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目的:愉快气味(pleasant odor,PO)与非愉快气味(unpleasant odor,UPO)刺激时嗅觉相关脑区的活化存在差异,目前尚无联合应用PO和UPO评估轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)和阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)的研究。1应用优化嗅觉fMRI技术,分析PO和UPO在正常年轻人全脑和嗅觉相关感兴趣区(region of interest associated with olfactory,ROIawo)的激活差异;2比较正常老年组(normal control eldly person,NC)吸入PO和UPO后全脑和ROIawo的激活差异及与年轻组的异同,评估年龄因素对嗅觉中枢的影响,寻找反映NC嗅觉功能减退的fMRI指标;3比较NC、MCI和AD患者吸入两种气味后全脑和ROIawo激活差异,探索其与临床嗅觉功能评价及嗅觉行为学间的关系,评价联合应用PO和UPO嗅觉fMRI诊断MCI和AD的价值,寻找早期诊断AD的生物学指标。对象与方法:嗅觉正常年轻人(20例,男10例,女10例)和NC(25例,男11例,女14例)。采用Siemens Trio a Tim 3.0T磁共振扫描仪,通过嗅觉刺激器,采用事件相关设计方式呈现嗅觉刺激。选取双侧初级嗅觉皮层(primary olfactory cortex,POC)、海马和眶额回为ROIawo,提取各ROIawo内的激活体素数。比较吸入PO和UPO时全脑激活情况及各ROIawo激活体素数的差异。比较NC与正常年轻人嗅觉fMRI结果的异同。MCI(26例,男9例,女17例)和AD患者(22例,男9例,女13例),以NC为对照组。三组均接受神经心理学量表、嗅觉主观测评、载脂蛋白E(APOE)ε4等位基因、尿AD相关性神经丝蛋白(AD7c-NTP)等检测。嗅觉fMRI检查步骤同上。比较吸入PO和UPO时三组全脑激活情况及各ROIawo激活体素数的差异;分析三组受试者神经心理学量表、嗅觉主观测评等检查结果与嗅觉fMRI结果的相关性;比较吸入两种气味时三组行为学数据的异同。结果:年轻组两种气味刺激时全脑激活的脑区基本相似,UPO较PO全脑激活范围更明显(P=0.01)。NC全脑激活方式与年轻组类似,其活化脑区的范围小于年轻组。年轻组ROIawo激活情况:于POC区(Z=-1.972,P=0.049)和额下回眶部(Z=-2.167,P=0.03),UPO与PO激活体素数存在差异,前者大于后者;于海马和余眶额回,两者无差异(P>0.05)。NC组ROIawo激活情况:于额下回眶部(Z=-2.178,P=0.029),UPO与PO激活体素数存在差异,前者大于后者;于POC、海马和余眶额回,两者无差异(P>0.05)。MCI和AD组ROIawo激活情况:于所有ROIawo,UPO与PO激活体素数均无差异(P>0.05)。NC、MCI和AD组两种气味刺激时全脑激活范围均呈递减趋势。NC、MCI和AD组不同浓度(0.10%,0.33%,1.00%)POC激活:PO刺激时,NC随浓度升高,POC激活体素数先增后减,而MCI和AD组随浓度升高逐渐增多;UPO刺激时,NC随浓度升高POC激活体素数逐渐减少,MCI和AD组随浓度升高依次增多。控制年龄因素时,三组受试者吸入PO和UPO后,POC激活水平与MOCA评分呈正相关(r=0.277,r=0.342,P<0.05),与嗅觉识别阈值评分呈负相关(r=-0.391,-0.371,P<0.01);额下回眶部激活水平与MOCA评分呈正相关(r=0.227,P>0.05;r=0.331,P<0.05),与嗅觉识别阈值评分呈负相关(r=-0.412,r=-0.316,P<0.05)。PO刺激时,三组受试者行为学变化形式无差异(χ2=5.681,P=0.058);UPO刺激时,三组受试者行为学变化形式存在差异(χ2=31.275,P=0.000)。两两比较发现:NC组与MCI组(χ2=7.209,P=0.027)、NC组与AD组(χ2=23.794,P=0.000)、MCI组与AD组(χ2=15.520,P=0.000)均存在差异。结论:无论年轻组还是NC,UPO较PO激活脑区的范围更大。NC活化的脑区范围减小,提示随着年龄增长嗅觉功能的减退。年轻组吸入两种气味时于POC区和额下回眶部激活体素数存在差异,而NC仅在额下回眶部存在差异,可能反映了嗅觉功能减退的自然进程。与NC组相比,MCI和AD组吸入两种气味时ROIawo激活体素数均无差异,推测与AD病理改变累及ROIawo相关。吸入PO和UPO时额下回眶部激活体素数的差异性可以成为区分NC和MCI的生物学指标。随气味浓度的增加,POC区的激活模式显示NC组产生了嗅觉适应;而MCI和AD组均未产生。吸入UPO时POC区的激活模式能够区分NC和MCI,可作为发现MCI的生物学指标。两种气味嗅觉fMRI结果与嗅觉主观评分、临床量表均有相关性,提示吸入PO和UPO的嗅觉f MRI均可评估嗅觉障碍以及与之相关的AD临床进程。吸入UPO后出现呼吸调整的行为学改变,能够反映与个体病情相关的嗅觉障碍的程度,为临床评测嗅觉功能诊断早期AD提供了新方向。综上所述,与单纯PO嗅觉fMRI比较,联合应用PO和UPO的嗅觉fMRI更有助于MCI和AD的评估。