老年患者圍術(shù)期顱腦MRI改 變與術(shù)后認(rèn)知功能障礙關(guān)系的研究進(jìn)展

高治偉 綜述，張 英 審校

（西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院麻醉科，四川瀘州 646000）

術(shù)后認(rèn)知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction,POCD)是指麻醉手術(shù)后出現(xiàn)的注意力、集中力、信息處理能力等高級(jí)皮層功能的損害。2008年，Monk等研究了不同年齡段的成年患者在非心臟大手術(shù)后POCD的發(fā)生情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各年齡組患者在出院時(shí)POCD發(fā)生率為30.4%～41.4%，均明顯高于對(duì)照組；而術(shù)后3個(gè)月只有老年患者的POCD發(fā)生率（12.7%）明顯高于對(duì)照組[1]。隨著神經(jīng)影像學(xué)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)單純顯示解剖結(jié)構(gòu)變化到反映細(xì)胞分子水平變化的飛躍，為非侵入性測(cè)量神經(jīng)元活動(dòng)和捕捉人腦詳細(xì)圖像提供了有用的工具[2]。磁共振成像（magnetic resonance imanging,MRI）為研究細(xì)微和微妙的神經(jīng)可塑性變化與病理生理的變化提供了一個(gè)可能[3]，POCD與MRI表現(xiàn)的相關(guān)性，可幫助臨床醫(yī)生鑒別危險(xiǎn)患者，降低術(shù)后死亡率。MRI，尤其是功能性磁共振成像（fMRI），近幾年被廣泛應(yīng)用于POCD的研究當(dāng)中，fMRI是在常規(guī)MRI的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的一系列新興成像技術(shù)，是以組織、器官功能狀態(tài)為成像目的的MRI技術(shù)[4]。目前，臨床上應(yīng)用廣泛且成熟的fMRI包括：彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imanging,DWI)、灌注成像(perfusion weighted imanging,PWI)、彌散張量成像(diffusion tensor imanging,DTI)、磁共振波普成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)和血氧水平依賴(blood oxygenation level dependant)磁共振成像等[5]。這些磁共振成像技術(shù)作為神經(jīng)影像學(xué)在組織器官甚至是在細(xì)胞分子水平上的應(yīng)用，為老年人POCD的早期診斷，減少POCD的發(fā)生提供了可能。

1 圍術(shù)期大腦形態(tài)學(xué)變化的MRI指標(biāo)與POCD的關(guān)系

1.1 丘腦的MRI變化與POCD的關(guān)系

丘腦是各種感覺(jué)（除嗅覺(jué)外）傳導(dǎo)的皮質(zhì)下中樞和中繼站，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)和大腦皮質(zhì)的活動(dòng)有著重要影響。丘腦有眾多核群，其中丘腦前核為邊緣系統(tǒng)的中繼站，與額葉皮質(zhì)、海馬等聯(lián)系廣泛，在記憶環(huán)路中起重要作用[6]。POCD的表現(xiàn)通常包括記憶和執(zhí)行功能的下降，這些腦功能主要由高階皮層(如前額葉和顳葉)控制，丘腦則是作為這些皮質(zhì)區(qū)域之間信息的中繼[7]。尤其是丘腦背內(nèi)側(cè)核，對(duì)于獲取新信息和執(zhí)行功能至關(guān)重要[8]，其病變?nèi)菀讓?dǎo)致注意力受損和信息處理速度降低[7]。在一些神經(jīng)疾病，如中風(fēng)，也發(fā)現(xiàn)丘腦與認(rèn)知障礙有關(guān)[9]。因此，POCD中的執(zhí)行功能障礙可能是由于與丘腦的功能連接減少或丘腦體積減少所致。這也得到了Graff-Radford等的贊同，他發(fā)現(xiàn)丘腦萎縮與開腹手術(shù)后POCD有關(guān)[10]。

