文摘
背景和目的:工具与周围的血管周的空间深度射孔在大脑中动脉。虽然工具随着年龄的增长和疾病病理变化已报告以前,放射特性的工具与广告的关系知之甚少。本研究调查了流行、空间分布和严重程度的工具与广告,MCI,老年人是CN。它还调查工具与白质变化之间的关系。
材料与方法:结构成像数据从158名参与者获得先生(广告= 37,MCI = 71, CN = 50岁,平均年龄为74.97±7.20岁)曾经历了T1WI 3 t。白质的严重性工具,基底神经节,海马体,和脑干结构被使用半定量的评价尺度,从现有的等级量表改编。一个工具与总分计算总结了分量表来评估整个大脑的工具。
结果:工具与被观察到在所有参与者的多个脑区,通常表现为< 2毫米well-margined对称圆形,椭圆形,T1WI上上下一样粗的hypointensitiesω3。工具与总分增加leukoaraiosis,萎缩,和先进的年龄(P<措施)。个人广告和MCI比对照组显示更高层次的工具。个人工具与总分歧视广告和那些CN精度为0.79 (95% CI, 0.69 - -0.89)。
结论:工具在老年人中非常普遍,而且更严重的广告和MCI CN。增加工具是否可以可靠地用来帮助广告诊断需要进一步调查。
缩写
- 广告
- 阿尔茨海默病
- ADNI
- 阿尔茨海默病神经影像倡议
- 方差分析
- 方差分析
- AUC
- 曲线下的面积
- BG
- 基底神经节区
- 废话
- 脑干
- CDR
- 临床痴呆评定
- CI
- 置信区间
- CN
- 认知正常
- CS
- 椎体semiovale
- FL
- 额叶
- 惠普
- 海马区
- 国际刑事法庭
- 组内相关
- MCI
- 轻度认知障碍
- 患者的
- 细微精神状态检查
- OL
- 枕叶
- PL
- 顶叶
- 中华民国
- 接受者操作特征曲线分析
- T1WI
- t1加权成像
- T2WI
- t2加权成像
- TL
- 颞叶
- 工具与
- Virchow-Robin空间
工具与周围的血管周的空间深度射孔在大脑中动脉。1,2工具已经被描述在老年人和其他年龄组,在基底神经节,中枢semiovale,中脑,皮层下白质区域。3,4在T1WI, hypointensities工具出现,4,5和病理扩张血管,神经炎症、代谢、遗传疾病和创伤性脑损伤。5- - - - - -9几种机制包括neuropathologic增大工具包括动脉壁的通透性增加,脑萎缩和组织纤维化,血管周围髓鞘脱失,妨碍淋巴引流途径和/或脑脊液循环。3,10
工具已经被确认为微血管疾病的生物标志物指示性和系统性血管疾病紧密相关;可能与血管危险因素工具协会提出了。5,11- - - - - -13许多血管危险因素也广告的危险因素14,15所以血管和退化机制被认为是平行的效果。如果工具的严重程度可能是一个独立的特性表明血管损伤与脑动脉介入,然后增加工具是有争议的严重性也应该与广告有关。事实上,这两种病理扩大广告的工具16- - - - - -18先生和关系的工具与成像特性和认知能力下降的报告。19即使如此,到目前为止还没有研究直接比较了放射特性的工具与AD患者和老年人是CN。因此,据我们所知,直接广告之间的联系和变化的工具没有被检查的成像特性。本研究的目标是:1)评估工具与放射特性;2)比较的工具与个体的频率和严重程度与广告和MCI和老年人CN;3)探讨关系工具与脑萎缩,脑白质改变,和认知能力下降。
材料和方法
数据
