基于磁共振技術(shù)的血管性認(rèn)知障礙研究進(jìn)展

張忠敏，孫宇

隨著我國人口老齡化的到來，腦血管病患病率在逐年的增加，已經(jīng)成為老齡人口中最主要的致殘因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)高達(dá)30%～64%的腦血管病患者存在不同程度的認(rèn)知障礙[1]。血管性認(rèn)知障礙（vascular cognitive impairment，VCI）是指由腦血管病危險因素及腦血管病引起的一大類從輕度血管性認(rèn)知障礙到血管性癡呆的認(rèn)知損害綜合征[2]。Rockwood K等根據(jù)病情將VCI分為3個亞型：非癡呆性血管性認(rèn)知障礙（vascular cognitive impairment not dementia，VCIND）、血管性癡呆（vascular dementia，VD）和伴有血管因素的阿爾茨海默病混合性癡呆[3]。目前VCI在癡呆期尚無有效的治療方法，而在認(rèn)知障礙早期發(fā)現(xiàn)并干預(yù)治療，可延緩甚至阻止認(rèn)知障礙的進(jìn)一步發(fā)展，對腦血管病預(yù)后的改善具有重要的意義。

目前VCI的確診主要依靠臨床及神經(jīng)心理量表，隨著神經(jīng)影像學(xué)的飛速發(fā)展，尤其是功能磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的發(fā)展，能夠在早期檢測大腦的改變，從而為VCI早期發(fā)現(xiàn)提供客觀的神經(jīng)影像學(xué)標(biāo)志物，本文就基于MRI對VCI的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 彌散張量成像

彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在MRI彌散加權(quán)成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型MRI技術(shù)，其成像基本原理是水分子在不均介質(zhì)中的彌散有各向異性特征，分?jǐn)?shù)各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）和平均彌散率（mean diffusivity，MD）是其最常用的兩個指標(biāo)。FA主要反映了纖維束結(jié)構(gòu)的完整性，是用來描述腦白質(zhì)纖維各向異性的主要參數(shù)之一；MD則主要代表了自由水彌散的程度[4]。白質(zhì)損傷通常表現(xiàn)為FA值減低，MD值增高。由于DTI可以檢測出在結(jié)構(gòu)MRI上正常的腦白質(zhì)改變，且對腦血管病所致的損傷具有高敏感性和高特異性，因此被越來越多地運(yùn)用于VCI的早期識別研究。以往研究表明，VCI患者與正常人群相比，全腦白質(zhì)的MD值和FA值均有顯著差異，并且MD值、FA值與記憶及注意執(zhí)行功能評分有顯著的相關(guān)性，提示DTI反映的白質(zhì)改變與認(rèn)知表現(xiàn)存在相關(guān)性[5]。劉健萍等[6]應(yīng)用DTI技術(shù)對23例腦小血管病患者常規(guī)掃描正常白質(zhì)區(qū)微結(jié)構(gòu)改變與認(rèn)知功能相關(guān)性的研究發(fā)現(xiàn)，腦小血管病組雙側(cè)額頂葉、半卵圓中心FA值均較正常對照組減低，且雙側(cè)額葉白質(zhì)的FA值與蒙特利爾認(rèn)知評估量表（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）評分呈正相關(guān)，提示額葉白質(zhì)DTI指標(biāo)的改變一定程度上可反映腦小血管病變患者認(rèn)知功能受損程度。郭會映等[7]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，VD組內(nèi)側(cè)前額葉、前扣帶回、胼胝體干、雙側(cè)頂葉等區(qū)域FA值減低，內(nèi)側(cè)前額葉、胼胝體、前扣帶回等區(qū)域MD值升高；VCIND組右側(cè)額下回、右側(cè)海馬、雙側(cè)楔前葉FA值減低，雙側(cè)楔前葉、右側(cè)海馬MD值升高；VD組內(nèi)側(cè)前額葉FA值與數(shù)字連線測驗(yàn)A時呈顯著負(fù)相關(guān)。以上研究均表明DTI對VCI患者白質(zhì)微結(jié)構(gòu)改變更敏感，能夠反映患者認(rèn)知功能早期異常改變。

2 磁共振波譜

磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是近年來新發(fā)展起來的醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查手段，是目前唯一的可無創(chuàng)性觀察活體組織細(xì)胞代謝及生化改變的技術(shù)。其中，氫質(zhì)子磁共振波譜（1H-MRS）技術(shù)較為成熟，已應(yīng)用于VCI的研究中。1H-MRS可檢測到的代謝物包括：N-乙酰天門冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）、膽堿（choline，Cho）、肌醇（myo-inositol，mI）、乳酸（lactate，Lac）、肌酸（creatine，Cr）以及γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等。其中NAA值降低反映神經(jīng)元活性下降，神經(jīng)細(xì)胞的變性、萎縮及丟失；mI值升高則反映了神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生活躍。

