基于3特斯拉MRI的阿尔茨海默病体素特异性区域分析系统(VSRAD) Z值评分与认知表现的关系：临床场景中的实际应用

《IBRO Neuroscience Reports》：Relation between Voxel-based Specific Regional Analysis System for Alzheimer's Disease (VSRAD) on 3-tesla MRI and Cognitive Performances: Practical Application in Clinical Settings

　　

摘要 背景：基于磁共振成像(MRI)的阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)体素特异性区域分析系统(Voxel-based Specific Regional Analysis System for Alzheimer's disease, VSRAD)软件可通过Z值评分量化内侧颞叶结构中海马及海马旁回的萎缩程度，该评分广泛用于临床AD诊断。然而，VSRAD Z值评分能否有效区分正常老龄与认知损害(cognitive impairment, CI)或轻度认知损害(mild cognitive impairment, MCI)尚不清楚。本研究探讨VSRAD Z值评分与记忆表现指数(Memory Performance Index, MPI，由MCI筛查量表MCI Screen, MCIS评定)所量化的认知表现之间的关联，并确定Z值评分的截断值。 方法：对100例非痴呆门诊患者行3特斯拉脑MRI检查，所有MRI数据采用VSRAD分析。感兴趣区(target region of interest, ROI)主要为海马旁回，ROI萎缩程度取ROI平均阳性Z值评分。采用日文版MCI筛查量表(MCIS)评估认知表现，依据MPI将患者分为认知正常组(normal, NL；MPI≥50.2)与低于正常值组(below normal, BNL；MPI<50.2，疑诊MCI)。通过logistic回归分析MPI与VSRAD Z值评分的关系，采用受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线分析确定Z值评分截断值。 结果：62%的患者被MPI判定为BNL组。单因素分析显示BNL组年龄显著更大、受教育年限更短、VSRAD Z值评分显著高于NL组，性别无显著差异。经年龄、性别及受教育年限校正后的MPI与VSRAD测得的Z值评分呈显著负相关(Pearson's r = -0.52, p < 0.001)。以VSRAD Z值评分对BNL分类行logistic回归绘制ROC曲线(AUC = 0.75)，应用约登指数(Youden index)确定VSRAD Z值评分截断值为1.14(灵敏度=62.9%；特异度=84.2%)，用于判别MPI<50.2(BNL)，总准确率73.5%。 结论：VSRAD软件所得Z值评分是与MPI所测认知表现显著相关的独立影响因素。确定Z值评分截断值(1.14)可辅助鉴别正常人群与MCI患者。

该研究发表于《IBRO Neuroscience Reports》。

【研究背景】

随着人口老龄化加剧，认知损害(cognitive impairment, CI)包括阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)、血管性痴呆、路易体痴呆及可逆性疾病（抑郁、心脑血管疾病、糖尿病等）所致CI，给患者家庭及社会带来沉重负担。学界公认CI病因的早期预防与检出对改善预后至关重要，现行轻度认知损害(mild cognitive impairment, MCI)临床实践指南也强调客观识别与管理MCI的意义，但临床场景中仍缺乏简便、客观的MCI筛查手段。目前有两种可便捷整合入临床的客观工具：MCI筛查量表(MCI Screen, MCIS)，可在约10分钟内由工作人员施测，生成0–100分的记忆表现指数(Memory Performance Index, MPI)，以50.2为界值区分正常与MCI（低于50.2判为MCI），其对MCI识别灵敏度95%、特异度88%，对MCI与轻度痴呆判别准确率分别达97%和99%；以及阿尔茨海默病体素特异性区域分析系统(Voxel-based Specific Regional Analysis System for Alzheimer's disease, VSRAD)，是基于磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)的体素形态学分析(voxel-based morphometry, VBM)软件，通过将受检者内侧颞叶（含海马、内嗅皮层）灰质体积与健康同龄对照数据库比对，输出反映局部萎缩程度的Z值评分[Z = (患者体素值 ? 正常对照均值) / 正常对照标准差]，广泛用于AD辅助诊断。既往VSRAD多用于1.5 T MRI( VSRAD-1.5 T )，3 T MRI下VSRAD( VSRAD-3T )应用渐多，但其鉴别MCI与正常老人的效能尚缺乏充分研究。因此，研究人员拟明确3 T MRI下VSRAD Z值评分与MCIS的MPI评分间关系，并确定区分MCI与正常认知的最佳VSRAD Z值截断值。

