阿尔茨海默病（alzheimer disease，AD）是一种由多种因素引起、主要累及大脑的神经退变性疾病，患者以进行性认知障碍和记忆力损害为临床特征。AD是老年痴呆的最常见类型，占全部病例的60%～70%^[1]。AD可分为3期，即AD前驱期、轻度认知功能障碍（mild cognitive impairment，MCI）及痴呆阶段。神经心理学量表不仅可提供评估细则，更重要的是可发现处于临床前期而未被本人和照料者觉察的AD早期患者。磁共振动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）是一种灌注成像技术，以磁标记的动脉血为内源性对比剂定量测定局部脑血流量（cerebral blood flow，CBF），是唯一无创伤测量脑血流灌注的技术，在脑功能成像中发挥越来越重要的作用。

       本研究采用2D连续性ASL半定量测量局部脑血流和神经心理学量表联合评估AD患者脑灌注和认知状况，探索ASL的临床应用价值。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       搜集30例经首都医科大学宣武医院神经内科记忆障碍门诊诊断的AD患者（AD组）、30例MCI患者（MCI组）、30例与之年龄、性别和受教育程度相匹配的正常老年人作为对照组（NC组）。

1.1.1　阿尔茨海默病患者的入组标准

       符合美国国立神经病学、语言障碍和卒中研究所，阿尔茨海默病及相关疾病协会可能AD的诊断标准^[2]与统计手册第4次修订版(DSM-IV)规定的AD诊断标准。

1.1.2　轻度认知障碍的入组标准

       患者符合Petersen关于MCI的诊断标准：(1)主诉记忆力减退并有知情者证实；(2)有单域或多域认知功能减退，低于相同年龄和受教育程度均值的1.5倍标准差，生活自理能力正常或轻度受损，不符合痴呆诊断标准（DSM-IV），排除其他疾病导致的认知功能减退；(3)患者同意合作。简易精神状态量表（mini-mental state examination，MMSE）评分界值为19分（文盲）或22分（小学毕业）或26分（初中毕业及以上)^[3]。蒙特利尔认知评估量表(montreal cognitive assessment，MoCA)评分界值为13分（文盲）或19分（小学毕业）或24分（初中毕业及以上）^[4]。临床痴呆评定量表（clinical dementia rating scales，CDR）评分为0.5分；（4）右利手：爱丁堡利手调查表（edinburgh handedness inventory，EHI）评分≥+40分。所有入组人群均满足以下条件：(1)认知功能减退持续大于等于6个月；(2)没有固定的假牙或者其他金属植入物，可以接受核磁共振检查；（3）视听力允许配合完成各项检查者。

1.1.3　阿尔茨海默病组和轻度认知障碍组排除标准

       （1）血管性疾病，Hachinski缺血指数量表≥4分；(2)重度抑郁引起的（老年抑郁量表评分≥21分）；(3)患有可引起认知功能障碍的神经系统其他疾病（如脑肿瘤、帕金森病、脑炎、癫痫等）；(4)脑外伤导致的；（5）其他可引起认知损害的系统性疾病，如甲状腺功能异常、严重贫血、梅毒、HIV等；（6）有精神病史者或先天精神发育迟缓者；(7)有严重听、视力障碍，不能配合检查者。

