2型糖尿病腦損傷的多模態(tài)磁共振成像研究.pdf

1、第一部分、2型糖尿病患者腦損傷的功能MRI研究
　　目的:用靜息態(tài)功能磁共振（resting-state functional magnetic resonanceimaging，rs-fMRI）方法探討2型糖尿病(type2 diabetes mellitus，T2DM)患者自發(fā)神經(jīng)元活動的變化，以及其與糖尿病血管病變及認(rèn)知功能的關(guān)系。
　　方法:T2DM患者(n=26)以及年齡、性別和受教育程度相匹配的非糖尿病對照(n=

2、26)均行顱腦常規(guī)MRI、高分辨率三維T1WI以及rs-fMRI檢查。常規(guī)檢查包括軸位T1WI、軸位T2WI、軸位T2FLAIR。功能成像軸位采集，用回波平面成像序列(echo-planar imaging，EPI)。用T2FLAIR圖像及T2WI圖像評估分級腦小血管病，包括腦白質(zhì)病變(white matterlesions，WMLs)和腔隙性梗死。功能像數(shù)據(jù)預(yù)處理用靜息態(tài)功能MRI數(shù)據(jù)處理軟件（Data Processing Assi

3、stant for Resting-State tMRI，DPARSF），經(jīng)過層間時間校正、頭動校正、空間標(biāo)準(zhǔn)化、圖像平滑、低通濾波等預(yù)處理后，計(jì)算出fMRI信號的低頻振幅(amplitude of low-frequencyfluctuations，ALFF)值以評估神經(jīng)元的自發(fā)活動，及其與臨床數(shù)據(jù)的相關(guān)性。臨床數(shù)據(jù)包括認(rèn)知能力測試、糖尿病的臨床變量及混淆因素、和糖尿病血管病特征，包括微血管病及大血管病，特別是踝肱指數(shù)（ankle-b

4、rachial index， ABI）和尿白蛋白肌酐比率(urinealbumin-to-creatinine ratio，UACR)。ALFF數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析均用REST軟件完成。統(tǒng)計(jì)分析方法采用單樣本t檢驗(yàn)、雙樣本t檢驗(yàn)及線性相關(guān)分析。
　　結(jié)果:與對照組相比，T2DM患者ALFF值明顯減低的腦區(qū)位于兩側(cè)內(nèi)側(cè)額回，左側(cè)胼胝體下回、左側(cè)頂下小葉、左側(cè)補(bǔ)充運(yùn)動區(qū)、雙側(cè)丘腦、雙側(cè)小腦9區(qū)及小腦蚓。ALFF值增高的腦區(qū)廣泛分布于視皮層、

5、顳頂葉及左側(cè)小腦半球7b區(qū)。左側(cè)胼胝體下回的ALFF值與ABI負(fù)相關(guān)(r=0.481，p=0.020)，而雙側(cè)內(nèi)側(cè)額回的ALFF值與UACR值正相關(guān)(r=0.418，p=0.047)。另外，大部分ALFF值增高的視網(wǎng)絡(luò)皮層的ALFF值與認(rèn)知能力負(fù)相關(guān)。
　　結(jié)論:本研究證實(shí)T2DM患者改變的ALFF值與較差的認(rèn)知能力有關(guān)。并且，視網(wǎng)絡(luò)皮層及前額葉皮層紊亂的ALFF值可能是認(rèn)知功能下降的原因。前額皮層的ALFF值改變可能是聯(lián)系T2D

6、M患者血管病變與認(rèn)知下降的機(jī)制所在。這些ALFF值得變化也可作為今后研究的參考。
　　第二部分、2型糖尿病患者腦損傷的基于體素的形態(tài)學(xué)MRI研究
　　目的:2型糖尿病(type2 diabetes mellitus，T2DM)與癡呆及認(rèn)知障礙有關(guān)，腦萎縮可能是潛在的病理原因之一。我們用基于體素的形態(tài)學(xué)（voxel-based morphormetry，VBM）檢測T2DM者腦微小結(jié)構(gòu)變化，并分析這些變化與血管病變及認(rèn)知的關(guān)系

7、。
　　方法:23例T2DM者及年齡、性別匹配的23例非T2DM對照行顱腦常規(guī)MRI掃描及三維高分辨T1加權(quán)MR成像掃描。并采集認(rèn)知測試數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)、血管病變等資料。采用T1-TFE序列行矢狀面高分辨三維結(jié)構(gòu)像掃描。將原始圖像通過MRIcroN軟件格式轉(zhuǎn)換后，運(yùn)用SPM8(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)和VBM8(http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/)對圖像數(shù)據(jù)

8、進(jìn)行分析。圖像預(yù)處理包括檢查原始圖像質(zhì)量、空間標(biāo)準(zhǔn)化、、組織分割、圖像平滑等，對預(yù)處理后的結(jié)果圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。ROI的模板的制作運(yùn)用WFU Pickatlas(http://www.ansir.wfubmc.edu)軟件，用Easy Volume(http://www.sbirc.ed.ac.uk/cyril/index.html)軟件對全腦灰、白質(zhì)及各ROI內(nèi)的灰、白質(zhì)體積分別進(jìn)行提取。臨床計(jì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析用成組t檢驗(yàn)或Wilcox