研究證實(shí)，MRS所觀察到的腦組織代謝物變化明顯早于計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）或MRI平掃甚至DTI所檢測到的腦內(nèi)形態(tài)學(xué)改變[8]。Gasparovic等[9]對60例疑似VCI的皮質(zhì)下缺血性血管病、多發(fā)性腦梗死、混合性癡呆及腦白質(zhì)病變患者進(jìn)行了臨床、神經(jīng)心理學(xué)、MRS及腦脊液的檢查，通過1H-MRS對側(cè)腦室上方白質(zhì)區(qū)域的腦代謝物檢測發(fā)現(xiàn)Cr、NAA與神經(jīng)心理學(xué)測試成績有顯著相關(guān)性，其中腦白質(zhì)中的Cr水平與注意力、執(zhí)行功能及神經(jīng)心理學(xué)測試的總分存在顯著相關(guān)性；當(dāng)把白質(zhì)病變體積當(dāng)作協(xié)變量加入后，NAA同樣顯示出與執(zhí)行功能及神經(jīng)心理學(xué)測試總分存在顯著相關(guān)性，提示Cr和NAA的改變具有反映VCI臨床表現(xiàn)程度的可能性。譚子虎等[10]通過MRS技術(shù)對100例VCIND患者和50例健康志愿者研究發(fā)現(xiàn)，VCIND組雙側(cè)額葉、右側(cè)角回、丘腦和后扣帶回Cho值及左側(cè)后扣帶回Cho/Cr值明顯高于正常對照組；VCIND組右側(cè)后扣帶回NAA/Cr值明顯低于正常對照組。VCIND組優(yōu)勢側(cè)角回NAA值及優(yōu)勢側(cè)額葉、角回NAA/Cr值明顯低于對側(cè)；VCIND組優(yōu)勢側(cè)角回、額葉Cho值及優(yōu)勢側(cè)后扣帶回Cho/Cr值明顯高于對側(cè)；該研究表明，VCIND患者大腦廣泛代謝異常，但以右側(cè)后扣帶回及優(yōu)勢半球的后扣帶回和額葉最為敏感。Zhu X等[11]通過基于感興趣區(qū)單一體素的1H-MRS技術(shù)對遺忘型輕度認(rèn)知障礙和VCI患者對比研究發(fā)現(xiàn)，遺忘型輕度認(rèn)知障礙患者組左側(cè)海馬區(qū)NAA/Cr值降低，且該比值與近期記憶得分有顯著相關(guān)性；VCI患者組中，左側(cè)額葉NAA/Cr值與認(rèn)知得分呈顯著正相關(guān)。該研究表明，遺忘型輕度認(rèn)知障礙與VCI患者代謝物在相關(guān)腦區(qū)存在不同，因此MRS可能成為兩種疾病鑒別有用的方法。

3 磁共振磁敏感加權(quán)成像

磁共振磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）是以磁共振T2加權(quán)梯度回波序列作為基礎(chǔ)序列，根據(jù)不同組織間磁敏感性的差異來提供圖像對比。其主要對出血、靜脈血及鐵沉積高度敏感，在血管畸形、多發(fā)腦出血、微小出血灶的診斷上具有一定的優(yōu)勢，對出血性VCI的診斷有重要意義。Ayaz等[12]運(yùn)用SWI對腦微出血的一項(xiàng)縱向研究表明，在75例認(rèn)知障礙患者中，5例在第一和最后一次SWI掃描中腦微出血灶超過3個，1例僅在最后一次掃描中微出血灶超過3個，這6例患者病灶數(shù)目均隨時間延長逐漸增加，且認(rèn)知障礙程度均進(jìn)行性加重。馮曉強(qiáng)等[13]運(yùn)用SWI技術(shù)發(fā)現(xiàn)VD患者額葉、顳葉皮質(zhì)下，基底節(jié)區(qū)及丘腦微出血灶的發(fā)生率顯著高于無VD患者，因此可作為發(fā)展為出血性VD的預(yù)測指標(biāo)。高曉嶸等[14]通過應(yīng)用SWI技術(shù)對80例腦微出血組及80例正常對照組研究發(fā)現(xiàn)腦微出血組患者的抽象能力、視空間執(zhí)行能力、注意力、定向力、記憶、語言及MoCA評分與腦微出血的數(shù)量呈顯著的負(fù)相關(guān)。

