阿爾茨海默病全腦非高斯擴散改變的擴散峰度成像研究.pdf

1、目的:
　　分析不同采集方案得到的擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging, DKI）參數(shù)對不同組織微觀結(jié)構(gòu)的分辨能力和對胼胝體微觀結(jié)構(gòu)成像的優(yōu)劣，探尋最優(yōu)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的DKI采集方案。然后研究早期阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD）患者全腦白質(zhì)和灰質(zhì)的非高斯擴散（non-Gaussian diffusion）改變的特點。
　　材料和方法:
　　選取6名健康右利手志愿

2、者行常規(guī)磁共振成像序列和擴散序列掃描，使用的擴散敏感因子（b值）有 b=0的參考基準(zhǔn)和 b=500s/mm2、b=1000s/mm2、b=1500s/mm2、b=2000s/mm2、b=2500s/mm2，擴散梯度編碼方向個數(shù)為30個，利用FSL軟件進行頭動、渦流校正等預(yù)處理，在MATLAB R2010b平臺上計算不同b值組合采集方案下的表觀峰度系數(shù)（apparent kurtosis coefficient, AKC）、表觀擴散系數(shù)（

3、apparent diffusion coefficient, ADC）、軸向峰度系數(shù)（axial kurtosis, AK）和徑向擴散系數(shù)（radial kurtosis, RK）等參數(shù)圖。全面評估不同方案得到的參數(shù)對灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液的分辨能力及對胼胝體微觀結(jié)構(gòu)成像的優(yōu)劣。
　　然后選取在我院進行診治的早期阿爾茨海默病患者26例，收集年齡匹配的26例健康志愿者作為正常對照（normal control, NC）組。采集所有阿爾

4、茨海默病患者及健康志愿者的基本信息及相關(guān)臨床病史，排除抑郁、焦慮等影響神經(jīng)精神學(xué)量表評分的疾病，對所有受試者進行簡易智能量表（Mini-mental state examination, MMSE）、蒙特利爾認知評估（Montreal cognitive assessment, MOCA）、臨床癡呆分級（clinical dementia rate, CDR）、Hachinski缺血指數(shù)量表（Hachinski Ischemic Sco

5、re, HIS）、漢密爾頓抑郁量表（Hamilton Depression Scale, HAMD）和漢密爾頓焦慮量表（Hamilton Anxiety Scale, HAMA）等神經(jīng)精神學(xué)量表評分。并采用3.0 T MR掃描儀進行常規(guī)MRI與最優(yōu)DKI序列掃描。利用FSL軟件進行頭動校正、渦流校正等預(yù)處理，采用 DKE（diffusion kurtosis estimator）軟件得到平均峰度系數(shù)（mean kurtosis, MK）

6、、AK、RK、部分各向異性（factional anisotropy, FA）和平均擴散系數(shù)（mean diffusivity, MD）、軸向擴散系數(shù)（axial diffusivity, AxD）、徑向擴散系數(shù)（radial diffusivity, RD）的參數(shù)圖，然后采用統(tǒng)計參數(shù)圖 SPM8軟件包對兩組受試者全腦白質(zhì)和灰質(zhì)的所有參數(shù)進行基于體素的分析（voxel-based analysis, VBA），并進行AD病人全腦的參數(shù)M

7、K、FA和MD與神經(jīng)精神病學(xué)量表評分之間的相關(guān)性分析。
　　結(jié)果:
　　1、①僅增加b值的個數(shù)不僅不能提高DKI對不同組織的分辨能力，反而增大擬合誤差，而且延長采集時間。而2個 b值的采集方案降低了臨床的應(yīng)用時間，且不會減低對不同組織的分辨能力；②1000s/mm2和2000s/mm2的采集方案得出的峰度參數(shù)更能真實地反映胼胝體的微觀結(jié)構(gòu)特征；
　　2、①AD患者白質(zhì)區(qū)域中的胼胝體、雙側(cè)扣帶束、雙側(cè)額葉及雙側(cè)顳葉白質(zhì)的

8、MD、AxD和RD值顯著升高（P＜0.001），MK、AK、RK和FA值顯著降低（P＜0.001）；②AD患者灰質(zhì)區(qū)域中的雙側(cè)海馬旁回，海馬，扣帶回，胼胝體下回，顳葉和額葉灰質(zhì)的MD、AxD和 RD值顯著升高（P＜0.001），MK、AK、RK值顯著降低（P＜0.001）。值得注意的是，皮層下灰質(zhì)的豆?fàn)詈擞诜宥葏?shù)圖上表現(xiàn)為顯著升高（P＜0.001），但于其他參數(shù)上無顯著改變；③AD患者在MD、AxD和RD中顯示的異常范圍與MK、AK、

9、RK和FA顯示的異常范圍不同；④在 AD患者中，參數(shù) MK在胼胝體、左側(cè)扣帶束、雙側(cè)顳葉和額葉白質(zhì)區(qū)域與MMSE評分呈顯著正相關(guān)（P＜0.001）。參數(shù)FA在胼胝體和左側(cè)扣帶束區(qū)域與MMSE評分呈顯著正相關(guān)（P＜0.001）。參數(shù)MD在胼胝體和右側(cè)扣帶束區(qū)域與MMSE評分呈顯著負相關(guān)（P＜0.001）。參數(shù)MK發(fā)現(xiàn)的具有相關(guān)性的區(qū)域多于參數(shù)FA和MD發(fā)現(xiàn)的相關(guān)性區(qū)域。
　　結(jié)論：
　　中樞神經(jīng)系統(tǒng)的DKI優(yōu)化采集方案采用b值

10、1000s/mm2與2000s/mm2較為適宜。AD患者早期即有多個灰質(zhì)和白質(zhì)腦區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)改變，皮層下豆?fàn)詈说奈⒂^結(jié)構(gòu)改變較復(fù)雜，DKI技術(shù)從非高斯擴散這一新的視角發(fā)現(xiàn)這些改變。此外，AD患者不同部位的DKI的不同參數(shù)與臨床病情嚴(yán)重程度有不同程度的相關(guān)性，峰度參數(shù)可能更反映AD的嚴(yán)重程度，說明DKI的不同參數(shù)在不同類型的擴散變化上有不同的敏感性，DKI是傳統(tǒng)擴散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）的有