磁共振成像技術(shù)在腦卒中后認知功能障礙中的應用進展

[摘要]"腦卒中后認知功能障礙（post-stroke"cognitive"impairment，PSCI）是患者在發(fā)生腦卒中事件后的6個月內(nèi)出現(xiàn)的不同程度、不同類型認知功能減退的臨床綜合征。PSCI的診斷和臨床篩查方法以神經(jīng)認知量表為主，簡單易行，但缺乏客觀性，尚不能完整評估和反映PSCI患者的腦功能損傷及對認知功能影響的程度。基于磁共振成像（magnetic"resonance"imaging，MRI）的腦結(jié)構(gòu)和功能成像可輔助PSCI診斷，并辨識認知功能障礙分型，是目前客觀分析和評估神經(jīng)退行性病變的最佳方法之一。MRI可為深入探究PSCI患者功能重塑機制、評價康復治療效果及方案調(diào)整提供影像學依據(jù)。本文對MRI技術(shù)在PSCI中的臨床應用現(xiàn)狀進行綜述。

[關鍵詞]"腦卒中后認知功能障礙；結(jié)構(gòu)磁共振成像；磁敏感加權(quán)成像；功能磁共振成像

[中圖分類號]"R445.2""""""[文獻標識碼]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2025.06.027

缺血性腦卒中約占所有腦卒中的80%。缺血性腦卒中發(fā)生后，患者可伴有不同程度的記憶力減退、認知功能降低、癡呆等神經(jīng)功能損傷癥狀。腦卒中后認知功能障礙（post-stroke"cognitive"impairment，PSCI）是患者發(fā)生腦卒中事件后的6個月內(nèi)臨床表現(xiàn)出的不同程度、不同類型認知功能減退或障礙的疾病，PSCI以記憶力、注意力、思維及執(zhí)行功能障礙等為特征[1]。據(jù)統(tǒng)計，2/3腦卒中患者伴有認知功能損傷；且腦卒中發(fā)病3個月內(nèi)，超過50%的患者出現(xiàn)認知功能障礙，其中約1/3的患者進展為癡呆；PSCI帶給患者的危害遠超軀體功能障礙，可顯著增加腦卒中患者的病死率[2-3]。早期診斷是有效防治PSCI、減緩病情進展、改善患者生活質(zhì)量的關鍵[4]。

1""PSCI的發(fā)病機制及臨床評估

前額葉皮層是大腦發(fā)育最晚的結(jié)構(gòu)，約占大腦皮層面積的30%。前額葉皮層厚度與機體注意力、記憶力、抽象思維及行為等關系密切[5]。張竣婷等[6]研究顯示海馬、大腦皮層的體積與認知功能、學習、記憶力及情感調(diào)節(jié)等神經(jīng)功能密切相關。海馬結(jié)構(gòu)為認知功能受損的主要責任腦區(qū)，海馬微結(jié)構(gòu)損傷被視為認知功能減退的解剖學基礎和重要神經(jīng)影像學標志[7]。既往研究顯示角回、丘腦、額葉皮層等部位梗死亦可發(fā)生PSCI[8]。孫嘉婧等[9]研究表明海馬、額頂葉、基底節(jié)、丘腦及角回是發(fā)生PSCI的靶點。神經(jīng)認知功能量表評估是目前臨床較常用的認知障礙臨床診斷方法。其中簡易精神狀態(tài)檢查（mini-mental"state"examination，MMSE）量表使用較便捷，臨床應用廣泛，但MMSE量表受患者年齡及所受教育程度等條件的限制。蒙特利爾認知評估（Montreal"cognitive"assessment，MoCA）量表具有更高的可靠性和敏感度。然而，神經(jīng)認知功能量表均缺乏客觀性，對癡呆分型的敏感度亦不足，尚不能高效評估腦認知功能損傷及影響程度[7]。

2""磁共振成像技術(shù)在PSCI中的臨床應用

磁共振成像（magnetic"resonance"imaging，MRI）可基于腦結(jié)構(gòu)和功能成像協(xié)助診斷和辨別認知障礙分型，亦是目前分析神經(jīng)退行性疾病的最佳手段之一。常用的MRI方法包括結(jié)構(gòu)磁共振成像（structural"magnetic"resonance"imaging，sMRI）、磁敏感加權(quán)成像（susceptibility"weighted"imageing，SWI）、功能磁共振成像（functional"magnetic"resonance"imaging，fMRI）、動態(tài)對比增強磁共振成像（dynamic"contrast-"enhanced"magnetic"resonance"imaging，DCE-MRI）、動脈自旋標記（arterial"spin"labeling，ASL）和彌散張量成像（diffusion"tensor"imaging，DTI）等。