在Chiho Sato等[11]的一項(xiàng)前瞻性研究中，32名絕經(jīng)后行乳腺癌根治術(shù)的患者分別在術(shù)前（1.5±0.5）d和術(shù)后（5.6±1.2）d進(jìn)行了腦結(jié)構(gòu)MRI檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，手術(shù)后的病人在丘腦區(qū)域灰質(zhì)體積上存在顯著的差異。據(jù)此，Chiho Sato等指出大腦結(jié)構(gòu)的改變（可能發(fā)生在手術(shù)后不久），特別是在丘腦，可能與注意力障礙有關(guān)。此外，該研究還顯示，在病人中觀察到的注意力障礙和丘腦體積減少可能是沒(méi)有廣泛認(rèn)知障礙的POCD的中間表型，患者的這種變化可能是POCD的危險(xiǎn)因素。另有研究表明，丘腦病變常引起記憶障礙,左側(cè)丘腦病變的記憶障礙比右側(cè)重,言語(yǔ)性記憶障礙較顯著[12]。Scherling等[8]在應(yīng)用fMRI對(duì)已切除乳房的女性患者的研究中發(fā)現(xiàn)，額葉和丘腦激活模式的改變與工作記憶相關(guān)反應(yīng)下降有一定關(guān)系。

1.2 內(nèi)側(cè)顳葉的MRI變化和POCD的關(guān)系

內(nèi)側(cè)顳葉屬于邊緣系統(tǒng)，海馬和內(nèi)嗅皮質(zhì)是其重要結(jié)構(gòu)，與記憶、精神、行為、和內(nèi)臟功能有關(guān)，發(fā)生損害時(shí)可能出現(xiàn)幻覺(jué)、錯(cuò)覺(jué)、精神異常、情感異常、自動(dòng)癥，甚至嚴(yán)重的記憶障礙等。有很多報(bào)道都表明，內(nèi)側(cè)顳葉的損害、萎縮或異常與POCD的發(fā)生有很大的相關(guān)性。

Maekawa等研究顯示，內(nèi)側(cè)顳葉的灰質(zhì)體積減少和白質(zhì)損害與心臟手術(shù)后認(rèn)知功能障礙有關(guān)[13]，他們調(diào)查了28例接受心臟手術(shù)的老年患者，所有患者術(shù)前均接受了顱腦MRI掃描，其中有8例發(fā)生了術(shù)后認(rèn)知功能障礙(29%)。采用基于體素-體素Z積分的分析方法，分析了兩側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉的灰質(zhì)和白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)術(shù)后2周內(nèi)發(fā)生POCD的患者在MRI檢測(cè)到的白質(zhì)損傷和雙側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉灰質(zhì)丟失（平均Z評(píng)分2.0±0.9，Z評(píng)分反映了灰質(zhì)丟失的程度）明顯多于非POCD患者。還有一些顱腦結(jié)構(gòu)性變化與MRI的相關(guān)研究表明，在輕度認(rèn)知功能損害的患者中，經(jīng)常觀察到包括海馬和嗅內(nèi)皮質(zhì)在內(nèi)的內(nèi)側(cè)顳葉的灰質(zhì)丟失[14]。此外，一些研究表明，大腦小血管疾病患者的內(nèi)側(cè)顳葉甚至是全腦小于認(rèn)知正常的人[15-16]。這也就給我們一個(gè)提示，POCD患者內(nèi)側(cè)顳葉灰質(zhì)的丟失可能與神經(jīng)元變性和病理性缺血相關(guān)。因此，估計(jì)內(nèi)側(cè)顳葉中灰質(zhì)丟失的程度可能對(duì)反映老年手術(shù)患者腦缺血的脆弱性有一定的意義。