1.1.4　正常对照组被试的收集

       选取性别、年龄、文化程度与患者相匹配的认知正常的老年人作为正常对照组。

1.2　扫描参数及量表采集方法

1.2.1　动脉自旋标记检查方法

       在首都医科大学宣武医院磁共振成像室完成MRI检查，使用3.0 T扫描仪（Magnetom Trio，Siemens Germany），被试仰卧于检查床上，保持头部不动，采用8通道相控阵头线圈。采用2D连续性ASL(continuous arterial spin labeling，CASL)技术，扫描参数为：TR/TE=2500 ms/13 ms，层厚8 mm，视野256 mm，获取9层图像覆盖从颅顶至颅底的范围。扫描结束后将所获原始数据传输至西门子工作站进行处理，获取脑灌注图，然后将之调入MRIcron软件，通过测量工具，手动勾画感兴趣区（region of interest，ROI），得到ROI的信号强度，获得脑血流的半定量测量值。对灌注图像的质量进行评价，剔除运动伪影和颅底伪影较重的图像，判断脑血流图中是否存在灌注减低区及其部位。每位被试的测量部位包括双侧额叶、颞叶、顶叶和枕叶的皮质，双侧扣带回和双侧放射冠旁脑白质。应用MRIcron软件对上述部位进行测量，为保证数据的标准、统一，以镜像对称的方式放置圆形ROI，每一部位的ROI信号强度值均测量3次，确保ROI大小一致，并取其平均值记录；测量时尽量避开静脉窦、脑室和脑沟，以减少测量误差。

1.2.2　临床资料获取

       在MRI扫描前，对每位被试均进行详细病史询问，全面体格检查，神经心理量表评估和相应实验室检查。由至少2名以上有多年临床经验的神经内科医师根据患者的病史、神经心理量表测试、各项实验室检查结果进行综合评估，然后得出临床诊断和确定为正常志愿者。

       病史由神经内科记忆门诊医生采集，所有量表测试在MRI扫描前30 min完成，时间一致。本研究应用MMSE量表进行痴呆筛查，该量表包括以下7个方面：时间定向力、地点定向力、即刻记忆、注意力及计算力、延迟记忆、语言、视空间。共30项题目，每项回答正确得1分，回答错误或答不知道评0分，分值范围为0~30分，判断被试是否正常的阈值与其受教育程度有关，检查过程中要避免外界干扰。MoCA量表主要包括：视空间执行能力、命名、记忆、注意、语言流畅、抽象思维、延迟记忆和定向力等方面的认知评估，由12道题组成，共30个单项，每项回答正确者得1分，回答错误或答不知道者评0分。量表评分范围为0~30分，目前MoCA在临床试验中主要用于筛查、评估MCI患者。NC组MMSE评分及MoCA评分的阈值根据受教育年限确定，大于MCI评分最高值，P<0.05认为差异有统计学意义。

1.3　统计学方法

       采用统计软件SPSS 17.0进行处理，对AD组、MCI组、NC组性别、年龄、受教育年限、MMSE评分、MoCA评分进行描述性分析。AD组、MCI组、NC组各结构的脑灌注信号强度以均值±标准差(±s)。表示，采用单因素方差分析3组被试各部位脑结构信号强度的差异；采用独立样本t检验分析双侧对应部位的脑结构信号强度的差异。相关性分析采用Pearson直线相关分析。

2　结果

2.1　3组被试临床资料的比较

       AD组、MCI组、NC组的年龄、性别、受教育年限比较，差异无统计学意义(P <0.05)，3组MMSE评分、MOCA评分两两比较差异具有统计学意义(P<0.05)，与NC组、MCI组分别比较，AD组的MMSE评分、MoCA评分值均显著降低，MoCA评分值的降低更明显；与NC组比较，MCI组的MMSE、MoCA的评分值略降低，以MoCA评分值降低较明显，具体结果见表1。

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表1  AD组、MCI组、NC组临床资料及认知量表比较
Tab.1  AD group, MCI group and NC group of clinical datas and cognitive scales for comparison

2.2　动脉自旋标记脑灌注图像信号强度分析

       与MCI组比较，AD组局部脑灌注图像信号强度降低，在双颞叶、双顶叶、双放射冠、双枕叶测量值的差异具有统计学意义(P<0.05)；与NC组比较，AD组双颞叶、双顶叶、双枕叶皮质、左扣带回及双侧放射冠脑白质信号强度显著降低，差异有统计学意义(P<0.05)；MCI组与NC组比较，双颞叶、左扣带回、双顶叶皮质及双侧放射冠脑白质信号强度降低，测量值的差异有统计学意义(P<0.05)，AD组和MCI组与NC组比较，各部位信号强度均有不同程度降低，AD组信号强度均值低于MCI组，具体测量值见表2。AD组、MCI组、NC组左右侧脑灌注采用两独立样本t检验，结果表明两侧测量值的差异均无统计学意义(P <0.05)。

