AD和MCI病人前额叶注意功能区fMRI检测

                     作者：李传明 王健 桂莉 王新 郑健

【摘要】  目的应用功能磁共振成像(fMRI)观察阿尔茨海默病（AD）、轻度认知功能损害（MCI）病人在汉语Stroop任务操作中的脑皮质功能区活动情况。方法 选择AD病人11例，MCI病人10例，和按年龄、性别、文化层次进行匹配的正常对照组10例。fMRI运用刺激?休息?刺激的模式，刺激任务采用汉语Stroop任务。测定分析3组被试反应时间、漏报率、错误率的差别。采用AFNI软件将图像数据进行处理和分析，对3组脑激活图像的激活部位及范围进行比较。结果 AD组完成汉语Stroop色词任务反应时间长于对照组，错误率、漏报率高于对照组（Z=-3.38～-2.82，P<0.01）；MCI组反应时间长于对照组（Z=-2.04，P<0.05），漏报率、错误率与对照组无明显差异（Z=-1.14、-0.89，P>0.05）。MCI组在双侧背外侧前额叶（DLPFC）、双侧后顶叶激活体积明显大于对照组（Z=-2.663～-2.268,P<0.05）；AD组在双侧DLPFC、腹内侧前额叶（VLPFC）激活体积明显小于对照组（Z=-3.029～-2.536,P<0.05），在双侧后顶叶与对照组比较无明显差异（Z=-0.423～-0.387,P>0.05）。结论 AD以前额叶功能损害为主，MCI以前额叶和后顶叶功能代偿为主，提示老年性认知损害不同阶段具有不同的神经病理学特征。 
【关键词】  阿尔茨海默病；认知障碍；Stroop任务；磁共振成像
 ［ABSTRACT］ Objective To investigate the prefrontal lobe activities in patients with Alzheimer disease (AD), mild cognitive impairment (MCI) and normal controls during Chinese Stroop color?word task performance with fMRI.  Methods Eleven AD patients, 10 MCI patients and 10 normal control subjects were enrolled. They were matched by age, sex and education background. All the participants underwent fMRI with the mode of stimulus?rest?stimulus when performing Chinese Stroop test. The reaction time, error rate and miss rate were measured and compared. The imaging data were analyzed and compared by AFNI software.  Results The time spent for Stroop task in AD was longer, the error and miss rates were higher than those of the normal control (Z=-3.38--2.82,P<0.01). The response time in MCI showed longer than that in the control and the differences were not significant between the two groups in terms of error rate and miss rate (Z=-2.04,P<0.05). Compared with controls, MCI patients showed distinctly increased prefrontal cortex activation, including the right DLPFC (dosolateral prefrontal cortex) and bilateral inferior parietal lobe (Z=-2.663--2.268,P<0.05), while AD patients exhibited decreased fMRI responses in the regions of bilateral DLPFC and VLPFC (ventralateral prefrontal cortex) (Z=-3.029--2.536,P<0.05), no difference was noted in bilateral posterior apical lobes (Z=-0.423--0.387,P>0.05).  Conclusion In AD, the function lesion mainly locates in prefrontal; in MCI, mainly with functional compensation of prefrontal and posterior parietal cortex, which suggests that different neuropathological characteristics exist in different phases of dementia in the elderly.
    ［KEY WORDS］ Alzheimer disease; Cognition disorders; Stroop task; Magnetic resonance imaging
    阿尔茨海默病（AD）是一种神经系统退行性疾病, 由大脑细胞特别是海马神经元的退行性丢失和神经纤维缠结所导致。AD是各种痴呆类型中最常见的一种，随着人口老龄化，全世界AD的发病率将不断上升。AD可以出现多种症状, 如记忆缺失，注意力下降，情绪和行为改变及社交能力的受损，注意功能损害是其中重要的一种[1]。轻度认知功能损害（MCI）是介于痴呆和正常老年人之间的一种类型，MCI病人存在记忆损害，却没有其他认知功能损害，不影响病人的正常生活，被认为是AD的早期阶段[2,3]。既往研究发现，AD病人在颞叶内侧和海马存在功能区改变，在执行记忆任务时激活体积减小。关于AD和MCI前额叶功能损害情况，国内外文献均未见报道。本研究拟采用血氧依赖性功能磁共振成像技术（Bold?fMRI），定量研究AD、MCI病人与注意功能相关的前额叶脑功能区激活情况。现报告如下。
    1       资料与方法
    1.1       研究对象
    收集2007年6月～2008年9月我院神经内科记忆门诊及病房诊治的AD病人11例,其中男6 例，女5例，年龄（61.00±6.51）岁；MCI病人10例，男5例，女5例，年龄（61.30±6.00）岁。同时，以年龄、性别、受教育程度相匹配的于我院体检的健康老人10例作为对照组，其中男5例，女5例，年龄（60.70±4.55）岁。本文AD病人根据美国国立神经病语言障碍卒中研究院、AD及相关疾病协会(NINCDS/ADRDA) 关于AD拟诊标准做出诊断。MCI病人按照美国PETERSON 教授1999年提出的 MCI诊断标准诊断。AD、MCI 病人均经内科、神经科及精神科的系统检查和MRI常规扫描，排除其他各种已知原因所致的痴呆。均无神经系统病史，无心、肝、肾及代谢性疾病，无全身疾病病史。所有受试者裸眼视力或矫正视力正常。所有受试者均为右利手，事先了解本研究的目的和方法，并签署知情同意书。
    1.2       磁共振成像方法
    采用SIEMENS Magnetom Sonata 1.5 T 超导型全身磁共振成像系统完成图像的数据采集；在开始采集图像数据前，首先对所用设备的系统状态和参数设置进行检测，以保证所获图像的质量符合欧洲共同体标准。采用标准正交头线圈。采集序列如下。结构像扫描：采用快速自旋回波(TSE)序列行轴位全脑无间隙扫描，扫描平面平行于前后联合连线，T1加权像，TR/TE 500/7.7 ms，层厚5.0 mm,FOV为220 mm×220 mm,矩阵为256×256, 扫描层数15；功能像扫描: 采用回波平面成像(EPI)序列进行全脑轴位无间隙扫描，扫描平面平行于前后联合连线，TR/TE为2 000/60 ms，FA为90°，层厚为5.0 mm，FOV为230 mm×230 mm，矩阵为64×64，扫描层数15；三维结构像扫描: 采用快速小角度激发(FLASH) 序列T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列（T1WI?3D?MP RAGE）行全脑矢状位间隙扫描, T1加权像, TR/TE为1 900/1.87 ms，FA为15°, 扫描层数128, 层厚1.7 mm，FOV为230 mm×230 mm，矩阵256×256。获得高空间分辨力、高信噪比的大脑三维图像。