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酰胺质子转移加权磁共振成像(amide proton transfer-weighted MRI，APTw MRI)是近年来兴起的一种新型的磁共振分子成像技术，该成像技术基于化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer,CEST)和磁化转移(magnetization transfer,MT)等理论知识，可以无创地探测组织中内源性的可移动多肽和蛋白质。正常脑老化即脑无疾病老化，是指老年人群与年龄增加相关的脑功能没有改变或改变很小的状态。轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)是一种介于痴呆和正常脑老化间的神经退行性疾病，患者记忆力减退与年龄不相符，出现轻度的认知功能损害，但尚未达到痴呆的诊断标准。APTw MRI在正常脑老化与MCI研究中的应用尚处于空白，在本研究中，APTw信号作为一种充满潜力的全新影像学生物标志物，从分子水平对正常脑老化实现评价、对MCI进行无创诊断。
第一部分:酰胺质子转移加权磁共振成像在正常脑老化中的应用
背景:
脑的正常老化过程会伴随一系列的生化的、分子的、功能和结构的变化。酰胺质子转移磁共振成像(APTw MRI)作为一种特殊的化学交换饱和转移(CEST)成像技术，能够无创地检测组织中内源性可移动肽和蛋白质，该技术已应用于对多种脑疾病的研究。尽管如此，APTw MRI是否可以作为评估正常脑老化的有效研究工具目前仍是未知的。
方法:
本研究获得了当地伦理委员会的批准。纳入标准:年龄在25至75岁之间;由神经内科专家进行常规检查后未见异常;无头部外伤史、中枢神经系统感染史或脑结构性损伤病史;无精神性疾病病史或接触精神药物史。共对106名健康受试者在3.0Tesla强度下，分别采用APTw和常规磁化转移(MT)序列进行扫描。两名放射科专家审阅图像并达成共识后，绘制出12个感兴趣区(region of interest，ROI)（海马、颞叶白质和颞叶灰质;脑桥、枕叶白质和枕叶灰质;内嗅皮质、额叶白质和额叶灰质;丘脑、壳核和尾状核）。对每名受试者的12个ROI图像进行定量分析。106名受试者每隔10岁分为一组，共分为5个年龄组:青年(25-34岁);成年（35-44岁）;中年（45-54岁）;中老年（55-64岁）;老年（65-75岁）。采用单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）对5个年龄组中APTw和MT ratio(MTR，磁化转移率)信号的差异进行评估，Benjamini-Hochberg方法校正多重比较。采用Pearson相关分析和非线性回归分析评估APTw和MTR信号之间的关系以及其与年龄的相关性分析。
结果:
在12个ROI中，男性与女性间的APTw、MTR值均无显著差异。在颞叶、枕叶和额叶三个白质ROI中，五个年龄组间的APTw值有显著差异，总的来说，高年龄组的APTw值高于低年龄组。12个ROI中有9个ROI的APTw值与年龄呈正相关，其中4个ROI（颞叶白质、额叶白质、额叶灰质和尾状核）的APTw值与年龄呈显著正相关(r=0.2065～0.4182)，5个ROI（颞叶灰质、枕叶白质、内嗅皮质、丘脑和壳核）的APTw值随年龄增长呈上升趋势。然而，在所有ROI中，五个年龄组间的MTR值均无明显差异。另外，APTw和MTR值在10个ROI（海马、颞叶白质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、额叶白质、额叶灰质、丘脑、壳核和尾状核）中呈明显的正相关(r=0.2214～0.7269)，在一个ROI（内嗅皮质）中呈显著负相关(r=-0.2141)。
结论:
初期研究结果表明，APTw MRI揭示了正常脑老化过程中脑内变异蛋白质随年龄增长而累积，这说明APTw信号可以作为一种重要的影像学生物标志物，在分子水平无创地评估正常脑老化。
第二部分:酰胺质子转移加权磁共振成像在遗忘型轻度认知障碍中的应用
背景:
轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）代表了阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)的早期阶段，超过50％的MCI患者会在5年内发展为AD。与非遗忘型MCI(non-amnestic mild cognitive impairment，naMCI)相比，遗忘型MCI（amnestic mild cognitive impairment,aMCI）进展为AD的可能性更高。酰胺质子转移加权磁共振成像(APTw MRI)是一种特殊的化学交换饱和转移(CEST)成像技术，该分子成像技术能无创地检测出组织中内源性可移动蛋白质和多肽，自问世以来，已经作为多种疾病的影像学生物标志物被广泛研究。然而APTw MRI能否作为诊断MCI的有效方法目前尚不清楚。
