氢质子磁共振波谱技术在轻度认知障碍诊断及病情预测中的应用研究进展▲

蒙宁钦 石胜良

(广西医科大学第一附属医院神经内科，南宁市 530021，E-mail：mnq6901283@163.com)

综 述

氢质子磁共振波谱技术在轻度认知障碍诊断及病情预测中的应用研究进展▲

蒙宁钦 石胜良

(广西医科大学第一附属医院神经内科，南宁市 530021，E-mail：mnq6901283@163.com)

氢质子磁共振波谱技术是一种无创检测活体脑组织早期的生化代谢变化并进行定量分析的影像学方法，对轻度认知障碍的早期诊断、鉴别诊断及病情预测具有重要价值。本文对近年来氢质子磁共振波谱技术在轻度认知障碍疾病中的临床应用研究作一综述。

轻度认知障碍；氢质子磁共振波谱技术；诊断；代谢物；综述

随着人口老龄化的加剧，老年人认知障碍发病率呈快速增长趋势，逐渐成为严重的公共健康问题。轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)是指从正常的认知状态到痴呆的一大类综合征，主要是出现与年龄不符的认知下降，但又未达到痴呆诊断标准；主要依靠临床、神经心理量表测试和影像学检查辅助诊断[1]。MCI有进展为痴呆的高风险，特别是阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)。目前的医疗水平尚不能治愈认知障碍疾病，只能提前采取预防措施减缓病情的进展及改善日常生活质量[2]。氢质子磁共振波谱技术(proton magnetic resonance spectroscopy，1HMRS)是一种可无创地进行活体定位检测早期脑组织的生化代谢变化及定量分析的影像学方法，其对MCI的早期诊断、鉴别和预测病情发展等具有重要临床价值[3]。本文对近年来1HMRS在MCI的临床研究应用进展作一综述。

1 1HMRS测定代谢物的意义

1HMRS可检测颅内病变部位的生化代谢，为活体脑组织进行病理生理研究提供了一种新的技术[4]。1HMRS可在神经系统结宏观构改变之前无创地探测到其微观结构的改变，在临床症状出现前发现病灶并尽早干预认知障碍[5]。其测定颅内代谢物方法包括绝对定量法、半定量法及相对定量法[6]。相对定量法是目前最常用的方法，其原理是将测得的代谢产物浓度值互比而得出一个结果，此方法可以消除人体解剖区域和磁共振技术参数不同带来的影响。1HMRS可检测活体内器官氨基酸、脂肪、神经递质等多种复合物的代谢产物，主要包括N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartate，NAA)、胆碱复合物(choline，Cho)、肌酸复合物(creatine，Cr)、肌醇(myo-inositol，MI)等[7]。NAA在脑内几乎全部位于神经元内，是公认的神经元功能标志物，其含量可反映神经元的功能情况[8]。NAA浓度降低反映了神经元缺失或轴突功能的异常，多见于神经退行性疾病，如认知障碍疾病、帕金森病等。MI主要存在于神经胶质细胞中，常用作胶质细胞的标记物，其含量增加是神经系统胶质增生的指征之一[9]。Cho主要存在于细胞膜上，与细胞膜磷酯代谢有关，其浓度的改变反映细胞膜合成和降解的变化。Cho浓度增加提示有神经胶质细胞增生、增殖、膜转运增加等细胞活动[10]。Cr浓度在人体内不同代谢条件下均保持相对稳定，故其常被作为波谱研究的参照物[11]。

2 1HMRS在MCI的临床应用研究

2.1 正常脑部不同解剖区域代谢物含量 颅内不同解剖区域神经元及胶质细胞的比例存在差异，造成脑部的能量代谢和生化产物含量各有不同。随着年龄的增长，基底节区的功能和结构也发生变化，基底节区灰质中NAA/Cr、Cho/Cr比值远高于白质，而白质中Cr绝对值含量明显高于灰质，这是由于老年人颅内神经元萎缩引起代谢活动下降[12]。即使在同一个解剖位置不同区域亦不相同，例如海马头、体、尾代谢物比值存在差异[13]。在重要的神经解剖区域，如脑干和小脑，NAA和Cr含量是有显著差异的;而在一般的脑组织中，只有Cho含量是与其他部位存在差异的，提示不同生理功能区域神经元及胶质细胞比例不同，代谢产物也是不同的[14]。有学者采用绝对定量测定代谢产物，结果显示整个大脑灰质的代谢物NAA、Cr、Cho的平均含量分别为11.0、9.7、1.9 mmol/L，而白质分别为 7.5、 5.2、1.6 mmol/L，两者之间的代谢物浓度差异比较明显；这或许是由于灰质主要由神经元组成，而白质主要由神经纤维组成的原因[15]。不同人群中也存在类似差异，佛教人士相比于普通人，其扣带回MI含量是升高的，而NAA含量则是明显下降的，但引起这种改变的原因目前尚未明确[16]。因此，在临床使用1HMRS测定不同脑区代谢产物含量时，应根据测定部位、年龄及人群等因素进行分析。

