阿尔茨海默病的影像学诊断.ppt

李坤成首都医科大学宣武医院放射科,阿尔茨海默病（AD）的影像学诊断,一、AD的概况,高龄受教育水平低女性多于男性有家族史（高4倍）有头部外伤史（高2倍）心脏病患者其它：贫穷、丧偶、铝摄入过多、母亲为高龄产妇、患糖尿病、甲状腺疾病、情感性精神病、抑郁症等,AD的病因,老年斑神经原纤维缠结脑萎缩此三种改变均缺乏特征性，亦可见于其它脑退行性疾病、甚至正常老年人,AD的基本病理改变,大脑皮质对称性萎缩，但是皮质厚度仍在正常范围，显微镜下观察皮层大神经元和突触丧失,脑萎缩,大小为50200m中心为A4-淀粉样蛋白，以类淀粉样物质为核心老年斑周围有反应性胶质细胞和变性轴索和树突主要沉积于大脑皮质第II、III和V层细胞外,老年斑,位于神经元细胞内异常磷酸化的蛋白凝聚物形成双螺旋细丝样结构,神经原纤维缠结,脑内-淀粉样蛋白沉积形成老年斑与遗传有关在14、19和21号染色体上有变异神经原纤维缠结与细胞信号传递系统异常有关其它致病因素和作用机理,AD的发病机理,隐匿起病6570岁发病痴呆表现：记忆力减退、学习能力下降、计算力、理解力和判断力等损害、人格改变,AD的主要临床表现,轻度：工作和社会交往能力明显下降中度：日常生活需要他人一定的照顾重度：完全丧失独立生活能力,AD的病情分度,符合美国国立神经病学及语言障碍和卒中研究所（NINCDS）和Alzheimer病及其它相关疾病协会(ADRDA)联合小组制定的“可能AD”诊断标准美国精神病学协会诊断和统计手册第四版修订版,诊断标准,经临床和神经心理检查确定为痴呆，记忆力下降，有两种或两种以上的认知功能损害，发病年龄通常60岁以上，排除其它器质性脑病,拟诊AD的标准,患者有特殊认知功能（例如：失语、失用或失认）的进行性减退，伴行为异常改变和生活能力下降，家族中有类似病史。腰穿脑压正常，脑电图正常、或有非特异性改变（如慢波增加等）,支持拟诊AD的条件,排除其它痴呆后，患者的症状呈进行性发展，出现精神异常（如：抑郁、失眠、幻觉），情感异常及性功能障碍，神经系统异常（如：肌张力增高、肌震挛及步态异常等）或在疾病发展过程中出现癫痫样发作，而头颅CT检查正常，则支持AD的诊断,患者突然或卒中样起病病程早期即出现神经系统的定位体征、癫痫或步态异常等,排除拟诊AD的标准,起病或在病程中没有可导致痴呆的神经、精神及全身疾病虽然患者合并全身或脑损害，但是不能用其解释痴呆的病因出现无诱因的单项认知功能损害,可疑AD诊断的标准,临床表现符合AD的拟诊标准脑活检或尸检有明确病理改变,确定AD诊断的标准,AD的神经心理学检查痴呆诊断量表,总共有30项测试内容，包括定向力、短时记忆力、注意力、计算力、语言表达力和操作能力等。测试评分总计30分，文盲17分，小学文化程度20分，中学以上文化程度24分诊断为痴呆,简短精神状态量表（MiniMentalStateExamination，MMSE）,长谷川痴呆量表（HastgawaDementiaScale,HDS）评分的下限值文盲16分，小学20分，中学以上24分Blessed痴呆量表（BlessedDementiaScale,BDS）,又称常识记忆注意测验，评分的下限值文盲19分，小学23分，中学以上26分,Hachinski缺血指数量表（HachinsikiIschemicScale，HIS），用于AD与VD的鉴别，满分18分，4分者为AD，7分者为VDHamilten抑郁症量表（HamiltenDepressionScale，HDS），评分17者为抑郁症痴呆的诊断和鉴别诊断量表测试，对AD临床诊断和鉴别诊断有重要价值,痴呆鉴别诊断量表,尚无治疗AD十分有效的药物人们一直在寻找早期诊断的指标，并力图加以治疗以延缓其发展,AD的治疗,AD确诊依赖于尸检病理检查结合临床资料脑活检行病理学检查确诊AD十分困难临床诊断的准确率仅为80左右在活体状态下尚缺乏诊断AD的准确手段影像学检查对AD的诊断有重要意义,AD的诊断,局灶性和/或弥漫性萎缩脑室扩张（提示脑白质萎缩）为主髓鞘纤维减少，细胞外间隙增宽，毛细血管壁变薄脑沟、池、裂增宽（