基于动脉自旋磁共振技术探讨阿尔茨海默病脑血流特点与认知功能的关系

doi:10.11817/j.issn.1673-9248.2021.05.006

中华脑血管病杂志(电子版) ›› 2021, Vol. 15 ›› Issue (05) : 302 -307. doi: 10.11817/j.issn.1673-9248.2021.05.006

论著

基于动脉自旋磁共振技术探讨阿尔茨海默病脑血流特点与认知功能的关系

周英奕¹, 时晶², 魏明清², 倪敬年², 李婷², 张立苹³, 谭中建⁴, 田金洲²^,^†(

)

^1. 100700　北京中医药大学东直门医院脑病三科；100029　北京中医药大学针灸推拿学院
^2. 100700　北京中医药大学东直门医院脑病三科
^3. 100700　北京中医药大学东直门医院放射科
^4. 100029　北京中医药大学针灸推拿学院

收稿日期:2021-09-09 出版日期:2021-10-09
通信作者: 田金洲

Relationship between cerebral blood flow characteristics and cognitive function in Alzheimer's disease by using arterial spin labeling magnetic resonance imaging

Yingyi Zhou¹, Jing Shi², Mingqing Wei², Jingnian Ni², Ting Li², Liping Zhang³, Zhongjian Tan⁴, Jinzhou Tian²^,^†()

^1. 3rd Department of Neurology, Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100700, China; College of Acupuncture-Moxibustion and Tuina, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China
^2. 3rd Department of Neurology, Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100700, China
^3. College of Acupuncture-Moxibustion and Tuina, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China
^4. Department of Radiology, Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100700, China

Received:2021-09-09 Published:2021-10-09
Corresponding author: Jinzhou Tian

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引用本文：

周英奕, 时晶, 魏明清, 倪敬年, 李婷, 张立苹, 谭中建, 田金洲. 基于动脉自旋磁共振技术探讨阿尔茨海默病脑血流特点与认知功能的关系[J/OL]. 中华脑血管病杂志(电子版), 2021, 15(05): 302-307.

Yingyi Zhou, Jing Shi, Mingqing Wei, Jingnian Ni, Ting Li, Liping Zhang, Zhongjian Tan, Jinzhou Tian. Relationship between cerebral blood flow characteristics and cognitive function in Alzheimer's disease by using arterial spin labeling magnetic resonance imaging[J/OL]. Chinese Journal of Cerebrovascular Diseases(Electronic Edition), 2021, 15(05): 302-307.

目的

应用脑动脉自旋标记磁共振技术（ASL-MRI），探讨阿尔茨海默病（AD）患者脑血流变化特点及其与认知功能的关系。

方法

选择2020年9月至2021年3月就诊于北京中医药大学东直门医院门诊、病房的AD患者13例为AD组，13例年龄、性别匹配的认知功能正常受试者为正常对照组。对2组受试对象采用ASL-MRI进行皮质脑血流定量测量，采用神经心理学量表进行认知功能综合评价。采用t检验比较2组受试者不同脑区脑血流的差异，以受试者操作特征曲线下面积（AUC）评价各脑区脑血流值对AD的诊断效能，并应用Pearson相关分析各脑区脑血流与认知功能的关系。

结果

与正常对照组相比，AD组脑血流普遍减慢，其中中央前回、额中回、后扣带回及左侧颞中叶的脑血流下降[（30.44±8.02）ml/（100 g·min）vs（42.63±12.89）ml/（100 g·min）；（29.73±15.70）ml/（100 g·min）vs（47.44±14.30）ml/（100 g·min）；（39.69±13.31）ml/（100 g·min）vs（58.84±15.98）ml/（100 g·min）；（40.87±14.62）ml/（100 g·min）vs（56.92±16.47）ml/（100 g·min）]，差异具有统计学意义（t=2.410、2.500、2.762、2.186，P=0.028、0.024、0.014、0.044），这些区域对诊断AD具有一定价值（AUC=0.78、0.80、0.83、0.78）。额中回及左侧后扣带回的脑血流与简易精神状态检查量表定向力评分呈正相关关系（r=0.489、0.511，P=0.040、0.030）。

结论

AD患者脑血流普遍下降，其中额中回和后扣带回区域下降明显，且与认知功能评分相关。

关键词: 阿尔茨海默病, 脑血流, 动脉自旋标记, 磁共振, 认知功能

Objective

To investigate the characteristics of cerebral blood flow (CBF) in Alzheimer's disease (AD) and its relationship with cognitive function by arterial spin labeling magnetic resonance imaging (ASL-MRI).

