目的利用弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)技术,通过放置感兴趣区(region of interest, ROI)的方法,测量2型糖尿病患者脑白质微结构改变情况,并分析各测值与临床各指标的变化趋势,探索2型糖尿病是否对脑白质微结构有影响及临床危险因素,从而为2型糖尿病患者的临床诊断、分析、疗效与预后评估提供客观的影像学依据。材料与方法1.研究对象研究被试包括60人,其中T2DM组32人,全部来自南方医院住院及门诊病人,健康对照组28人,10例被试者从本研究中排除,包括6例T2DM(2型糖尿病)患者(2例由于头动伪影,1例MR平扫显示颅内占位性病变,3例MR平扫显示脑白质ARWMC评分大于1分),4例健康对照组受试者(1例由于头动伪影,3例ARWMC评分大于1分),余下50例被纳入本次研究：26例T2DM患者(男：12例,女：14例,年龄60.9±6.8),24例正常健康对照组(男：11例,女：13例,年龄：63.6±5.4)。所有患者均为门诊、体检或住院病人,均行临床神经精神系统检查,心电图、胸片、血压及血液生化学检查,其中血液生化学检查包括空腹血糖、糖化血红蛋白、总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白及低密度脂蛋白。T2DM患者纳入标准：2型糖尿病患者符合2010年ADA诊断标准与分类标准,即：1.A1C≥6.5%(试验应采用经NGSP认可并符合DCCT检测标准的方法进行检测)2.空腹血糖(FDG)≥7.0mmol/L(126mg/dL)(空腹的定义为至少是8h未摄入热卡)3.OGTT试验2h血糖≥11.1mmol/L(200mg/dL)(依照世界卫生组织(WHO)推荐的执行方法,将75g无水葡萄糖溶于水中作为糖负荷)4.有高血糖的症状或者高血糖危象,且随机血糖≥11.1mmol/L (200mg/dL)如无高血糖的症状,标准中的1-3项应进行复查；其中,高血糖症状包括典型的“三多一少”(多饮多食多尿及体重减轻与恶心、呕吐及皮肤干燥等)T2DM患者排除标准：1.影响任何测试的视力、听力、语言交流困难及肢体活动障碍者；2.临床期认知功能减退者；3.内分泌疾患者或影响认知功能的精神及神经疾病等；4.肝、肾功能不全、冠心病、脑血管意外(出血或者缺血性脑血管病)及肿瘤、外伤、感染或有中枢神经系统障碍的体征(失语、偏瘫、偏深感觉障碍等),诊断为高血压及近2年内有TIA发作病史者；5.酒精依赖以及其他精神药物滥用者6.糖耐量减低或空腹血糖受损、糖尿病急性代谢并发症、曾有严重低血糖发作及酮症酸中毒者。7.高血压患者(收缩压大于140mmHg,舒张压大于90mmHg)8.被试常规MR扫描异常(脑室明显扩大、脑萎缩、肿瘤、梗塞等,如果在Flair及T2WI上见到任何白质改变,则采取ARWMC Wahlund评分规则,即白质改变定义为在T2WI和PD/Flair图像上大于5mmm边界不清的高信号病灶,腔梗为大于2mm脑脊液信号样病灶,小于2mm病灶认为是血管间隙(除前联合区域以外),主要分5区评分：(1)双侧额叶；(2)顶枕叶；(3)颞叶；(4)幕下小脑及脑干；(5)基底节区。(病人得分大于1分予以排除)。正常对照组入选标准：智力发育正常,年龄、性别、文化程度与T2DM组相匹配的健康人,无糖尿病史,血糖及血压、血脂正常,无心、肝、肾疾病,无酒精及药物依赖史,无确认的影响认知功能的神经及精神病史,既往无神经系统的外伤手术史及神经系统其他疾患,常规颅脑MRI检查无明显阳性发现者、神经系统检查无明确阳性体征,无各种潜在影响中枢神经系统的全身性疾病。所有受试者试验前均被告之本研究项目的相关内容,并签知情同意书。2.磁共振DTI数据采集磁共振DTI数据采集使用GE3.0T磁共振扫描仪,并采用8通道相位陈列(神经血管线圈8,NV8)线圈接收核磁共振信号。DTI数据采集之前均进行全脑常规MR扫描,排除影响大脑的器质性疾病(肿瘤、外伤、感染及大面积脑梗塞、出血、寄生虫等疾病)。常规MRI检查包括斜轴位T1WI、T2WI,矢状位T1WI,垂直于海马长轴的斜冠状位T2WI FLAIR.