从ADNI用于这项研究获得的数据。20.ADNI是由多个非营利组织在2003年推出5年公私合营的伙伴关系。ADNI的主要目的是测试是否串行成像先生,正电子发射断层扫描,其他生物标记,MCI和早期广告的发展。这项研究旨在确定敏感和特定的标记非常早期的广告发展援助的研究者和临床医生在发展新的治疗方法,监测它们的有效性,以及减少临床试验的时间和成本。病人分类是由ADNI网站医生的基础上神经和交际障碍和中风研究所/阿尔茨海默病及相关疾病协会标准和审查由ADNI临床监控(http://adni.loni.ucla.edu/wp-content/uploads/2010/09/ADNI_GeneralProceduresManual.pdf)。
主题(广告= 37,MCI = 71, CN = 50), 56.35 - -91.15岁(平均= 74.97±7.20年)曾在3 t 3 d扫描T1WI之间2005年10月和2008年9月被包括在研究(表1)。使用的3 d T1WI gradient-echo序列(TR = 2300 - 3000 ms, TI = 853 - 900 ms, FOV = 25 - 260×240毫米,翻转角度= 8°9°)。21认知措施包括MMSE和CDR规模。
评级的工具
先前的研究一直在设计评价工具与特定的大脑区域,如基底神经节区和部位的白质。11,12,19能够年级工具在不同的大脑区域,工具可以在场,我们使用视觉量表通过调整现有的半定量的等级量表。11,12,19工具与衰减的基础上被评为高分辨率(1毫米3)T1WI。工具与独立得分在8的大脑区域,包括白质结构(条件的额叶,颞叶,顶叶、枕叶,和中枢semiovale),基底神经节区(包括尾状核、豆状核、丘脑、内部胶囊,黑innominata,和孤立的区域),脑干和海马区(包括海马、海马旁回、扁桃腺)。缩放等级不同的结构,这些结构中的解剖学和工具与衰减。具体地说,一个6年级(0 - 5)规模是用于每个白质亚区(0 =没有;每边1 =≤5;2 = 5 - 10严重的一侧;3 = > 10严重的一侧;4 = > 10,与任何工具≥3毫米1一侧;5 = > 10,任何工具与两边≥3毫米)。同样,5年级(0 - 4)基底神经节区被分配(0 =≤10严重的一侧; 1 = 10–20 on the severe side; 2 = >20 on the severe side; 3 = >20, with any VRS ≥3 mm on 1 side; 4 = >20, with any VRS ≥3 mm on both sides) and for the hippocampal area (where 0 = none; 1 = ≤5 on the severe side; 2 = >5 on the severe side; 3 = >5 and at least 1 VRS ≥3 mm on 1 side; 4 = >5, with any VRS ≥3 mm on both sides). Four grades (0–3) were assigned for the brain stem (0 = none; 1 = ≤5; 2 = >5; 3 = >5, with any VRS ≥3 mm). Examples of the VRS rating are given in图1。总结各种结构导致的分量表总分至少介于0和可能最多36。严重的工具在一个结构被定义为内部氧化物≥2。
工具的例子,白质异常和萎缩在大脑的不同区域。一个的工具与基底神经节区(得分= 2)。B放大的焦点地区一个。C在额叶,放大的焦点区域D(得分= 2)。D的工具与额叶和枕叶。E在枕叶,放大的焦点区域D(得分= 3)。F的工具与脑干(得分= 2)。G放大的焦点地区F。H、血管周的深层白质hypointensities(分数= 3)。我脑萎缩(得分= 2). .