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表2  AD组、MCI组、NC组各部位脑灌注信号强度比较
Tab.2  The each part cerebral perfusion signal intensity in AD group, MCI group and NC group

2.3　多部位脑灌注信号强度测量值与MMSE评分、MOCA评分的相关性分析

       对AD组、MCI组患者多部位脑血流量与MMSE及MOCA评分进行双因素相关分析发现，双颞叶、双顶叶、双枕叶、左放射冠脑白质信号降低程度与MMSE评分成正相关(r=0.307~0.489)，双颞叶、双顶叶、左枕叶、双放射冠脑灌注信号降低程度与MoCA评分成正相关(r=0.353~0.540)；AD组和MCI组MMSE评分与MOCA评分成正相关(r=0.535~0.571)；NC组各部位脑灌注信号强度与MMSE评分及MOCA评分均无相关关系，见表3、表4。

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表3  AD组及MCI组脑灌注信号强度与MMSE、MoCA评分相关性分析
Tab.3  The correlated analysis of the cerebral perfusion signal intensity and the MMSE and MOCA scores in AD and MCI patients

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表4  AD组、MCI组及NC组MMSE与MoCA评分相关性分析
Tab.4  The correlated analysis of MMSE score and MOCA score in AD group, MCI group and NC group

3　讨论

3.1　动脉自旋标记技术发展历程及其优势

       Detre在1992年提出ASL技术并在老鼠身上实验成功，Roberts于1994年成功应用于人体，但因当时场强1.5 T扫描仪硬件及软件的限制，未能在临床普及应用。伴随3.0 T更高场强MRI设备的问世及软件逐渐成熟，ASL的临床应用逐渐增加。ASL是利用血液中水分子作为内源性、可自由扩散示踪剂进行颅脑灌注成像的MRI技术，ASL的成像基本原理是采集两次数据，生成一对标记像及对照像，标记像与对照像进行剪影，静态组织信号被剪除后，仅显示标记血流和未被标记血流信号的差异，如此多次采集并进行平均，便得到了脑血流图，它反映了某一时刻灌流入脑组织的血流量及分布情况。应用外源性对比剂进行动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility contrast，DSC）是临床常用的脑灌注成像方法。所用对比剂多为钆喷葡胺（Gd-DTPA），属于离子型非特异性细胞外液对比剂。与DSC技术相比，ASL利用血液水质子为内源性对比剂，具有无需注射对比剂，无创伤、可重复性高等优点，而且该检查不影响血液物理、化学及生理特性，不受血脑屏障影响，测量CBF较准确，其磁敏感伪影也显著少于DSC方法。与传统脑灌注成像检查，单光子发射体层显影（single photon emission computed tomography ，SPECT）、正电子发射体层显像（positron emission tomography，PET）比较，ASL具有无需应用外源性对比剂，费用低，无创伤、无射线辐射危害、重复性好、操作简便、检查时间短等显著优点。Binnewijzend等^[5]发现ASL所测CBF改变，不仅可以发现AD的异常改变，而且可以作为判断疾病严重程度的标志。Wang等^[6]也认为ASL测量CBF值有望成为诊断AD的指标之一，并用于AD的早期诊断和随访病程演变。

