磁共振成像新技术在轻度认知功能障碍诊断中的应用

刘祥雏(综述)，秦 忠(审校)

(绵竹市人民医院放射科，四川 绵竹 618200)

轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment,MCI)是正常老龄与老年性痴呆之间的一种过渡阶段，主要是指老年患者中出现的轻度记忆障碍或者其他认知功能障碍，但是病情严重程度达不到阿尔茨海默病的诊断标准，主要表现为脑白质病变，临床上又可称为脑白质疏松症(leukoaraiosis，LA)，目前临床上关于脑白质病变与MCI的关系日益受到国内外学者的重视[1]。每年10%～15%的MCI患者会发展为痴呆,老年痴呆症患者中有2/3由MCI转化而来[2]。对MCI进行伸入研究、诊断，有希望发现和筛选出阿尔茨海默病的高危人群，提供一个最佳治疗时间窗，预防或推迟老年性痴呆的发生。在影像检查方式上，磁共振成像(magnetie resonance imaging，MRI)、单光子发射体层摄影(single photon emission computed tomography，SPECT)、正电子发射体层摄影(positron emission tomography，PET)用来研究患者脑部结构和功能的改变，目前随着MRI在本领域的应用越来越广泛，相继出现弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、功能磁共振(functional，fMRI)，现对MRI在本领域中的应用研究进行综述。

1 DWI

1.1DWI的原理 DWI是一种新型MRI检查技术，用于检测组织中水分子的微小运动随机运动状态，在一定程度上能够反映出脑白质的微观结构改变，对早期缺血区极微小的弥散变化，具有敏感的检出率，比MRI具有更高的诊断准确率，常用平均弥散系数值来表示，主要反映水分子的弥散能力[3]。LA患者由于脑白质的慢性缺血，导致脱髓鞘改变，引起平均弥散系数值升高。常规的MRI扫描序列不能够发现出现在脑白质的异常改变，因此DWI在LA诊断方面具有明显优势。

1.2DWI的应用 钟建光等[4]使用SSEPI序列(启用3个弥散梯度场)进行颅脑缺血DWI检查，MRI的常规检查并不能进行准确的区分新鲜缺血灶与陈旧性缺血灶，DWI检查在陈旧性缺血病灶内水分子弥散受限不明显，新鲜的缺血病灶表现为局部脑组织的细胞毒性水肿，病灶内部的水分子弥散情况显著受限。Henninger等[5]在Stroke杂志中采用DWI技术对LA患者与性别因素的关系进行研究预测，发现严重的LA在男性大脑内具有敏感的急性脑缺血病灶，具有较大的核心梗塞面积与数量，但是在女性患者中的LA诊断是否具有相同的诊断意义尚需要进一步探讨。

2 DTI

2.1DTI的原理 DTI是指在弥散加权基础上发展而来的用于研究人体组织中水分子运动的一项无创新型MRI技术，除了可以用来观测组织中水分子运动的快慢之外，还能够清晰显示脑白质纤维束及其走行特点，揭示脑白质纤维束的微观结构信息，是一种新型非侵入性神经影像检查工具，能够在活体检查时绘制颅脑的微观结构信息，通过在多方向上施加弥散敏感梯度，在各个方向上测量水分子的弥散程度[6]。主要利用水分子的分数各向异性(fractional anisotropy，FA)来表示，FA可以反应纤维束轴突结构的方向程度，反映结构的完整性，反应各向异性的弥散张量强度信息，与髓鞘的结构完整性、纤维的密度及走向一致性均具有密切关系，能够反映白质纤维束是否完整。FA数值越大，代表神经传导的功能越强。

2.2DTI的应用 闻彩云等[7]利用DTI技术直观评价MCI患者纤维束损害情况，发现FA值的降低与认知功能的损害程度之间存在较强的相关性，FA值越低，下降幅度越大，说明白质纤维束的破坏程度越严重，脑白质缺血病灶部位以及看似正常部位弥散程度都是升高的，因此FA值降低，相对于平均弥散系数更能说明小血管病变认知功能损害的早期纤维束的破坏情况。MCI影响大脑的边缘系统，Bozoki等[8]通过测量分数各向异性FA和胼胝体体积，发现胼胝体体积越小，MCI患者扣带回的体积减少量越多，因此扣带回与胼胝体的体积也是MCI的重要诊断依据。DTI能够间接反映髓鞘的成熟及老化过程，能够检测白质退变过程，但是同时也需要注意到40岁以上的患者脑白质平均弥散率增高，各向异性值降低，在利用DTI进行脑白质病变研究时要考虑这些因素影响[9-10]。

