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]. 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]. 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

1	Association AS. 2018 Alzheimer's disease facts and figures [J]. Alzheimers Dement, 2018, 14(3): 367-429.
2	Jia J, Wei C, Chen S, et al. The cost of Alzheimer's disease in China and re-estimation of costs worldwide [J]. Alzheimers Dement, 2018, 14(4): 483-491.
3	Dong M, Peng B, Lin X, et al. The prevalence of dementia in the People's Republic of China: a systematic analysis of 1980-2004 studies [J]. Age Ageing, 2007, 36(6): 619-624.
4	Lacalle-Aurioles M, Mateos-Perez JM, Guzman-De-Villoria JA, et al. Cerebral blood flow is an earlier indicator of perfusion abnormalities than cerebral blood volume in Alzheimer's disease [J]. J Cereb Blood Flow Metab, 2014, 34(4): 654-659.
5	Zlokovic BV. Neurovascular pathways to neurodegeneration in Alzheimer's disease and other disorders [J]. Nat Rev Neurosci, 2011, 12(12): 723-738.
6	McKhann GM, Knopman DS, Chertkow H, et al. The diagnosis of dementia due to Alzheimer's disease: Recommendations from the National Institute on Aging- Alzheimer's Association workgroups on diagnostic guidelines for Alzheimer's disease [J]. Alzheimers Dement, 2011, 7(3): 263-269.
7	Hachinski VC, Lliff LD, Zilhka E, et al. Cerebral blood flow in dementia [J]. Arch Neurol, 1975, 32(9): 632-637.
8	刘颖, 袁慧书, 曾祥柱, 等. 三维动脉自旋标记技术评价阿尔茨海默病患者脑血流灌注 [J]. 中国医学影像技术, 2014, 30(5): 693-697.
9	周宝, 刘洋, 吕伟, 等. 血清Hcy、ET-1联合HIF-1评估ASL灌注成像脑血流降低认知障碍的临床意义 [J]. 武汉大学学报(医学版), 2021, 42(3): 472-476.
10	Binnewijzend MA, Kuijer JP, Benedietus MR, et al. Cerebral blood flow measured with 3D pseudocontinuous arterial spin-labeling MR imaging in Alzheimer disease and mild cognitive impairment: a markerfor disease severity [J]. Radiology, 2013, 267(1): 221-230.
11	雷静, 高培毅. 动脉自旋标记灌注成像的原理、方法及临床应用 [J]. 中国卒中杂志, 2006, 1(7): 484-488.
12	胡建斌, 戴真煌, 陈飞, 等. 磁共振三维动脉自旋标记成像不同标记延迟时间的比较及可重复性研究 [J]. 医学影像学杂志, 2017, 27(3): 402-406.
13	Musiek ES, Chen Y, Korczykowski M, et al. Direct comparison of fluorodeoxy- glucose positron emission tomography and arterial spin labeling magnetic resonance imaging in Alzheimer's disease [J]. Alzheimers Dement, 2012, 8(1): 51-59.
14	张世娟, 王志群, 梁佩鹏, 等. 应用动脉自旋标记技术分析阿尔茨海默病脑血流灌注成像的研究 [J]. 中华老年心血管病杂志, 2013, 15(1): 35-38.
15	Dai W, Lopez OL, Carmichael OT, et al. Mild cognitive impairment and alzheimer disease: Patterns of altered cerebral blood flow at MR imaging [J]. Radiology, 2009, 250(3): 856-866.
16	Hirata Y, Matsuda H, Nemoto K, et al. Voxel-based morphometry to discriminate early Alzheimer's disease from controls [J]. Neurosci Lett, 2005, 382(3): 269-274.
17	Ishii K, Kawachi T, Sasaki H, et al. Voxel-based morphometric comparison between early- and late-onset mild Alzheimer disease and assessment of diagnostic performance of Z score images [J]. AJNR Am J Neuroradiol, 2005, 26(2): 333-340.
18	Binnewijzend MA, Kuijer JP, Benedictus MR, et al. Cerebral blood flow measured with 3D pseudocontinuous arterial spin-labeling MR imaging in Alzheimer disease and mild cognitive impairment: a marker for disease severity [J]. Radiology, 2013, 267(1): 221-230.
19	Alsop DC, Dai W, Grossman M, et al.Arterial spin labeling blood flow MRI:its role in the early characterization of Alzheimer disease [J]. J Alzheimer Dis, 2010, 20(3): 871-880.
20	张娜, 樊东升. 磁共振动脉自旋标记成像在阿尔茨海默病脑血流灌注的研究 [J]. 神经损伤与功能重建, 2013, 8(2): 109-113.
21	Zhao Q, Lu H, Metmer H, et al. Evaluating functional connectivity of executive control network and frontoparietal network in Alzheimer's disease [J]. Brain Res, 2018, 1678: 262-272.
22	Braak H, BraaK E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes [J]. Acta Neuropathol, 1991, 82(4): 239-259.
23	Molnar-Szakacs I, Uddin LQ. Self-processing and the default mode net-work: interactions with the mirror neuron system [J]. Front Hum Neurosci, 2013, 7: 571-581.
24	Minoshima S, Giordani B, Berent S, et al. Metabolic reduction in the posterior cingulate cortex in very early Alzheimer disease [J]. Ann Neurol, 1997, 42(1): 85-94.
25	Salmon E, Sadzot B, Maquet P, et al. Differential diagnosis of Alzheimer disease with PET [J]. J Nucl Med, 1994, 35(3): 391-398.
26	Mak HK, Chan Q, Zhang Z, et al. Quantitative assessment of cerebral hemo-dynamic parameters by QUASAR arterial spin labeling in Alzheimer disease and cognitive normal elderly adults at 3-Tesla [J]. J Alzheimer Dis, 2012, 31(1): 33-44.
27	葛禛禛, 冯枫, 王磊. 认知功能评估的常用量表及临床应用 [J]. 中国卒中杂志, 2014, 9(6): 500-504.
28	Tangalos EG, Smith GE, Ivnik RJ, et al. The Mini-Mental State Examination in general medical practice: clinical utility and acceptance [J]. Mayo Clin Proc, 1996, 71(9): 829-837.
29	唐富强, 王成伟, 尹喜. 阿尔茨海默病脑血流灌注特点与认知功能的相关性研究 [J]. 中国CT和MRI杂志, 2018, 16(1): 1-4.
30	全咏华, 蔡昱哲, 周德生, 等. 痴呆荣气虚滞病机源流探讨 [J]. 中医学报, 2020, 35(1): 5-10.
31	常富业, 王永炎, 高颖, 等. 病络机制与痴呆证治述要 [J]. 中医研究, 2005, 18(5): 1-3.

