腦損傷患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化與認知功能損傷的相關(guān)性分析

鮑景蕾,尹繼君,郭 倩

顱腦損傷具有病情進展迅速、致殘率、病死率高等特點,且多數(shù)患者治療后均存在不同程度神經(jīng)功能障礙,其中認知功能受損為顱腦損傷主要并發(fā)癥[1]。有報道顯示,認知功能損傷主要表現(xiàn)為注意力障礙、記憶障礙、執(zhí)行能力障礙等,對患者運動能力、日常生活能力等均造成嚴重影響,不利于腦損傷后續(xù)治療及預后恢復,且腦損傷后認知功能障礙為發(fā)展至癡呆的重要危險因素[2-3]。因此,積極探討腦損傷后認知功能損傷早期預測評估方案具有重大意義。MRI技術(shù)目前已逐漸應(yīng)用于腦損傷早期輔助評估中,可有效顯示神經(jīng)細胞受損情況及腦血流變化,而擴散張量成像(DTI)及擴散峰度成像(DKI)可顯示常規(guī)MRI無法顯示的異常變化,呈現(xiàn)額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變[3-4]。有研究發(fā)現(xiàn),輕度認知功能障礙患者額葉前皮質(zhì)明顯減少[5]。本研究分析腦損傷患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化與認知功能損傷的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年3月—2022年3月我院收治的腦損傷120例作為研究對象,根據(jù)有無認知功能損傷分為損傷組(n=60)與無損傷組(n=60),另選取60例體檢健康者作為對照組。3組性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、文化水平比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),具有可比性。見表1。本研究經(jīng)聊城市第二人民醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審核批準[【2019】醫(yī)倫審第(33)號],患者均知情同意。

表1 3組一般資料比較

1.2 納入及排除標準

納入標準:腦損傷者均存在明確顱腦外傷,并經(jīng)顱腦CT、MRI等影像學檢查確診;均于腦損傷后24 h內(nèi)入院;均為右利手;可接受本研究方案;生命體征平穩(wěn)。排除標準:因其他原因?qū)е抡J知功能障礙者;有嚴重顱腦手術(shù)史者;合并心理精神疾病,并長期服用影響精神狀態(tài)藥物者;合并肝、腎等重大臟器功能障礙者;合并言語交流障礙、視覺障礙者;檢查依從性較差者;經(jīng)CT檢查可見結(jié)構(gòu)損傷者。

1.3 方法

1)MRI檢查:入院后均采用西門子skyra 3.0T磁共振掃描儀進行檢查,通過T1加權(quán)成像采用3D MPRAGE序列進行掃描,掃描參數(shù):反轉(zhuǎn)時間=900 ms,重復時間=2 300 ms,反轉(zhuǎn)角度8°,回波時間=89 ms,體素=0.9 mm,成像視野=240 mm×240 mm,加速因子=2;擴散成像采用自旋回波平面成像分2次進行采集,第一次采集參數(shù):回波時間=89 ms,重復時間=7 700 ms,成像視野=222 mm×222 mm,成像矩陣=74×74,層厚=3 mm,層數(shù)=50,b值分別為0、1 000、2 000 mm2/s,30個梯度方向,加速因子=2,采集時間為8 min;第2次采集參數(shù)與第1個主模塊參數(shù)基本一致,b值為0 mm2/s,采集時間為1 min,總體掃描時間為9 min。

2)MRI圖像處理分析:擴散加權(quán)成像經(jīng)DKE軟件生成DKI參數(shù)圖像,選取額葉前皮質(zhì)感興趣區(qū)域,包括雙側(cè)內(nèi)側(cè)額上回、雙側(cè)背外側(cè)額上回、雙側(cè)前扣帶及旁扣帶腦回,將3D MPRAGE序列T1加權(quán)成像輸入SPM8軟件,利用中線性配準將DKI參數(shù)圖像匹配至T1圖像空間,自動提取DKI參數(shù)值,包括擴散各向異性分數(shù)(FA)、平均擴散率(MD)、軸向擴散峰度(AK)、平均擴散峰度(MK)、徑向擴散峰度(RK)。