提示灰质萎缩）神经元数量无明显减少，但代谢减低萎缩从40-60岁之间开始，无性别差异,二、正常脑老化的影像表现,脑萎缩,MRI的弥散成像显示脑室周围、额叶和胼胝体膝部及压部的弥散各向异性减低全脑表观弥散系数(ADC)平均值直方图显示老年组比青年对照组下降，最大峰值减低ADC平均值与年龄呈显著线性相关关系，而ADC最大峰值与年龄呈负相关深部脑白质和基底节出现T2WI和FLAIR高信号,正常老化的其他影像表现,AD影像学检查的目的,AD严重程度分级监测疾病进展做出预后判断评价干预治疗的效果,定性观察：只能分轻、中、重度定量测量：线性，面积，体积测量须注意年龄、性别和颅腔体积对测量结果的影响,AD的影像学诊断,三、AD的影像学研究,横断性研究纵向连续研究,AD的研究类型,AD的CT研究,直接显示脑萎缩进行脑结构线性测量由于软组织分辨力不佳价值有限,MRI显示脑解剖结构清楚，有利于进行测量研究，准确显示AD的脑萎缩改变应用MRI进行AD早期诊断、鉴别诊断和发病机制研究，是国际的热点课题之一,AD的MRI研究,MRI的T1加权像显示脑组织的解剖结构清楚，有利于进行测量研究T1加权像显示脑灰质呈灰色中等信号，脑白质呈白色较高信号，脑室和蛛网膜下腔呈黑色低信号T2加权像有利于显示病灶，在T2加权像上，脑灰质呈灰色中等信号，脑白质呈黑色低信号，脑室和蛛网膜下腔呈白色高信号PD加权像的信噪比最高，但组织的对比分辨率较低，临床应用较少,应用MRI进行AD患者的诊断和鉴别诊断以T1加权像为主，结合选择不同的切层方位能全面显示AD患者病理形态学的改变。也可以应用GE脉冲序列三维扫描获取T1的容积数据，再进行横断、矢状和冠状位层面的重建，然后进行脑特定部位结构的测量研究,结构性成像的测量指标内颞叶主要是海马和海马周围CSF间隙的测量线性测量指标：海马高度、颞叶宽度、沟回间距、内颞叶厚度等体积测量指标：海马、杏仁核、内嗅皮层等结构；其他指标：海马旁回、颞上回沟周围皮层面积、扣带回面积根据脑萎缩情况能区分轻、中、重度痴呆,MRI的影像学诊断,第一部分研究,正常尸体脑标本MRI测量与组织学检查的对照研究,MRI测量内嗅皮质面积和皮层厚度与病理测量值相关良好正常人老年前期和老年期内嗅皮质的相应测量值无显著性差异提示AD的病程可能与正常人的老化过程不同,结果,轻度AD患者脑MRI线性测量的诊断价值,第二部分研究,内颞叶最小厚度海马回钩间距海马高度脉络裂宽度侧脑室颞角宽度,测量指标,鉴别AD与正常人的最敏感指标是侧脑室颞角宽度增加侧脑室颞角宽度增加与脉络裂宽度、海马回钩间距和大脑横径增加共同诊断AD的敏感度、特异度和准确度分别为86.4%、85.0and85.7%,结果,海马和颞叶萎缩的MRI线性测量是诊断轻度AD的有用方法之一,结论,第三部分研究,AD患者和正常对照者的MRI脑体积测量,杏仁核(AMY)海马(HF)内嗅皮层(EC)海马旁回(PHG)颞叶(TL)侧脑室颞角(TH)侧脑室体部(LVB)III脑室(TV)所有测量指标均经部分颅内容积标准化处理,MRI体积测量指标,AD患者的所有测量指标均显著萎缩内嗅皮层是内颞叶结构中萎缩最严重的部位MRI体积测量诊断AD的敏感度、特异度和准确度分别为：97.0%，93.9%和95.5%,结果,随正常脑老化进程，内颞叶结构有轻度萎缩AD患者的内颞叶结构显著萎缩MRI内颞叶体积测量诊断AD良好方法,结论,第四部分研究,血管性痴呆的MRI测量,30例VD患者和30中风但是没有痴呆者测量指标：大脑白质病灶的面积(WML)脑梗死面积脑室-脑比值(VBR),材料和方法,脑的小血官病和多发脑梗死是本组病例发生VD的主要基础病变VD患者的大脑白质病灶面积，左侧皮层梗死和脑室-脑比值比中风无痴呆患者显著增加VD组患者的胼胝体与正常人相比，显著萎缩,结果,胼胝体萎缩，侧脑室扩大和大脑白质广泛病灶是小血管病发生痴呆的重要预测因子。