4 血氧水平依賴功能磁共振成像

血氧水平依賴功能磁共振成像（blood oxygen level dependent functional MRI，BOLD-fMRI）是近年發(fā)展起來的新型磁共振技術(shù)，它運(yùn)用血氧水平依賴技術(shù)，通過對各種刺激或任務(wù)時去氧血紅蛋白濃度變化監(jiān)測來反映大腦區(qū)域活動，主要用于研究腦功能的活動。在認(rèn)知領(lǐng)域，運(yùn)用BOLD-fMRI有利于進(jìn)一步了解VCI患者腦功能的改變，從而更好地解釋臨床癥狀。BOLD-fMRI分為兩種：靜息態(tài)fMRI和任務(wù)fMRI。目前靜息態(tài)fMRI分析方法主要包括：局部一致性，低頻振蕩振幅（amplitude of low-frequency fluctuations，ALFF），功能連接，獨(dú)立成分分析，腦網(wǎng)絡(luò)等。

林海龍等[15]利用基于ALFF算法的靜息態(tài)fMRI技術(shù)探討VCIND與正常老年人靜息狀態(tài)下默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的改變情況，發(fā)現(xiàn)VCIND患者在靜息狀態(tài)下較對照組在以下腦區(qū)ALFF值增高：左額下回、左顳上回、右額下回、右顳上回、左側(cè)島葉；在以下腦區(qū)出現(xiàn)ALFF值減低：舌回、小腦后葉、前扣帶皮質(zhì)、右楔葉、右舌回、后扣帶回、楔前葉。該結(jié)果提示，VCIND患者與正常老年人相比，語言中樞等認(rèn)知區(qū)域的局部自發(fā)神經(jīng)元活動增強(qiáng)及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)等區(qū)域的自發(fā)神經(jīng)元活動的減低。Sun等[16]通過低頻fMRI對16例VCIND患者與18例無認(rèn)知障礙的皮質(zhì)下血管病患者的功能連接進(jìn)行分析比較發(fā)現(xiàn)，VCIND患者相對于正常人在前扣帶回、顳下回、額中回等默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)功能連接減弱，這些節(jié)點(diǎn)均是記憶編碼和注意執(zhí)行功能所必需的，研究同時還發(fā)現(xiàn)顳頂葉皮質(zhì)與后扣帶回的連接增強(qiáng)，這可能是白質(zhì)受損和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建代償?shù)谋憩F(xiàn)。馬思懿等[17]運(yùn)用靜息態(tài)fMRI獨(dú)立成分分析方法對腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)研究發(fā)現(xiàn)與正常對照組相比，VCIND組默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)的功能連接既存在增高，也存在降低，其中增高的腦區(qū)包括雙側(cè)顳中回及頂葉，降低的腦區(qū)包括內(nèi)側(cè)前額葉、眶額葉、前扣帶回等，VD組出現(xiàn)雙側(cè)小腦的功能連接增強(qiáng)，且VD組在靜息狀態(tài)下的腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)腦圖與蒙特利爾認(rèn)知評估量表等多個神經(jīng)心理學(xué)量表評分存在顯著相關(guān)性，同時該研究也表明，獨(dú)立成分分析對VCI及其早期診斷具有重要價值。Liu等[18]研究發(fā)現(xiàn)，皮質(zhì)下缺血性VD患者腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與對照組分布相一致，位于雙側(cè)前、后扣帶回皮質(zhì)、頂下小葉、枕葉、楔前葉及內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)。與正常對照組相比，皮質(zhì)下缺血性VD組雙側(cè)前扣帶回、左側(cè)島葉及海馬ALFF值升高，雙側(cè)楔前葉ALFF值減低，且該組左側(cè)島葉ALFF值與MoCA及簡易智能精神狀態(tài)量表評分呈顯著負(fù)相關(guān)。Chen等[19]研究發(fā)現(xiàn)，盡管腦白質(zhì)疏松相關(guān)的皮質(zhì)下VCI與正常對照組具有相似的腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)活躍區(qū)域，然而在某些區(qū)域，尤其是左前扣帶皮質(zhì)和海馬旁回的血氧水平依賴信號顯著降低，而左尾狀核、右額葉、顳上回和頂下回的血氧水平依賴信號顯著升高，該研究為皮質(zhì)下VCI提供了新的神經(jīng)影像學(xué)依據(jù)。Yi等[20]研究發(fā)現(xiàn)與正常對照組相比，皮質(zhì)下VCI患者網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞穆窂介L度和模塊顯著增加，執(zhí)行控制模塊結(jié)構(gòu)存在顯著的重排，許多腦區(qū)內(nèi)部模塊間連接存在缺失，并且與認(rèn)知功能相關(guān)。

綜上所述，隨著神經(jīng)影像學(xué)發(fā)展，技術(shù)手段應(yīng)用的不斷提升，多種模態(tài)的MRI技術(shù)成為了VCI重要的輔助檢查，在臨床工作中，我們可以將多種神經(jīng)影像學(xué)檢查方法聯(lián)合運(yùn)用，相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮出各種成像技術(shù)的最佳效果，以提高VCI臨床診斷的準(zhǔn)確率，并為進(jìn)一步的治療等提供幫助。

1 Jin YP，Di Legge S，Ostbye T，et al.The reciprocal risks of stroke and cognitive impairment in an elderly population[J].Alzheimers Dement，2006，2：171-178.

