扩散张量成像在血管性认知障碍中的应用
髓鞘,水分子,白质,1DTI的原理,2DTI在轻度认知功能障碍(mildcognitiveimpairment,MCI)中的应用,3DTI在AD中的应用,4基于VCI的动物模型研究,5结语
杜 果,黄 燕,何 婧,王志强,王庆松血管性认知障碍(vascular cognitive impairment,VCI)是由脑血管危险因素(如高血压、心脏病、糖尿病和高血脂等)、明显(如脑梗死和脑出血等)或不明显的脑血管病(如脑白质疏松和慢性脑缺血等)引起的从轻度认知功能障碍到痴呆的综合征[1-3]。VCI分3类:血管性无痴呆型认知损害、血管性痴呆和伴有血管因素的阿尔茨海默病(即混合型痴呆)。有文献报道[4],血管性认知功能障碍在常规MRI上并没有显著特征,而扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)直方图分析所提供的各向异性分数(fractional anisotropy,FA)和平均扩散率(mean diffusion,MD)值则与病人认知功能(特别是执行功能)的损害有显著相关性,因此提示白质的损伤是导致VCI的重要原因,从而验证了DTI技术对诊断VCI及判定其严重程度有重要临床价值。
1 DTI的原理
DTI技术是扩散加权成像技术的延伸。扩散加权成像可以将组织内水分子扩散差异以图像的形式进行表达,同时可以定量研究不同组织水分子扩散差异[5]。在扩散加权成像图像基础上可通过增加扩散敏感梯度脉冲产生DTI。DTI能反映组织结构的一致性和髓鞘纤维的完整性。其主要参数包括:各向异性分数(fractional anisotropy,FA),平均扩散率(mean diffusion,MD),轴向扩散系数(axial diffusivity,DA),径向扩散系数(radial diffusivity,DR)。
1.1 DA与DR DA反映了水分子沿着轴突的扩散运动,其值升高代表这种扩散运动更自由。DR反映了水分子垂直于轴突的扩散运动,当水分子接触到细胞膜和髓鞘时,运动会发生变形,其值升高反映了细胞结构的破坏和髓鞘损伤。有研究揭示DA和DR,表明轴索纤维束内水分子各向异性,继而反映髓鞘和(或)轴突的完整性[6]。
1.2 FA与MD MD描述了每个水分子的综合微观运动,所有影响水分子运动(随机和非随机)的因素都会影响其值。FA值水分子各向异性成分占整个扩散张量的比例,是定量分析各向异性的最常用指标。他与白质束的完整性即相关功能有关。其值在0~1之间,1代表最大各向异性。FA值越大代表轴索完整性好,髓鞘化程度高,神经传导功能也越强。FA值减低,则代表了脑白质损伤,完整性丧失。MD测量组织整体扩散指数,FA从整体上反映脑组织内水分子布朗运动[7],可以评估大脑白质的病理改变[8] ......
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