3)認知功能評估:所有患者入院后均采用蒙特利爾認知評估量表(MoCA)評估患者認知功能,包括視空間與執(zhí)行、注意力與計算力、命名、定向力、語言功能、抽象能力、延遲記憶領(lǐng)域,總分共30分,若受教育年限<12年,在最終評分結(jié)果加1分以校正文化程度偏倚。MoCA<26分則評估為認知功能障礙,其中18～26分為輕度認知功能障礙,10～17分為中度認知功能障礙,<10分為重度認知功能障礙。

1.4 觀察指標

1)比較3組MoCA各維度評分及總分。2)比較有無認知功能損傷患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化。3)觀察不同認知功能損傷程度患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化。4)分析額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化與認知功能損傷程度的相關(guān)性。

1.5 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 MoCA各維度評分及總分比較

3組視空間與執(zhí)行、注意力與計算力、語言功能、抽象能力、延遲記憶領(lǐng)域評分及總分比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。損傷組視空間與執(zhí)行、注意力與計算力、語言功能、抽象能力、延遲記憶領(lǐng)域評分及總分低于無損傷組、對照組(P<0.01),而命名及定向力領(lǐng)域評分與無損傷組、對照組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。無損傷組MoCA各維度評分及總分與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 3組MoCA各維度評分及總分比較分)

2.2 有無認知功能損傷患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化

損傷組前、旁扣帶腦回右側(cè)FA、AK及MK低于無損傷組(P<0.01);損傷組前、旁扣帶腦回左側(cè)MD、FA、AK、MK、RK及右側(cè)MD、RK與無損傷組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);損傷組背外側(cè)額上回左右側(cè)MD、FA、AK、MK、RK與無損傷組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3、4。

表3 有無認知功能損傷患者前、旁扣帶腦回皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化

表4 有無認知功能損傷患者背外側(cè)額上回皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化

2.3 不同認知功能損傷程度患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化

輕度認知功能損傷患者前、旁扣帶腦回右側(cè)FA、AK及MK高于中重度認知功能損傷患者(P<0.01);輕度認知功能損傷患者前、旁扣帶腦回左側(cè)MD、FA、AK、MK、RK及右側(cè)MD、RK與中重度認知功能損傷患者比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);輕度認知功能損傷患者背外側(cè)額上回左右側(cè)MD、FA、AK、MK、RK與中重度認知功能損傷患者比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表5、6。

表5 不同認知功能損傷程度患者前、旁扣帶腦回皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化

表6 不同認知功能損傷程度患者背外側(cè)額上回皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化

2.4 額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化與認知功能損傷程度的相關(guān)性分析

腦損傷患者左側(cè)前、旁扣帶腦回MD、FA、AK、MK、RK及右側(cè)MD、RK與認知功能損傷程度無關(guān)(P>0.05),右側(cè)FA、AK及MK與認知功能損傷程度呈負相關(guān)(P<0.01);背外側(cè)額上回左右兩側(cè)MD、FA、AK、MK、RK均與認知功能損傷程度無關(guān)(P>0.05)。見表7,圖1。

FA為擴散各向異性分數(shù),AK為軸向擴散峰度,MK為平均擴散峰度。

表7 120例腦損傷患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化與認知功能損傷程度的相關(guān)性分析

3 討論

認知功能障礙為顱腦損傷主要并發(fā)癥,對患者生活質(zhì)量及預后恢復均造成嚴重影響,腦損傷后盡早評估認知功能障礙為臨床治療中的重要環(huán)節(jié),早期準確、客觀評估認知功能損傷程度,有助于臨床及時制訂康復治療方案[6-7]。因此,積極探討腦損傷患者認知功能損傷早期評估方案具有重大意義。

