多模態(tài)磁共振成像技術(shù)在血管性認(rèn)知損害評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

周建國(guó)，符大勇，盧明聰，孟云，劉曉麗

多模態(tài)磁共振成像技術(shù)在血管性認(rèn)知損害評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

周建國(guó)1，符大勇1，盧明聰1，孟云1，劉曉麗2

1.南京中醫(yī)藥大學(xué)連云港附屬醫(yī)院放射科，江蘇連云港 222004；2.南京中醫(yī)藥大學(xué)連云港附屬醫(yī)院康復(fù)科，江蘇連云港 222004

血管性認(rèn)知損害（vascular cognitive impairment，VCI）是由腦血管病危險(xiǎn)因素或腦血管病引發(fā)的認(rèn)知損傷，嚴(yán)重者表現(xiàn)為癡呆。VCI的影像學(xué)檢查方法主要包括結(jié)構(gòu)磁共振成像、彌散張量成像、靜息態(tài)功能磁共振成像、磁共振波譜法等技術(shù)，可從形態(tài)學(xué)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及腦卒中部位等方面評(píng)估腦的微觀結(jié)構(gòu)變化與VCI之間的相關(guān)性。本文對(duì)多模態(tài)磁共振成像技術(shù)在VCI評(píng)估中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

血管性認(rèn)知損害；彌散張量成像；靜息態(tài)功能磁共振成像；磁共振波譜法

認(rèn)知是人腦的高級(jí)功能，其產(chǎn)生的生理解剖學(xué)基礎(chǔ)是大腦皮層。人腦功能主要包括視空間、執(zhí)行功能、命名、記憶力、注意力、語(yǔ)言、抽象能力、回憶及定向力等。我國(guó)居民人口老齡化日益加重，腦血管疾病的發(fā)生率亦明顯增加。血管性認(rèn)知損害（vascular cognitive impairment，VCI）成為腦卒中患者的主要致殘?jiān)颍瑖?yán)重降低患者的生活質(zhì)量[1]。

依據(jù)認(rèn)知功能障礙的輕重程度，VCI可分為非癡呆性血管性認(rèn)知損害（vascular cognitive impairment no dementia，VCIND）、血管性癡呆和混合性癡呆[2]。其中，腦小血管病變與認(rèn)知障礙的關(guān)系更加密切[3]。目前，VCI的診斷主要基于各類神經(jīng)認(rèn)知量表、患者的臨床病史及影像學(xué)改變。VCI的影像學(xué)檢查方法尚缺乏統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)，多模態(tài)磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技術(shù)為VCI的診斷提供影像學(xué)依據(jù)，多種技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用有助于提高VCI的臨床診斷準(zhǔn)確率[4]。MRI通過(guò)顯示VCI患者腦實(shí)質(zhì)的病理學(xué)改變，從而對(duì)VCI的發(fā)病機(jī)制及生理、病理學(xué)變化進(jìn)行深入分析，為疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中開展腦結(jié)構(gòu)和功能研究提供依據(jù)，并為VCI的早期診斷及與認(rèn)知相關(guān)疾病的鑒別診斷提供影像學(xué)信息[5-6]。

1 VCI磁共振相關(guān)檢查技術(shù)

MRI具有較高的影像分辨率，通過(guò)顯示腦組織解剖學(xué)及生理、病理學(xué)相關(guān)影像學(xué)信息，對(duì)VCI進(jìn)行診斷和分級(jí)評(píng)估。結(jié)構(gòu)磁共振成像（structural magnetic resonance imaging，sMRI）是在T1加權(quán)圖像提取腦皮層所占圖像并測(cè)量其厚度和體積的檢查方法。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）基于活體組織內(nèi)水分子在各方向上的擴(kuò)散強(qiáng)弱，顯示腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束的形態(tài)學(xué)變化，從微觀層面反映纖維束排列的緊密程度及神經(jīng)軸突髓鞘化狀態(tài)，并利用量化的各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）評(píng)估水分子擴(kuò)散各向異性。FA值越大，提示腦白質(zhì)髓鞘化程度越高、神經(jīng)軸索排列越緊密；FA值越小，則提示神經(jīng)髓鞘及軸索存在發(fā)育障礙。對(duì)老年血管性腦白質(zhì)疏松患者，F(xiàn)A值降低提示腦白質(zhì)區(qū)存在選擇性微細(xì)結(jié)構(gòu)損害，其與認(rèn)知功能障礙程度相關(guān)。利用表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）可評(píng)估水分子擴(kuò)散的速度和范圍、量化白質(zhì)纖維束的結(jié)構(gòu)完整性，反映細(xì)胞外間隙大小。通過(guò)平均擴(kuò)散率（mean diffusivity，MD）反映分子整體的彌散水平和腦組織的完整性[7]；其在VCI的早期診斷、患者病情及臨床療效的評(píng)估等方面具有良好的應(yīng)用價(jià)值[8]。