2.1""sMRI在PSCI中的臨床應用

澳大利亞莫納什大學通過分析超過10"000張人類大腦MRI活動圖發(fā)現(xiàn)，大腦整體形狀對人類如何思考、個體感覺及行為的影響遠高于復雜的神經(jīng)元交互連接[10]。該研究表明人類大腦的宏觀神經(jīng)元動力學及功能從根本上是由其物理幾何形狀決定的，通過對大腦形狀的研究可為分析腦卒中、認知功能及癡呆等疾病提供新的研究方向，也可極大簡化研究大腦功能的方式。

sMRI具有高分辨率的特點，可提供腦形態(tài)、分區(qū)及組織結(jié)構(gòu)等詳細信息，可定量顯示腦區(qū)容積、全腦占比、不對稱指數(shù)、皮層厚度、表面積、曲率等。sMRI現(xiàn)已成為研究大腦解剖結(jié)構(gòu)變化與疾病關系的重要工具，能基于體素形態(tài)學分析腦結(jié)構(gòu)與PSCI的內(nèi)在聯(lián)系。焦琳娜等[5]研究發(fā)現(xiàn)眶額部及額中回腦皮層厚度變薄是老年腦卒中患者發(fā)生PSCI的影像學征象，基于頭顱MRI量化大腦皮層面積及厚度變化可為臨床預測PSCI的發(fā)生提供影像參考依據(jù)，并指導臨床及時采取相應干預措施。海馬結(jié)構(gòu)萎縮，特別是CA1區(qū)萎縮被視作認知功能損傷的影像學標志物。目前，超高場磁共振及人工智能自動分割技術(shù)的臨床應用使得人們對海馬及海馬亞區(qū)的形態(tài)學研究更加深入，有助于反映PSCI患者腦區(qū)的形態(tài)學變化，有望為認知功能障礙疾病的診斷、進展預測及預后評估等提供更精確的參考指標。

2.2""SWI在PSCI中的臨床應用

血管內(nèi)紅細胞為主的成分經(jīng)受損血管壁滲出，繼而引發(fā)含鐵血黃素沉積于該區(qū)域腦組織中，稱之為腦微出血（cerebral"microbleed，CMB）。CMB可誘發(fā)血液內(nèi)生物活性物質(zhì)釋放，長期低灌注后可導致腦功能障礙[11]。既往研究表明不同部位和數(shù)量的CMB對PSCI的影響程度存在差異，額葉-皮層下回路控制視覺空間注意力和執(zhí)行功能，額葉皮層和深部CMB可導致纖維束損傷，影響其功能[12-13]。任慧玲等[14]研究發(fā)現(xiàn)存在腦葉CMB患者的視空間、執(zhí)行功能、注意及命名等亞領域評分低于深部CMB患者，是PSCI的獨立危險因素。基底節(jié)及額葉CMB可影響患者的執(zhí)行功能，且CMB數(shù)量、分布與認知功能障礙的嚴重程度成正比[15]。Gregoire等[16]分析顯示缺血性腦卒中患者額葉CMB與執(zhí)行功能障礙關系密切，并可導致遠期認知功能下降。

2.3""fMRI在PSCI中的臨床應用

缺血性腦卒中患者的腦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，認知功能通路中的任一環(huán)節(jié)受損均可誘發(fā)PSCI[17]。fMRI可將腦功能、影像及形態(tài)結(jié)構(gòu)三因素結(jié)合，通過腦神經(jīng)元活動變化確定各區(qū)域功能狀態(tài)[18]。靜息狀態(tài)下大腦不同區(qū)域的興奮程度存在差異，代謝耗氧量亦各不相同。功能活躍腦區(qū)的需氧量較多，導致該區(qū)域血流量增加，并出現(xiàn)靜脈內(nèi)脫氧血紅蛋白水平降低及含氧血紅蛋白水平升高的情況。基于血紅蛋白的順逆磁性及血氧變化采集磁共振信號，被稱作血氧水平依賴（blood"oxygenation"levelnbsp;dependent，BOLD）[19]。個體安靜、休息狀態(tài)下的BOLD信號稱作rs-fMRI。腦卒中患者的神經(jīng)功能變化對靜息狀態(tài)下大腦BOLD信號的相對基線改變幅度具有抑制作用。基于此，可通過研究BOLD信號分析腦功能信息。