Methods

Thirteen AD patients admitted to Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine from September 2020 to March 2021 were included as the AD group; and other 13 cognitively normal subjects with age and gender matched were included as the normal control group. The cortical CBF was measured by ASL-MRI, and their cognitive function was evaluated by neuropsychological scales. The receriver operating characteristic curve was used to evaluate the diagnostic efficacy of CBF value in each brain region for AD, and correlation analysis was used to study the relationship between CBF in different brain regions and cognitive function.

Results

The cerebral blood flow in AD group generally showed decreased compared with the normal control group, especially the cerebral blood flow in the anterior central gyrus, middle frontal gyrus, posterior cingulate gyrus, and left middle temporal lobe [(30.44±8.02) ml/(100 g·min) vs (42.63±12.89) ml/(100 g·min), (29.73±15.70) ml/(100 g·min) vs (47.44±14.30) ml/(100 g·min), (39.69±13.31) ml/(100 g·min) vs (58.84±15.98) ml/(100 g·min), (40.87±14.62) ml/(100 g·min) vs (56.92±16.47) ml/(100 g·min)]. These differences were statistically significant (t=2.410, 2.500, 2.762, 2.186; P=0.028, 0.024, 0.014, 0.044). These areas may be of value in the diagnosis of AD (area under curve = 0.78, 0.80, 0.83, 0.78). CBF of middle frontal gyrus and left posterior cingulate gyrus were positively correlated with MMSE orientation score（r=0.489, 0.511; P=0.040, 0.030）.

Conclusion

CBF in AD patients generally decreased, especially in the middle frontal gyrus and posterior cingulate gyrus, which was related to the score of cognitive function.

Key words: Alzheimer's disease, Cerebral blood flow, Arterial spin, Magnetic resonance imaging, Cognitive function

表1 2组受试者人口学特征、神经心理学资料比较

组别	例数	人口学特征		神经心理学量表（分）
组别	例数	年龄（岁， $x ¯$ ±s）	受教育年限[年，M（Q_R）]	MMSE（ $x ¯$ ±s）	ADL[M（Q_R）]	HAMD[M（Q_R）]	HAMA[M（Q_R）]
AD组	13	72.38±8.66	10.00（5.50，12.00）	18.11±7.64	23.00（17.00，31.00）	4.00（2.00，6.50）	6.00（1.50，11.50）
正常对照组	13	73.00±9.17	9.00（9.00，11.00）	28.22±1.56	14.00（14.00，14.00）	4.00（2.00，4.00）	3.00（1.50，6.00）
统计值		t=-0.176	Z=-0.209	t=-3.890	Z=2.157	Z=-0.858	Z=-1.031
P值		0.862	0.835	0.004	＜0.001	0.391	0.302

表1 2组受试者人口学特征、神经心理学资料比较

组别	例数	人口学特征		神经心理学量表（分）
组别	例数	年龄（岁， $x ¯$ ±s）	受教育年限[年，M（Q_R）]	MMSE（ $x ¯$ ±s）	ADL[M（Q_R）]	HAMD[M（Q_R）]	HAMA[M（Q_R）]
AD组	13	72.38±8.66	10.00（5.50，12.00）	18.11±7.64	23.00（17.00，31.00）	4.00（2.00，6.50）	6.00（1.50，11.50）
正常对照组	13	73.00±9.17	9.00（9.00，11.00）	28.22±1.56	14.00（14.00，14.00）	4.00（2.00，4.00）	3.00（1.50，6.00）
统计值		t=-0.176	Z=-0.209	t=-3.890	Z=2.157	Z=-0.858	Z=-1.031
P值		0.862	0.835	0.004	＜0.001	0.391	0.302