人腦作為高度整合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用靜息態(tài)功能性磁共振成像（rest-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI）技術(shù)可測(cè)量患者無(wú)相關(guān)刺激及任務(wù)執(zhí)行時(shí)腦血氧水平的依賴信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，獲得不同腦區(qū)的活動(dòng)數(shù)據(jù)[9]。輕度VCI患者默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)腦區(qū)的局部一致性值與記憶等認(rèn)知能力呈正相關(guān)；低頻振幅反映的是靜息狀態(tài)下各腦區(qū)自發(fā)性活動(dòng)水平的高低[10]。目前，腦區(qū)間功能連接（funtional connectivity，F(xiàn)C）在認(rèn)知研究中最為常用，F(xiàn)C在時(shí)間層面上的波動(dòng)特點(diǎn)可顯示腦功能的動(dòng)態(tài)變化[11-12]。

磁共振波譜成像是無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)腦組織區(qū)域內(nèi)化學(xué)成分的技術(shù)，基于磁場(chǎng)作用下不同濃度小分子化合物的化學(xué)位移進(jìn)行成像。既往研究顯示，VCIND患者的額葉、顳葉N-乙酰天門冬氨酸/總肌酸降低[13]；VCIND患者大腦后扣帶回及額葉改變最為敏感[14]；優(yōu)勢(shì)腦半球的額顳葉、海馬、丘腦及扣帶回的代謝異常顯示其亦與VCIND關(guān)系密切[15]。海馬區(qū)域磁共振質(zhì)子波譜成像的代謝物濃度改變?cè)缬诤ｑR形態(tài)學(xué)改變，可為VCIND的早期診斷及臨床治療提供影像學(xué)依據(jù)[16]。

2 腦皮質(zhì)結(jié)構(gòu)變化與VCI

位于丘腦–基底節(jié)–前額葉皮質(zhì)下神經(jīng)纖維環(huán)路的破壞是VCI患者認(rèn)知功能障礙的病理基礎(chǔ)，額葉皮質(zhì)損傷與VCI患者注意力下降相關(guān)[17]。既往研究顯示，VCIND患者額葉皮層、胼胝體溝及梭狀回的體積出現(xiàn)萎縮，其可獨(dú)立預(yù)測(cè)整體認(rèn)知功能、心理運(yùn)動(dòng)速度及執(zhí)行功能[18]。大腦皮層的萎縮與精神運(yùn)動(dòng)速度的下降相關(guān)，皮層下萎縮可預(yù)測(cè)所有認(rèn)知指標(biāo)的改變，同時(shí)萎縮量與腦白質(zhì)病變可協(xié)同認(rèn)知功能的降低[19]。sMRI評(píng)估腦白質(zhì)病變患者尾狀核及額葉可預(yù)測(cè)與認(rèn)知功能相關(guān)的腦結(jié)構(gòu)改變[20]。海馬結(jié)構(gòu)是VCI影像學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，不同亞區(qū)亦存有不同的易損性，VCI患者海馬亞區(qū)萎縮較海馬整體萎縮更明顯。

海馬區(qū)域腦梗死的患者可出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間情景記憶損傷，且雙側(cè)海馬對(duì)記憶損傷影響亦不完全一致。基于體素的形態(tài)學(xué)測(cè)量聯(lián)合rs-fMRI的研究發(fā)現(xiàn)，VCI患者左側(cè)顳下回及海馬旁回皮質(zhì)出現(xiàn)萎縮，通過(guò)將海馬進(jìn)行亞區(qū)分割，認(rèn)知障礙患者的左側(cè)海馬下托、前下托、CA4/DG區(qū)出現(xiàn)萎縮，VCI患者雙側(cè)內(nèi)嗅葉皮質(zhì)容積亦出現(xiàn)減少[21]。