基于數(shù)據(jù)計算方法，可將rs-fMRI分為功能分離及整合。功能分離可評價個體腦區(qū)在時間序列上的同步性及自發(fā)神經(jīng)活動的幅度。局部一致性可評價相鄰體素間腦活動的同步性。低頻振幅可分析腦活動波動幅度，評價腦區(qū)局部靜息態(tài)的活動強弱。分數(shù)低頻振幅值和腦區(qū)神經(jīng)活動變化相關，該技術(shù)參數(shù)簡單，且在不同研究間的設置亦較為統(tǒng)一，便于開展臨床研究[20]。功能整合可研究腦區(qū)間的相互作用：基于種子點的相關分析探究腦區(qū)間或指定腦區(qū)與全腦的連通性；獨立成分分析法可分解全腦并構(gòu)建多個獨立功能網(wǎng)絡：圖論復雜網(wǎng)絡分析法可分析整個大腦的連接模式及其相互聯(lián)系，獲得整體和局部信息流。

fMRI有助于闡明腦區(qū)間功能連接減少對個體認知功能受損程度的影響。應用種子點的功能連接方法可得出認知障礙神經(jīng)網(wǎng)絡恢復和重塑間的特異性指標。將PSCI患者局部腦區(qū)活動及腦區(qū)間連接相結(jié)合，分析腦功能活動信息[21]。認知功能障礙與前額–基底節(jié)回路連通性相關[22]。同時，PSCI患者可在大腦和小腦之間形成廣泛神經(jīng)回路，其輸出通道涉及前額葉皮層區(qū)域的投射。PSCI患者大腦前額葉及海馬旁回的連接強度與個體語言、記憶力之間呈負相關，且前額葉與海馬旁回功能連接增強可反映腦非適應性重塑[23]。

2.4""DCE-MRI在PSCI中的臨床應用

血-腦脊液屏障以微血管內(nèi)皮細胞為結(jié)構(gòu)基礎，維護中樞神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境穩(wěn)態(tài)[24]。缺血性腦卒中受損的神經(jīng)結(jié)構(gòu)中糖氧剝奪和再灌注損傷可釋放多種損傷因子，導致血-腦脊液屏障受損，繼而炎癥因子及相關代謝產(chǎn)物進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)[25]。DCE-MRI通過注射造影劑和基于藥物動力學改變獲取腦血流灌注圖像，可客觀評價腦組織的血流灌注狀態(tài)及毛細血管通透性等[26]。DCE-MRI可用于評估缺血性腦卒中血-腦脊液屏障的破壞及損傷程度[27]。既往研究顯示血-腦脊液屏障通透性的改變和腦卒中患者的認知功能受損之間存在相關性[28]。腦卒中患者的額葉、顳葉及邊緣葉Krans值與認知功能受損程度成反比[29]。

2.5""ASL在PSCI中的臨床應用

相關腦區(qū)血流灌注異常變化可評估缺血性腦卒中患者的病情、臨床療效和預后。三維ASL技術(shù)通過標記動脈中水分子進行成像，無須注射對比劑，并可有效克服磁敏感偽影[30]。既往研究顯示，采用三維ASL技術(shù)量化腦區(qū)的血流量，其與腦灌注“金標準”具有很高的一致性[31]。研究顯示PSCI患者可能存在雙側(cè)額葉眶回、右側(cè)額中回、顳中回、頂上小葉等腦區(qū)灌注不足[32]。腦穿支動脈發(fā)生血管硬化或不完全閉塞后，受累腦區(qū)的慢性低灌注可導致腦白質(zhì)損傷，進而影響邊緣皮質(zhì)和額葉皮層的神經(jīng)功能，這與個體注意力、記憶力、思維及推理、行為計劃等認知功能密切相關。

2.6""DTI技術(shù)在PSCI中的臨床應用

DTI通過分析腦組織中水分子的擴散狀態(tài)進行成像，通過顯示腦白質(zhì)纖維束的走行及髓鞘的連貫性評價和分析腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)改變[33]。PSCI與腦白質(zhì)病變程度密切相關，且這種相關性在PSCI早期尤為明顯[34]。研究顯示缺血性腦卒中患者的認知功能和腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常密切相關，且對認知功能障礙的早期檢出優(yōu)于其他成像技術(shù)[35]。在腦白質(zhì)微小結(jié)構(gòu)損傷評估方面，DTI具有高敏感度，對PSCI患者腦白質(zhì)病變的檢出亦具有明顯優(yōu)勢，DTI技術(shù)可用于認知功能障礙的早期篩查和診斷。

3""小結(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)認知功能量表是目前認知功能障礙篩查及臨床診斷的主要依據(jù)和簡易方法，但缺乏客觀性，不能高效評價認知功能受損和影響程度。MRI技術(shù)可基于個體腦結(jié)構(gòu)及腦功能成像進行PSCI的輔助診斷和臨床辨別，對深入探究PSCI患者功能重塑機制、評價康復治療效果及方案調(diào)整提供影像依據(jù)。MRI檢查時間較長，部分患者存在檢查禁忌證，但該技術(shù)安全、無創(chuàng)，并可多序列成像，仍是目前評估PSCI相關疾病的最佳影像手段。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–11–11）

（修回日期：2025–02–06）