扫描参数如下：轴位及矢状位T1WI(TR/TE=2500/24ms)、T2WITR/TE=5100/130ms),层厚5mm,层间隔1.5mm,NEX=2,矩阵=512×288；斜冠状位T2WI(TR/TE=9000/125ms),层厚3mm,层间隔lmm,NEX=2,矩阵512×256；扫描视野为230×230mmoDTI数据采集采用单次激发自旋回波平面回波序列,平行于大脑前后联合得到全脑轴位弥散加权成像。b=1000s/mm2,共25组图像(25个扩散梯度方向),和一组扩散敏感系数b=0的非扩散加权图像。磁共振扫描具体参数如下：重复时间(TR)=11000ms;回波时间(TE)=71.614ms;翻转角(flip angle)=90°;矩阵(matrix size)=128×128;视野(FOV)=230mm×230mm;激励次数(NEX)=1；层厚(thickness)=2.4mm,层数(slices)=45;层间距(slice gap)=0o3.DTI图像后处理3.1DTI图像后处理软件将DTI原始数据传至ADW4.3工作站,使用GE公司提供的后处理Functool功能软件包进行原始图像处理,首先对所有图像进行移动校正,消除扫描过程中由于检查对象头部轻微移动所导致的配准不良,再选择前后联合平面及内侧颞叶层面进行闽值设定,以提高图像信噪比,最后设置ROI进行各DTI参数测量。3.2感兴趣区及评价指标使用Functool功能软件包获得b=0的T2WI图、彩色编码图、各向异性分数(fractional anisotropy, FA)图、表观弥散系数(apparent dififusion coefficient, ADC)图及三个本征值的图像。在FA图上结合DEC及原始图像放置感兴趣区(region of interest, ROI),在前后联合连线平面(anterior commissure-posterior commissure AC-PC line),参照Marco Catani白质纤维解剖标准,按以下方法左右放置感兴趣区ROIs(Fig.lA-E)o左右感兴趣区要尽可能对称。双侧前钳：在内囊前肢(anterior limb of the internal capsule)与胼胝体膝(genu of the corpus callosum)交汇处放置第一个感兴趣区(26mmm2),紧接其后放置二个大小相同的感兴趣区；胼胝体膝(genu of the corpus callosum)与压部(splenium of the corpus callosum)中央位置各放置一个感兴趣区(41mm2),双侧后钳：左右各放置2个大小相同ROIs (33mm2),起始第一个ROI放置在胼胝体压部与外矢状层交汇的地方,尽量按纤维走行左右再顺序各放置两ROIs。双侧内囊(internal capsule)左右各对称放置4个大小相同的感兴趣区,每个病人的感兴趣尽量趋向一致。在内侧颞叶平面,放置双侧下纵束的感兴趣区ROIs,左右各镜像放置四个大小相同的感兴趣区ROIs,起始ROI的放置在双侧大脑脚前方,再按顺序左右依次各放3个ROI(32mm2)。测量各纤维ROI的FA值、最大本征值(λ1)、中间本征值(λ2)及最小本征值(λ3),并计算MD=(λ1+λ2+λ3)/3、AD=λ1、TD=(λ2+λ3)/2,以FA、MD、AD、TD为评价指标。前钳、后钳及双侧内囊、下纵束FA、MD、AD、TD取两医生测量的平均值。为了保证ROIs法的信度,测量由两名影像医师完成,组间信度系数计算由以下方法完成：由两名医生完成我们的病例组及对照组的测量工作：两名医生在互不干扰且对两试验组各情况不知悉的情况下,分别独立测量双侧前钳、胼胝体膝部、压部、后钳及双侧内囊、下纵束的FA、MD、 AD、TD,计算两医生的组间信度系数,并保证所有的组间信度系数大于0.86(前钳forceps minor:右侧：right=0.97,左侧：left=0.97;后钳：forceps major:右侧:right=0.92,左侧：left=0.96;胼胝体膝：genu of the corpus callosum=0.96;胼胝体压部：splenium of the corpus callosum=0.92;内囊internal capsule:right=0.89, left=0.90; inferior longitudinal fasciculus, right=0.87, left=0.88)。4.