但是,左侧皮层梗死、特别病灶位于左顶叶是多发脑梗死引起痴呆的重要预测因素,结论,第五部分研究,应用MRI进行大脑结构测量及人工神经网络诊断AD,体积测量指标:杏仁核、海马、内嗅皮层、颞叶和侧脑室颞角测量数据经部分颅内容积标准化应用SPSS软件和误差逆传播人工神经网络处理统计学资料，并将结果与传统统计学分析对比,材料和方法,人工神经网络的拓扑结构,人工神经元模型,神经元的函数曲线,人工神经网络诊断AD段敏感度、特异度和准确度分别为97%、100%和98.5%The应用传统判别函数分析方法诊断AD度敏感度、特异度和准确度分别为90.9%、97%和93.9%,结果,人工神经网络与MRI脑结构测量结合应用可能是诊断AD的一种有用和可靠的方法,结论,第六部分研究,MRI大脑内颞叶体积测量对AD与皮层下缺血性痴呆的鉴别诊断价值,MRI体积测量指标杏仁核海马内嗅皮层海马旁回侧脑室颞角,材料和方法,与正常对照组比较，皮层下缺血性痴呆患者海马萎缩和侧脑室颞角扩张更为显著（P0.05）AD组与皮层下缺血性痴呆组比较，除颞角外，全部指标均显著萎缩（P0.001）,结果,根据测量指标可以将AD与皮层下缺血性痴呆鉴别开来在这些指标中，内嗅皮层的鉴别作用最佳，准确性达85%,结果,内颞叶MRI体积测量能提供AD与皮层下缺血性痴呆鉴别诊断的有价值信息,结论,PET与MRI图像融合在AD诊断中的初步应用,第七部分研究,材料和方法,12例AD（年龄：53岁83岁）6例正常志愿者（年龄：45岁71岁）按前述方法获取PET和MRI图像两种检查的间隔时间为：1天32天（平均年龄：18.211.6天）,融合图像能准确显示PET和MRI的异常改变融合图像可准确定位PET显示的病灶融合图像使病灶的对比度增加根据融合图像全部患者均能作出AD的诊断,结论,第八部分研究,MRI线性测量与体积测量在AD诊断中的比较研究,MR扫描及测量方法,MR扫描与图像重建1常规扫描2MPRAGE序列3重建冠状位图像测量指标1线性指标2体积指标,线性测量指标,海马结构高度和宽度脉络膜裂宽度海马旁回高度颞角高度和宽度内嗅皮层厚度(A)、内嗅皮层厚度(G)脉络膜裂宽度与海马高度比值海马高度与宽度乘积颞角高度与宽度乘积,体积测量指标及标准化,体积指标海马结构侧脑室颞角海马旁回内嗅皮层部分颅腔体积体积标准化公式Vn=Vi/PCVPCVA,线性指标判别AD和正常者的价值,经多元逐步判别分析，建立判别方程：正常者：F1=右THH0.174+右ECG7.0079.979AD患者：F2=右THH1.155+右ECG4.3947.341诊断特异性:96.9%，敏感性:84.4%，准确性:90.6%,体积指标判别AD和正常者的价值,经多元逐步判别分析，建立判别方程：正常对照者：F3=左HF0.0097+左EC0.023436.212AD患者：F4=左HF0.0070+左EC0.01113.962诊断特异性:100%，敏感性:90.6%，准确性:95.3%,线性测量与体积测量的比较研究,体积指标和线性指标：敏感性、特异性均较高，前者鉴别能力更强体积测量：操作复杂线性测量：方法简单易行,第九部分,基于体素测量评价AD脑萎缩的应用研究,结果:结构成像,AD,old,冠状面显示AD组全脑灰质体积减少的脑区,红色代表AD组灰质体积减少的脑区；灰色代表对照组灰质体积减少的脑区,验证AD患者内颞叶萎缩的MRI结构测量结果显示AD患者大脑皮层不对称性萎缩，感觉运动皮层、枕叶及小脑相对保持完好,结果,第十部分,AD的脑磁化转移成像研究,AD患者和健康老年人海马结构、海马旁回、梭状回、丘脑和胼胝体的磁化转移率（magnetictransferratio,MTR）测量：AD患者海马结构和海马旁回的MTR均较对照组显著下降（t海马=2.818,t海马旁回=1.096,P0.05）,结果,海马的MTR判别AD患者与正常者的敏感度、特异度和准确度分别为75%、85%和80%，高于海马旁回海马MTR鉴别AD与正常人的敏感度和特异度均较高，其操作简单、快速，可作为AD诊断的一项影像学指标,结论,第十一部分,AD患者视觉搜索的fMRI研究,AD患者伴随认知功能损伤与衰退，严重影响其生活质量。