冠心病患者認(rèn)知功能下降的磁共振成像研究進(jìn)展

孫朝磊，馬恒*

1.濱州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000；2.煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院放射科，山東 煙臺(tái) 264000；*通信作者 馬恒 mhyhdyy@163.com

冠心病是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化引起冠狀動(dòng)脈管腔狹窄甚至閉塞，導(dǎo)致心肌缺血、缺氧或壞死，進(jìn)而出現(xiàn)胸痛、胸悶等相應(yīng)臨床癥狀。隨著人們經(jīng)濟(jì)、生活水平的飛速發(fā)展和生活方式的轉(zhuǎn)變，冠心病的患病率急劇升高，是導(dǎo)致死亡的主要原因之一[1]。認(rèn)知障礙是癡呆發(fā)生前的一種認(rèn)知狀態(tài)，其核心癥狀是認(rèn)知功能下降。認(rèn)知障礙患者會(huì)出現(xiàn)記憶、語言等認(rèn)知功能下降和焦慮、沖動(dòng)、抑郁等情感障礙，不僅影響患者的健康，還會(huì)增加家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)。

近年關(guān)于冠心病患者與認(rèn)知障礙的關(guān)系受到越來越多的關(guān)注。冠心病是認(rèn)知障礙的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]，兩者具有相同的危險(xiǎn)因素，冠心病會(huì)導(dǎo)致患者多項(xiàng)認(rèn)知功能損傷，如語言、記憶及執(zhí)行功能等[3]。然而，冠心病伴認(rèn)知障礙的發(fā)病機(jī)制尚未明確，因此對于冠心病認(rèn)知功能損傷的探索具有非常重要的臨床意義。近年MRI技術(shù)迅速發(fā)展，并衍生出多種新的成像技術(shù)，可以多參數(shù)、多方向成像分析與精神神經(jīng)疾病相關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)及功能變化，在神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病研究中具有重要價(jià)值，本文對常規(guī)MRI及其衍生技術(shù)在冠心病中的臨床應(yīng)用及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 冠心病患者認(rèn)知功能障礙的研究現(xiàn)狀與影響因素

1.1 研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)90年代，研究者開始關(guān)注冠心病與認(rèn)知功能下降的關(guān)系，認(rèn)知損傷與冠心病并存，65歲以下無腦卒中病史的冠心病患者認(rèn)知功能障礙的患病率為62%，是冠心病的常見并發(fā)癥[4]。冠心病與輕度認(rèn)知功能障礙有關(guān)，患者在認(rèn)知測試中較健康人群表現(xiàn)更差[5]，具體表現(xiàn)為冠心病會(huì)影響患者的推理能力、語義流暢性及詞匯能力等[6]。研究表明，冠心病病史與認(rèn)知功能下降呈明顯正相關(guān)，是認(rèn)知功能損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]。冠心病事件后患者整體認(rèn)知水平下降速度明顯快于事件發(fā)生前[7-8]。因此，冠心病會(huì)導(dǎo)致患者認(rèn)知功能障礙，進(jìn)而影響患者的生活質(zhì)量，引起相應(yīng)的家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)。

1.2 影響因素 冠心病和認(rèn)知功能下降具有共同的危險(xiǎn)因素，包括年齡、性別、肥胖、吸煙史及飲酒史等[3,5,9]。但在校正相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素后，冠心病病史與認(rèn)知功能損傷仍明顯相關(guān)，因此不能單獨(dú)用相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素解釋冠心病患者的認(rèn)知功能損傷。目前研究認(rèn)為炎癥反應(yīng)和低灌注是冠心病患者認(rèn)知功能損傷的主要機(jī)制。

冠心病是由炎癥介導(dǎo)的心血管疾病，多種血管性因素參與其發(fā)生、發(fā)展過程，而血管性因素在認(rèn)知功能下降中的作用已得到證實(shí)[10-12]。隨著冠心病的進(jìn)展，炎癥反應(yīng)逐漸加重，炎癥因子濃度增加[13-14]，進(jìn)而破壞血-腦屏障，導(dǎo)致顱內(nèi)血管炎癥反應(yīng)發(fā)生，引起腦組織損傷，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知功能下降[15]。

冠心病患者認(rèn)知功能下降可能與冠心病的并發(fā)癥相關(guān)，如心力衰竭、心律失常等。冠心病是導(dǎo)致心力衰竭的主要原因，Zheng等[16]發(fā)現(xiàn)左心室射血分?jǐn)?shù)降低會(huì)導(dǎo)致患者認(rèn)知功能損傷，且兩者呈明顯正相關(guān)。心房顫動(dòng)是認(rèn)知功能損傷的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素，心房顫動(dòng)患者較健康對照組在認(rèn)知功能測試中表現(xiàn)更差[17]。心力衰竭、心律失常會(huì)導(dǎo)致患者血流動(dòng)力學(xué)改變，進(jìn)而引起腦血供下降、腦灌注不足，增加局部腦組織功能受損及腦梗死風(fēng)險(xiǎn)[18]。同時(shí)，低灌注損傷會(huì)導(dǎo)致腦組織缺血缺氧，腦細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧會(huì)破壞血-腦屏障，導(dǎo)致腦血管疾病的發(fā)生與發(fā)展，引起大腦結(jié)構(gòu)和功能改變，導(dǎo)致患者認(rèn)知功能下降。

