不同年齡阿爾茨海默病患者腦核團ADC值與年齡的相關性

張 聰，王曉明

(中國醫科大學附屬盛京醫院放射科，遼寧 沈陽 110004)

圖1 ROI選擇示意圖 A.1、2為雙側尾狀核，3、4為雙側殼核; B.1、2為雙側紅核; C.1、2為雙側杏仁體，3、4為雙側海馬

DWI是反映細胞毒性水腫及細胞內自由水活動是否受限的無創MRI技術，ADC值可直接量化反映細胞受損狀況及水分子擴散速度、范圍[1]。阿爾茨海默病(Alzheimer disease, AD)主要病理改變是淀粉樣β蛋白(amyloid beta-protein， Aβ)沉積及老年斑形成[2-4]，退變過程中氧化還原反應產生的自由基損害神經元細胞，破壞突觸細胞正常傳遞過程，影響細胞內水分子的運動擴散。研究[5]發現腦組織急性細胞毒性水腫病變時ADC值降低，亞急性或慢性病變ADC值增高，即組織內水分子擴散速度增高。本研究測量AD患者左右兩側海馬、杏仁體、殼核、尾狀核、紅核的ADC值，分析上述部位ADC值與患者年齡的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 募集我院2014年11月—2018年7月經臨床確診的30例AD患者(AD組)，男16例，女14例，年齡55～85歲，平均(68.0±9.8)歲。納入標準：符合美國國立神經病學、語言交流障礙和卒中研究所-老年性癡呆及相關疾病學會診斷指標；簡易智力狀況評分為8～20分；常規頭顱MRI未發現脫髓鞘、腔隙性或大面積腦梗死等；排除標準：肝功能、腎功能障礙；葉酸、維生素B12缺乏；帕金森病、慢性肺阻塞性疾病及其他原因引起的癡呆。擇同期30名健康志愿者為對照組，男14名，女16名，年齡53～83歲，平均(66.0±9.6)歲；均無神經系統及全身系統性疾??；經2名從事5年以上中樞神經系統放射診斷工作的影像科醫師觀察MRI未見腦內異常。2組受檢者均為右利手，均知情同意并簽署知情同意書。本研究經過我院倫理委員會批準(批號：2018PS16K)。按年齡將2組各分為6個亞組，即55～59歲(n=3)、60～64歲(n=4)、65～70歲(n=9)、71～74歲(n=5)、75～80歲(n=6)及>80歲(n=3)亞組。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 3.0T MR儀，頭部8通道相控陣線圈。囑受檢者仰臥，保持靜止狀態；掃描時佩戴耳塞，固定線圈。掃描參數：T1W FSE序列，TR 80 ms，TE 2.1 ms，FOV 230 mm×180 mm，矩陣512×512，層厚6.5 mm；T2W FSE序列，TR 3 000 ms，TE 110.49 ms，FOV 240 mm×180 mm，矩陣512×512，層厚6.5 mm；DWI采用軸位掃描，TR 31.00 ms，TE 2 500 ms，FOV 230 mm×230 mm，矩陣175×175，層厚6.5 mm，空間分辨力1.3 mm×1.3 mm×6.5 mm，掃描時間31 s。

1.3 圖像后處理 采用Philips EDW 4.0工作站，對掃描所得相位信息進行后處理，獲得DWI圖像。參照T1WI、T2WI在相位圖中勾畫ROI，分別測量ADC值。由3名放射科醫師在解剖結構清晰的最大層面采用多邊形測量工具共同手動測量雙側尾狀核、雙側殼核、雙側紅核、雙側杏仁體、雙側海馬的ADC值，見圖1；同一部位重復測量3次，取平均值。

1.4 統計學分析 采用SPSS 23.0統計分析軟件。以單樣本K-S檢驗行正態性分析，數據均服從正態分布，以±s表示；經方差同質性檢驗，數據均符合方差齊性。采用配對t檢驗比較2組相同位置左右側ADC值；以獨立樣本t檢驗比較2組相同年齡亞組各核團的ADC值。對AD組和對照組不同年齡亞組的海馬、紅核、尾狀核、杏仁體、殼核的ADC值采用單因素方差分析進行比較，兩兩比較采用LSD法；對AD組不同核團左右側ADC值與年齡進行Pearson相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 ADC值 AD組紅核左、右側ADC值差異有統計學意義(t=-2.567，P=0.022)。2組組內雙側海馬、尾狀核、杏仁體、殼核ADC值差異均無統計學意義。

AD組不同年齡亞組間右側海馬、雙側尾狀核、右側殼核ADC值差異均有統計學意義(P均<0.05)， 75～80歲亞組與71～74歲亞組(t=-2.505)和55～59歲亞組與60～64歲亞組(t=-2.624)右側海馬、>80歲亞組與75～80歲亞組左側(t=-3.418)和右側(t=-3.239)尾狀核、65～70歲亞組與71～74歲亞組右側尾狀核(t=2.404)、>80歲亞組與75～80歲亞組(t=-2.695)和65～70歲亞組與71～74歲亞組(t=-2.799)右側殼核ADC值差異均有統計學意義(P均<0.05)，余亞組兩兩比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1、2。

