磁共振功能成像在血管性痴呆诊断中的应用进展

王倩楠 孙慧勤 宋 璞 赵 莉 张青山1，△

1)蚌埠医学院研究生院，安徽 蚌埠 233030 2)徐州市中心医院，江苏 徐州 221009

血管性痴呆(vascular dementia，VaD)多在中年以后发病，波动病程，呈阶梯式进展，是脑血管病变或血管危险因素引起的脑损害所致的认知障碍[1]。患者表现为记忆、注意、执行功能和语言等高级认知功能的严重损害，伴有局灶性神经系统受损的症状体征[2]，是痴呆的第二大病因，并且其发病率在未来极有可能会有显著的增长[3]。随着人口老龄化，VaD发病率呈上升趋势，进而加重家庭及社会负担。VaD具有病因复杂、异质性强等特点[4]，在临床表现上与阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)有很多相似之处，但VaD的执行功能受损更加突出，常规的简易精神状态评价量表筛查不敏感[5]。脑磁共振功能成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)能从分子、细胞水平上对脑的结构和功能进行分析，是了解脑的结构生理及代谢的重要影像学检查方法。影像学评估不仅能反映其血管损伤病理类型、部位和严重程度，还可帮助鉴别其他原因导致的认知障碍，对VaD的早期发现和诊断具有重要价值[6]。本文主要阐述磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI)和磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)在VaD诊断中的研究进展。

1 VaD的病因和分类

VaD是由于脑血管受损，其供给脑实质的氧气和营养减少导致脑功能衰退。该病是多种因素共同作用的结果，其发生发展与脑血管病变(脑卒中、脑小血管病变、脑微出血)、高血压、糖尿病、心脏疾病、高同型半胱氨酸血症和老年抑郁症等因素有关[7]，其中脑卒中是VaD发生的直接原因，KALARIA 等[8]研究发现脑卒中幸存者中有25%～30%会发展为立即或延迟的VaD。依据病灶特点和病理机制的不同，临床上将VaD分为多发性梗死性痴呆(multiple infarct dementia，MID)、单发性梗死性痴呆(single infarct dementia，SID)、小血管疾病引起的痴呆(如Binswanger，s病、CADASIL)、低灌注性痴呆、出血性痴呆、其他机制引起的痴呆(如烟雾病和先天性血管异常合并的痴呆)等多种类型。

2 MRS的研究进展

MRS是一种安全的可提供早期神经元生化代谢指标的非侵入性技术，1H-MRS在脑部的应用最为广泛，临床上用来检测脑内代谢物，包括N一乙酰天冬氨酸(NAA)、胆碱复合物(Cho)、肌酸(Cr)、磷酸肌酸(PCr)、肌醇(mI)、谷氨酸(Glu)和乳酸(Lac)等。其中常用于认知损害研究的代谢物质有：NAA、Cho、mI及Cr等，NAA代表神经元结构的完整性，当神经元凋亡时其水平降低；Cho可反映细胞膜代谢，在脑卒中患者中其水平降低；Cr是细胞能量状态的标志物，其水平降低见于脑卒中、低氧、肿瘤等[9-11]。SHIINO 等[12]通过MRS定量检测31例VaD患者NAA浓度，发现VaD患者较正常对照组患者海马和扣带回NAA浓度明显降低，提示NAA浓度改变对VaD的诊断有一定价值。GASPAROVIC 等[13]研究发现侧脑室上区白质NAA/Cr比值明显降低，Cho/Cr比值升高，且Cr浓度与执行、注意及记忆功能相关，NAA浓度与执行功能相关。LUTZ 等[14]应用1H-MRS技术发现VaD患者病变对侧小脑代谢物质NAA/Cr、Cho/Cr的比值发生了改变，并进一步证实小脑的代谢异常可能参与了血管性痴呆的发生。GUO等[15]应用1H-MRS及DTI技术发现1H-MRS与DTI结合能更好地检测出丘脑可能存在的隐匿性损伤，同时发现左丘脑Cho/Cr及MD值与执行功能相关。

