不同年龄阿尔茨海默病患者脑核团ADC值与年龄的相关性

张 聪，王晓明

(中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁 沈阳 110004)

图1 ROI选择示意图 A.1、2为双侧尾状核，3、4为双侧壳核; B.1、2为双侧红核; C.1、2为双侧杏仁体，3、4为双侧海马

DWI是反映细胞毒性水肿及细胞内自由水活动是否受限的无创MRI技术，ADC值可直接量化反映细胞受损状况及水分子扩散速度、范围[1]。阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)主要病理改变是淀粉样β蛋白(amyloid beta-protein， Aβ)沉积及老年斑形成[2-4]，退变过程中氧化还原反应产生的自由基损害神经元细胞，破坏突触细胞正常传递过程，影响细胞内水分子的运动扩散。研究[5]发现脑组织急性细胞毒性水肿病变时ADC值降低，亚急性或慢性病变ADC值增高，即组织内水分子扩散速度增高。本研究测量AD患者左右两侧海马、杏仁体、壳核、尾状核、红核的ADC值，分析上述部位ADC值与患者年龄的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 募集我院2014年11月—2018年7月经临床确诊的30例AD患者(AD组)，男16例，女14例，年龄55～85岁，平均(68.0±9.8)岁。纳入标准：符合美国国立神经病学、语言交流障碍和卒中研究所-老年性痴呆及相关疾病学会诊断指标；简易智力状况评分为8～20分；常规头颅MRI未发现脱髓鞘、腔隙性或大面积脑梗死等；排除标准：肝功能、肾功能障碍；叶酸、维生素B12缺乏；帕金森病、慢性肺阻塞性疾病及其他原因引起的痴呆。择同期30名健康志愿者为对照组，男14名，女16名，年龄53～83岁，平均(66.0±9.6)岁；均无神经系统及全身系统性疾病；经2名从事5年以上中枢神经系统放射诊断工作的影像科医师观察MRI未见脑内异常。2组受检者均为右利手，均知情同意并签署知情同意书。本研究经过我院伦理委员会批准(批号：2018PS16K)。按年龄将2组各分为6个亚组，即55～59岁(n=3)、60～64岁(n=4)、65～70岁(n=9)、71～74岁(n=5)、75～80岁(n=6)及>80岁(n=3)亚组。

1.2 仪器与方法 采用Philips Ingenia 3.0T MR仪，头部8通道相控阵线圈。嘱受检者仰卧，保持静止状态；扫描时佩戴耳塞，固定线圈。扫描参数：T1W FSE序列，TR 80 ms，TE 2.1 ms，FOV 230 mm×180 mm，矩阵512×512，层厚6.5 mm；T2W FSE序列，TR 3 000 ms，TE 110.49 ms，FOV 240 mm×180 mm，矩阵512×512，层厚6.5 mm；DWI采用轴位扫描，TR 31.00 ms，TE 2 500 ms，FOV 230 mm×230 mm，矩阵175×175，层厚6.5 mm，空间分辨力1.3 mm×1.3 mm×6.5 mm，扫描时间31 s。

1.3 图像后处理 采用Philips EDW 4.0工作站，对扫描所得相位信息进行后处理，获得DWI图像。参照T1WI、T2WI在相位图中勾画ROI，分别测量ADC值。由3名放射科医师在解剖结构清晰的最大层面采用多边形测量工具共同手动测量双侧尾状核、双侧壳核、双侧红核、双侧杏仁体、双侧海马的ADC值，见图1；同一部位重复测量3次，取平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以单样本K-S检验行正态性分析，数据均服从正态分布，以±s表示；经方差同质性检验，数据均符合方差齐性。采用配对t检验比较2组相同位置左右侧ADC值；以独立样本t检验比较2组相同年龄亚组各核团的ADC值。对AD组和对照组不同年龄亚组的海马、红核、尾状核、杏仁体、壳核的ADC值采用单因素方差分析进行比较，两两比较采用LSD法；对AD组不同核团左右侧ADC值与年龄进行Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ADC值 AD组红核左、右侧ADC值差异有统计学意义(t=-2.567，P=0.022)。2组组内双侧海马、尾状核、杏仁体、壳核ADC值差异均无统计学意义。

AD组不同年龄亚组间右侧海马、双侧尾状核、右侧壳核ADC值差异均有统计学意义(P均<0.05)， 75～80岁亚组与71～74岁亚组(t=-2.505)和55～59岁亚组与60～64岁亚组(t=-2.624)右侧海马、>80岁亚组与75～80岁亚组左侧(t=-3.418)和右侧(t=-3.239)尾状核、65～70岁亚组与71～74岁亚组右侧尾状核(t=2.404)、>80岁亚组与75～80岁亚组(t=-2.695)和65～70岁亚组与71～74岁亚组(t=-2.799)右侧壳核ADC值差异均有统计学意义(P均<0.05)，余亚组两两比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1、2。

