文摘
摘要目的:评估代谢减退的相关性在海马记忆障碍的病理生理学。
背景:Neurofunctional成像研究,使用软件提供的图像reslicing技术表明,amygdalohippocampal系统的功能障碍导致记忆障碍。然而,代谢和整个海马结构的形态学资料尚未详细评估。
方法:通过倾斜的龙门高分辨率PET扫描仪在一个平面平行MRI海马纵轴确定之前,我们进行了定量测定的葡萄糖代谢的细分海马结构(头、身体、尾巴)10个病人正常的智力与纯粹的健忘症,八AD患者和8个正常人。
结果:虽然杏仁核和海马结构在纯失忆症没有显著不同于正常人的葡萄糖代谢的头部,海马显著低于纯失忆症。在广告中,患者代谢减退被发现一直延伸到杏仁核,海马头,和parietotemporal皮层,以及amygdalohippocampal萎缩。
结论:海马头功能障碍在失忆症患者记忆障碍中起着重要的作用。进一步代谢障碍amygdalohippocampal系统和周围协会皮层反映了广告的病理生理学。
内侧颞叶的结构在内存中处理涉及人类。1、2特别是,海马体被认为是重要的记忆力或整合失忆或痴呆。3宠物的一些研究显示,正常的能源消耗在内侧颞区相对较低4、5,有轻度AD患者海马葡萄糖代谢。6这些研究结果获得的图像格式变换技术,使用软件reslice transaxial层析数据到二级海马纵轴平行平面图像(HAP)或垂直HAP(日冕reslicing)评价海马代谢。常规PET成像与二次重新格式化的缺点是转换的层析数据采样使用低空间分辨率PET扫描仪的很大一部分时间间隔超过10毫米,导致错误的增加由于部分容积效应,特别是在评估小结构的新陈代谢。形象改造与统计参数映射是一种强大的工具预测轨迹负责疾病实体,但multimorphism病理海马可能导致解剖大脑错误归一化后的图像标准模板。因此,一个高分辨率PET扫描仪,可以专注于海马结构是必要的评估代谢改变记忆障碍的疾病。
纯失忆与长期记忆的选择性障碍综合征在缺乏其他智力或认知缺陷。记忆障碍也是最早的表现形式之一的广告,7号到9号以知识恶化。尸检证实的研究表明,海马体毗邻结构对长期记忆的形成至关重要,1、2、10 11评估是很重要的体内功能内侧颞结构如海马和杏仁核在这些病人。的头海马CA1的由一个更大的部分,12脆弱的阿尔茨海默病大脑13或大脑缺氧导致失忆。14特别是高分辨率PET扫描仪和龙门倾斜系统允许体内能量代谢的评价海马头部分没有reslicing层析数据通过调整扫描仪的transaxial方向平面平行于偶然,它提供了一个良好的海马结构的解剖描述从头到尾。15
在最近的研究中,我们测量了大脑葡萄糖代谢率(CMRGlc)宠物和体积收缩水平与MRI海马和杏仁核调查是否减少代谢以及特定地区的结构性变化内侧颞结构有助于病理生理学与纯粹的健忘症和广告。
方法。科目。我们的研究伦理委员会批准的滨松医疗中心。我们检查了10纯健忘症患者(六个男人和四个女人;平均年龄±SD, 55.1±13.9年),八个年龄患者可能的广告(五男三女,61.3±5.2年)由NINCDS / ADRDA诊断16和临床痴呆评定(CDR),17和八个年龄正常人(4男4女,58.1±2.1年)没有神经问题和MRI上没有异常。教育时间分别为12.2±2.3年,平均11.8±2.2年,分别为12.6±2.3岁。纯失忆成立如果病人的诊断显示长期记忆的选择性障碍(例如,故事召回)和正常的表演在短期记忆测试中(例如,数字广度),语言和视觉空间的感知。五个纯失忆症被怀疑患有睡眠呼吸暂停,和三个有严重贫血缺氧史的事故。其他两个失忆症的病因尚不清楚,但据报道这两个严重的打鼾。几乎所有科目执行几个神经心理学测试包括细微精神状态检查,韦氏成人智力量表——,18分测验电池(比喻的,口头的同事I和II,视觉助手I和II,记忆和逻辑)的韦氏记忆量表——,19和语言配对associates记忆测试。患者的广告也与阿尔茨海默病评定量表评估20.(ADAS)。详细的主题特征所示表1。核磁共振研究披露没有异常,除了一些水平的萎缩在内侧颞区纯健忘症患者和广告。