图1 阿尔茨海默病组（图a）和正常对照组（图b）大脑皮层血流速度图

表2 AD组、正常对照组不同脑区脑血流值比较[ml/（100 g·min），

x ˉ

±s]

组别	中央前回（双侧）	额中回（双侧）	后回扣带（双侧）	颞中叶（左侧）
AD组	30.44±8.02	29.73±15.70	39.69±13.31	40.87±14.62
正常对照组	42.63±12.89	47.44±14.30	58.84±15.98	56.92±16.47
t值	2.410	2.500	2.762	2.186
P值	0.028	0.024	0.014	0.044

表2 AD组、正常对照组不同脑区脑血流值比较[ml/（100 g·min），

x ˉ

±s]

组别	中央前回（双侧）	额中回（双侧）	后回扣带（双侧）	颞中叶（左侧）
AD组	30.44±8.02	29.73±15.70	39.69±13.31	40.87±14.62
正常对照组	42.63±12.89	47.44±14.30	58.84±15.98	56.92±16.47
t值	2.410	2.500	2.762	2.186
P值	0.028	0.024	0.014	0.044

图2 各脑区脑血流鉴别阿尔茨海默病与正常对照的受试者操作特征曲线

表3 各脑区脑血流值鉴别阿尔茨海默病和正常对照的受试者操作特征曲线结果

脑区	侧别	曲线下面积	敏感度（%）	特异度（%）	截断值[ml/（100 g·min）]	P值
中央前回	双侧	0.78	55.6	100	44.74	0.047
额中回	双侧	0.80	33.3	100	52.04	0.031
后回扣带	双侧	0.83	77.8	22.2	45.27	0.019
颞中叶	左侧	0.78	88.9	33.3	42.26	0.047

表3 各脑区脑血流值鉴别阿尔茨海默病和正常对照的受试者操作特征曲线结果

脑区	侧别	曲线下面积	敏感度（%）	特异度（%）	截断值[ml/（100 g·min）]	P值
中央前回	双侧	0.78	55.6	100	44.74	0.047
额中回	双侧	0.80	33.3	100	52.04	0.031
后回扣带	双侧	0.83	77.8	22.2	45.27	0.019
颞中叶	左侧	0.78	88.9	33.3	42.26	0.047

表4 AD组、正常对照组简易精神状态检查量表总分及单项评分比较（分）

组别	总分（ $x ¯$ ±s）	定向力评分（ $x ¯$ ±s）	即刻记忆评分[M（Q_R）]	注意力/计算力评分[M（Q_R）]	延迟回忆评分[M（Q_R）]	语言能力评分[M（Q_R）]
AD组	18.11±7.64	5.00±2.74	3.00（2.00，3.00）	5.00（0.50，5.00）	0（0，1.00）	8.00（5.50，9.00）
正常对照组	28.22±1.56	9.22±0.83	3.00（3.00，3.00）	5.00（4.50，5.00）	2.00（1.50，3.00）	9.00（9.00，9.00）
统计值	t=-3.890	t=-4.425	Z=0.707	Z=0.943	Z=1.650	Z=1.414
P值	0.004	0.006	0.699	0.336	0.009	0.037

表4 AD组、正常对照组简易精神状态检查量表总分及单项评分比较（分）

组别	总分（ $x ¯$ ±s）	定向力评分（ $x ¯$ ±s）	即刻记忆评分[M（Q_R）]	注意力/计算力评分[M（Q_R）]	延迟回忆评分[M（Q_R）]	语言能力评分[M（Q_R）]
AD组	18.11±7.64	5.00±2.74	3.00（2.00，3.00）	5.00（0.50，5.00）	0（0，1.00）	8.00（5.50，9.00）
正常对照组	28.22±1.56	9.22±0.83	3.00（3.00，3.00）	5.00（4.50，5.00）	2.00（1.50，3.00）	9.00（9.00，9.00）
统计值	t=-3.890	t=-4.425	Z=0.707	Z=0.943	Z=1.650	Z=1.414
P值	0.004	0.006	0.699	0.336	0.009	0.037

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