3 MRS

3.1MRS的原理 MRS是目前唯一能在体外检测活体内动态生化代谢变化的技术，近年来被广泛应用于MCI患者的研究之中，正是由于许多疾病的生化改变早于宏观结构异常改变，1H-MRS可以测定活体组织内特定区域的化学成分，比常规MRI检查能更敏感地发现疾病的早期病理变化，常用的代谢标志物有N-乙酰天门冬氨酸、胆碱、肌醇、肌酸、乳酸、脂质等，这些代谢物存在于脑内特定的细胞和代谢中，其中N-乙酰天门冬氨酸、胆碱、肌醇是最主要用于认知障碍患者的诊断指标，因此能够反映神经元以及轴突的含量、胶质增生及能量代谢等的变化信息，在评价MCI患者病理生理及代谢情况等方面具有重要参考价值[11]。

N-乙酰天门冬氨酸能够反应神经元的完整度、密度及活力，是公认的标志物，N-乙酰天门冬氨酸减少反应为神经元丢失或功能异常。肌醇峰常作为胶质细胞的标志物，含量增加能够反应胶质增生。肌醇/肌酸增加预示着人脑认知功能的减退，所以肌醇/肌酸的变化程度可以反映海马的病理学变化[12]。MCI在进展过程中，肌醇有可能发生在N-乙酰天门冬氨酸功能降低之前，提示MCI患者的神经胶质细胞改变要早于神经元细胞的改变，海马区是人脑记忆功能的重要中枢，MCI患者的最初临床表现为记忆功能降低，颞叶及扣带后回的皮质代谢与记忆和执行功能相关，能够提示MCI患者出现认知障碍后即将出现的临床表现，因此，1H-MRS对海马区的物质代谢进行检测，能够实现MCI的早期诊断，以及进行早期干预治疗[13]。

3.2MRS的应用 袁俊亮等[14]选择侧脑室体部前方的双侧前额叶白质作为感兴趣区，探讨了这部分脑白质的相对代谢浓度(N-乙酰天门冬氨酸/胆碱、N-乙酰天门冬氨酸/肌酸、胆碱/肌酸)改变，采用化学位移成像的多体素分析，对感兴趣区内的任一像素进行波谱重建，发现认知功能降低的LA患者在前额叶白质损伤区的N-乙酰天门冬氨酸/胆碱、N-乙酰天门冬氨酸/肌酸显著低于健康对照组，常规MRI不能发现LA患者正常脑白质区域的异常改变，但MRS在生化物质代谢角度上，能够早期发现正常脑白质区域的早期N-乙酰天门冬氨酸/胆碱、N-乙酰天门冬氨酸/肌酸等指标异常改变。Kantarci等[15]对214例MCI患者海马区进行MRS检查，进一步验证了N-乙酰天门冬氨酸/胆碱在人脑记忆功能的发挥上具有重要作用。

4 fMRI

4.1fMRI的原理 fMRI主要包括常规的fMRI研究和脑连接研究，也就是静息态的fMRI研究。fMRI是在常规MRI基础上发展起来的新型成像技术，成像基于血氧水平依赖信号的变化，对人脑功能进行无创检测，具有较高的空间分辨率和可重复性，可检测患者在接受刺激后的脑灌注变化，用于对大脑皮质活动进行功能定位[16]。

4.2fMRI的应用 目前将fMRI应用于LA患者诊断的报道较少，杨延辉等[17]曾对9例MCI患者进行fMRI扫描，选择大脑双侧海马为感兴趣区[18]，分别对双侧海马每个时间点所有像素的时间序列进行平均，计算血氧水平依赖信号变化，发现MCI患者双侧海马的激活均低于正常对照组，分析原因为MCI患者的海马神经元数量减少造成海马功能减退，海马局部供血减少，使其在完成高级认知任务时血氧水平依赖信号减弱[19]。Staffena等[20]检查12例MCI患者听力刺激下的脑白质活跃程度，与13例健康对照组进行对比，发现低刺激下MCI患者与健康对照组相比，在颞回、颞极、地区沿颞上沟、前扣带回皮质等位置异位激活明显，MCI患者认知障碍异位激活要明显高于健康人群。王荫华等[21]通过患者在记忆和再认无意义的图形时进行fMRI扫描,研究MCI患者的视觉情景记忆损伤,MCI组在颞叶内侧区中的海马旁区、双侧前额叶、右侧颞叶外侧和梭状回激活强度有所减弱,说明MCI患者存在与记忆编码、贮存和提取有关的神经网络功能的减退。

5 小 结

海马是颞叶内侧的重要结构，对于记忆和认知功能有重要作用，也是预测MCI是否转化为阿尔茨海默病的有效指标。针对内侧颞叶尤其是海马区域的结构和功能进行检测是MCI早期诊断的关键[22]。各种单一的MRI检查方法在MCI早期诊断中有一定的局限性，随着近年来临床医学研究的不断深入，综合应用DWI、DTI、MRS、fMRI等多种检查手段不仅可以进行优势互补，而且可以从形态学、功能、代谢等角度对MCI诊断进行研究，必将会提高MCI疾病诊断的准确性、敏感性及特异性，也为MCI的早期诊断提供重要的参考依据。

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