因此，研究正常衰老与AD的认知功能变化有重大社会和经济意义既往研究焦点为AD的记忆功能损害，而有关注意功能的变化未见文献报道,young,old,fMRI结果:执行动态联合特征任务,AD患者进行复杂视觉搜索任务时，双顶叶和右额叶皮质区激活减弱，同时左额叶及右侧颞枕联合区出现额外激活AD患者背侧和腹侧视觉通路激活模式异常：AD组背侧通路（如顶上小叶）激活减少，而腹侧通路（右颞下回）激活增加,AD视觉搜索和注意fMRI研究结果,old,AD,fMRI结果:执行动态联合特征任务,本研究结果对注意的理论意义,认知心理学认为，人脑内注意网络至少有：前注意网络（AAN）、后注意网络（PAN）和警觉系统3个子网络。AAN主要涉及额叶皮层、前扣带回、辅助运动区和基底节；PAN主要包括顶上皮层、丘脑和上丘AAN和PAN的关系尚无定论,本功能MRI研究结果显示AD患者的AAN对PAN起调节作用，同时PAN也影响AAN作用的充分发挥，二者相互联系、相互作用因此本研究从神经病理学角度为建立人脑注意网络理论提供了依据,本研究结果对注意的理论意义,视觉加工通路理论认为，视觉中关于客体的颜色、形状与运动等特征是沿不同通道得到加工的，其中颜色与形状沿枕叶至颞叶的腹侧视觉通路上的层级联结区得到表征；而运动特征沿枕叶至顶叶的背侧通路得到表征本研究发现AD背侧通路激活减少，而腹侧通路激活增加。这不仅证明腹、背侧视觉通路分离，而且说明两条视觉通路之间相互交通，一个通路的结构和功能损伤可通过另一通路激活增加得到补偿，具有重要理论意义,本研究结果对视觉通路理论的意义,第十二部分,针刺AD患者“四关穴”的脑fMRI研究,结果,针次刺AD患者和正常老年人“四关穴”的脑激活效应不同针刺后仍有脑激活，证明有后效应,AD,Norm,signal,Acu-rest,P0.001,K=50,颞顶交界,cerebellum,PFandTemporallobe,PCG,AD(red)andNorm(green),P0.001,K=50,signal,Acu-rest,PCG,T-P,Parietallobe,ACGandThalamus,Cerebellum,TemporallobeandPF,ADacu-rest,signal,LR,P0.001,K=50,Normacu-rest,signal,Normacu-rest,LR,P0.001,K=50,ADacu-rest,Acu-rest,AD颞顶交界区激活,signal,P0.001,K=50,AD(red)Norm(green),针刺的后效应,signal,P0.001,K=50,ADAcu-rest(red)Post-rest(green),signal,P0.001,K=50,根据中医理论，针刺治疗的本质在于其对机体的双向良性调整作用,机能减低,机能亢进,针刺穴位,阴阳平衡,正常,针刺AD患者“四关穴”所激活的脑区与以前报道AD的低代谢脑区基本一致，提示针刺可以改善AD患者病变脑区的功能。这对将针刺治疗应用于早期AD患者的治疗，筛选有效穴位，客观评价针刺的疗效均有重要的指导意义,结论,第十三部分,早期AD功能MRI静态脑连接研究,结果：海马连接呈不对称性,老年对照者,早期AD患者,暖色提示早期AD患者与右侧海马功能连接减弱的脑区，冷色为早期AD患者与左侧海马功能连接增强的区域。图A：AD患者与右侧海马功能连接减弱的脑区。a：右侧下颞皮层（包括BA20区和嗅周皮层）；b：内侧前额叶/腹侧前部扣带回；c：右侧颞上回和颞中回；d：左侧楔叶；e：右侧楔叶延伸至楔前叶；f：背侧内侧前额叶。图B：右后扣带回的10个体素大小的蔟块（270mm3），满足幅度阈值但不满足范围阈值。g：右侧后扣带回。图C：右侧背外侧前额叶皮层（BA9）的一个20个体素大小的蔟块（540mm3）与左侧海马功能连接增强。,结果:早期AD患者海马连接性改变,讨论海马功能连接在老年对照者呈右向不对称，AD患者的此种不对称性消失,(Geroldietal.2000),(Pedrazaetal.2019),海马与内侧前额叶，腹侧前部扣带回以及后部扣带回的功能连接破坏，为此前发现的AD患者“默认网络”活性缺失提供了新的证据海马与视觉皮层功能连接降低提示早期AD患者海马相关皮层网络