總之，繼發(fā)于冠心病的認(rèn)知功能障礙是一個(gè)多因素導(dǎo)致的長期過程，MRI有助于更好地理解冠心病患者認(rèn)知功能損傷的神經(jīng)病理機(jī)制，幫助臨床早發(fā)現(xiàn)患者相關(guān)大腦結(jié)構(gòu)及功能改變，對冠心病患者認(rèn)知功能障礙的診斷與治療具有重要意義。

2 冠心病伴認(rèn)知功能改變的磁共振研究進(jìn)展

2.1 常規(guī)MRI 常規(guī)MRI是檢查腦結(jié)構(gòu)性病變的常用方法，可以發(fā)現(xiàn)患者腦萎縮、腦白質(zhì)損傷、腦梗死等，有助于進(jìn)一步研究冠心病患者認(rèn)知功能損傷的發(fā)病機(jī)制。Ottens等[19]研究表明，冠心病患者的總腦容量較健康對照組明顯縮小，且認(rèn)知功能損傷更明顯；冠心病患者腦小血管疾?。ㄈ缒X梗死、腦出血等）的患病率更高[20]。冠狀動(dòng)脈狹窄程度與腦梗死、腦出血的發(fā)病率及腦白質(zhì)病變程度呈明顯正相關(guān)[21]。有研究表明，冠狀動(dòng)脈鈣化積分高的患者脫髓鞘改變更嚴(yán)重、腔隙性腦梗死發(fā)病率更高[22]。上述研究表明冠心病伴認(rèn)知功能下降患者伴發(fā)大腦結(jié)構(gòu)改變，闡釋了冠心病患者認(rèn)知功能下降的神經(jīng)病理機(jī)制，但常規(guī)MRI僅能評估腦結(jié)構(gòu)的顯著病變，對腦細(xì)微結(jié)構(gòu)及功能改變的評估具有較大的局限性，因此探究更為精確、有效的方法尤為重要。

2.2 基于體素的形態(tài)學(xué)分析 基于體素的形態(tài)學(xué)分析是一種對腦結(jié)構(gòu)圖像的自動(dòng)檢測技術(shù)，能夠反映大腦灰質(zhì)、白質(zhì)體積等信息，較常規(guī)MRI更能反映患者大腦微觀結(jié)構(gòu)改變，有助于理解大腦退變的發(fā)生與發(fā)展[23]。Anazodo等[24]研究發(fā)現(xiàn)冠心病患者內(nèi)側(cè)額上回、額下回、顳上回、頂上回、頂下回及小腦后部區(qū)域灰質(zhì)體積較對照組明顯縮小，且與患者認(rèn)知功能損傷呈明顯正相關(guān)。既往研究發(fā)現(xiàn)，冠心病患者左側(cè)梭狀回、左側(cè)三角部和左側(cè)顳上回體積均較健康對照組明顯縮小，進(jìn)一步將冠心病患者分為伴認(rèn)知功能損傷和不伴認(rèn)知功能損傷組，伴認(rèn)知功能損傷患者上述腦區(qū)體積縮小更明顯，且與其冠狀動(dòng)脈狹窄程度呈正相關(guān)[25]。上述研究均表明冠心病患者存在腦部微觀結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而影響認(rèn)知功能，如記憶、語言和執(zhí)行能力等，為冠心病患者認(rèn)知功能下降的早期神經(jīng)生理學(xué)改變提供了可靠的影像學(xué)指標(biāo)，有助于理解冠心病患者認(rèn)知功能損傷的神經(jīng)病理機(jī)制。

