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目的：慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)以不完全可逆的气流受限为特征,可造成脑部供氧不足,导致脑细胞损伤。本研究利用基于磁共振成像的多种分析方法,探讨COPD患者脑灰质和白质的变化,为理解COPD患者生理和心理变化提供理论依据,并为临床治疗提供依据。
材料和方法:1.研究对象自2009年12月到2011年10月在中山医院收集的25例稳定期慢性阻塞性肺病患者作为研究对象。社会招募的25例与患者组年龄、性别及教育程度等匹配的志愿者作为对照组。
方法：所有被试在磁共振扫描前都进行一系列的认知测试、心肺功能和血气分析等生理检查。被试采用3.0T西门子磁共振系统进行头部扫描,序列包括自旋回波(spin echo,SE)T1加权成像、T2加权成像、三维磁化准备快速梯度回波(3DMRPRAGE)T1加权成像和弥散加权平面回波成像(diffusion-weighted echo planarimaging,DW-EPI)。基于体素的形态测量(voxel-based morphometry,VBM)方法分析脑灰质体积和密度。基于纤维束骨架的空间统计方法(tract-based spatialstatistics,TBSS)分析白质纤维束的部分各向异性(fractional anisotropy,FA)、径向扩散率(λ1)和纵向扩散率(λ23)。
结果：
1.与对照组相比,COPD患者脑灰质密度显著性降低的脑区主要集中在边缘系统和旁边缘系统。具体区域包括右侧直回、左侧中央前回、双侧扣带前回和中回、双侧颞上回、双侧岛叶前端、双侧丘脑/丘脑后结节以及双侧尾状核。
2.与对照组相比,COPD患者脑灰质体积显著性减少的区域包括额叶(双侧直回,双侧眶回和角回、左侧额上回和中回)、右侧岛叶、扣带回(左侧扣带前回和中回,右侧扣带中回)、右侧丘脑/丘脑后结节、右侧尾状核、右侧豆状核、右侧海马旁回和左侧杏仁核。
3.与对照组相比,TBSS结果显示,COPD患者在双侧辐射冠、双侧上纵束和下纵束、双侧视辐射、双侧舌回、双侧海马旁回和穹窿出现FA值显著下降。FA值下降的区域伴随着λ3的显著增加,而λ1没有明显改变。
4.与对照组相比,COPD患者在简单智能量表(Mini Mental StateExamination,MMSE)、图形记忆和视觉再生认知测试能力显著降低。COPD患者部分差异脑区的灰质密度与动脉血氧分压和视觉认知测试得分显著正相关,而与病程负相关。COPD患者额下回的角回区域灰质体积与图形记忆得分显著正相关。
结论：COPD慢性缺氧导致局部脑区灰质密度和体积的降低,同时伴有白质微结构的异常变化。局部脑区的损害与疾病严重程度及心理指标相关,提示受损脑区可能参与了COPD患者病理性心肺功能的调节,并可能还与其认知能力下降有关。