2 賈建平，陳曉春，丁新生，等.血管性認(rèn)知障礙診治指南[J].中華神經(jīng)科雜志，2011，44：142-147.

3 Rockwood K.Vascular cognitive impairment and vascular dementia[J].J Neuro Sci，2002，23：203-204.

4 劉江紅，韓瓔.彌散張量成像在輕度認(rèn)知功能障礙和老年性癡呆中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中華臨床醫(yī)師雜志(電子版)，2013，7：254-257.

5 Xu Q，Zhou Y，Li YS，et al.Diffusion tensor imaging changes correlate with cognition better than conventional MRI findings in patients with subcortical ischemic vascular disease[J].Dement Geriatr Cogn Disord，2010，30：317-326.

6 劉健萍，周新韓，趙海，等.基于DTI探討腦小血管病患者腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷與認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性[J].中國CT和MRI雜志，2016，14：90-95.

7 郭會映，孫芳，張宗軍，等.皮質(zhì)下缺血性血管性認(rèn)知損害擴(kuò)散張量成像研究[J].中國現(xiàn)代神經(jīng)疾病雜志，2014，14：309-315.

8 Steel RM，Bastin ME，McConnel S，et al.Diffusion tensor imaging（DTI）and proton magnetic resonance（1H-MRS）in schizophrenia subjects and normalcontrols[J].Psychiatry Res，2001，106：161-170.

9 Gasparovic C，Prestopnik J，Thompson J，et al.1H-MR spectroscopy metabolite levels correlate with executive function in vascular cognitive impairment[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry，2013，84：715-21.

10 譚子虎，蘭漢超，楊瓊，等.非癡呆型血管性認(rèn)知功能障礙的磁共振波譜分析特點(diǎn)[J].臨床神經(jīng)病學(xué)雜志，2013，26：325-328..

11 Zhu X，Cao L，Hu X，Dong Y，et al.Brain metabolism assessed via proton magnetic resonance spectroscopy in patients with amnestic or vascular mild cognitive impairment[J].Clin Neurol Neurosurg，2015，130：80-5.

12 Ayaz M，Boikov AS，Haacke EM，et al.Imaging cerebral microbleeds using susceptibility weighted imaging：one step toward detecting vascular dementia[J].J Magn Reson Imaging，2010，31：142-148.

13 馮曉強(qiáng)，夏從羊，張峰，等.出血性血管性癡呆患者磁敏感成像[J].中國老年學(xué)雜志，2015，5：2833-2834.

14 高曉嶸，高亞軍，高慧，等.磁敏感加權(quán)成像對腦微出血的檢測及腦微出血與認(rèn)知功能障礙關(guān)系的研究[J].廣西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016，33：745-76.

15 林海龍，薛蘊(yùn)菁，康正武，等.靜息態(tài)fMRI在無癡呆型血管性認(rèn)知障礙基線腦活動變化中的初步研究[J].臨床放射學(xué)雜志，2013，32：1070-1074.

16 Sun YW，Qin LD，et al.Abnormal functional connectivity in patients with vascular cognitive impairment，no dementia：A restingstate functional magnetic resonance imaging study[J].Behav Brain Res，2011，223：388-391.

17 馬思懿，張宗軍.皮質(zhì)下血管性認(rèn)知功能障礙的腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)靜息態(tài)功能磁共振研究[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2015，25：189-193.

18 Liu C，Li C，Yin X，et al.Abnormal intrinsic brain activity patterns in patients with subcortical ischemic vascular dementia [J].PLoS One，2014，9：e87880.

19 Chen Y，Wang C，Liang H，et al.Restingstate functional magnetic resonance imaging in patients with leukoaraiosis-associated subcortical vascular cognitive impairment：a cross-sectional study[J].Neurol Res，2016，38：510-517.

20 Yi LY，Liang X，Liu DM，et al.Disrupted topological organization of resting-state functional brain network in subcortical vascular mild cognitive impairment[J].CNS Neurosci Ther，2015，21：846-854.