统计学分析应用SPSS16.0软件,首先利用拟合优度(K-S检验)及Levene方差齐性检验来评价两组数据的一致性,方差齐则使用两独立样本t检验的统计方法,评价2型糖尿病患者组与正常组之间年龄、受教育程度、血压、血脂、BMI的差异,采用卡方检验评价两组被试之间性别差异。方差不齐则采用矫正t检验。患者组每条纤维FA、MD、TD、AD值分别对照组进行对比,左右侧分开比较,p<0.05认为有统计学意义。采用Pearson相关分析方法对2型糖尿病患者组白质纤维的FA值、MD值、TD值、AD值与病程、糖化血红蛋白、空腹血糖、总胆固醇、甘油三酯、HDL、LDL、ARWMC评分作相关性分析。并根据得到的p值及相关系数拟合出直线方程。最后控制年龄因素,再用偏相关分析法做出T2DM患者组白质纤维FA值、MD值、TD值、AD值与与病程、糖化血红蛋白、空腹血糖、总胆固醇、甘油三酯等的相关性分析。最后统计每个危险因素造成的每条感兴趣纤维束(共10条)4个DTI参数(FA,MD,AD,TD)改变的阳性个数(总共40个参数指标),及每条感兴趣纤维束在所有相关危险因素(5个危险因素)作用的情况下4个DTI参数(FA,MD,AD,TD)改变的阳性个数(共20个参数指标),最后利用卡方检验算出各组间阳性率的差异,p<0.05有统计学意义。从整体上初步评估哪些危险因素的危害比较大,且哪些白质纤维束受累情况比较严重。结果1.各组临床指标之间符合正态分布及方差齐性检验,其中,被试者均为右利手,男女性别(χ2=2.143,p=0.303)、年龄(t=0.136,p=0.892)及受教育程度(t=1.414,p=0.162)、ARWMC (t=-0.267, p=0.791)、MMSE (t=0.867, p=0.390)对照组与患者组无明显差异；患者组BMI (t=10.450, p<0.001)、收缩压(t=4.954,p<0.001)、舒张压(t=6.379,p<0.001)高于正常对照组。糖尿病病人患病时长(6.0±1.6)年,糖化血红蛋白为(7.2±0.94)%。2.DT1结果：两样本均符合正态性分布及方差齐性。T2DM组与对照组各组间ROI评价指标差异性比较：2.1患者组采用两独立样本t检验进行T2DM患者组左、右侧白质纤维分别与对照组比较,结果发现患者组双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、右侧下纵束(RILF)、胼胝体膝部(CCG) FA值低于对照组：患者组双侧前钳(BFMA)、右侧后钳(RFMI)、右侧内囊(RIC)、右侧下纵束(RILF)及胼胝体膝部(CCG) MD值较正常对照组升高；患者组与正常组AD无统计学差异；患者组双侧前钳(BFMA)、右侧后钳(RFMI)、右侧下纵束(RILF)TD值正常组较对照组升高。(具体见表2A-D)。2.2患者临床体检、血液学指标与其各ROI评价指标的相关性分析：2.2.1本组采用pearson相关分析病程、糖化血红蛋白、空腹血糖、BMI、ARWMC、MMSE值、收缩压、舒张压、总胆固醇、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、血浆甘油三酯与各ROIs评价指标的相关性。结果发现ARWMC值、MMSE值、收缩压、舒张压、总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白与各ROIs评价指标当中未见到明显的相关性。a.患者病程与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、双侧内囊(BIC)、胼胝体膝部(CCG) FA值呈负相关；与双侧前钳(BFMA)、右侧后钳(RFMI)、右侧内囊(RIC)、右侧下纵束(RILF)、胼胝体膝部(CCG) MD值呈正相关；与双侧前钳(BFMA)、胼胝体膝部(CCG) AD值呈正相关；与双侧前钳(BFMA)TD值呈正相关。b.患者糖化血红蛋白Hlblc(%)与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、右侧下纵束(RILF)、胼胝体膝部(CCG)FA值呈负相关；与双侧前钳(BFMA)、胼胝体膝部MD值与正相关；与右侧前钳(RFMA)及胼胝体膝部(CCG) AD值正相关；与右侧前钳(RFMA) TD值整相关。