【主要技术方法与研究对象】

研究人员回顾性纳入2017年5月至2022年3月因主观记忆减退就诊于爱媛县和庄医院(Washokai Sadamoto Hospital)的108例连续门诊患者，排除1例无法完成简易精神状态检查(Mini-Mental State Examination, MMSE)及7例MMSE<24分者，最终分析100例日本籍受试者（女64例；年龄47–90岁，均值75.90±7.56岁），均签署知情同意并经医院伦理委员会批准。认知评估采用日文版MCI Screen(MCIS)，计算经年龄、性别、受教育年限校正的记忆表现指数(MPI)，以MPI<50.2判定为低于正常值组(below normal, BNL，疑诊MCI)，MPI≥50.2为正常组(normal, NL)。影像检查采用GE Signa Excite 3.0 T MRI扫描仪采集高分辨率结构像（矢状位，层厚1.2 mm，翻转角10°，体素体积1.32 mm³），使用VSRAD advance 2软件基于VBM法计算以内侧颞叶（海马及海马旁回）为感兴趣区(region of interest, ROI)的平均阳性Z值评分。统计学分析包括：独立样本t检验与卡方检验比较BNL与NL组基线差异；Pearson相关分析MPI与VSRAD Z值评分关系；多因素logistic回归（后退法剔除不显著协变量）分析VSRAD Z值评分对BNL分类的影响；ROC曲线及约登指数确定VSRAD Z值最佳截断值。所有检验以双侧p<0.05为差异有统计学意义，采用Stata 15.1完成分析。

【研究结果】

■ 结果(RESULTS)

100例受试者中62例(62%)被MPI判定为BNL组。单因素分析显示BNL组年龄显著高于NL组(79.50±4.69岁 vs. 70.03±7.71岁，p<0.001)、受教育年限更短(11.18±1.78年 vs. 12.13±1.80年，p<0.01)、VSRAD Z值评分更高(1.59±0.97 vs. 0.86±0.35，p<0.001)；两组性别比例无显著差异(p=0.827)。多因素logistic回归后退法剔除性别(p=0.827)与受教育年限(p=0.597)后，最终模型保留年龄(OR=1.35, 95%CI 1.17–1.56, p<0.001)与VSRAD Z值评分(OR=3.47, 95%CI 1.29–9.37, p=0.01)为BNL分类的独立预测因子，表明VSRAD Z值升高与认知低于正常（疑诊MCI）风险增加独立相关。经校正后的MPI与VSRAD Z值评分呈中等强度显著负相关(Pearson's r = -0.52, p<0.001)，即内侧颞叶萎缩越重(Z值越大)，记忆表现指数越低。以VSRAD Z值评分预测BNL分类绘制ROC曲线，曲线下面积AUC=0.75；应用约登指数(J=0.47)得最佳截断值为VSRAD Z值=1.14，此时灵敏度62.9%、特异度84.2%，总判别准确率73.5%。

【讨论与结论】

讨论部分指出，本研究证实3 T MRI下VSRAD Z值评分与MPI所反映的认知表现显著相关，并给出区分正常认知与MCI（BNL组）的最佳截断值Z=1.14。此前Oshikubo等(2020)报道诊断AD的VSRAD平均阳性Z值截断为1.57（准确率69.4%），本研究的MCI截断值低0.43，符合MCI阶段内侧颞叶萎缩轻于AD的病理演变规律；但因MCI诊断标准较AD模糊，本研究约登指数0.47偏低，提示该截断值宜作为临床辅助参考而非绝对标准。此外，本研究验证了3 T MRI联合VSRAD在临床MCI早期检测中的应用价值，推荐MPI与VSRAD Z值联合使用，未来需在更大样本、多中心及联合蒙特利尔认知评估(Montreal Cognitive Assessment, MoCA)量表中进一步验证。

结论翻译（取自原文CONCLUSIONS）：

使用VSRAD软件获得的VSRAD Z值是与记忆表现指数(MPI)所测认知表现显著相关的独立影响因素。确定Z值评分截断值(1.14)可帮助鉴别正常受检者与轻度认知损害(MCI)患者。