[1]	丁建民, 秦正义, 张翔, 周燕, 周洪雨, 王彦冬, 经翔. 超声造影与普美显磁共振成像对具有高危因素的≤3 cm肝结节进行LI-RADS分类诊断的前瞻性研究[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023, 20(09): 930-938.
[2]	张莲莲, 惠品晶, 丁亚芳. 颈部血管超声在粥样硬化斑块易损性评估中的应用价值[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023, 20(08): 816-821.
[3]	岳志浩, 王晶, 闫子玉, 葛娜, 许向亮, 单小峰, 崔念晖. 牙槽外科相关舌神经损伤早期诊断及治疗中磁共振神经成像技术的应用[J]. 中华口腔医学研究杂志(电子版), 2023, 17(06): 413-417.
[4]	梁健, 何京伟, 关文峰, 梁其炎, 冯能卓, 黄亦欣, 覃文超. 多参数MRI与超声认知融合引导下前列腺靶向穿刺的前瞻性研究[J]. 中华腔镜泌尿外科杂志(电子版), 2023, 17(06): 558-562.
[5]	梅津熠, 王燕, 瞿旻, 董振阳, 周增辉, 沈显琦, 李嘉伦, 高旭. 机器人前列腺癌根治术中"膀胱外中叶"的处理[J]. 中华腔镜泌尿外科杂志(电子版), 2023, 17(05): 429-433.
[6]	韩宇, 张武, 李安琪, 陈文颖, 谢斯栋. MRI肝脏影像报告和数据系统对非肝硬化乙肝患者肝细胞癌的诊断价值[J]. 中华肝脏外科手术学电子杂志, 2023, 12(06): 669-673.
[7]	马慧颖, 凡新苓, 覃仕瑞, 陈佳赟, 曹莹, 徐源, 金晶, 唐源. 磁共振加速器治疗局部晚期直肠癌的初步经验[J]. 中华结直肠疾病电子杂志, 2023, 12(06): 519-523.
[8]	孙钢. 超高场磁共振成像的发展现状与展望[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2023, 13(06): 369-372.
[9]	钟广俊, 刘春华, 朱万森, 徐晓雷, 王兆军. MRI联合不同扫描序列在胃癌术前分期诊断及化疗效果和预后的评估[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2023, 13(06): 378-382.
[10]	胡宝茹, 尚乃舰, 高迪. 中晚期肝细胞癌的DCE-MRI及DWI表现与免疫治疗预后的相关性分析[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2023, 13(06): 399-403.
[11]	吴凤芸, 滕鑫, 刘连娟. 高帧频超声造影与增强磁共振对不同直径原发性高分化肝细胞癌的诊断价值[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2023, 13(06): 404-408.
[12]	吴钰娴, 冯亚园, 霍雷, 贾宁阳, 张娟. 原发性肝脏淋巴瘤的影像学诊断价值研究[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2023, 13(05): 349-353.
[13]	许灿, 周鹏哲, 朱宁, 穆维娜. 超声内镜与磁共振胰胆管成像对胆总管泥沙样结石的诊断价值[J]. 中华消化病与影像杂志(电子版), 2023, 13(05): 359-362.
[14]	赵文毅, 邹冰子, 蔡冠晖, 刘永志, 温红. 超声应变力弹性成像联合MRI-DWI靶向引导穿刺在前列腺病变诊断中的应用[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2023, 17(9): 988-994.
[15]	刘感哲, 艾芬. MiRNA-210通过抑制HIF-1α的表达改善大鼠血管性认知功能障碍[J]. 中华脑血管病杂志(电子版), 2023, 17(05): 489-494.

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

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