磁共振成像新技術在輕度認知功能障礙診斷中的應用

劉祥雛(綜述)，秦 忠(審校)

(綿竹市人民醫院放射科，四川 綿竹 618200)

輕度認知功能障礙(mild cognitive impairment,MCI)是正常老齡與老年性癡呆之間的一種過渡階段，主要是指老年患者中出現的輕度記憶障礙或者其他認知功能障礙，但是病情嚴重程度達不到阿爾茨海默病的診斷標準，主要表現為腦白質病變，臨床上又可稱為腦白質疏松癥(leukoaraiosis，LA)，目前臨床上關于腦白質病變與MCI的關系日益受到國內外學者的重視[1]。每年10%～15%的MCI患者會發展為癡呆,老年癡呆癥患者中有2/3由MCI轉化而來[2]。對MCI進行伸入研究、診斷，有希望發現和篩選出阿爾茨海默病的高危人群，提供一個最佳治療時間窗，預防或推遲老年性癡呆的發生。在影像檢查方式上，磁共振成像(magnetie resonance imaging，MRI)、單光子發射體層攝影(single photon emission computed tomography，SPECT)、正電子發射體層攝影(positron emission tomography，PET)用來研究患者腦部結構和功能的改變，目前隨著MRI在本領域的應用越來越廣泛，相繼出現彌散加權成像(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)，現對MRI在本領域中的應用研究進行綜述。

1 DWI

1.1DWI的原理 DWI是一種新型MRI檢查技術，用于檢測組織中水分子的微小運動隨機運動狀態，在一定程度上能夠反映出腦白質的微觀結構改變，對早期缺血區極微小的彌散變化，具有敏感的檢出率，比MRI具有更高的診斷準確率，常用平均彌散系數值來表示，主要反映水分子的彌散能力[3]。LA患者由于腦白質的慢性缺血，導致脫髓鞘改變，引起平均彌散系數值升高。常規的MRI掃描序列不能夠發現出現在腦白質的異常改變，因此DWI在LA診斷方面具有明顯優勢。

1.2DWI的應用 鐘建光等[4]使用SSEPI序列(啟用3個彌散梯度場)進行顱腦缺血DWI檢查，MRI的常規檢查并不能進行準確的區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水分子彌散受限不明顯，新鮮的缺血病灶表現為局部腦組織的細胞毒性水腫，病灶內部的水分子彌散情況顯著受限。Henninger等[5]在Stroke雜志中采用DWI技術對LA患者與性別因素的關系進行研究預測，發現嚴重的LA在男性大腦內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一步探討。

2 DTI

2.1DTI的原理 DTI是指在彌散加權基礎上發展而來的用于研究人體組織中水分子運動的一項無創新型MRI技術，除了可以用來觀測組織中水分子運動的快慢之外，還能夠清晰顯示腦白質纖維束及其走行特點，揭示腦白質纖維束的微觀結構信息，是一種新型非侵入性神經影像檢查工具，能夠在活體檢查時繪制顱腦的微觀結構信息，通過在多方向上施加彌散敏感梯度，在各個方向上測量水分子的彌散程度[6]。主要利用水分子的分數各向異性(fractional anisotropy，FA)來表示，FA可以反應纖維束軸突結構的方向程度，反映結構的完整性，反應各向異性的彌散張量強度信息，與髓鞘的結構完整性、纖維的密度及走向一致性均具有密切關系，能夠反映白質纖維束是否完整。FA數值越大，代表神經傳導的功能越強。

2.2DTI的應用 聞彩云等[7]利用DTI技術直觀評價MCI患者纖維束損害情況，發現FA值的降低與認知功能的損害程度之間存在較強的相關性，FA值越低，下降幅度越大，說明白質纖維束的破壞程度越嚴重，腦白質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，相對于平均彌散系數更能說明小血管病變認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，Bozoki等[8]通過測量分數各向異性FA和胼胝體體積，發現胼胝體體積越小，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。DTI能夠間接反映髓鞘的成熟及老化過程，能夠檢測白質退變過程，但是同時也需要注意到40歲以上的患者腦白質平均彌散率增高，各向異性值降低，在利用DTI進行腦白質病變研究時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活體內動態生化代謝變化的技術，近年來被廣泛應用于MCI患者的研究之中，正是由于許多疾病的生化改變早于宏觀結構異常改變，1H-MRS可以測定活體組織內特定區域的化學成分，比常規MRI檢查能更敏感地發現疾病的早期病理變化，常用的代謝標志物有N-乙酰天門冬氨酸、膽堿、肌醇、肌酸、乳酸、脂質等，這些代謝物存在于腦內特定的細胞和代謝中，其中N-乙酰天門冬氨酸、膽堿、肌醇是最主要用于認知障礙患者的診斷指標，因此能夠反映神經元以及軸突的含量、膠質增生及能量代謝等的變化信息，在評價MCI患者病理生理及代謝情況等方面具有重要參考價值[11]。