MoCA為目前臨床評估認知功能的常用方法,可有效了解患者顱腦受損后認知功能狀態(tài),具有操作簡便、耗時短等優(yōu)點,有效彌補常規(guī)簡易智力狀態(tài)檢查量表執(zhí)行功能項目較少的缺點[8]。本研究結(jié)果顯示,損傷組視空間與執(zhí)行、注意力與計算力、語言功能、抽象能力、延遲記憶領(lǐng)域評分低于無損傷組、對照組,提示臨床可通過MoCA初步評估腦損傷患者認知功能損傷情況。但有報道顯示,通過MoCA測評項目主要強調(diào)語言功能,非言語項目偏少,測評項目難度較低,難以有效評估輕度認知功能受損情況,且部分項目內(nèi)容受患者文化程度影響較大,存在一定局限性[9]。

相關(guān)研究結(jié)果表明,額葉前皮質(zhì)-皮質(zhì)下白質(zhì)環(huán)路結(jié)構(gòu)被破壞與認知功能障礙的發(fā)生存在緊密聯(lián)系,而通過DTI等神經(jīng)影像學技術(shù)可用于評估腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷[10-11]。報道顯示,DTI多用于腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷評估中,而鮮有評估腦灰質(zhì)的研究,以水分子擴散呈高斯分布為基礎(chǔ),當b值>1 000 mm2/s時,其擴散位移偏離高斯分布模式,因此準確性受一定限制,而DKI技術(shù)可量化分子擴散程度及不均質(zhì)性,且不依賴于組織結(jié)構(gòu)空間分布,均可通過定量參數(shù)評估額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化[12-13]。本研究發(fā)現(xiàn),損傷組前、旁扣帶腦回右側(cè)FA、AK及MK低于無損傷組,說明額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化與腦損傷患者認知功能受損密切相關(guān),臨床可通過其早期評估認知功能損傷情況。DTI技術(shù)利用人體不同組織具有不同微結(jié)構(gòu)及對水分子擴散能力不同,獲取可反映水分子運動方向性的指標,而腦損傷破壞了腦白質(zhì)纖維束的走行及完整性,從而導致相關(guān)組織結(jié)構(gòu)FA下降[14-15]。有報道顯示,DKI參數(shù)中MK為峰度在各個方向的平均值,可反映組織微結(jié)構(gòu)復雜程度,而AK為峰度在擴散本征矢量中最大的擴散本征值,可反映沿軸突方向的峰度信息[16-17]。國外學者通過研究認知功能受損患者及阿爾茨海默病患者腦微結(jié)構(gòu)MRI變化發(fā)現(xiàn),額葉前皮質(zhì)MK顯著下降,而枕葉皮質(zhì)AK明顯升高[18]。本研究與其結(jié)果基本一致,推測其原因在于,認知功能受損患者前扣帶回、腦皮質(zhì)萎縮,神經(jīng)細胞體、突觸及樹突受損,導致AK、MK下降[19]。此外,本研究還發(fā)現(xiàn)不同認知功能損傷程度患者FA、AK及MK存在顯著差異,進一步經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),右側(cè)FA、AK及MK與認知功能損傷程度呈負相關(guān),提示臨床可通過額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化評估腦損傷患者認知功能受損程度,以及時進行干預治療。但本研究仍存在一定不足,如未對認知功能受損與額葉前皮質(zhì)損傷單側(cè)、雙側(cè)病變關(guān)系進行分析,且納入樣本量偏少,因此,未來可增加樣本量或多中心數(shù)據(jù)進一步驗證,進一步明確額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)變化對認知功能受損的評估價值。

綜上所述,腦損傷患者額葉前皮質(zhì)微結(jié)構(gòu)MRI變化與認知功能損傷密切相關(guān),臨床可通過其早期評估認知功能受損及嚴重程度,以盡早制訂相應(yīng)干預方案。