磁共振成像新技術(shù)在輕度認(rèn)知功能障礙診斷中的應(yīng)用

劉祥雛(綜述)，秦 忠(審校)

(綿竹市人民醫(yī)院放射科，四川 綿竹 618200)

輕度認(rèn)知功能障礙(mild cognitive impairment,MCI)是正常老齡與老年性癡呆之間的一種過(guò)渡階段，主要是指老年患者中出現(xiàn)的輕度記憶障礙或者其他認(rèn)知功能障礙，但是病情嚴(yán)重程度達(dá)不到阿爾茨海默病的診斷標(biāo)準(zhǔn)，主要表現(xiàn)為腦白質(zhì)病變，臨床上又可稱為腦白質(zhì)疏松癥(leukoaraiosis，LA)，目前臨床上關(guān)于腦白質(zhì)病變與MCI的關(guān)系日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視[1]。每年10%～15%的MCI患者會(huì)發(fā)展為癡呆,老年癡呆癥患者中有2/3由MCI轉(zhuǎn)化而來(lái)[2]。對(duì)MCI進(jìn)行伸入研究、診斷，有希望發(fā)現(xiàn)和篩選出阿爾茨海默病的高危人群，提供一個(gè)最佳治療時(shí)間窗，預(yù)防或推遲老年性癡呆的發(fā)生。在影像檢查方式上，磁共振成像(magnetie resonance imaging，MRI)、單光子發(fā)射體層攝影(single photon emission computed tomography，SPECT)、正電子發(fā)射體層攝影(positron emission tomography，PET)用來(lái)研究患者腦部結(jié)構(gòu)和功能的改變，目前隨著MRI在本領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相繼出現(xiàn)彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、磁共振波譜分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、功能磁共振(functional，fMRI)，現(xiàn)對(duì)MRI在本領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述。

1 DWI

1.1DWI的原理 DWI是一種新型MRI檢查技術(shù)，用于檢測(cè)組織中水分子的微小運(yùn)動(dòng)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在一定程度上能夠反映出腦白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)改變，對(duì)早期缺血區(qū)極微小的彌散變化，具有敏感的檢出率，比MRI具有更高的診斷準(zhǔn)確率，常用平均彌散系數(shù)值來(lái)表示，主要反映水分子的彌散能力[3]。LA患者由于腦白質(zhì)的慢性缺血，導(dǎo)致脫髓鞘改變，引起平均彌散系數(shù)值升高。常規(guī)的MRI掃描序列不能夠發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在腦白質(zhì)的異常改變，因此DWI在LA診斷方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1.2DWI的應(yīng)用 鐘建光等[4]使用SSEPI序列(啟用3個(gè)彌散梯度場(chǎng))進(jìn)行顱腦缺血DWI檢查，MRI的常規(guī)檢查并不能進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分新鮮缺血灶與陳舊性缺血灶，DWI檢查在陳舊性缺血病灶內(nèi)水分子彌散受限不明顯，新鮮的缺血病灶表現(xiàn)為局部腦組織的細(xì)胞毒性水腫，病灶內(nèi)部的水分子彌散情況顯著受限。Henninger等[5]在Stroke雜志中采用DWI技術(shù)對(duì)LA患者與性別因素的關(guān)系進(jìn)行研究預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的LA在男性大腦內(nèi)具有敏感的急性腦缺血病灶，具有較大的核心梗塞面積與數(shù)量，但是在女性患者中的LA診斷是否具有相同的診斷意義尚需要進(jìn)一步探討。

2 DTI

2.1DTI的原理 DTI是指在彌散加權(quán)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的用于研究人體組織中水分子運(yùn)動(dòng)的一項(xiàng)無(wú)創(chuàng)新型MRI技術(shù)，除了可以用來(lái)觀測(cè)組織中水分子運(yùn)動(dòng)的快慢之外，還能夠清晰顯示腦白質(zhì)纖維束及其走行特點(diǎn)，揭示腦白質(zhì)纖維束的微觀結(jié)構(gòu)信息，是一種新型非侵入性神經(jīng)影像檢查工具，能夠在活體檢查時(shí)繪制顱腦的微觀結(jié)構(gòu)信息，通過(guò)在多方向上施加彌散敏感梯度，在各個(gè)方向上測(cè)量水分子的彌散程度[6]。主要利用水分子的分?jǐn)?shù)各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)來(lái)表示，F(xiàn)A可以反應(yīng)纖維束軸突結(jié)構(gòu)的方向程度，反映結(jié)構(gòu)的完整性，反應(yīng)各向異性的彌散張量強(qiáng)度信息，與髓鞘的結(jié)構(gòu)完整性、纖維的密度及走向一致性均具有密切關(guān)系，能夠反映白質(zhì)纖維束是否完整。FA數(shù)值越大，代表神經(jīng)傳導(dǎo)的功能越強(qiáng)。