2.3 擴(kuò)散成像 擴(kuò)散成像能夠清晰地顯示大腦中一些隱匿微小的病變，發(fā)現(xiàn)組織內(nèi)的微觀信息，主要包括擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）、擴(kuò)散張量成像、擴(kuò)散峰度成像及擴(kuò)散頻譜成像。目前DWI應(yīng)用于冠心病患者認(rèn)知功能損傷的研究較少，僅有一項(xiàng)研究表明患者冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后會(huì)出現(xiàn)更明顯的DWI信號異常，而且與患者認(rèn)知功能損傷程度呈明顯正相關(guān)[25]。擴(kuò)散張量成像是一種無創(chuàng)性腦成像技術(shù)，可以揭示腦組織微結(jié)構(gòu)改變，反映腦組織及腦白質(zhì)纖維束的完整性，可以較好地揭示患者神經(jīng)退化的過程。常用的評價(jià)指標(biāo)有平均擴(kuò)散系數(shù)、軸向擴(kuò)散率、徑向擴(kuò)散率及各向異性分?jǐn)?shù)，其中各向異性分?jǐn)?shù)用于度量白質(zhì)纖維束內(nèi)細(xì)胞排列的完整性和纖維束走行方向的一致性，各向異性分?jǐn)?shù)越低，表明組織結(jié)構(gòu)排列越紊亂，髓鞘損傷及纖維數(shù)量減少越嚴(yán)重。擴(kuò)散張量成像可以反映無明顯腦結(jié)構(gòu)改變患者認(rèn)知功能下降的神經(jīng)病理機(jī)制。腦白質(zhì)纖維束的細(xì)微變化可在一定程度上解釋冠心病相關(guān)的認(rèn)知損傷，即使在認(rèn)知正常的冠心病患者中，腦白質(zhì)纖維束微結(jié)構(gòu)完整性也可能是執(zhí)行功能改變的重要神經(jīng)機(jī)制[26]。冠心病及其相關(guān)危險(xiǎn)因素與腦白質(zhì)損傷有關(guān)，Vemuri等[27]研究表明，冠心病患者胼胝體膝部的微觀結(jié)構(gòu)被破壞，相應(yīng)區(qū)域的各向異性分?jǐn)?shù)較健康對照組明顯減低，且與執(zhí)行功能下降及語言流暢性下降呈明顯正相關(guān)。擴(kuò)散成像解釋了冠心病患者認(rèn)知功能下降的神經(jīng)病理機(jī)制，但目前關(guān)于冠心病患者擴(kuò)散成像的研究較少，關(guān)于擴(kuò)散峰度成像及擴(kuò)散頻譜成像評價(jià)冠心病患者認(rèn)知功能損傷鮮有報(bào)道，未來可以作為一個(gè)研究方向。

2.4 腦灌注成像 腦灌注成像可以反映大腦的血流動(dòng)力學(xué)和微循環(huán)改變，通常認(rèn)知功能損傷患者會(huì)出現(xiàn)腦灌注不足。常見的腦灌注成像技術(shù)包括CT灌注成像、磁共振灌注成像及動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像等。磁共振灌注成像是測量腦血流量的標(biāo)準(zhǔn)方法，可以反映患者血流動(dòng)力學(xué)改變。Vemuri等[27]研究發(fā)現(xiàn)冠心病患者存在廣泛的腦灌注不足。Anazodo等[28]發(fā)現(xiàn)冠心病患者額上回、前扣帶回、島葉、中央前回、中央后回及顳葉腦血流量較健康對照組明顯減少，且與患者認(rèn)知功能損傷相關(guān)。動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像是一種無創(chuàng)的灌注成像方法，可在不注射對比劑的情況下，短時(shí)間內(nèi)反復(fù)測量局部血流量。Smith等[29]研究表明冠心病患者動(dòng)脈搭橋術(shù)后，大腦后動(dòng)脈血管區(qū)域內(nèi)的灌注顯著增加，且灌注增加與精神運(yùn)動(dòng)速度提高有關(guān)。磁共振灌注成像與動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像可以無創(chuàng)顯示腦灌注情況，反映患者血流動(dòng)力學(xué)改變，具有較強(qiáng)的可重復(fù)性，對探究冠心病患者認(rèn)知功能改變的神經(jīng)病理機(jī)制具有重要臨床價(jià)值。

3 不足與展望

冠心病患者認(rèn)知功能改變機(jī)制復(fù)雜，MRI研究有助于理解冠心病患者認(rèn)知功能損傷的神經(jīng)生理學(xué)機(jī)制。MRI檢查建立更加靈敏的指標(biāo)檢測冠心病患者腦部改變，對臨床診斷與治療具有重要意義。一些MRI新技術(shù)如3D-T1、DWI、磁共振灌注成像、擴(kuò)散張量成像及動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像等可以發(fā)現(xiàn)腦局部結(jié)構(gòu)、血流灌注、代謝及功能等方面的異常，早期發(fā)現(xiàn)冠心病伴認(rèn)知障礙患者的腦部改變。目前，關(guān)于冠心病患者認(rèn)知功能改變的影像學(xué)研究仍處于初期階段，研究較局限，多為小樣本、回顧性研究，其可靠性有待進(jìn)一步討論。目前關(guān)于冠心病患者認(rèn)知功能損傷的磁共振研究主要集中于結(jié)構(gòu)磁共振成像，功能成像涉及的研究較少，如功能磁共振成像、4D flow MRI等相關(guān)研究尚未涉及。希望今后利用腦MRI及其新技術(shù)對冠心病患者認(rèn)知功能改變進(jìn)行更深入的研究，提高冠心病患者認(rèn)知功能下降的診斷敏感度和特異度，協(xié)助臨床盡早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)、早治療。