對照組不同年齡亞組各核團ADC值差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1、2。

表1 2組不同年齡亞組左側各核團ADC值的比較(×10-3 mm2/s，±s)

表1 2組不同年齡亞組左側各核團ADC值的比較(×10-3 mm2/s，±s)

組別 海馬紅核尾狀核杏仁體殼核AD組0.98±0.130.69±0.160.79±0.220.81±0.180.82±0.27 55～59歲亞組(n=3)0.95±0.100.69±0.030.78±0.100.78±0.090.77±0.13 60～64歲亞組(n=4)1.06±0.020.71±0.080.79±0.070.81±0.090.79±0.05 65～70歲亞組(n=9)0.97±0.200.69±0.130.78±0.080.83±0.160.85±0.09 71～74歲亞組(n=5)1.00±0.060.71±0.140.77±0.030.81±0.080.78±0.07 75～80歲亞組(n=6)1.01±0.110.70±0.080.77±0.050.79±0.080.91±0.18 >80歲亞組(n=3)0.90±0.070.64±0.010.98±0.020.85±0.050.72±0.13 F值0.7040.7948.1670.8332.622 P值0.6240.564<0.0010.5390.050對照組0.89±0.230.67±0.070.72±0.070.81±0.110.68±0.11 55～59歲亞組(n=3)0.88±0.090.64±0.100.75±0.030.77±0.030.74±0.05 60～64歲亞組(n=4)0.85±0.010.69±0.050.72±0.070.81±0.050.69±0.04 65～70歲亞組(n=9)0.95±0.180.66±0.070.72±0.060.80±0.040.70±0.15 71～74歲亞組(n=5)0.89±0.060.67±0.100.73±0.120.81±0.050.67±0.06 75～80歲亞組(n=6)0.85±0.140.67±0.040.70±0.080.88±0.040.66±0.07 >80歲亞組(n=3)0.86±0.100.70±0.010.75±0.030.70±0.010.72±0.04 F值1.5760.8610.33912.1072.267 P值0.2530.5210.8840.0990.080

表2 2組不同年齡亞組右側各核團ADC值的比較(×10-3 mm2/s，±s)

表2 2組不同年齡亞組右側各核團ADC值的比較(×10-3 mm2/s，±s)

組別海馬紅核尾狀核杏仁體殼核AD組0.95±0.040.73±0.170.79±0.300.82±0.150.79±0.20 55～59歲亞組(n=3)0.82±0.030.73±0.020.79±0.090.83±0.140.71±0.13 60～64歲亞組(n=4)0.92±0.060.74±0.120.71±0.040.81±0.060.71±0.04 65～70歲亞組(n=9)0.91±0.060.79±0.110.74±0.050.83±0.110.76±0.09 71～74歲亞組(n=5)0.91±0.110.73±0.020.80±0.130.84±0.100.75±0.09 75～80歲亞組(n=6)0.97±0.100.66±0.040.75±0.070.83±0.070.85±0.10 >80歲亞組(n=3)1.01±0.100.69±0.060.96±0.130.87±0.020.87±0.12 F值4.2070.8243.6960.6404.256 P值0.0070.5450.0130.6720.007對照組0.87±0.200.71±0.690.71±0.120.80±0.070.69±0.13 55～59歲亞組(n=3)0.84±0.090.72±0.030.74±0.020.75±0.030.67±0.02 60～64歲亞組(n=4)0.81±0.100.71±0.100.72±0.060.82±0.070.68±0.05 65～70歲亞組(n=9)0.91±0.160.71±0.120.71±0.110.81±0.040.68±0.14 71～74歲亞組(n=5)0.89±0.060.69±0.080.68±0.040.81±0.070.66±0.04 75～80歲亞組(n=6)0.85±0.120.72±0.030.69±0.070.79±0.120.68±0.11 >80歲亞組(n=3)0.83±0.120.71±0.080.71±0.070.82±0.050.68±0.12 F值1.1950.0271.1721.1220.242 P值0.3411.0000.3520.3750.940

圖2 右側海馬和殼核、雙側尾狀核ADC值與年齡的相關性散點圖 A.右側海馬; B.右側殼核; C.左側尾狀核; D.右側尾狀核

圖3 雙側紅核、左側海馬、左側殼核和雙側杏仁體ADC值與年齡的相關性散點圖 A.右側紅核; B.左側紅核; C.左側海馬; D.左側殼核; E.左側杏仁體; F.右側杏仁體

AD組與對照組之間，左右側海馬(t=3.183、2.903)、殼核(t=4.984、4.592)及尾狀核(t=3.726、3.180)ADC值差異均有統計學意義(P均<0.05)，且2組65～70歲亞組(t=3.133)和71～74歲亞組(t=4.444)右側海馬，65～70歲亞組(t=19.961)、71～74歲亞組(t=3.118)、75～80歲亞組(t=6.386)及>80亞組(t=16.086)右側殼核ADC值差異有統計學意義(P均<0.05)；見表1、2。

