腦與神經(jīng)疾病雜志vbm

1、基于體素的形態(tài)測量學在MCI和AD中的應用秦錦標楊明華基于體素的形態(tài)測量學(voxelbasedmphometry，VBM)是一種基于體素對腦結(jié)構(gòu)磁共振圖象自動、全面、客觀的分析技術(shù)，可以在活體腦進行精確的形態(tài)學測量和功能的研究，是評價腦部灰、白質(zhì)病變的一種新的方法[1]。該方法目前受到眾多學者的關(guān)注，并且得到了廣泛的應用。本文對VBM在輕度認知功能障礙（mildcognitiveimpairment，MCI）和阿爾茨海默?。ˋlzhe

2、imersdisease，AD）中的應用綜述如下。1VBM概述1.1VBM概念的提出早期研究腦結(jié)構(gòu)的方法是體積測量法，這種方法容易受研究者個體差異的影響，而且無法提供某些局部腦區(qū)微小變化的詳細的空間特征，故存在著很大的局限性。伴隨著磁共振成像（MRI）技術(shù)以及神經(jīng)解剖學計算機圖象處理技術(shù)巨大發(fā)展，Wright等[2]首先提出了基于體素對腦結(jié)構(gòu)磁共振圖象分析的初步思想，描述了一種能在MRI上發(fā)現(xiàn)腦灰質(zhì)和白質(zhì)差異的新技術(shù)。Ashburner

3、和Friston[3]則在2000年正式提出了VBM方法。VBM方法是一種以體素為單位的形態(tài)測量學方法，可以定量檢測出腦組織成分的濃度和體積，從而能夠檢測出局部腦區(qū)的特征和腦組織成分的差異。1.2VBM的基本原理VBM方法是基于體素的分析，首先需要把被研究的所有個體的腦MRI梯度回波T1加權(quán)像在空間上標準化到一個完全相同的立體空間中，然后對該高分辨力、高清晰度、高灰白質(zhì)對比的腦結(jié)構(gòu)圖象進行解剖分割，得到灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液，利用參數(shù)統(tǒng)計檢

4、驗對分割的腦組織成分逐個進行體素組間比較分析，定量測出腦灰質(zhì)和白質(zhì)的濃度和體積，從而量化分析腦形態(tài)學上的異常[4]。具體過程包括空間標準化、腦組織的分割、平滑、統(tǒng)計建模和假設檢驗。1.3VBM的優(yōu)缺點VBM可以對全腦進行測定和比較，直接對原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，無需對感興趣區(qū)的先驗假設，而且可以定量地檢測出腦組織的密度差異，同時它不受研究人員的主觀影響，因此具有自動性、全面性、客觀性和可重復性。VBM方法的應用也存在著一定的局限性。基于體

5、素的統(tǒng)計分析以空間標準化為前提，某些局部區(qū)域和模板的匹配不準確會導致統(tǒng)計結(jié)果中出現(xiàn)組間系統(tǒng)性的腦區(qū)形態(tài)差異[5]。而且VBM難于檢測到腦的一些微小復雜結(jié)構(gòu)的差異，如海馬區(qū)[6]。的萎縮；與MCIA患者相比，MCIMCD患者右側(cè)額下回、右側(cè)顳葉中回、右側(cè)顳葉中回和雙側(cè)的顳上回有顯著的萎縮；與未發(fā)展為AD的MCI患者相比，發(fā)展為AD的MCI患者左側(cè)內(nèi)嗅皮層、雙側(cè)顳上回和右側(cè)額上回有顯著的萎縮。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同亞型的MCI患者不但有不同的腦

6、區(qū)萎縮模式，也有共同累及的腦區(qū)，如前額葉皮層，特別是BA4445，提示該腦區(qū)對MCI患者的重要性。該研究從腦形態(tài)學方面驗證了MCI患者是異質(zhì)性群體，同時也反映了MCI發(fā)展為AD的病因?qū)W差異。2.3應用VBM評估MCI患者灰質(zhì)的丟失目前研究顯示，與年齡相關(guān)的灰質(zhì)丟失主要發(fā)生在前額葉、顳葉中部和紋狀體皮層等[15]。橫向和縱向VBM全腦研究顯示正常衰老過程中，額葉和頂葉灰質(zhì)的年丟失率分別為0.38%和0.55%，顳葉和枕葉灰質(zhì)的年丟失率分別

7、為0.31%和0.09%[16、17]。Chtelat等[9]研究結(jié)果顯示，MCI患者全腦灰質(zhì)年丟失率為0%4%，該研究的結(jié)果處于正常老年（年丟失率少于1%）和AD患者（年丟失率為5.32.3%）之間。該研究同時發(fā)現(xiàn)，向AD轉(zhuǎn)化和未向AD轉(zhuǎn)化的MCI患者顳葉、海馬旁回、左側(cè)丘腦、眶額葉和頂下小葉均有灰質(zhì)的丟失，而向AD轉(zhuǎn)化的MCI患者海馬、扣帶后回、顳中回、顳下回和楔前葉的灰質(zhì)丟失更嚴重，推測可能與神經(jīng)原纖維纏結(jié)的聚集和扣帶后回的病理學

8、改變有關(guān)。VBM對MCI患者灰質(zhì)丟失進行研究，有助于更好地了解AD的病理學過程。3VBM在AD中的應用3.1VBM在早期AD診斷中的應用隨著全球預期壽命的提高，老年人群中發(fā)展為癡呆的危險性在增加，其中AD是導致癡呆的最主要的原因。目前還沒有根治AD的辦法，最新研究發(fā)現(xiàn)，膽堿酯酶抑制劑能夠延緩AD的發(fā)展，這使得早期診斷AD相當重要[18]。既往應用MRI感興趣區(qū)（regionofinsterest，ROI）法進行研究，提示在AD的早期階段

9、就有特定腦區(qū)的萎縮，如海馬[19]。然而應用ROI研究腦區(qū)結(jié)構(gòu)時存在一定的缺陷，例如耗時、勾畫時有較大的誤差、不能同時提供整個腦區(qū)的結(jié)構(gòu)變化等，因此難于在臨床上推廣。VBM是一種完全自動化，能客觀進行全腦形態(tài)分析的技術(shù)，其在從腦形態(tài)學方面診斷早期AD方面顯示了獨到之處。Hirata等[20]通過VBM方法發(fā)現(xiàn)，早期AD患者雙側(cè)顳葉內(nèi)側(cè)，包括內(nèi)嗅皮層區(qū)域明顯萎縮，其診斷出早期AD患者的準確性為87.8%。在極早期AD階段中，VBM揭示了顳