《中國(guó)卒中后認(rèn)知障礙防治研究專家共識(shí)》[22]指出，腦卒中發(fā)生責(zé)任血管是否再通及腦灌注是否滿足需求是認(rèn)知障礙發(fā)生的關(guān)鍵因素，關(guān)鍵腦區(qū)包括優(yōu)勢(shì)側(cè)角回、額中回、顳中回、丘腦及優(yōu)勢(shì)側(cè)基底節(jié)區(qū)，VCI相關(guān)腦區(qū)還包含小腦、腦干及其他神經(jīng)纖維。一組評(píng)估認(rèn)知障礙患者腦灌注量的研究結(jié)果顯示，患者額葉、頂葉及顳葉皮質(zhì)的腦血流量顯著降低[23]。

3 腦白質(zhì)損傷與VCI

腦白質(zhì)疏松是常見(jiàn)的腦小血管病，其病理改變?yōu)閺浡阅X缺血引發(fā)的神經(jīng)纖維脫髓鞘，認(rèn)知功能障礙是其最為常見(jiàn)的臨床表現(xiàn)。腦白質(zhì)疏松患者出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙的機(jī)制主要是皮層–皮層環(huán)路及額葉–皮層下環(huán)路的神經(jīng)纖維受損，導(dǎo)致額葉–皮層聯(lián)絡(luò)纖維、深部白質(zhì)纖維及杏仁核、海馬、扣帶回等神經(jīng)環(huán)路功能障礙，導(dǎo)致信息提取延遲及錯(cuò)誤信息量的增加。腦白質(zhì)疏松程度與認(rèn)知功能障礙受損程度成正比，評(píng)價(jià)腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損害的程度對(duì)VCI的診斷具有重要意義[24]。DTI結(jié)果顯示，ADC值升高、FA值降低，與認(rèn)知功能障礙程度密切相關(guān)[25]。DTI可通過(guò)顯示腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)及神經(jīng)纖維的損傷程度判斷VCI病理改變，反映認(rèn)知功能早期異常影像學(xué)改變[26]。劉健萍等[27]研究顯示，雙側(cè)額葉的腦白質(zhì)FA值和蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表評(píng)分呈正相關(guān)。腔隙性腦梗死的數(shù)量、容積與認(rèn)知功能關(guān)系的研究顯示，腔隙性腦梗死是人腦信息處理速度與執(zhí)行功能損傷的重要標(biāo)志，亦是VCI的預(yù)測(cè)因子之一[28]。總體及區(qū)域腔隙量可預(yù)測(cè)腦小血管病患者在處理速度、執(zhí)行功能方面的障礙[29]。在額葉皮質(zhì)下回路的微出血及嚴(yán)重程度可預(yù)測(cè)癡呆的進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)[30]。

4 小結(jié)與展望

多模態(tài)MRI技術(shù)的發(fā)展為VCI的診斷提供了影像學(xué)依據(jù)。sMRI、DTI、rs-fMRI可在腦組織形態(tài)學(xué)及腦卒中發(fā)生的部位、范圍等方面顯示腦微觀結(jié)構(gòu)的變化，基于此為VCI的診斷及臨床預(yù)后評(píng)估提供影像學(xué)依據(jù)。多模態(tài)MRI技術(shù)在VCI診斷中的聯(lián)合運(yùn)用有助于提高VCI的診斷準(zhǔn)確率，但挑戰(zhàn)依然存在。功能影像技術(shù)臨床應(yīng)用尚不充分，VCI病理–影像結(jié)合、多維影像技術(shù)、人工智能技術(shù)融合尚需進(jìn)一步深入研究。基于更高分辨率的神經(jīng)成像技術(shù)可盡早識(shí)別VCI的病理學(xué)特征，亦為疾病的早期診斷、積極的臨床干預(yù)和治療提供影像學(xué)依據(jù)。

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（2022–12–08）

（2023–09–14）

R445.2

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.28.033

連云港市老齡健康科研項(xiàng)目（L202108）

劉曉麗，電子信箱：fsyy01311@njucm.edu.cn