2.2 相關性分析 右側海馬(r=0.615，P<0.001，圖2A)、右側殼核(r=0.653，P=0.001，圖2B)及雙側尾狀核(左側：r=0.397，P=0.030；右側：r=0.429，P=0.020；圖2C、2D)ADC值與年齡存在正相關，雙側紅核ADC值(左側：r=-0.158，P=0.404；右側：r=-0.236，P=0.210；圖3A、3B)、左側海馬(r=-0.05，P=0.790；圖3C)、左側殼核(r=-0.035，P=0.860；圖3D)及雙側杏仁體(左側：r=0.019，P=0.920；右側：r=0.119，P=0.530；圖3E、3F)ADC值與年齡無相關性。

3 討論

本研究發現AD組右側海馬、右側殼核及雙側尾狀核ADC值與年齡存在正相關，即隨年齡增長，ADC值呈增長趨勢。腦組織隨年齡增長不斷老化，神經元退變并逐漸減少，伴隨脫髓鞘及軸突變形，細胞間隙增寬，水分子活動增加，導致ADC值升高[6]。水分子活動增加不僅僅在于神經元數量減少，而是以大神經元體積減小為著[7]。突觸傳遞功能受損也是影響細胞間隙的主要原因，突觸傳遞蛋白減少，傳遞頻率減低[8-9]，均可導致水分子擴散速率增加，ADC值增高。Alicioglu等[10-12]報道，灰質皮層下ADC值相對穩定；本研究選取灰質核團保證ADC值相對準確性，結果表明AD患者右側海馬、右側殼核及雙側尾狀核ADC值與年齡存在一定相關性。雖然AD組左側海馬、左側殼核及雙側杏仁體與年齡無明顯相關，但雙側杏仁體隨年齡增長有增加趨勢，這在一定程度上反映出AD患者杏仁體存在腦老化及神經元退變現象。設立對照組的目的在于驗證AD患者ADC值變化是因突觸功能受損、神經元改變所產生水分子活動變化而來，以排除年齡增長的影響。本研究2組65～70歲亞組和71～74歲亞組右側海馬、65～70歲、71～74歲、75～80歲及>80歲亞組ADC值差異有統計學意義，提示>65歲的AD患者Aβ沉積及老年斑形成更為顯著，加速氧化自由基產生，進而影響突觸傳遞功能，導致ADC值改變[2-4]。

本研究AD組雙側紅核ADC值差異有統計學意義，右側ADC值偏高，提示紅核神經組織呈不對稱性退變。夏爽等[13]認為右側紅核的鐵含量大于左側，左右兩側腦鐵含量存在不對稱性；也有學者[14]認為可能與多巴胺系統及人腦偏側運動優勢有關。常學斌[15]提出小腦通路輸出纖維具有對稱性，但額葉、頂葉、顳葉輸入通路具有不對稱性，由此可推斷小腦參與活動的不對稱性。

此外，Wang等[16]發現ADC值與AD病情嚴重程度相關，患者簡易智力狀況檢查評分越低，ADC越高，右側紅核ADC值高于左側，推測AD累及右側腦內核團更嚴重。本研究發現AD患者雙側紅核ADC值與年齡無相關性，ADC值隨年齡增加呈降低趨勢，與江帆等[17]的結果相矛盾，可能原因在于后者的研究對象為20～77歲正常體檢者，分為青年、中年及老年組，對各組間ADC值進行比較。關于紅核ADC值與年齡的關系仍需進一步探討。

本研究2組之間左右側海馬、殼核、尾狀核ADC值差異均有統計學意義，提示水分子運動在相應核團位置較為敏感。海馬的主要功能是記憶與學習，檢測海馬改變可能為早期預防、檢測AD提供有效幫助[18]。研究[19-20]證實殼核和尾狀核是AD患者鐵沉積主要部位，以殼核較為明顯，表明殼核與尾狀核是疾病易感區域，除檢測海馬ADC值外，還可檢測殼核和尾狀核。本研究中，與AD密切相關的杏仁體[21-22]的ADC值差異無統計學意義，原因除測量方法及手段差異外，杏仁體參與腦內大部分的神經傳導功能，對于神經元萎縮及突觸傳遞障礙較其他核團敏感性略差，水分子運動仍有少許限制。

本研究的不足主要在于AD組各亞組內樣本量不均，隨患者年齡增大，較難排除由腦梗死或其他基礎疾病造成的癡呆；且年長AD患者依從性較差，掃描過程中難以配合，也是造成年齡分組不均的原因。

綜上所述，AD患者右側海馬和殼核、雙側尾狀核ADC值隨年齡增加而增大；ADC值可為臨床預測和早期診斷AD腦內右側海馬和殼核、雙側尾狀核神經退行性病變提供參考。