9、on秩和檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料用x2檢驗(yàn)。全腦總的及基于ROI的灰質(zhì)、白質(zhì)體積組間分析，用以年齡、BMI和高血壓有無做為協(xié)變量的協(xié)方差分析。T2DM組全腦及ROI的體積與臨床變量（年齡、病程長、BMI、HbA1c、UACR、ABI）關(guān)系分析用多元線性回歸分析;與認(rèn)知的相關(guān)性分析用以受教育水平、年齡、BMI、高血壓為控制因素的偏相關(guān)分析。基于體素的全腦灰質(zhì)、白質(zhì)體積的局部差異分析建立雙因素方差分析模型。結(jié)果查看及解剖位置確定運(yùn)用Xjview軟件(

10、http://www.alivelearn.net/xj view)?；隗w素的相關(guān)性分析用SPM中多元回歸模塊(multiple regression)。
　　結(jié)果:與對照組相比，T2DM患者組全腦總的灰、白質(zhì)體積及腦實(shí)質(zhì)體積均無顯著性差異(p=0.107，p=0.138，p=0.104）。VBM分析發(fā)現(xiàn)局域性的灰、白質(zhì)萎縮主要位于右顳葉及左枕葉皮層及右側(cè)顳葉、右側(cè)小腦半球白質(zhì)?；谟绎D葉及左枕葉ROI的分析發(fā)現(xiàn)T2DM患者組右

11、顳葉白質(zhì)體積及左枕葉灰質(zhì)體積在校正了相關(guān)的混雜因素后明顯低于對照組(p=0.032，p=0.026)。VBM相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)T2DM患者組ABI與主要位于默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的腦區(qū)的灰質(zhì)、白質(zhì)體積密切相關(guān)?；谟绎D葉灰質(zhì)體積與臨床變量的回歸分析發(fā)現(xiàn)與右顳葉灰質(zhì)的體積相關(guān)性最強(qiáng)的是大血管病變(B=-7.46，p=0.039)，其次為糖化血紅蛋白(B=-0.96，p=0.027)。
　　結(jié)論:VBM方法可以檢測出T2DM者微小的結(jié)構(gòu)變化，右顳葉和左枕

12、葉可能是T2DM患者結(jié)構(gòu)易受損的腦區(qū)。大血管病變可能在與T2DM相關(guān)的腦萎縮中起主要作用，其次是慢性高血糖狀態(tài)。
　　第三部分、2型糖尿病患者腦損傷的氫質(zhì)子MR波譜研究
　　目的:T2DM相關(guān)的腦損傷時兩側(cè)丘腦的神經(jīng)代謝改變少有研究。本研究的目的即利用多體素1H-MRS方法，將丘腦按功能劃分為不同的亞區(qū)，檢測T2DM者各區(qū)代謝物的變化及其與臨床變量及認(rèn)知的相關(guān)性。
　　方法:28例T2DM者及年齡、性別匹配的28例非T

13、2DM行常規(guī)MRI掃描及兩側(cè)丘腦的多體素1H-MRS成像，成像序列采用點(diǎn)分辨波譜成像(point resolved spectroscopy，PRESS)短回波(TE=40ms)序列，將兩側(cè)丘腦分別劃分為前核群、背內(nèi)側(cè)核群、外側(cè)核群及內(nèi)側(cè)丘腦枕和外側(cè)丘腦枕5個區(qū)域，分別采集其內(nèi)的代謝物即N-乙酰天門冬氨酸(N-acetylaspartate， NAA)，肌酸(cretine， Cr)，膽堿(choline containingcompo

14、unds， Cho)，肌醇(myo-inositol，Mi)相對濃度并計(jì)算NAA/Cr、Cho/Cr、Mi/Cr相對濃度的比值。并采集臨床數(shù)據(jù)及認(rèn)知測試等數(shù)據(jù)。分析T2DM與對照上述5區(qū)的代謝物差異，并將T2DM組的代謝物與臨床變量及認(rèn)知做相關(guān)性分析。
　　結(jié)果:與對照相比，T2DM患者右側(cè)背內(nèi)側(cè)核及腹后外側(cè)核的NAA濃度減低(p=0.038及p=0.002)，右側(cè)前核群及腹后外側(cè)核群的Cr濃度減低(p=0.027，p=0.031

15、)，左側(cè)內(nèi)側(cè)丘腦枕的NAA和Cho濃度減低(p=0.032，p=0.031)。對照組腹后外側(cè)核群及外側(cè)丘腦枕的Cho、Cr、Mi濃度及腹后外側(cè)核群Mi/Cr比值右側(cè)高于左側(cè)，而腹后外側(cè)核群和內(nèi)側(cè)丘腦枕NAA/Cr左側(cè)高于右側(cè);另外，背內(nèi)側(cè)核群Cho濃度右側(cè)高于左側(cè)。T2DM組丘腦各區(qū)的代謝物的左右側(cè)別差異大部分與對照組一致。小的變化出現(xiàn)在外側(cè)丘腦枕的Mi/Cr右側(cè)高于左側(cè)，背內(nèi)側(cè)核的Cho濃度差異消失，代之出現(xiàn)NAA/Cr比值左側(cè)高于右

16、側(cè);內(nèi)側(cè)丘腦枕NAA/Cr比值差異消失。對于T2DM患者，左側(cè)外側(cè)丘腦枕Mi濃度與FPG負(fù)相關(guān)（r=-0.423，p=0.028）;左側(cè)前核群Mi濃度與UACR負(fù)相關(guān)(r=-0.396，p=0.050)。另外，右側(cè)前核群NAA濃度及右側(cè)背內(nèi)側(cè)核群Mi濃度與血脂異常相關(guān)（r=0.428，p=0.033;r=0.620，p=0.001）;右側(cè)腹后外側(cè)核群Mi和左側(cè)背內(nèi)側(cè)核群Cr與飲酒相關(guān)（r=0.433，p=0.027; r=0.400，p