核磁共振成像过程。MRI是使用一个静态执行磁铁(0.3 T MRP7000AD,日立,东京,日本)收购用以下参数:三维(3 d)模式采样,TR / TE (200 msec / 23 msec), 75度翻转角度,2毫米切片厚度没有差距,和256×256矩阵检测海马结构的纵轴。axis定义线切腹侧边界的菌丝层21(图1一个)。空间关系的中心的中心磁场的宠物已经事先校准图片。这个校准允许我们执行定量PET扫描组平行于任意切割MRI飞机通过倾斜PET探测器环。22执行相同的刚性头固定使用热塑性塑料面罩设计用于外科手术在MRI和PET测量。
图1所示。(A, B)测定海马纵轴(A)和(B)感兴趣的区域(ROI)设置,检测后菌丝层(箭头)矢状图像,与龙门宠物进行倾斜平行于这个结构,这是一个好标志在决定整个海马结构的纵向方向(见方法)。(C)不规则的roi,双边的细分杏仁核和海马结构在先生的形象,被放置在相应的宠物形象。一个=杏仁核;H =海马头;B =海马的身体;T =海马尾巴。
宠物测量。宠物进行使用高分辨率扫描仪(SHR2400滨松光学株式会社,Hamamatsu, Japan), with five detector rings yielding nine-slice images simultaneously, and with a tilt gantry system that could be moved from -20 deg to +90 deg.23扫描仪的横向空间分辨率为2.7毫米和5.5毫米的轴向。龙门成立后MRI海马纵轴由平行,一剂185兆贝可(18F fdg是注射和动脉血液采样开始同时定量测定。CMRG1c是基于一个autoradiographic测定方法。24
数据分析。海马细分和杏仁核的边界确定图像先生根据人类海马地图集12和海马核磁共振的结果。15提出了简要,杏仁核在杏仁核(灰质的卵形的质量)的图片,避免高估先生的杏仁核体积周围组织。9海马体的头是指状突起部分,周围划定和海马头部和杏仁核之间的边界被确定为uncal休会分离他们。15海马体的身体被认为是地板的直线部分的侧脑室(颞角),和它的尾巴后,海马体的拱形部分。12
不规则感兴趣的区域(roi)大于两个半极大处全宽度(应用)的应用,可以避免部分容积效应的影响,25被画在杏仁核,26海马结构(头、身体、尾巴;看到图1中,B和C),12日,26日和周围的皮质在参考图像先生使用一个图像处理系统(博士看来,透公司,东京,日本)27在SUN工作站上(Hypersparc ss-20, SUN Microsystems,洛杉矶,CA)。重建的宠物,而图像获得海马纵轴平行,理论上不需要重新定位的过程。但是,在某些情况下在扫描头运动,我们不得不重新安排宠物图像在矢状视图博士通过目视检查使用视图成像软件。核磁共振成像立体像素大小调整宠物规整。这些图像,与相同的三维尺度和PET图像坐标,被用作解剖参考以下宠物ROI分析。ROI设置执行主要由两个技术人员不了解病人的诊断。如果完成了ROI设置格式,图片和PET图像显示与图像先生,然后确定ROI是放置在同一地区在先生和相应的宠物图像。因为海马结构约4.5厘米长,1.5 - 2厘米的宽度和深度的头水平,身体水平和1厘米,一个HAP宠物图像压缩数据6.5毫米厚度的海马体的代谢信息包含在z方向。因此,我们认为在HAP的单个图像ROI价值作为地区CMRGlc(体积)的价值。地区CMRGlc平均每个关注区域是由左、右值。