方法:
本研究通过了当地伦理委员会批准。纳入标准:年龄≥40岁;由神经内科神经退行性疾病专家根据Petersen等人编撰的诊断标准以及美国国家老化研究院-阿尔茨海默协会(National Institute of Aging and Alzheimers Association，NIA-AA)发布的指南确诊aMCI患者;无头部外伤史、中枢神经系统感染史及脑结构性病变史;无精神疾病史及精神类药物服用史。共18例确诊为aMCI的患者和18例健康对照者在3Tesla下进行APTw和常规磁化转移(MT)序列扫描。由两名放射科专家审阅图像，达成共识后绘制出12个感兴趣区(region of interest，ROI)（海马、颞叶白质和颞叶灰质;脑桥、枕叶白质和枕叶灰质;内嗅皮质、额叶白质和额叶灰质;丘脑、壳核和尾状核）。对所有受试者的12个ROI图像进行定量分析。采用独立样本t检验对aMCI组与对照组之间的APTw和常规磁化转移率(MTR)信号差异进行评估，并采用接受者操作特征(receiver operating characteristic，ROC)分析对APTw信号的诊断性能进行评估。
结果:
与正常对照组相比，aMCI患者脑的APTw信号相对较高。定量分析发现，aMCI患者12个感兴趣区(ROI)中有9个ROI（海马、颞叶白质、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、额叶白质、丘脑和壳核）的APTw值较正常对照组显著增高。APTw信号的ROC曲线下最大面积分别为0.88（枕叶灰质）和0.82（颞叶灰质、枕叶白质）。相反，在12个ROI中只有3个ROI（脑桥、丘脑和尾状核）的MTR值，aMCI组较正常对照组显著增高。此外，基于现况研究的年龄相关性分析揭示了，在正常对照组中，APTw（在11个ROI，海马、颞叶白质、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、内嗅皮质、额叶白质、额叶灰质、丘脑和壳核）和MTR（在7个ROI，海马体、颞叶白质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、丘脑、尾状核）信号与年龄呈正相关;而在aMCI患者中，APTw（在8个ROI，海马体、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、额叶白质、额叶灰质、丘脑）和MTR（在10个ROI，海马、颞叶白质、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、内嗅皮质、额叶白质、额叶灰质和壳核）信号与年龄呈负相关。
结论:
早期研究结果显示，APTw MRI揭示了aMCI患者与正常对照者间脑APTw信号的显著差异，证明了APTw信号可作为一种新型影像学生物标志物，对aMCI患者进行无创的分子影像学诊断。
第一部分:酰胺质子转移加权磁共振成像在正常脑老化中的应用
背景:
脑的正常老化过程会伴随一系列的生化的、分子的、功能和结构的变化。酰胺质子转移磁共振成像(APTw MRI)作为一种特殊的化学交换饱和转移(CEST)成像技术，能够无创地检测组织中内源性可移动肽和蛋白质，该技术已应用于对多种脑疾病的研究。尽管如此，APTw MRI是否可以作为评估正常脑老化的有效研究工具目前仍是未知的。
方法:
本研究获得了当地伦理委员会的批准。纳入标准:年龄在25至75岁之间;由神经内科专家进行常规检查后未见异常;无头部外伤史、中枢神经系统感染史或脑结构性损伤病史;无精神性疾病病史或接触精神药物史。共对106名健康受试者在3.0Tesla强度下，分别采用APTw和常规磁化转移(MT)序列进行扫描。两名放射科专家审阅图像并达成共识后，绘制出12个感兴趣区(region of interest，ROI)（海马、颞叶白质和颞叶灰质;脑桥、枕叶白质和枕叶灰质;内嗅皮质、额叶白质和额叶灰质;丘脑、壳核和尾状核）。对每名受试者的12个ROI图像进行定量分析。106名受试者每隔10岁分为一组，共分为5个年龄组:青年(25-34岁);成年（35-44岁）;中年（45-54岁）;中老年（55-64岁）;老年（65-75岁）。采用单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）对5个年龄组中APTw和MT ratio(MTR，磁化转移率)信号的差异进行评估，Benjamini-Hochberg方法校正多重比较。采用Pearson相关分析和非线性回归分析评估APTw和MTR信号之间的关系以及其与年龄的相关性分析。
结果:
在12个ROI中，男性与女性间的APTw、MTR值均无显著差异。在颞叶、枕叶和额叶三个白质ROI中，五个年龄组间的APTw值有显著差异，总的来说，高年龄组的APTw值高于低年龄组。12个ROI中有9个ROI的APTw值与年龄呈正相关，其中4个ROI（颞叶白质、额叶白质、额叶灰质和尾状核）的APTw值与年龄呈显著正相关(r=0.2065～0.4182)，5个ROI（颞叶灰质、枕叶白质、内嗅皮质、丘脑和壳核）的APTw值随年龄增长呈上升趋势。然而，在所有ROI中，五个年龄组间的MTR值均无明显差异。另外，APTw和MTR值在10个ROI（海马、颞叶白质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、额叶白质、额叶灰质、丘脑、壳核和尾状核）中呈明显的正相关(r=0.2214～0.7269)，在一个ROI（内嗅皮质）中呈显著负相关(r=-0.2141)。
结论:
初期研究结果表明，APTw MRI揭示了正常脑老化过程中脑内变异蛋白质随年龄增长而累积，这说明APTw信号可以作为一种重要的影像学生物标志物，在分子水平无创地评估正常脑老化。
第二部分:酰胺质子转移加权磁共振成像在遗忘型轻度认知障碍中的应用
背景:
轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）代表了阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)的早期阶段，超过50％的MCI患者会在5年内发展为AD。与非遗忘型MCI(non-amnestic mild cognitive impairment，naMCI)相比，遗忘型MCI（amnestic mild cognitive impairment,aMCI）进展为AD的可能性更高。酰胺质子转移加权磁共振成像(APTw MRI)是一种特殊的化学交换饱和转移(CEST)成像技术，该分子成像技术能无创地检测出组织中内源性可移动蛋白质和多肽，自问世以来，已经作为多种疾病的影像学生物标志物被广泛研究。然而APTw MRI能否作为诊断MCI的有效方法目前尚不清楚。
方法:
本研究通过了当地伦理委员会批准。纳入标准:年龄≥40岁;由神经内科神经退行性疾病专家根据Petersen等人编撰的诊断标准以及美国国家老化研究院-阿尔茨海默协会(National Institute of Aging and Alzheimers Association，NIA-AA)发布的指南确诊aMCI患者;无头部外伤史、中枢神经系统感染史及脑结构性病变史;无精神疾病史及精神类药物服用史。共18例确诊为aMCI的患者和18例健康对照者在3Tesla下进行APTw和常规磁化转移(MT)序列扫描。由两名放射科专家审阅图像，达成共识后绘制出12个感兴趣区(region of interest，ROI)（海马、颞叶白质和颞叶灰质;脑桥、枕叶白质和枕叶灰质;内嗅皮质、额叶白质和额叶灰质;丘脑、壳核和尾状核）。对所有受试者的12个ROI图像进行定量分析。采用独立样本t检验对aMCI组与对照组之间的APTw和常规磁化转移率(MTR)信号差异进行评估，并采用接受者操作特征(receiver operating characteristic，ROC)分析对APTw信号的诊断性能进行评估。
结果:
与正常对照组相比，aMCI患者脑的APTw信号相对较高。定量分析发现，aMCI患者12个感兴趣区(ROI)中有9个ROI（海马、颞叶白质、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、额叶白质、丘脑和壳核）的APTw值较正常对照组显著增高。APTw信号的ROC曲线下最大面积分别为0.88（枕叶灰质）和0.82（颞叶灰质、枕叶白质）。相反，在12个ROI中只有3个ROI（脑桥、丘脑和尾状核）的MTR值，aMCI组较正常对照组显著增高。此外，基于现况研究的年龄相关性分析揭示了，在正常对照组中，APTw（在11个ROI，海马、颞叶白质、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、内嗅皮质、额叶白质、额叶灰质、丘脑和壳核）和MTR（在7个ROI，海马体、颞叶白质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、丘脑、尾状核）信号与年龄呈正相关;而在aMCI患者中，APTw（在8个ROI，海马体、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、额叶白质、额叶灰质、丘脑）和MTR（在10个ROI，海马、颞叶白质、颞叶灰质、脑桥、枕叶白质、枕叶灰质、内嗅皮质、额叶白质、额叶灰质和壳核）信号与年龄呈负相关。
结论:
早期研究结果显示，APTw MRI揭示了aMCI患者与正常对照者间脑APTw信号的显著差异，证明了APTw信号可作为一种新型影像学生物标志物，对aMCI患者进行无创的分子影像学诊断。