2.2DTI的應(yīng)用 聞彩云等[7]利用DTI技術(shù)直觀評(píng)價(jià)MCI患者纖維束損害情況，發(fā)現(xiàn)FA值的降低與認(rèn)知功能的損害程度之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，F(xiàn)A值越低，下降幅度越大，說(shuō)明白質(zhì)纖維束的破壞程度越嚴(yán)重，腦白質(zhì)缺血病灶部位以及看似正常部位彌散程度都是升高的，因此FA值降低，相對(duì)于平均彌散系數(shù)更能說(shuō)明小血管病變認(rèn)知功能損害的早期纖維束的破壞情況。MCI影響大腦的邊緣系統(tǒng)，Bozoki等[8]通過(guò)測(cè)量分?jǐn)?shù)各向異性FA和胼胝體體積，發(fā)現(xiàn)胼胝體體積越小，MCI患者扣帶回的體積減少量越多，因此扣帶回與胼胝體的體積也是MCI的重要診斷依據(jù)。DTI能夠間接反映髓鞘的成熟及老化過(guò)程，能夠檢測(cè)白質(zhì)退變過(guò)程，但是同時(shí)也需要注意到40歲以上的患者腦白質(zhì)平均彌散率增高，各向異性值降低，在利用DTI進(jìn)行腦白質(zhì)病變研究時(shí)要考慮這些因素影響[9-10]。

3 MRS

3.1MRS的原理 MRS是目前唯一能在體外檢測(cè)活體內(nèi)動(dòng)態(tài)生化代謝變化的技術(shù)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于MCI患者的研究之中，正是由于許多疾病的生化改變?cè)缬诤暧^結(jié)構(gòu)異常改變，1H-MRS可以測(cè)定活體組織內(nèi)特定區(qū)域的化學(xué)成分，比常規(guī)MRI檢查能更敏感地發(fā)現(xiàn)疾病的早期病理變化，常用的代謝標(biāo)志物有N-乙酰天門冬氨酸、膽堿、肌醇、肌酸、乳酸、脂質(zhì)等，這些代謝物存在于腦內(nèi)特定的細(xì)胞和代謝中，其中N-乙酰天門冬氨酸、膽堿、肌醇是最主要用于認(rèn)知障礙患者的診斷指標(biāo)，因此能夠反映神經(jīng)元以及軸突的含量、膠質(zhì)增生及能量代謝等的變化信息，在評(píng)價(jià)MCI患者病理生理及代謝情況等方面具有重要參考價(jià)值[11]。

N-乙酰天門冬氨酸能夠反應(yīng)神經(jīng)元的完整度、密度及活力，是公認(rèn)的標(biāo)志物，N-乙酰天門冬氨酸減少反應(yīng)為神經(jīng)元丟失或功能異常。肌醇峰常作為膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物，含量增加能夠反應(yīng)膠質(zhì)增生。肌醇/肌酸增加預(yù)示著人腦認(rèn)知功能的減退，所以肌醇/肌酸的變化程度可以反映海馬的病理學(xué)變化[12]。MCI在進(jìn)展過(guò)程中，肌醇有可能發(fā)生在N-乙酰天門冬氨酸功能降低之前，提示MCI患者的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞改變要早于神經(jīng)元細(xì)胞的改變，海馬區(qū)是人腦記憶功能的重要中樞，MCI患者的最初臨床表現(xiàn)為記憶功能降低，顳葉及扣帶后回的皮質(zhì)代謝與記憶和執(zhí)行功能相關(guān)，能夠提示MCI患者出現(xiàn)認(rèn)知障礙后即將出現(xiàn)的臨床表現(xiàn)，因此，1H-MRS對(duì)海馬區(qū)的物質(zhì)代謝進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)MCI的早期診斷，以及進(jìn)行早期干預(yù)治療[13]。

