脑白质病变患者认知功能改变与白质高信号体积及DTI网络属性的相关性研究

来源 :南京医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wjlayt
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目的脑白质病变(White matter lesions,WML)在T2加权像上表现为脑白质区高信号,又称为脑白质高信号(White matter hyperintensity,WMH)。随着医学影像技术的发展,尤其是脑磁共振包括脑白质病变体积测量及白质网络重建等的应用,为脑白质病变的研究提供了新的视角。目前有关脑白质病变导致认知功能障碍的病理机制仍然不是很清楚,在临床工作中发现存在脑白质病变的患者并不是都存在认知功能障碍,说明导致患者发生认知障碍存在其他方面的影响因素,因此本课题通过全自动定量测量脑白质病变体积的方法判断脑白质病变导致认知功能障碍是否与脑白质病变的部位及体积大小相关,通过DTI成像技术重建脑网络结构,比较脑白质病变合并认知功能障碍患者与存在脑白质病变但认知功能正常的脑白质病变患者之间的整体和局部网络结构改变情况,并挑选出与认知改变相关的脑区,为进一步探讨脑白质病变导致认知功能损害提供有关的理论基础。材料和方法1.研究对象:选择63名经核磁共振(magnietic resonance imaging,MRI)检查确认为脑白质病变患者作为研究对象,根据认知功能评分,分为认知正常组(Cognitive normal,CN),轻度认知功能障碍组(Mild cognitive impairment,MCI),混合型痴呆组(mixed dementia,MD)三组,对63名患者进行白质高信号体积测量,对其中完成DTI检查的45名患者进行脑结构网络分析。2.1认知功能评估:使用成套神经心理测评量表包括:简易智能状态量表(mini mental state examination,MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(Montreal cognitive assessment,MoCA)、临床痴呆评定量表(Clinical Dementia Rating,CDR)评估总体认知功能;画钟实验(clock drawing task,CDT)评价患者的执行功能、语义流畅性实验(verbal fluency test,VFT)(动物)评估患者的语言功能。2.2影像学检查:收集所有入选患者的全部3.0 T磁共振图像(Achieva TX,Philips),包括常规T1加权像(T1 weight imaging,TlWI)、T2加权像(T2 weight imaging,T2WI)、弥散加权像(diffusion-weighted imaging,DWI)和液体衰减翻转恢复序列(fluid-attenuated inversion recovery,FLAIR)以及弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)。FLAIR像评估脑白质病变的部位及程度,使用全自动体积测量方法计算三组患者脑室旁、深部及总白质高信号体积,利用PANDA软件后处理DTI数据,并以此作为重建脑网络的参数,采用图论的方法研究各组间大脑整体和局部网络属性变化的特点并进一步筛选出和认知功能减退相关的脑区。结果1.CN组和MCI、MD组间脑室旁白质高信号体积分别为2916.85±6094.44mm~3、4906.82±6922.15 mm~3、15417.99±26675.96 mm~3,三组间体积差异有统计学意义(P<0.05),三组间深部白质高部位体积分别为970.22±2817.92 mm~3、1537.38±3062.75 mm~3、6614.78±15312.01mm~3,差异无统计学意义(P=0.36),三组间总体积分别为1946.63±3330.22 mm~3、3369.44±3964.74 mm~3、8803.21±11640.16 mm~3,组间差异无统计学意义(P=0.08)。脑白质病变患者总体认知功能、执行功能与PVL、DWML、WML的体积及Fazekas评分存在负相关(P<0.05),进一步多元线性回归分析结果显示白质病变患者认知功能与PVL体积存在相关性(P<0.05)。2.DTI网络分析提示CN组和MCI组、MD组间全局效率分别为0.18±0.02、0.17±0.02、0.15±0.02,差异有统计学意义(P<0.05),三组间结构网络最短路径分别为5.61±0.51、5.94±0.66、6.76±0.80,差异存在统计学意义(P<0.05),进一步LSD事后两两比较结果显示MD组与MCI,MD组与NC组比较差异有统计学意义(P<0.05)。三组间网络集聚系数分别为0.43±0.02、0.42±0.04、0.41±0.05,组间比较差异无统计学意义(P=0.08)。3.三组间结构网络的节点效率与MOCA总分存在显著正相关(P<0.05)的脑区包括:右眶部额下回、右后扣带回、右海马、左枕上回、右枕上回、右楔前叶、左豆状壳核、右豆状苍白球、右颞极:颞上回、右颞极:颞中回、右颞下回。左枕上回、右枕上回、右楔前叶、左豆状壳核、右豆状壳核的节点度与MOCA评分存在显著正相关性(P<0.05)。左额中回、右中央沟盖、右顶下缘角回、右缘上回、右角回与MOCA负相关性(P<0.05)。结论1.脑白质病变患者总体认知功能损伤程度与白质高信号体积相关,且与白质高信号的部位有关,单认知域研究表明白质高信号体积与执行功能相关。2.三组间脑结构网络仍存在小世界属性,MD患者的网络全局效能较MCI和CN组患者明显降低,MD患者的网络最短路径长度较MCI和CN组最短路径长度增加。3.右眶部额下回、右后扣带回、右海马、左枕上回、右枕上回、右楔前叶、左豆状壳核、右豆状苍白球、右颞极:颞上回、右颞极:颞中回、右颞下回等多个脑区的网络局部属性改变同脑白质病变患者认知功能受损有关。
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