Chen等的研究表明，海馬體積減少是老年患者術(shù)后認(rèn)知功能障礙的危險(xiǎn)因素[17]。Chen等在術(shù)前對(duì)36位行開腹胃腸道手術(shù)的老年患者進(jìn)行了顱腦MRI掃描和海馬體積測(cè)定（根據(jù)每個(gè)患者顱腦容積大小的不同對(duì)海馬體積進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化校正），術(shù)后有13名患者發(fā)生了POCD（POCD評(píng)估方法為神經(jīng)心理測(cè)驗(yàn)，包括韋氏成人記憶量表和韋氏成人智力量表敏感測(cè)驗(yàn)、連線測(cè)驗(yàn)和凹槽板測(cè)驗(yàn)），發(fā)生率為36%。結(jié)果POCD組海馬體積(4.75±0.23)cm明顯小于非POCD組(5.06±0.31)cm，表明MRI測(cè)量海馬體積可作為預(yù)測(cè)老年人POCD的指標(biāo)之一。有研究也發(fā)現(xiàn)[18]，與認(rèn)知正常的老年受試者相比[其左側(cè)海馬體積為（2.73±0.52）cm，右側(cè)海馬體積為（2.77±0.6）cm]，有輕度認(rèn)知損害的老年人的海馬體積[左側(cè)體積為（2.35± 0.42）cm，右側(cè)體積為（2.36± 0.38）cm]明顯減小。在一個(gè)大型的神經(jīng)影像學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中，Kline等發(fā)現(xiàn)，非心臟手術(shù)后數(shù)月海馬萎縮加速，這也與持續(xù)性POCD有關(guān)[19]。另外還有很多研究都表明，記憶和學(xué)習(xí)等認(rèn)知功能的受損與海馬的萎縮是高度一致的，因?yàn)橛洃浐蛯W(xué)習(xí)在很大程度上依賴于海馬及其完整性。

1.3 大腦灰質(zhì)和白質(zhì)的MRI變化與POCD的關(guān)系

在一項(xiàng)前瞻性研究中，對(duì)136例患者進(jìn)行了DTI（彌散張量成像）掃描，其中29例(21%)發(fā)生POCD。DTI對(duì)白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷敏感，研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)前白質(zhì)異常在幾個(gè)腦區(qū)被發(fā)現(xiàn)與術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)病率有關(guān)[20]。Browndyke等在心臟手術(shù)組和非手術(shù)對(duì)照組間分別進(jìn)行基線病變負(fù)荷、術(shù)前/術(shù)后總病變體積及校正白質(zhì)損害負(fù)荷變化的獨(dú)立、雙樣本試驗(yàn)，2組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05）[21]。Maekawa等[13]指出，大腦白質(zhì)高信號(hào)區(qū)異常的嚴(yán)重程度與POCD的發(fā)生有關(guān)。Price CC等[22]報(bào)告大腦白質(zhì)高信號(hào)區(qū)體積與術(shù)后3周的執(zhí)行功能下降有關(guān)，并且術(shù)后3個(gè)月有明顯變化。Goettel等[23]納入了70名老年患者進(jìn)行大腦灰質(zhì)體積變化與POCD關(guān)系的研究，所有患者均在術(shù)后1周和術(shù)后3個(gè)月進(jìn)行神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估和大腦MRI檢測(cè)（神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估和MRI檢測(cè)在同一天進(jìn)行），其中接受腹部、胸部或骨科手術(shù)的患者，其POCD的發(fā)生率在術(shù)后1周和術(shù)后3個(gè)月分別為25.8%和9.9%，其灰質(zhì)體積與對(duì)照組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Maekawa等在進(jìn)行逐步邏輯回歸分析時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)顳葉內(nèi)側(cè)和腦梗死的灰質(zhì)丟失是POCD的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[13]。