工具和腔隙梗死灶分离主要是根据它们的大小。记录在文献中,16腔隙梗死通常> 5毫米直径大于工具,通常小于2毫米。额外的歧视是基于他们的形状。工具通常是对称呈现在两个半球,而腔隙梗死通常是不对称的。
评级的白质异常和萎缩
确定关系的工具与全脑萎缩和白质变化,我们构建了一个脑萎缩和损伤指数22为每个主题。periventrical白质异常被使用得分4年级(0 =没有;1 =“帽”或薄板衬里;2 =光滑的“光环”;3 =不规则室周的异常信号强度扩展到深层白质)。深层白质病变打进了6年级(0 =没有;1 =强调疫源地;2 =开始融合焦点;3 =大支流区域;4 =大汇合的白质区域涉及脑叶; 5 = complete confluent white matter disease). This resulted in a 9-level score for leukoaraiosis. Global atrophy was scored as follows: 0 = no obvious atrophy; 1 = mild atrophy; 2 = moderate atrophy; 3 = severe atrophy (Fig 1H−J)。
统计分析
两分的协议利率评估利用国际刑事法庭对随机样本20%的受试者的数据集,与评级机构作为独立的变量。所有图片都是独立评估2经验丰富的神经放射,蒙蔽了参与者的人口和认知状态。一个评定等级的有8,另一个有15年的经验。差异诊断组比较采用方差分析。工具与分数和干扰因素之间的相互关系,包括萎缩和leukoaraiosis,临床诊断、性别、年龄、MMSE评分,和血管危险因素,利用回归模型进行。的性能工具与总分区分广告的人从那些CN被使用AUC和ROC评价。统计数据进行利用社会科学统计软件包,15.0版本软件(SPSS,芝加哥,伊利诺斯州)和使用Matlab开发的代码,版本2007 (MathWorks,纳蒂克,马萨诸塞州)。显著性水平是设定在P< . 05,2-tailed。
结果
两分的协议分析显示高可靠性(ICC = 0.91;工具与分数95% CI, 0.81 - -0.96;ICC = 0.89, 95% CI, 0.81 - -0.93白质病变;和ICC = 0.86, 95% CI, 0.80 - -0.91萎缩)。
年龄诊断组之间没有显著性差异;但MCI组由更多的男性相比,广告或CN组(63.4% < 40%)。更多的广告和MCI患者中风和高血压史,与健康对照组相比表1)。
工具与被观察的大脑中所有科目无论诊断组,尽管并不是每个人都显示,所有工具结构。在每一组中,工具与得分之间的不同的人不同的血管。例如,广告有高血压病史的患者有一个意味着工具数为17.56±2.61,这是明显高于AD患者没有高血压(15.19±4.78,P= .002)。最常见的工具是在双边基底神经节的地区。最大的比例严重的工具被发现在顶叶(82.3%),其次是中央semiovale(69.0%)和额叶(65.2%)。扩散工具在整个大脑中观察到7.0%的受试者,更高的频率广告(10.8%)和MCI患者(7.1%)比那些CN (4%)。重要的组差异被发现在工具与分量表(F= 3.52 - -13.76,P< . 05)和总分(F= 16.50,P<措施;广告> MCI > CN;在线表)。
工具与分量表之间的相关性似乎diagnosis-dependent。白质结构的工具与分量表在每个诊断组相关。然而,之间的相关性白质的工具与脑干和基底神经节或观察只在CN主题,而基底神经节的工具或脑干CN和MCI的主题相关。在没有组海马工具与相关工具与受试者在其他结构,即基底神经节或脑干白质。(表2)。
工具与总得分随着年龄的增加在CN和MCI (P<措施,图2一个),组织不同的初始工具与水平和利率的变化。相比之下,个人广告显示较高的初始值,并没有随着年龄的增加。大多数分量表与年龄密切相关(除了顶叶和海马分量表)(r= 0.16 - -0.27,P=措施-.044)。
变化的工具与分数的函数年龄(一个)和MMSE (B)。工具与分数的关系随着年龄(一个)可以被描述使用线性回归y = a + bx。恒星和虚线代表MCI (b = 0.30 = 3.70,r= 0.30,P台端面应=),打开圈,虚线代表CN (b = 0.47, =−18.33r= 0.47,P=措施),圆圈代表广告(P> . 05)。工具的关系与MMSE评分(B)可以被描述使用线性回归y = a + bx所有科目,= 28.33,b =−0.21,r= 0.20,P= .009。