在容量分析海马地图集的引用12和核磁共振的结果,15我们画了roi海马和杏仁核在五或六个连续的MRI片覆盖这些区域。这个过程被指的重新评估,偶尔其次重新格式化日冕图像垂直偶然。26体积是衡量ROI乘以切片厚度。初步研究该文集的再现性评估使用小矩形对象扫描在分开的日子里表明SD百分比表达的变异系数均值为8.3%。这个值是一致的,在前一个MRI体积研究决定。9
统计数据。统计分析CMRGlc首次使用单向方差分析与事后矫正的执行野生对一个主体因素(集团)与三个层次(广告、纯失忆、控制)和一个intrasubject因素(脑区域组成的五个值后皮质结构在内侧颞区都是平均价值的内侧颞叶)评估代谢水平降低的内侧颞叶。此外,因为没有密切的反应是观察到双向方差分析(即之间的位置。,medial or lateral side of the temporal lobe and types of diagnosis), one-way ANOVA was performed to compare the metabolic effects in either side separately. Statistical analysis for volume was performed using one-way ANOVA with post hoc Scheffe's F-test. Because post hoc multiple comparisons were performed in both analyses, statistical significance was taken asp< 0.05。
结果。临床特点。没有区别之间的智商得分纯健忘症患者和正常对照组,而标志知识恶化患者中观察到的广告(见表1)。短期记忆(数字广度)保存在纯健忘症患者。在语言和视觉记忆测试中的表现也同样纯健忘症患者恶化和广告。ADAS和CDR透露,阿尔兹海默症患者参与本研究在中度严重的范围内。
MRI体积的研究。单向方差分析表明,海马体的平均数量在纯失忆症不不同于正常对照组,而左边AD患者海马容积显著低于其他组(表2)。正确的海马体积AD患者往往更低。纯粹的失忆症的平均杏仁卷往往低于对照组,但差异不显著。然而在AD患者,双边杏仁成交量明显减少与控制的价值观。回归分析显示这些收缩水平之间无显著相关性的海马状突起或杏仁核和CMRGlc值(没有显示)。
宠物的代谢研究。大脑葡萄糖代谢率在内侧颞区显著低于外侧颞区域在正常对照组(表3,图2)。事后测试显示,有一个显著减少CMRGlc外侧颞叶和顶叶皮层在AD患者与正常对照组相比,纯粹的失忆症。
图2。宠物海马纵轴平行平面图像叠加在核磁共振。葡萄糖代谢减少双边纯健忘症患者的海马结构和广告(图片)。在广告中,患者代谢减退也观察到杏仁核和颞顶联合区。颜色栏表示程度的脑葡萄糖代谢率从0到60µmol / 100克/分钟。
内侧颞区域内,CMRGlc海马头部有点高于正常对照组,但差异不显著。单向方差分析表明显著降低CMRGlc海马在纯粹的失忆症,和杏仁核和海马AD患者的头。