3.2　阿尔茨海默病和轻度认知障碍脑灌注信号强度降低

       本研究显示AD组和MCI组的ASL脑灌注降低多呈对称性分布，以颞叶、顶叶及双放射冠为主，其次是额叶和扣带回，而枕叶最少受累，提示AD及MCI脑血流减低首先累及颞叶和顶叶、放射冠脑白质，然后逐渐累及额叶和扣带回。Alsop等^[7]进行ASL研究，发现AD与正常对照组比较，颞叶、顶叶、额叶及后扣带脑皮质的血流量显著降低。文献报道AD患者的脑萎缩以内颞叶最早出现，也最显著，集中在海马及海马旁回，此外还包括扣带回、楔前叶、岛叶、内侧丘脑、额叶等结构^[8,9,10]。本研究显示AD组和MCI组的低灌注脑区与上述脑区有很大程度的重叠，说明AD皮质萎缩与脑血流灌注异常有一定相关。1986年Sharp等发现AD患者双侧颞、顶、枕叶的血流灌注减低，认为是AD的特征性改变，应用PSPECT研究也证实AD呈对称性颞顶叶灌注减低^[11]。AD脑功能异常先于结构异常不仅表现在脑血流灌注方面，也体现在各脑区局部活动和脑区之间功能连接改变方面^[12]，伴随病程进展，AD患者神经元丢失可能进一步造成脑血流及脑网络连接的异常改变。除多数研究发现AD脑血流低灌注现象外，近期也有研究发现，与正常对照组相比，静息状态下早期AD在特定脑区出现灌注减低的同时，在另一些脑区会出现灌注增高。有学者将此现象称为"神经代偿反应"^[13]，有学者在对轻度AD、MCI，甚至具有AD高风险人群进行脑血流灌注研究，发现内颞叶存在高灌注现象，Ding等^[14]发现MCI患者的双侧额叶和右侧颞下回均存在高灌注改变，高灌注与低灌注可以同时并存，但是本研究无论AD组、还是MCI组均未发现高灌注改变。

3.3　3组被试脑灌注信号强度与神经心理学量表评分的相关性

       虽然MMSE和MoCA有显著优势，但是量表检测仅能从总体上评价患者的认知功能改变，不能反映脑的局部功能改变情况，故本研究对AD组和MCI组患者的脑灌注降低程度与MMSE及MOCA评分进行相关分析，结果发现双侧颞叶、顶叶和枕叶，右扣带回、左放射冠脑白质信号降低程度与患者的MMSE评分正相关；双颞叶和顶叶，左枕叶，双放射冠和右扣带回的脑灌注降低程度与其MoCA评分正相关。顶叶是对侧半身躯体感觉的皮质中枢，对躯体感觉信息进行组织、综合、比较分析，并对各方面的信息加以整合，形成完整的知觉概念，因此，顶叶实际上是负责认知功能的皮质区。颞叶的传入、传出纤维与额叶、顶叶、枕叶均有广泛联系，不仅负责人类的记忆活动，在情绪、神经心理活动中也发挥重要作用，本研究显示AD组和MCI组患者双颞叶及顶叶脑灌注降低、与这些脑区功能减低相符合。

       已有研究显示，海马体积缩小与颞顶叶血流灌注降低呈正相关^[15]，提示颞顶叶血流灌注减低是患者发生认知障碍的原因，反之颞顶叶血流灌注可客观、定量评价AD和MCI患者的认知功能损害程度，根据脑灌注减低程度可以评价AD的严重程度，后者可能作为AD早期诊断、病情监测和评价疗效的指标之一。

4　本研究不足之处

       (1)样本量偏少，本研究的初步结论还有待进一步扩大样本量证实。(2)本研究采用2D连续性ASL技术观察脑灌注，受扫描条件及处理软件的限制，仅采用人工勾画ROI半定量测量脑血流的方法，像素较大，不能实施基于体素的形态学测量（voxel based morphometry，VBM）分析，其准确性受限。（3）在今后的研究中，还可增加其他量表检查、并结合MRI其他功能检查、使用外源性对比剂进行DSC检查，以及与PET对比等，增加对照指标，以证实本研究结果。

5　结论

       应用ASL技术可以清晰显示AD患者和MCI的脑灌注减低区，与NC比较差异有统计学意义，可能有助于AD及MCI的早期评价。MMSE和MoCA评分值与脑血流灌注降低相关良好，二者结合可更全面评价脑功能改变。