研究發(fā)現(xiàn)RRMS患者深部灰質(zhì)CBF下降與對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，考慮與樣本選擇有關(guān)，也可能由灌注成像方法不同所致。既往形態(tài)學(xué)研究[12]發(fā)現(xiàn)，大腦功能改變常伴隨相關(guān)腦區(qū)萎縮。本研究RRMS患者雙側(cè)丘腦CBF和體積均顯著下降，推測(cè)該處存在神經(jīng)元損傷。

本研究發(fā)現(xiàn)RRMS患者深部灰質(zhì)體積參數(shù)值與EDSS評(píng)分均無明顯相關(guān)性，與Quarantelli等[13]研究結(jié)果一致，提示深部灰質(zhì)體積預(yù)測(cè)疾病嚴(yán)重程度的敏感性較低。Debernard等[14]認(rèn)為早期不伴有腦萎縮的RRMS患者CBF已存在明顯下降，且與EDSS無相關(guān)，推測(cè)RRMS患者在疾病早期深部灰質(zhì)即可發(fā)生灌注異常。本研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)丘腦體積和左側(cè)丘腦的CBF與SDMT、RAVLT-IR評(píng)分呈正相關(guān)。SDMT是一項(xiàng)視覺任務(wù)，需要工作記憶、處理速度以及視覺感知的參與。RRMS患者SDMT評(píng)分與丘腦體積和CBF有相關(guān)性，可能與丘腦位于外側(cè)膝狀體近側(cè)、介導(dǎo)視覺前加工結(jié)構(gòu)的視覺輸入有關(guān)。丘腦發(fā)生損害時(shí)，視覺輸入功能產(chǎn)生障礙，從而導(dǎo)致SDMT評(píng)分減低。RAVLT-IR受損反映受試者學(xué)習(xí)新信息能力和即刻記憶下降。本研究中，RRMS患者丘腦體積和灌注下降均與RAVLT-IR相關(guān)，推測(cè)丘腦異常改變或可預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)新信息和即刻記憶能力降低。本研究還發(fā)現(xiàn)RRMS組與對(duì)照組延遲記憶(RAVLT-DR、CFT-DR)評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而即刻記憶功能(RAVLT-IR、CFT-IR)存在明顯下降。皮質(zhì)下癡呆患者的記憶障礙以近期記憶受損為主，遠(yuǎn)期記憶多不受損或晚期受損，提示MS記憶障礙為皮質(zhì)下癡呆的一種，與Benedict等[3]研究一致。

綜上所述，VBM聯(lián)合3D pCASL可清晰顯示RRMS患者大腦深部灰質(zhì)體積和灌注異常腦區(qū)；而深部灰質(zhì)體積和灌注下降與記憶功能受損有關(guān)，二者有望成為預(yù)測(cè)MS患者記憶功能受損的敏感指標(biāo)。