讨论。目前的研究集中在体内葡萄糖代谢的定量测定整个记忆障碍患者的海马结构。我们的研究结果与其他宠物研究的结果相一致4、28、29表明葡萄糖消耗人类mesiotemporal地区低于外侧皮质。我们观察在代谢率略有增加海马头在正常受试者表明头地区需要更多的能量比海马结构的其他部分。amygdalohippocampal系统的组分之间的比较表明,只有海马头葡萄糖代谢明显降低患者的纯失忆,而大量的代谢减少被观察到在中央颞区包括海马,杏仁核,和患者的颞顶联合皮质广告。这些发现表明,代谢改变海马头可能是重要的病理生理学改变功能的记忆障碍患者和杏仁核和parietotemporal协会区域可能导致临床表现的广告。这个觉模式在公元后大脑的一部分患者被报道。30-33葡萄糖代谢的内嗅皮层可能受到影响,因为它靠近杏仁核和海马的头,但这旁海马代谢没有检查在我们的研究中,因为先生图像识别领域的困难。
我们使用一个高分辨率的PET扫描仪配备了龙门倾斜系统,使我们关注小结构在任意切割平面图像。然而,无论使用高分辨率扫描仪,部分体积效应在radioisotope-related层析研究始终是一个问题。在当前的研究中我们发现,CMRGlc海马头被减少的纯粹的健忘症患者相对于正常人。这个重要的代谢减少不能归因于部分体积效应由于其体积小或现有的萎缩,因为体积MRI分析显示无显著差异之间的海马体积的正常受试者和纯粹的失忆症。海马和杏仁核的卷AD患者,然而,与其他两组相比显著降低。收缩的程度是总共25 - 30%,支持先前的MRI体积研究的结果。34与纯遗忘的另一个宠物研究一致,35回归分析在当前的研究中没有披露整个海马代谢抑郁之间的相关性及其结构性改变纯失忆或AD患者(没有显示)。限制是,我们的MRI不允许体积测量海马细分。然而,这种缺乏相关性还指出,部分体积的影响并不是一个关键因素影响CMRGlc价值观在我们的宠物。尽管有显著减少AD患者杏仁核和海马的体积,降低代谢病理的广告在这些领域是必不可少的,因为据报道,代谢减退在萎缩的大脑区域一直观察到作为一个真正的生化异常部分容积效应修正后的宠物AD患者的数据。36
海马体的负责人由前部的海马体的弧或海马指状。12指状覆盖大部分的CA1领域,12这是受选择性损害患者的广告吗13和postanoxic健忘症。14目前的研究表明,海马头被更高的能量代谢(虽然不显著)比其他海马子结构在正常科目。这表明,突触传递的能量消耗通过穿甲弹通路37高在这个领域保持适当的认知功能,如新事件的记忆,相反代谢抑郁症在这个地区会导致记忆障碍失忆症患者。这个设想是由以前的电生理学的研究结果显示缓慢,有节奏的活动期间积极探索行为在CA1和齿状回本地化。38病变的CA1字段也造成了严重的损伤保留的新任务39顺行性记忆障碍。40海马头与杏仁核在前面和内嗅皮层表面的包围,发送主要的兴奋性预测到海马的CA1。这种密切的物理距离以及强大的连接关系,反映了这些结构之间的紧密联系41可以解释的必要性高能新陈代谢的海马。
有趣的是,杏仁新陈代谢是保存在纯失忆症而不是广告病人在我们的研究中。人们普遍认为杏仁核参与神经基质的情感行为42和识别人类的情感变化。43在非人灵长类动物也有证据表明,杏仁核的一个重要组成部分的神经系统参与社会行为。44这些发现支持我们的结果没有显示出减少杏仁新陈代谢或卷在纯失忆症既没有情感,也没有社会问题除了记忆障碍。这表明杏仁核主要不是参与维持记忆功能。然而,据报道,杏仁核接受老年性痴呆患者明显退化45AD患者和收缩。9因为扁桃体收到直接从颞顶联合区预测,46连接海马体间接通过内嗅皮层功能改变颞叶和顶叶皮层amygdalohippocampal系统可以改变代谢流,反之亦然。因此,杏仁代谢和体积减少痴呆可能有一个宽领域的影响和可能导致的普遍行为干扰特征的广告。47、48
我们的研究表明,大脑的定量测定葡萄糖或氧代谢利用尖端的PET扫描仪设计专注于感兴趣的小结构,如脑深核、海马、杏仁核,与体积核磁共振分析,检测体内局部代谢异常重要,可能导致疾病的病理生理学。
承认
我们感谢菅野先生他的技术支持。
脚注
收到1997年7月21日。1998年3月11日,接受的最终形式。