3.2MRS的應(yīng)用 袁俊亮等[14]選擇側(cè)腦室體部前方的雙側(cè)前額葉白質(zhì)作為感興趣區(qū)，探討了這部分腦白質(zhì)的相對(duì)代謝濃度(N-乙酰天門冬氨酸/膽堿、N-乙酰天門冬氨酸/肌酸、膽堿/肌酸)改變，采用化學(xué)位移成像的多體素分析，對(duì)感興趣區(qū)內(nèi)的任一像素進(jìn)行波譜重建，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知功能降低的LA患者在前額葉白質(zhì)損傷區(qū)的N-乙酰天門冬氨酸/膽堿、N-乙酰天門冬氨酸/肌酸顯著低于健康對(duì)照組，常規(guī)MRI不能發(fā)現(xiàn)LA患者正常腦白質(zhì)區(qū)域的異常改變，但MRS在生化物質(zhì)代謝角度上，能夠早期發(fā)現(xiàn)正常腦白質(zhì)區(qū)域的早期N-乙酰天門冬氨酸/膽堿、N-乙酰天門冬氨酸/肌酸等指標(biāo)異常改變。Kantarci等[15]對(duì)214例MCI患者海馬區(qū)進(jìn)行MRS檢查，進(jìn)一步驗(yàn)證了N-乙酰天門冬氨酸/膽堿在人腦記憶功能的發(fā)揮上具有重要作用。

4 fMRI

4.1fMRI的原理 fMRI主要包括常規(guī)的fMRI研究和腦連接研究，也就是靜息態(tài)的fMRI研究。fMRI是在常規(guī)MRI基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型成像技術(shù)，成像基于血氧水平依賴信號(hào)的變化，對(duì)人腦功能進(jìn)行無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，具有較高的空間分辨率和可重復(fù)性，可檢測(cè)患者在接受刺激后的腦灌注變化，用于對(duì)大腦皮質(zhì)活動(dòng)進(jìn)行功能定位[16]。

4.2fMRI的應(yīng)用 目前將fMRI應(yīng)用于LA患者診斷的報(bào)道較少，楊延輝等[17]曾對(duì)9例MCI患者進(jìn)行fMRI掃描，選擇大腦雙側(cè)海馬為感興趣區(qū)[18]，分別對(duì)雙側(cè)海馬每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所有像素的時(shí)間序列進(jìn)行平均，計(jì)算血氧水平依賴信號(hào)變化，發(fā)現(xiàn)MCI患者雙側(cè)海馬的激活均低于正常對(duì)照組，分析原因?yàn)镸CI患者的海馬神經(jīng)元數(shù)量減少造成海馬功能減退，海馬局部供血減少，使其在完成高級(jí)認(rèn)知任務(wù)時(shí)血氧水平依賴信號(hào)減弱[19]。Staffena等[20]檢查12例MCI患者聽(tīng)力刺激下的腦白質(zhì)活躍程度，與13例健康對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)低刺激下MCI患者與健康對(duì)照組相比，在顳回、顳極、地區(qū)沿顳上溝、前扣帶回皮質(zhì)等位置異位激活明顯，MCI患者認(rèn)知障礙異位激活要明顯高于健康人群。王蔭華等[21]通過(guò)患者在記憶和再認(rèn)無(wú)意義的圖形時(shí)進(jìn)行fMRI掃描,研究MCI患者的視覺(jué)情景記憶損傷,MCI組在顳葉內(nèi)側(cè)區(qū)中的海馬旁區(qū)、雙側(cè)前額葉、右側(cè)顳葉外側(cè)和梭狀回激活強(qiáng)度有所減弱,說(shuō)明MCI患者存在與記憶編碼、貯存和提取有關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能的減退。

5 小 結(jié)

海馬是顳葉內(nèi)側(cè)的重要結(jié)構(gòu)，對(duì)于記憶和認(rèn)知功能有重要作用，也是預(yù)測(cè)MCI是否轉(zhuǎn)化為阿爾茨海默病的有效指標(biāo)。針對(duì)內(nèi)側(cè)顳葉尤其是海馬區(qū)域的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行檢測(cè)是MCI早期診斷的關(guān)鍵[22]。各種單一的MRI檢查方法在MCI早期診斷中有一定的局限性，隨著近年來(lái)臨床醫(yī)學(xué)研究的不斷深入，綜合應(yīng)用DWI、DTI、MRS、fMRI等多種檢查手段不僅可以進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，而且可以從形態(tài)學(xué)、功能、代謝等角度對(duì)MCI診斷進(jìn)行研究，必將會(huì)提高M(jìn)CI疾病診斷的準(zhǔn)確性、敏感性及特異性，也為MCI的早期診斷提供重要的參考依據(jù)。

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