N-乙酰天門冬氨酸能夠反應神經元的完整度、密度及活力，是公認的標志物，N-乙酰天門冬氨酸減少反應為神經元丟失或功能異常。肌醇峰常作為膠質細胞的標志物，含量增加能夠反應膠質增生。肌醇/肌酸增加預示著人腦認知功能的減退，所以肌醇/肌酸的變化程度可以反映海馬的病理學變化[12]。MCI在進展過程中，肌醇有可能發生在N-乙酰天門冬氨酸功能降低之前，提示MCI患者的神經膠質細胞改變要早于神經元細胞的改變，海馬區是人腦記憶功能的重要中樞，MCI患者的最初臨床表現為記憶功能降低，顳葉及扣帶后回的皮質代謝與記憶和執行功能相關，能夠提示MCI患者出現認知障礙后即將出現的臨床表現，因此，1H-MRS對海馬區的物質代謝進行檢測，能夠實現MCI的早期診斷，以及進行早期干預治療[13]。

3.2MRS的應用 袁俊亮等[14]選擇側腦室體部前方的雙側前額葉白質作為感興趣區，探討了這部分腦白質的相對代謝濃度(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，采用化學位移成像的多體素分析，對感興趣區內的任一像素進行波譜重建，發現認知功能降低的LA患者在前額葉白質損傷區的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照組，常規MRI不能發現LA患者正常腦白質區域的異常改變，但MRS在生化物質代謝角度上，能夠早期發現正常腦白質區域的早期N-乙酰天門冬氨酸/膽堿、N-乙酰天門冬氨酸/肌酸等指標異常改變。Kantarci等[15]對214例MCI患者海馬區進行MRS檢查，進一步驗證了N-乙酰天門冬氨酸/膽堿在人腦記憶功能的發揮上具有重要作用。

4 fMRI

4.1fMRI的原理 fMRI主要包括常規的fMRI研究和腦連接研究，也就是靜息態的fMRI研究。fMRI是在常規MRI基礎上發展起來的新型成像技術，成像基于血氧水平依賴信號的變化，對人腦功能進行無創檢測，具有較高的空間分辨率和可重復性，可檢測患者在接受刺激后的腦灌注變化，用于對大腦皮質活動進行功能定位[16]。

4.2fMRI的應用 目前將fMRI應用于LA患者診斷的報道較少，楊延輝等[17]曾對9例MCI患者進行fMRI掃描，選擇大腦雙側海馬為感興趣區[18]，分別對雙側海馬每個時間點所有像素的時間序列進行平均，計算血氧水平依賴信號變化，發現MCI患者雙側海馬的激活均低于正常對照組，分析原因為MCI患者的海馬神經元數量減少造成海馬功能減退，海馬局部供血減少，使其在完成高級認知任務時血氧水平依賴信號減弱[19]。Staffena等[20]檢查12例MCI患者聽力刺激下的腦白質活躍程度，與13例健康對照組進行對比，發現低刺激下MCI患者與健康對照組相比，在顳回、顳極、地區沿顳上溝、前扣帶回皮質等位置異位激活明顯，MCI患者認知障礙異位激活要明顯高于健康人群。王蔭華等[21]通過患者在記憶和再認無意義的圖形時進行fMRI掃描,研究MCI患者的視覺情景記憶損傷,MCI組在顳葉內側區中的海馬旁區、雙側前額葉、右側顳葉外側和梭狀回激活強度有所減弱,說明MCI患者存在與記憶編碼、貯存和提取有關的神經網絡功能的減退。

5 小 結

海馬是顳葉內側的重要結構，對于記憶和認知功能有重要作用，也是預測MCI是否轉化為阿爾茨海默病的有效指標。針對內側顳葉尤其是海馬區域的結構和功能進行檢測是MCI早期診斷的關鍵[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，隨著近年來臨床醫學研究的不斷深入，綜合應用DWI、DTI、MRS、fMRI等多種檢查手段不僅可以進行優勢互補，而且可以從形態學、功能、代謝等角度對MCI診斷進行研究，必將會提高MCI疾病診斷的準確性、敏感性及特異性，也為MCI的早期診斷提供重要的參考依據。

[1] 楊波.多發腔隙性腦梗死與輕度認知功能障礙患者預后的相關性[J].中國老年學雜志,2012,32(19):4302-4303.

