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第一部分:血压正常2型糖尿病患者大脑结构改变的VBM和TBSS研究目的:2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)是全身代谢性疾病,可造成多器官严重并发症,其发病率逐年攀升。T2DM影响中枢神经系统(Central nervous system,CNS),损害患者的认知功能,很大一部分患者最终进展为痴呆。因此,早期揭示T2DM患者CNS改变的神经影像学特征,对于早期干预、延缓或预防认知功能障碍具有重要意义。神经影像学研究发现,T2DM导致CNS的广泛损害,包括大脑萎缩、脑白质完整性受损以及脑血流改变等,这些改变往往与患者认知功能下降显著相关,为明确T2DM患者早期CNS损害提供了影像学依据。遗憾的是,国内外大多数研究并未统一T2DM患者或健康对照的血压背景,不能排除高血压对大脑改变的影响。T2DM患者的高血压发病率为血糖正常者的2倍,且高血压发病年龄要比正常人提早约10年。此外,高血压加重T2DM患者的脑血管损害,高血压合并T2DM患者的CNS结构和功能损害更为严重,也更易出现认知功能障碍。而纳入具有高血压背景的T2DM患者,并不能明确单纯高血糖对大脑的损害。因此,迫切需要纳入血压正常的T2DM患者,揭示单纯高血糖损害大脑的神经影像学特征,并进一步探讨高血糖对双侧大脑的损害是否一致。方法:本研究纳入20名血压正常T2DM患者和20名年龄、性别和教育程度匹配的健康对照。采用3.0T磁共振扫描仪采集大脑3D-T1WI结构像和DTI数据,应用基于体素的形态学分析(Voxel-based morphometry,VBM)和基于纤维束示踪的空间统计分析(Tract-based spatial statistics,TBSS)方法比较两组受试的大脑体积,脑白质各向异性分数(Fractional anisotropy,FA)和平均扩散系数(Mean diffusivity,MD)值的差异,以及两组受试左右侧大脑半球感兴趣区平均FA值和MD值比值的差异。结果:与健康对照相比,血压正常T2DM患者大脑体积未见显著减少(P>0.05);TBSS结果显示,双侧大脑半球白质完整性广泛受损,除胼胝体膝部和体部,与健康对照相比,在T2DM患者左侧大脑半球的内囊前肢、前上部辐射冠、扣带束及上额枕束完整性受损最为显著,FA值和MD值存在显著差异(P<0.05);而右侧大脑半球上辐射冠、后辐射冠、扣带束及上纵束完整性受损最为显著,存在显著差异(P<0.05);双侧大脑半球上辐射冠MD值均升高,以左侧升高更为显著(P<0.05)。结论:在血压正常条件下,T2DM患者双侧大脑半球广泛白质区域完整性降低,以左侧为著;相应脑区的白质完整性受损可能是T2DM导致认知功能障碍的影像学基础。第二部分:认知功能正常的2型糖尿病患者脑结构与海马功能性改变的研究目的:T2DM加速大脑老化,导致患者出现轻度认知功能障碍(Mild cognitive impairment,MCI),部分患者最终进展为痴呆。因此,早期揭示T2DM患者MCI的神经机制,对早期干预、预防或延缓MCI进展为痴呆具有重要意义。以往研究证实,T2DM伴MCI患者,大脑发生广泛的改变,为确诊MCI提供了影像学依据。但是T2DM患者一旦发生MCI,一般病情不可逆转,超过三分之一的患者在5年内进展为痴呆,失去了临床干预的最佳时机。然而,即使T2DM早期患者认知功能正常,高血糖长期作用于大脑,也可能会导致认知功能相关脑区细微的结构和功能改变。检测这些细微改变,可以帮助我们将干预时机前移。因此,我们采用TBSS方法和静息态功能连接分析方法,研究处于认知功能正常阶段的T2DM患者大脑海马功能连接以及脑白质纤维束的可能改变;并探讨脑白质与海马功能连接改变之间是否具有相关性。方法:本研究纳入16例认知功能正常的T2DM患者和24例年龄、性别和教育程度无差异的健康对照。采用3.0T磁共振扫描仪采集DTI数据和静息态f MRI数据。所有受试者进行简易智能精神状态检查(Mini-mental state examination,MMSE)和蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment,Mo CA)。应用TBSS方法结合感兴趣区(Regional of interest,ROI)分析方法比较两组受试的大脑白质FA值和MD值差异;应用功能连接分析方法分别计算双侧海马与全脑的功能连接系数,比较两组受试者海马功能连接的差异。结果:两组受试者MMSE和Mo CA认知评分结果未见统计学差异(P>0.05)。与健康对照相比,T2DM患者大脑体积未见显著改变,认知相关的主要脑区体积未见显著改变(P>0.05);TBSS结果显示患者大脑白质完整性受损,以胼胝体膝部、压部、体部、双侧丘脑后辐射,左侧前辐射冠改变最为显著,FA值及MD值均显著降低(P<0.05)。功能连接分析显示,与健康对照相比,T2DM患者左侧海马与前扣带回、嗅皮质、尾状核和额叶皮质等部位的功能连接降低;右侧海马功能连接降低与左侧海马相似(P<0.05,Alpha Sim校正),主要集中于额叶皮质区;此外,T2DM患者左侧丘脑后辐射FA值降低与左侧海马功能连接降低呈显著正相关,胼胝体压部MD值升高与右侧海马功能连接降低呈显著负相关。结论:认知功能正常的T2DM患者脑白质完整性显著受损,尤以胼胝体各部损伤为著;双侧海马与额叶皮质功能连接降低;海马功能连接降低与脑白质完整性损害显著相关。胼胝体完整性降低和海马与额叶皮质功能连接改变可能是T2DM患者发生MCI的早期影像学标志。