阿尔茨海默病海马结构与功能异常连接及其体积的MR研究

作     者：孙曼 

作者单位：天津医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪红艳

授予年度：2016年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100203[医学-老年医学] 10[医学] 

主      题：阿尔茨海默病 轻度认知障碍 磁共振成像 海马体积 扩散加权成像 静息态功能磁共振成像 功能连接 

摘      要：目的:采用多种磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)技术,研究阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)最早受累部位之一海马,在病情进展过程中,与海马相关的结构连接和功能连接的异常变化,及这些异常连接与海马体积的关系。阐明上述指标(结构连接、功能连接及体积)在阿尔茨海默病患者大脑内随临床病程改变的规律,找到对早期诊断AD敏感的影像学指标,并为早期诊断与治疗AD提供科学的依据及研究思路。对象与方法:临床纳入三组受试者,包括正常组(Normal control,NC),轻度认知障碍组(Mild cognitive impairment,MCI)和阿尔茨海默病组(Alzheimer’s disease,AD),三组受试者分别为20,20和25例。采集三组受试者的临床基本信息,所有受试者均进行临床认知量表的常规评估。采用西门子3.0T扫描仪,32通道头线圈。将同时多层面成像(Simultaneous Multi-Slice,SMS)技术与扩散张量成像序列、静息态功能磁共振成像序列相结合,获得扩散及静息态功能磁共振数据。采用Diffusion toolkit,TrackVis,Matlab2012a,REST和SPM8.0等软件对结构与静息态功能数据进行处理,获得三组受试者(1)双侧海马、扣带束及后扣带回的部分各向异性(Factional anisotropy,FA)及平均扩散系数(Mean diffusivity,MD)值,和海马发出的纤维数量;(2)基于海马的全脑功能连接图(包括海马-后扣带回);(3)双侧海马体积。对上述三种参数(扩散参数、功能连接及体积)分别进行三组受试者组水平的分析(包括方差分析/双样本t检验,和配对样本t检验)及相关性分析(线性回归)。结果:MCI和AD两组受试者在双侧海马、扣带束这两个部位微结构出现破坏,表现为FA的降低和MD的增加。这两个部位的MD在NC/MCI及NC/AD组差异具有统计学意义(p0.05),而FA仅在NC/AD组间比较时差异有统计学意义。海马与大脑多个皮层,后扣带回与内侧前额叶功能连接均随AD病情进展降低,且在NC/MCI,NC/AD组间比较时差异具有统计学意义(p0.05);右侧海马与右侧后扣带回的功能连接在NC/MCI、NC/AD两组间比较差异具有统计学意义,而左侧海马与左侧后扣带回的功能连接在三组间比较时差异无统计学意义。三组受试者双侧海马体积均表现出逐渐下降的趋势,而仅在NC/AD和MCI/AD组间比较时差异具有统计学意义(p0.05),同时三组人群双侧海马发出的纤维数量也呈逐渐下降的趋势,比较结果类似于海马体积。三组参数的相关性分析显示,在MCI及AD时期,三组参数的异常具有相关性且有右侧优势,结构连接及功能连接的异常要早于体积的改变。结论:由正常老年人,轻度认知障碍患者到阿尔茨海默病这三个阶段的发展过程中,(1)海马、扣带束的FA和MD值能够区分三组人群,且MD较FA的敏感性较高;(2)在MCI及AD时期,海马与大脑的多个皮层功能连接减低(包括右侧海马-后扣带回),能够与NC组区分;(3)双侧海马体积逐渐缩小,AD阶段较显著;(4)在MCI及AD时期,三种参数的相关性较好,说明三种参数的变化存在密切的联系。(5)扩散张量成像及脑功能成像的异常要早于海马体积的萎缩。扣带束微结构及海马-后扣带回功能连接的异常能够帮助早期预测MCI和AD,并且其敏感性要高于海马体积变化。