[2] Petersen RC.Mild cognitive impairment as a diagnostic entity[J].J Intern Med,2004，256(3):183-194.

[3] 袁俊亮,王雙坤,胡文立.腦白質疏松癥患者認知功能障礙的神經影像學研究進展[J].中華醫學雜志,2013,93(5):394-396.

[4] 鐘建光,蒙澤明,王開明.磁共振彌散加權成像診斷短暫性腦缺血發作的臨床研究[J].中國現代醫生,2013,51(11):99-100.

[5] Henninger N,Lin E,Haussen DC,etal.Leukoaraiosis and sex predict the hyperacute ischemic core volume[J].Stroke,2013,44(1):61-67.

[6] 劉江紅,韓瓔.彌散張量成像在輕度認知功能障礙和老年性癡呆中的應用研究進展[J/CD].中華臨床醫師雜志:電子版,2013,7(1):134-136.

[7] 聞彩云,王溯源,王美豪,等.腦小血管病變與認知功能損害相關性的DTI研究[J].醫學研究雜志,2013,42(2):174-177.

[8] Bozoki AC,Korolev IO,Davis NC,etal.Disruption of limbic white matter pathways in mild cognitive impairment and Alzheimer′s disease:a DTI/FDG-PET study[J].Hum Brain Mapp,2012,33(8):1792-1802.

[9] 王珊珊,范國光,王慈,等.MR擴散張量成像評價腦室旁白質軟化癥腦性癱瘓患兒認知功能的研究[J].中華放射學雜志,2012,46(3):203-208.

[10] 袁輝,祁吉.抑郁癥患者腦代謝改變的磁共振波譜觀察[J].中國醫學影像技術,2011,27(2):286-290.

[11] 胡蓉,王曉明,張曉春.質子磁共振波譜診斷輕度認知障礙:Meta分析[J].中國醫學影像技術,2012,28(10):1809-1814.

[12] 譚云龍,鄒義壯,屈英,等.威斯康星卡片分類測驗常用指標的穩定性分析[J].中國心理衛生雜志,2002,16(12):831-833.

[13] 趙言瑋,曲毅,趙潔慧,等.老年高血壓病患者認知功能障礙程度與磁共振彌散加權成像表觀彌散系數的關系[J].中國臨床神經科學,2011,19(3):285-290,301.

[14] 袁俊亮,王雙坤,郭曉娟,等.腦白質疏松癥患者認知功能障礙的磁共振波譜研究[J].中華醫學雜志,2012,92(5):303-306.

[15] Kantarci K,Weigand SD,Przybelski SA,etal.MRI and MRS predictors of mild cognitive impairment in a population-based sample[J].Neurology,2013,81(2):126-133.

[16] 楊溢,朱向陽,黃懷宇.輕度認知功能障礙海馬磁共振成像的研究進展[J].中國康復理論與實踐,2012,18(12):1123-1126.

[17] 楊延輝,梁佩鵬,李坤成,等.MCI患者數字推理能力的海馬fMRI研究[J].醫學影像學雜志,2009,19(7):785-788.

[18] Nagata K,Saito H,Ueno T,etal.Clinical diagnosis of vascular dementia[J].J Neurol Sci,2007,54(1/2):44-48.

[19] 胡曉飛,張久權,張艷玲,等.帕金森病輕度認知功能障礙:基于體素的全腦灰質形態學研究[J].中國醫學影像技術,2013,29(1):24-29.

[20] Staffena W,Ladurnerb G,H?llera Y,etal.Brain activation disturbance for target detection in patients with mild cognitive impairment:an fMRI study[J].Neurobiol Aging,2012,33(5):1002.e1-1002.e16.

[21] 王蔭華,白靜,翁婿初.輕度認知障礙患者記憶力的功能磁共 振研究[J].中國康復理論與實踐,2004,10(3):132-135.

[22] 劉波,陳俊,劉峴,等.帕金森病靜息態腦默認狀態網絡的觀察[J].中國醫學影像技術,2009,25(7):1156-1159.