工具与总分之间的负相关和MMSE评分观察对象(r=−0.21,P= .009;图2B)。基底神经节(r=−0.37,P<措施)、额叶(r=−0.23,P= 04)、脑干(r=−0.17,P= .034)和海马区(r=−0.17,P= .038)分量表均与MMSE分数。
的工具与总分与CN萎缩严重程度增加(r= 0.31,P<措施),而不是在MCI或广告主题。工具与总分(图3)和大多数分量表(除了海马内部氧化物)与leukoaraiosis (r= 0.55,P<工具与总分的措施;r= 0.29 - -0.49,P<分量表的措施)。Leukoaraiosis工具与可变性的占29.6%,而诊断占10.6%,患者的1.1%。年龄、性别、和萎缩是微不足道的多变量模型。注意,在CN leukoaraiosis对工具的影响更明显(31.8%)和MCI(33.8%)比广告(18.1%)。的工具与总分的78.9%的个人广告从那些CN (图4)科目。
工具与总分在不同级别的leukoaraiosis。leukoaraiosis水平之间的显著差异被发现在每个诊断。
中华民国的工具与分数确定个人与广告和CN(实线:AUC = 0.789;95%可信区间,0.688 - -0.891)。虚线代表AUC = 0.50。
71年的MCI患者,18例(25.4%)在12个月内转化为广告。大部分的转换器的工具与总分高于工具与MCI组平均值(16.38±4.79 nonconverters转换器和14.62±3.44)。更高的工具与相关系数,观察leukoaraiosis转换器(r比nonconverters (= 0.71)r= 0.54,P< . 01在这两种情况下)。
讨论
这是第一次尝试理解整个大脑工具在广告和MCI先生利用成像。结果显示更高的工具与广告频率。工具的分布和严重程度与年龄、认知能力下降,白质改变和脑萎缩。这一发现强烈表明,广告与重要的相关小血管损伤,根据白质病变和萎缩。
观察,不仅是工具更频繁地出现在广告但这工具的严重性也不同血管赤字表明工具可能是一个独立的特性表明系统性血管疾病与脑动脉的参与。这是在支持当前的文献表明工具表明大脑微血管疾病和系统性血管疾病密切相关。11- - - - - -13
增加AD-associated工具与衰减的白质提出了组织学研究。23,24高衰减的工具与基底神经节先生在广告中也发现了其他成像研究和提出了广告与血管性痴呆。11我们的数据与这些研究结果相一致。此外,我们的数据显示,整个大脑的工具与衰减(ie,不仅仅是白质)在广告和MCI高于CN科目。等机制并不完全清楚,但可能包括增加广告neuropathogenesis血管危险因素的影响。25,26- - - - - -28
我们的结果表明,工具和leukoaraiosis变化相关,尽管它们可能代表大脑的不同方面的变化,疾病可能会影响的方面超过1日。似乎改变工具的特征是不完全相同的白质病变,更容易受到广告病理学的影响,如图所示的区别。工具和leukoaraiosis之间是否存在因果关系尚不清楚。即便如此,leukoaraiosis更加突出比其他全球萎缩等因素为工具,在当下,其他的研究一致。19,29日,30.事实上,工具和leukoaraiosis有相似的发病机理;两者都是由组织液的缓慢闭塞引起的沉积β淀粉样蛋白在大脑皮层和leptomeningeal动脉广告。24,31日众所周知,工具与患病率的增加与先进的年龄,3,4和我们的数据验证。我们的数据进一步表明,随着年龄的关系(萎缩)随诊断(即,一个更强大的关系在CN患者个人和它消失)。这一结果并不令人惊讶:复杂的因素可能与广告有关的过程,除了与年龄有关的血管负担,这可能影响其他neuropathologic工具形成和变化。24,31日
注意工具的差异在广告中,基底神经节地区MCI, CN组。这些可能作为一种新的标准诊断。11然而,目前基底神经节子结构(例如,尾状核、豆状核物质innominata,等等)尚未分离的工具与评级,它并不是理解是否子结构在这个地区可能会比其他的更重要。这样的分离似乎是有益的因为工具与频率的变化被发现在基底神经节子结构,相关的功能解剖学特征。3,32未来的研究应该考虑到这一点。