c.空腹血糖与双侧胼胝体前钳(BFMA)、双侧胼胝体后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、胼胝体膝(CCG) FA值呈负相关；与双侧前钳(RFMA) MD值呈正相关。与左侧前钳(LFMA)、左侧后钳(LFMI)正相关。d.B M I与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、右侧下纵束(RILF)、胼胝体膝部(CCG)FA值呈负相关；与双侧前钳(BFMA) MD值呈正相关。与右侧前钳(RFMA) AD值呈正相关。e.血浆甘油三酯与双侧胼胝体前钳(BFMA)、双侧胼胝体后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、胼胝体膝部(CCG) FA值呈负相关；与右侧内囊(RIC)呈正相关。2.2.2本组控制年龄影响因素后,采用偏相关分析,分析病程、糖化血红蛋白、空腹血糖、BMI、血浆甘油三酯与各ROIs相关性关系。a.病程与双侧前钳(BMFA)、双侧后钳(BMFI)、右侧内囊(RIC)、胼胝体膝(CCG) FA值与呈负偏相关；与双侧前钳(BFMA) MD值呈正偏相关。b.糖化血红蛋白Hlblc (%)与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、双侧内囊(BIC)、右侧下纵束(RILF)、胼胝体膝部(CCG)FA值呈负偏相关；与右侧前钳(RFMA)、右侧内囊(RIC)、右侧下纵束(RILF)、胼胝体膝部MD值呈正偏相关；与右侧前钳(RFMA)呈正相关。c.空腹血糖与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、右侧下纵束(RRILF)、胼胝体膝部(CCG) FA值呈负偏相关。d.BMI与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、胼胝体膝部(CCG)FA值呈负偏相关；与右侧前钳MD值呈正偏相关。e.血浆甘油三酯与双侧前钳(BFMA)、双侧后钳(BFMI)、右侧内囊(RIC)、胼胝体膝部(CCG) FA值呈负偏相关；与右侧内囊(RIC)TD值呈正偏相关。具体见表(3A-4E)。3.各个危险因素对于脑白质纤维束的影响是有差异的,以病程及糖化血红蛋白这两个危险因素使脑白质受累纤维束总数相对最多,引起DTI各参数改变的数目也最多；每条感兴趣纤维束在各个危险因素作用下受累情况也是有差异的,以双侧额叶前钳对于各危险因素最为敏感,病程、糖化血红蛋白、空腹血糖、BMI、甘油三酯均会对额叶前钳造成不同程度的影响。结论：1.DTI可以无创有效的研究2型糖尿病患者脑组织结构的改变。FA与MD值在评价与糖尿病患者脑组织微白质结构改变的关系较AD值与TD值更为敏感。2.无中、重度认知障碍的2型糖尿病患者可产生较广泛的大脑双侧半球的白质结构的异常,多条主要白质纤维的FA值减低及MD值升高,部分白质TD升高,但AD值未见明显改变。其原因提示2型糖尿病患者存在的高血糖及胰岛素抵抗状态可能引起微血管病变,包括微血管出血,微梗塞灶等等,从而导致脑白质纤维束发生脱髓鞘或轴索损伤改变。3.pearson相关性分析显示病程、糖化血红蛋白含量、空腹血糖、血浆甘油三酯及BMI指数可能对脑白质产生不同程度的影响,以FA值及MD值的改变较为显著,可见不同程度的FA值减低及MD值升高,以双侧前钳(BFMI)、后钳(BFMA)、右侧内囊(RIC)、下纵束(RILF)、胼胝体膝部(CCG)影响较为明显。部分脑区也可见到散在的AD及TD值的升高。偏相关分析控制年龄这一影响因素时,有ROIs指标有统计学差异的白质纤维明显减少,在糖尿病患者中分析白质改变时,年龄需要作为一个重要考量的协变量指标。4.病程及糖化血红蛋白含量对于脑白质个DTI参数指标改变的影响最大,双侧额叶前钳(BFMI) DTI各参数指标的改变受病程、糖化血红蛋白、空腹血糖、BMI及甘油三酯影响程度最大。5.糖尿病病理机制尚不明确,多种因素混杂作用,是否存在多因素的协同或拮抗作用尚不明确,对于脑白质结构的影响是否能用单一的线性相关性解释尚不确定,还需要长时间大样本的,有意识控制某些危险因素的临床调查研究。