2 圍術(shù)期腦血管改變的MRI指標(biāo)與POCD的關(guān)系

2.1 腦小血管疾病與POCD的關(guān)系

腦小血管疾病是引起認(rèn)知功能障礙的一項(xiàng)危險(xiǎn)因素[24]，若術(shù)前患有腦血管疾病，則術(shù)后可能會(huì)造成POCD發(fā)生率的增加。DTI技術(shù)也可通過(guò)對(duì)皮層下動(dòng)脈硬化性腦病（subcortical arteriosclerotic encephalopathy,SAE）特定腦白質(zhì)病變區(qū)域的FA值的測(cè)定，在一定程度上反映SAE患者的神經(jīng)纖維損害程度，并且可以間接反映SAE患者病灶區(qū)FA值與認(rèn)知功能障礙之間的關(guān)系[25]。此外，一項(xiàng)Meta分析顯示，腦小血管疾病與POCD之間存在著一定的相關(guān)性，但這種關(guān)聯(lián)的程度相對(duì)較弱[26]。一項(xiàng)MRI研究顯示，手術(shù)后24 h內(nèi)血腦屏障被破壞，這種破壞可能會(huì)導(dǎo)致更多的促炎細(xì)胞流入大腦，促進(jìn)POCD的發(fā)生。腦小血管病的神經(jīng)影像學(xué)特征包括最近的小皮層下的梗死灶、白質(zhì)超強(qiáng)度、血管周圍空間微出血和腦萎縮[27]。此外，在長(zhǎng)期不受嚴(yán)格控制的2型糖尿病患者中，其腦小血管改變所導(dǎo)致的腦白質(zhì)MRI高強(qiáng)度與患者認(rèn)知功能（主要包括執(zhí)行功能和處理速度）有關(guān)[28]，因此，腦小血管改變可能是一種潛在的認(rèn)知疾病的發(fā)生機(jī)制。

2.2 腦梗死與POCD的關(guān)系

隱性腦梗死會(huì)在一定程度上造成認(rèn)知功能的損傷，有研究計(jì)算了62對(duì)隱性腦梗死患者和良好匹配的健康對(duì)照組的灰質(zhì)體積（GMV），發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，腦梗死患者存在一定程度的認(rèn)知缺陷，并且在左額下回、左顳上回、右中顳上回、雙側(cè)海馬回等方面表現(xiàn)出較差的GMV[29]。類似的研究證實(shí)了術(shù)前陳舊性皮質(zhì)腦梗死與POCD發(fā)生的關(guān)系，他們將參與者按梗死狀態(tài)分組(靜默性腦梗死、癥狀性腦梗死或無(wú)腦梗死)，無(wú)癥狀腦梗死組POCD較無(wú)腦梗死組更為常見[23]。Maekawa等進(jìn)行了術(shù)前彌散加權(quán)成像，檢查急性梗死是否與POCD的發(fā)生有關(guān),他們發(fā)現(xiàn)術(shù)前急性腦梗死與POCD之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)[13]。并且，在Patel[30]的一項(xiàng)回顧性研究中，大多數(shù)研究都表明術(shù)后急性腦梗死與POCD無(wú)關(guān)。Price RS等[31]的報(bào)告同時(shí)還指出術(shù)后執(zhí)行功能下降與腔隙性梗死體積有關(guān)，并且術(shù)后3個(gè)月有明顯變化。由此可以得出，隱性或者無(wú)癥狀性腦梗死可能是術(shù)后認(rèn)知功能障礙的危險(xiǎn)因素，而急性腦梗死與POCD無(wú)關(guān)，采用MRI測(cè)量腦灰質(zhì)體積可能是一項(xiàng)判別無(wú)癥狀性腦梗死和急性腦梗死的無(wú)創(chuàng)且有效的方法。

3 結(jié) 論

隨著影像學(xué)的不斷發(fā)展，通過(guò)非侵入性的神經(jīng)影像學(xué)方法來(lái)對(duì)POCD進(jìn)行預(yù)測(cè)和提供直觀的診斷依據(jù)成為可能，目前的很多研究都證實(shí)了MRI在辨別大腦形態(tài)及其功能與術(shù)后認(rèn)知功能障礙關(guān)系的可能性。但是，若要將這項(xiàng)無(wú)創(chuàng)技術(shù)推廣到臨床上所有的手術(shù)病人，其可行性還有待考量。一方面所有的這些關(guān)于顱腦結(jié)構(gòu)的MRI研究證據(jù)都相對(duì)薄弱，還不足以作為臨床上進(jìn)行POCD診斷的一項(xiàng)依據(jù)；另一方面，臨床上MRI檢測(cè)的費(fèi)用高昂，推廣到每一個(gè)手術(shù)病人容易造成醫(yī)療資源的浪費(fèi)和過(guò)度醫(yī)療。因此，在未來(lái)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)有神經(jīng)影像學(xué)的應(yīng)用和開發(fā)MRI新技術(shù)，為POCD的預(yù)防和診斷提供更可靠、更有效的檢查手段。