2.21HMRS诊断MCI的应用 鉴于 MCI病理及临床表现的多样性，该病的诊断需要一个对各种类型MCI都比较敏感的影像学标志物，而1HMRS则为有可能提供这种标志物的技术。MCI患者的1HMRS表现主要为NAA/Cr比值下降和MI/Cr比值上升，病理结果则显示为神经元的缺失和胶质细胞增生，代谢物浓度的改变是与病理结果一致的[17]。在对AD、血管性痴呆、路易体痴呆及额颞叶功能减退等4种不同类型痴呆进行研究后发现，NAA/Cr比值下降多出现在AD或血管性痴呆患者，而在路易体痴呆或额颞叶功能减退患者中，MI/Cr比值是升高的[18]。NAA/Cr比值下降水平能用于评估记忆损害的程度，且联合海马体积的减少，能准确判断患者是否存在认知障碍[19]。而扣带回后部NAA/Cr比值有望成为在正常人群中初筛遗忘型轻度认知障碍患者(amnestic mild cognitive impairment，aMCI)的标志物[20]。有研究发现，AD患者海马区NAA浓度下降较明显，特别是在左侧海马部位，而对于双侧间存在差异性的原因目前尚未明确[21]。除神经元标志物NAA含量改变外，MCI患者海马、额叶等部位的MI含量也是异常的。MI是神经系统中胶质增生的标志物，说明神经元萎缩和胶质增生为MCI病理基础[22]。联合NAA/MI比值可以增加1HMRS诊断MCI患者的准确性，相比于单纯根据NAA、MI的含量改变情况进行诊断的方法，NAA/MI比值显示出了从自然群体中筛查MCI的优越性[23]。NAA/Cr以及NAA/MI比值可反映神经元的功能或者神经元的丢失程度，因此也有望成为MCI的生物学标志物。

2.31HMRS鉴别诊断MCI的应用 不同类型MCI患者中，与认知相关的神经解剖区域 NAA/Cr、Cho/Cr比值是有所不同，利用这一发现可以对不同认知障碍疾病进行鉴别。与AD患者相比，血管性痴呆患者颅内NAA/Cr比值更低，MI/Cr比值更高；AD患者的NAA/Cr比值与简易精神量表评分存在相关性，而在血管性痴呆患者中未观察到此相关性，这些发现有助于鉴别不同痴呆类型[24-25]。联合1HMRS和MRI研究发现，aMCI患者扣带回MI/Cr比值较同龄老年人更低，且其海马体积萎缩；而非遗忘型轻度认知障碍患者(non-amnestic mild cognitive impairment，naMCI) 的扣带回MI/Cr比值和海马体积均未见有明显改变，这对鉴别MCI类型起到重要作用[19]。1HMRS有鉴别诊断AD和MCI的潜在价值，比如NAA/Cr比值下降对诊断aMCI患者最敏感、最有特异性，而在诊断AD方面未发现其特异性[20]。与血管性痴呆患者相比，AD患者MI/Cr比值是升高的，但NAA/Cr比值是下降的[18，24]；而与血管性痴呆、AD患者相比，路易体痴呆患者扣带回后部NAA/Cr比值则更高，这有助于三者的鉴别诊断[25]。将1HMRS技术应用于神经系统疾病诊断，可早于病理改变前探测到神经元功能异常，借助于NAA及MI的代谢异常，可鉴别不同类型及不同程度的认知障碍患者。

12.41HMRS预测MCI的应用 Mayo中心采用1HMRS和MRI检测扣带回后部、海马体积及高信号脑白质体积，结果显示只有海马体积萎缩和NAA/MI值下降为脑卒中后出现认知障碍的独立预测因子[26]。有研究采用MRI和1HMRS分别测定脑卒中或者短暂性脑缺血发作患者额叶白质和顶枕叶灰质，追踪时间超过12个月，发现患者额叶灰质NAA/Cr比值下降与认知功能的下降呈正相关性[27]。NAA含量、NAA/Cr比值下降均可以预测认知障碍进展到痴呆的过程，但 NAA/Cr比值改变比NAA绝对含量改变更早，结果更敏感，预测效果更好[28]。在海马体积测定正常而NAA/Cr比值下降的MCI老年患者中，约有26%进展为痴呆，因此NAA/Cr比值有望成为一种预测病情进展的标志物[29]。在伴发有糖尿病的MCI患者中，1HMRS可很好地预测进展到痴呆的整个过程[30]。Ferguson等[31]提出Cr水平升高也可作为诊断早期认知下降的生物学标志物。轻度认知障碍患者可能进展为AD或者路易体痴呆，尽管仍无法判断其进展方向，但1HMRS可预测轻度认知障碍进展为何种痴呆[32]。1HMRS通过测定神经变性来评估临床前痴呆疾病情况，这是MRI通过测量海马体积无法实现的，凸显1HMRS在MCI预测病情进展的优势[26]。

3 1HMRS面临的问题

1HMRS仍面临许多问题。与脑脊液相比，脑内代谢物的含量非常低，感兴趣的氢质子信号会被干扰，波谱有重叠的可能，结果会出现偏差；无论1HMRS采用何种定量方法均不能反映代谢物的真实含量；技术上仍存在不足之处，需要进一步改进，如空间分辨率较低、定位欠准确、波谱结果显示的异常与MRI显示的病灶难以统一、数据后处理复杂以及检查时间过长等[33]。

4 展 望

目前，1HMRS在MCI的临床应用研究取得了重要进展，对MCI的诊断、鉴别诊断以及预测病情进展具有重要临床价值，可为尽早开展积极的干预和治疗提供参考。但1HMRS大范围应用于MCI的临床诊疗尚需时日。相信通过MRI设备升级及软件更新后，1HMRS的推广应用会给MCI的临床诊断与治疗带来巨大帮助。

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国家自然科学基金(81460183)

蒙宁钦(1988～)，男，在读硕士研究生，研究方向：痴呆及脑血管病、神经介入。

石胜良(1964～)，男，博士，教授，研究方向：痴呆及脑血管病、神经介入，E-mail：445139487@qq.com。

R 741.044

A

0253-4304(2016)03-0392-03

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.03.27

2015-12-02

2016-03-01)