3 DTI的研究进展

DTI可重建白质纤维束，是目前唯一可无创观测并定量分析活体人脑中不同白质纤维束的技术，能反映纤维束的完整性，可以给出纤维束定量数据，能直接、准确的评估白质损伤[16-17]，常用的评估参数包括部分各向异性分数(FA)、表观扩散系数(ADC)和平均弥散率(MD)[18]。全脑DTI研究显示当白质有损伤时FA值会降低，MD值会增高，并且两者均与执行、注意及记忆功能有关[19]。近几年的研究表明脑白质损害(white matter Lesions，WMLs)可扰乱大脑认知网络进而直接影响认知过程[20]。脑室旁白质完整性的破坏是脑小血管病(cerebral small vessel disease，CSVD)患者认知损害的重要影像学标志，且与大脑的低灌注及代谢障碍密切相关。SMITH等[21]研究发现有认知功能障碍的CSVD患者额叶及脑白质DTI的FA值明显降低，并与其认知功能障碍程度有密切关系。皮质下缺血性血管性痴呆(subcortical ischemic vascular disease，SIVD)是VaD中最常见的一种类型，其在MRI上主要表现为脑白质高信号即脑白质病变和腔隙性脑梗死[22]。相对于其他功能磁共振，DTI对发现皮质下缺血性认知损害患者白质微结构的改变更加敏感，能够反映患者认知功能早期异常改变，认知功能的受损与慢性缺血引起脑白质损伤、轴突运输受损以及局部炎症反应所致的神经信息传递障碍有关，内侧前额叶白质微结构的改变是影响患者执行能力的重要因素。同时，SIVD患者多个脑白质不同感兴趣区的FA值降低及ADC值的增高程度，可反映认知功能障碍的程度；脑白质病变患者外在表现的认知功能下降越严重，其内在的大脑白质微结构受损程度也越大。另外，进一步的研究发现SIVD患者多个感兴趣区的DTI改变证明联络纤维损伤明显；DTI技术有助于了解SIVD患者的认知功能与联络纤维损害的具体关系尤为重要。LIU 等[23]研究发现SIVD患者脑白质FA、PA和ADC改变具有区域选择性，前部及左侧脑区损伤明显，后部及右侧相对保留白质的完整性。研究发现VaD患者DTI小脑形态结构发生了改变且这种变化与认知状态相关，小脑可能参与了VaD 的发生。DTI是研究SIVD脑白质损伤的一种理想的方法，能够准确评估皮质-皮质下环路破坏的严重程度，反映WMLs与认知功能的关系，较sMRI可更好地提供脑结构损伤的具体区域和认知的相关性。

4 rs-fMRI的研究进展

rs-fMRI是在静息状态下，研究大脑自发脑功能活动的脑磁共振成像，通过检测各脑区基线状态下的自发神经元电活动，研究相关脑区之间的网络连接，判断大脑自发性功能活动[24]。静息态时正常脑组织包含多种网络系统的连接，如默认网络(DMN)、注意网络、运动网络、视觉网络、听觉网络等，其中DMN在基础状态下较为活跃，与认知、情感等思维活动有关，也更适合于临床VaD患者的早期诊断[25-26]。有研究表明，血管性认知障碍患者前额叶、前扣带回后部及顶叶DMN活性降低，这提示大脑某些区域在静息状态下激活程度的改变可以作为早期筛查认知功能下降的一项敏感指标[27]。rs-fMRI的分析方法主要包括分数低频振幅(ALFF)、比低频振幅、局部一致性、功能连接分析及独立成分分析等，LIU等[28]采用ALFF分析方法计算VaD患者脑功能活动的改变，发现其双侧前扣带皮质、左侧岛叶和左侧海马ALFF值较对照组显著增加。研究显示利用基于分数低频振幅算(ALFF)的功能磁共振测量静息态下49例VaD患者和非血管性痴呆患者脑功能变化，发现VaD患者左侧眶额回、壳核、颞横回、丘脑ALFF的降低与认知功能改变有关，这提示着测量前扣带皮质、颞横回、左侧海马、壳核等处的ALFF值有助于 VaD患者的早期诊断。BHARATH 等[29]采用rs-fMRI结合DTI对48例轻度血管性认知障碍患者进行研究分析，发现其默认网络及执行网络较正常对照组存在异常功能连接，而连接这些脑区的白质纤维束完整性被破坏。这些研究表明，应用rs-fMRI可探究早期VaD患者脑功能连接情况，对VaD的早期诊断具有重要意义。

5 SWI的研究进展

SWI是一个较新近发展起来的成像技术。实质上，SWI是一个三维采集，完全流动补偿的，高分辨力的，薄层重建的梯度回波序列，它所形成的影像对比有别于传统的T1加权成像、T2加权成像及质子加权像，可充分显示静脉血、出血(红细胞不同时期的降解成分)、铁离子等的沉积等[30-31]。脑微出血(cerebral microbleeds，CMBs)是指脑内微小血管破裂或渗出所引起的微小的慢性出血，是脑微小血管病变的重要标志，同时也是认知功能损害的重要危险因素[32-34]。SWI成像技术可以很好地检出CMBs，近年来有研究认为认知功能损害亦与CMBs的位置和数量关系密切，额叶、颞叶或基底节等位置的CMBs更容易导致认知功能下降。CMBs的病灶越多，认知功能减退的程度越严重；CMBs分布弥散的患者认知损害最重，其次为深部CMBs组，再其次为脑叶CMBs[35-36]。SWI对静脉血管内脱氧血和血管外血流成分非常敏感，在CMBs诊断中具有较高的检出率[37]。由于SWI技术检测CMBs具有较高的敏感性，因此在对早期脑内微出血和隐匿性出血性病灶的诊断中具有重要价值[38]。CMBs数量与血管性认知功能障碍共有相关性，可作为临床早期评估血管性认知功能障碍的生物学标志。

6 小结与展望

MRI成像技术在VaD的早期诊断及评估疾病严重程度等方面具有重要价值，尤其是DTI技术可更好的提供脑结构损伤的具体区域，有助于做出更正确的诊断结果，及早开展治疗工作，减轻社会负担。在未来，随着我国人口老龄化越来越严重，我们希望MRI成像技术可常规作为血管性痴呆早期筛查的重要手段，进一步提高疾病的检出率。