我们的数据进行解释时必须特别谨慎。本研究应用T1WI评分工具。以前的研究已经表明3 d T1WI可能优于T2WI可视化工具;然而,它可能不是最优的。11即便如此,T1WI最访问序列,一再为检测工具用来显示的优势。三维高分辨率T1WI尤其吸引人,考虑到它可以显示工具优于其它成像涉及交叉缺口。3在多个脑区,工具与被检测到100%的受试者与广告或MCI和健康对照组。这些发现在很大程度上归功于改进信号intensity-to-noise比先生和成像对比度更高成像领域的优势3,4以及高分辨率T1WI,甚至可以允许小型可视化工具。3,11
此外,很难完全排除小腔隙梗死灶的工具。这是在基底神经节区和脑干,众多的信号强度变化存在的地方。虽然小陷窝和工具有不同的病理特性,他们有时可以在MR成像有相似的表象。另一方面,在实践中,工具似乎有一个大小上限,很少达到直径5毫米。hypointensities T1WI上更容易陷窝而不是工具是否≥5毫米。3,4工具也有锐利的边缘,而陷窝可能显示不规则的边缘,因为胶质增生病变。此外,工具通常是对称的,而陷窝不对称地分布在整个半球。在这项研究中,腔隙梗死(> 5毫米)被发现在< 5%的受试者,3组之间无显著差异。
视觉尺度,评级本身是不精确的,而体积测量。特别是,白质的变化可以用体积比使用评定量表。即便如此,视觉等级量表要快得多,不需要输入和密集的专家,因此,适用于临床和研究环境,尤其是当时间是一个问题。当前的评级系统是改编自有效的扩展系统,包括详细的具体地点的分量表来提高可用性。
结论
本文评估了放射特性的工具与广告,MCI, CN科目。工具提出了在多个大脑结构密度较高的广告和MCI患者与正常组相比老化。工具的分布和严重程度与年龄、认知能力下降,白质的变化。这项研究提供了新的证据表明广告与小血管损伤,按照其他大脑的结构性变化。因为目前的研究主要有横断面设计,目前尚不完全清楚扩张工具之前临床明显的广告的发展。先生在未来,大规模纵向成像研究结果对于痴呆和/或认知能力下降将有助于验证工具的功能是否可以用来帮助诊断。
确认
感谢华贵的刘博士帮助两分的评估、可靠性和卡门·阿奇博尔德,冬青Bell和伊丽莎白·范德莫伦校对的手稿。
脚注
本文的数据用于制备得到ADNI数据库(www.loni.ucla.edu/ADNI)。因此,调查人员在ADNI导致的设计和实现ADNI和/或提供数据,但没有参与分析或写这份报告。许多coinvestigators ADNI是努力的结果从一个广泛的学术机构和私人企业。首席研究员迈克尔·w·维纳,医学博士,VA医学中心和加州大学,旧金山。ADNI调查人员可以在一个完整的清单http://www.loni.ucla.edu/ADNI/Collaboration/ADNI_Manuscript_Citations.pdf。
显示文章与在线补充表。
披露:数据收集和共享这个项目由ADNI(美国国立卫生研究院的资助U01 AG024904)。ADNI是由美国国家老龄问题研究所资助,国家生物医学成像和生物工程研究所,并通过慷慨的贡献如下:雅培,阿斯利康AB,拜耳先灵葆雅制药公司百时美施贵宝,卫材全球临床开发,Elan公司基因泰克,通用电气医疗集团,葛兰素史克,Innogenetics,强生,礼来公司,Medpace公司,默克公司和有限公司,诺华公司,辉瑞制药(pfe . n:行情),f·霍夫曼-罗氏公司,先灵葆雅,Synarc Inc,惠氏,以及非营利组织合作伙伴,阿尔茨海默病协会和阿尔茨海默氏症药物发现的基础上,从美国食品和药物管理局与参与。私营部门贡献ADNI促进了美国国立卫生研究院的基础(www.fnih.org)。授权者组织是加州北部研究和教育研究所和阿尔茨海默病的研究协调合作研究的加州大学,圣地亚哥。ADNI数据传播神经成像实验室的加州大学的洛杉矶。这项研究也支持了新斯科舍省医疗研究基金会(格兰特NSHRF-MED2086),首都医疗研究基金会(格兰特CDHA-RO33),中国国家自然科学基金(批准30730036),中国的国家基础研究计划(973计划2010 cb732500),美国国立卫生研究院拨款P30 AG010129, K01 AG030514,和Dana基金会。魏陈收到了加拿大国家研究委员会奖学金从中国教育部联合博士生。
表明非订阅者开放获取www.ajnr.org
引用
- 收到了2010年的10月25日。
- 接受修订后2010年12月30日。
- ©2011年由美国神经放射学杂志》上