对照组不同年龄亚组各核团ADC值差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1、2。

表1 2组不同年龄亚组左侧各核团ADC值的比较(×10-3 mm2/s，±s)

表1 2组不同年龄亚组左侧各核团ADC值的比较(×10-3 mm2/s，±s)

组别 海马红核尾状核杏仁体壳核AD组0.98±0.130.69±0.160.79±0.220.81±0.180.82±0.27 55～59岁亚组(n=3)0.95±0.100.69±0.030.78±0.100.78±0.090.77±0.13 60～64岁亚组(n=4)1.06±0.020.71±0.080.79±0.070.81±0.090.79±0.05 65～70岁亚组(n=9)0.97±0.200.69±0.130.78±0.080.83±0.160.85±0.09 71～74岁亚组(n=5)1.00±0.060.71±0.140.77±0.030.81±0.080.78±0.07 75～80岁亚组(n=6)1.01±0.110.70±0.080.77±0.050.79±0.080.91±0.18 >80岁亚组(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对照组0.89±0.230.67±0.070.72±0.070.81±0.110.68±0.11 55～59岁亚组(n=3)0.88±0.090.64±0.100.75±0.030.77±0.030.74±0.05 60～64岁亚组(n=4)0.85±0.010.69±0.050.72±0.070.81±0.050.69±0.04 65～70岁亚组(n=9)0.95±0.180.66±0.070.72±0.060.80±0.040.70±0.15 71～74岁亚组(n=5)0.89±0.060.67±0.100.73±0.120.81±0.050.67±0.06 75～80岁亚组(n=6)0.85±0.140.67±0.040.70±0.080.88±0.040.66±0.07 >80岁亚组(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组不同年龄亚组右侧各核团ADC值的比较(×10-3 mm2/s，±s)

表2 2组不同年龄亚组右侧各核团ADC值的比较(×10-3 mm2/s，±s)

组别海马红核尾状核杏仁体壳核AD组0.95±0.040.73±0.170.79±0.300.82±0.150.79±0.20 55～59岁亚组(n=3)0.82±0.030.73±0.020.79±0.090.83±0.140.71±0.13 60～64岁亚组(n=4)0.92±0.060.74±0.120.71±0.040.81±0.060.71±0.04 65～70岁亚组(n=9)0.91±0.060.79±0.110.74±0.050.83±0.110.76±0.09 71～74岁亚组(n=5)0.91±0.110.73±0.020.80±0.130.84±0.100.75±0.09 75～80岁亚组(n=6)0.97±0.100.66±0.040.75±0.070.83±0.070.85±0.10 >80岁亚组(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对照组0.87±0.200.71±0.690.71±0.120.80±0.070.69±0.13 55～59岁亚组(n=3)0.84±0.090.72±0.030.74±0.020.75±0.030.67±0.02 60～64岁亚组(n=4)0.81±0.100.71±0.100.72±0.060.82±0.070.68±0.05 65～70岁亚组(n=9)0.91±0.160.71±0.120.71±0.110.81±0.040.68±0.14 71～74岁亚组(n=5)0.89±0.060.69±0.080.68±0.040.81±0.070.66±0.04 75～80岁亚组(n=6)0.85±0.120.72±0.030.69±0.070.79±0.120.68±0.11 >80岁亚组(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

图2 右侧海马和壳核、双侧尾状核ADC值与年龄的相关性散点图 A.右侧海马; B.右侧壳核; C.左侧尾状核; D.右侧尾状核

图3 双侧红核、左侧海马、左侧壳核和双侧杏仁体ADC值与年龄的相关性散点图 A.右侧红核; B.左侧红核; C.左侧海马; D.左侧壳核; E.左侧杏仁体; F.右侧杏仁体

AD组与对照组之间，左右侧海马(t=3.183、2.903)、壳核(t=4.984、4.592)及尾状核(t=3.726、3.180)ADC值差异均有统计学意义(P均<0.05)，且2组65～70岁亚组(t=3.133)和71～74岁亚组(t=4.444)右侧海马，65～70岁亚组(t=19.961)、71～74岁亚组(t=3.118)、75～80岁亚组(t=6.386)及>80亚组(t=16.086)右侧壳核ADC值差异有统计学意义(P均<0.05)；见表1、2。

2.2 相关性分析 右侧海马(r=0.615，P<0.001，图2A)、右侧壳核(r=0.653，P=0.001，图2B)及双侧尾状核(左侧：r=0.397，P=0.030；右侧：r=0.429，P=0.020；图2C、2D)ADC值与年龄存在正相关，双侧红核ADC值(左侧：r=-0.158，P=0.404；右侧：r=-0.236，P=0.210；图3A、3B)、左侧海马(r=-0.05，P=0.790；图3C)、左侧壳核(r=-0.035，P=0.860；图3D)及双侧杏仁体(左侧：r=0.019，P=0.920；右侧：r=0.119，P=0.530；图3E、3F)ADC值与年龄无相关性。

3 讨论

本研究发现AD组右侧海马、右侧壳核及双侧尾状核ADC值与年龄存在正相关，即随年龄增长，ADC值呈增长趋势。脑组织随年龄增长不断老化，神经元退变并逐渐减少，伴随脱髓鞘及轴突变形，细胞间隙增宽，水分子活动增加，导致ADC值升高[6]。水分子活动增加不仅仅在于神经元数量减少，而是以大神经元体积减小为著[7]。突触传递功能受损也是影响细胞间隙的主要原因，突触传递蛋白减少，传递频率减低[8-9]，均可导致水分子扩散速率增加，ADC值增高。Alicioglu等[10-12]报道，灰质皮层下ADC值相对稳定；本研究选取灰质核团保证ADC值相对准确性，结果表明AD患者右侧海马、右侧壳核及双侧尾状核ADC值与年龄存在一定相关性。虽然AD组左侧海马、左侧壳核及双侧杏仁体与年龄无明显相关，但双侧杏仁体随年龄增长有增加趋势，这在一定程度上反映出AD患者杏仁体存在脑老化及神经元退变现象。设立对照组的目的在于验证AD患者ADC值变化是因突触功能受损、神经元改变所产生水分子活动变化而来，以排除年龄增长的影响。本研究2组65～70岁亚组和71～74岁亚组右侧海马、65～70岁、71～74岁、75～80岁及>80岁亚组ADC值差异有统计学意义，提示>65岁的AD患者Aβ沉积及老年斑形成更为显著，加速氧化自由基产生，进而影响突触传递功能，导致ADC值改变[2-4]。

本研究AD组双侧红核ADC值差异有统计学意义，右侧ADC值偏高，提示红核神经组织呈不对称性退变。夏爽等[13]认为右侧红核的铁含量大于左侧，左右两侧脑铁含量存在不对称性；也有学者[14]认为可能与多巴胺系统及人脑偏侧运动优势有关。常学斌[15]提出小脑通路输出纤维具有对称性，但额叶、顶叶、颞叶输入通路具有不对称性，由此可推断小脑参与活动的不对称性。

此外，Wang等[16]发现ADC值与AD病情严重程度相关，患者简易智力状况检查评分越低，ADC越高，右侧红核ADC值高于左侧，推测AD累及右侧脑内核团更严重。本研究发现AD患者双侧红核ADC值与年龄无相关性，ADC值随年龄增加呈降低趋势，与江帆等[17]的结果相矛盾，可能原因在于后者的研究对象为20～77岁正常体检者，分为青年、中年及老年组，对各组间ADC值进行比较。关于红核ADC值与年龄的关系仍需进一步探讨。

本研究2组之间左右侧海马、壳核、尾状核ADC值差异均有统计学意义，提示水分子运动在相应核团位置较为敏感。海马的主要功能是记忆与学习，检测海马改变可能为早期预防、检测AD提供有效帮助[18]。研究[19-20]证实壳核和尾状核是AD患者铁沉积主要部位，以壳核较为明显，表明壳核与尾状核是疾病易感区域，除检测海马ADC值外，还可检测壳核和尾状核。本研究中，与AD密切相关的杏仁体[21-22]的ADC值差异无统计学意义，原因除测量方法及手段差异外，杏仁体参与脑内大部分的神经传导功能，对于神经元萎缩及突触传递障碍较其他核团敏感性略差，水分子运动仍有少许限制。

本研究的不足主要在于AD组各亚组内样本量不均，随患者年龄增大，较难排除由脑梗死或其他基础疾病造成的痴呆；且年长AD患者依从性较差，扫描过程中难以配合，也是造成年龄分组不均的原因。

综上所述，AD患者右侧海马和壳核、双侧尾状核ADC值随年龄增加而增大；ADC值可为临床预测和早期诊断AD脑内右侧海马和壳核、双侧尾状核神经退行性病变提供参考。