冠心病患者认知功能下降的磁共振成像研究进展

孙朝磊，马恒*

1.滨州医学院医学影像学院，山东 烟台 264000；2.烟台毓璜顶医院放射科，山东 烟台 264000；*通信作者 马恒 mhyhdyy@163.com

冠心病是冠状动脉粥样硬化引起冠状动脉管腔狭窄甚至闭塞，导致心肌缺血、缺氧或坏死，进而出现胸痛、胸闷等相应临床症状。随着人们经济、生活水平的飞速发展和生活方式的转变，冠心病的患病率急剧升高，是导致死亡的主要原因之一[1]。认知障碍是痴呆发生前的一种认知状态，其核心症状是认知功能下降。认知障碍患者会出现记忆、语言等认知功能下降和焦虑、冲动、抑郁等情感障碍，不仅影响患者的健康，还会增加家庭和社会负担。

近年关于冠心病患者与认知障碍的关系受到越来越多的关注。冠心病是认知障碍的独立危险因素[2]，两者具有相同的危险因素，冠心病会导致患者多项认知功能损伤，如语言、记忆及执行功能等[3]。然而，冠心病伴认知障碍的发病机制尚未明确，因此对于冠心病认知功能损伤的探索具有非常重要的临床意义。近年MRI技术迅速发展，并衍生出多种新的成像技术，可以多参数、多方向成像分析与精神神经疾病相关的大脑结构及功能变化，在神经精神系统疾病研究中具有重要价值，本文对常规MRI及其衍生技术在冠心病中的临床应用及进展进行综述。

1 冠心病患者认知功能障碍的研究现状与影响因素

1.1 研究现状 20世纪90年代，研究者开始关注冠心病与认知功能下降的关系，认知损伤与冠心病并存，65岁以下无脑卒中病史的冠心病患者认知功能障碍的患病率为62%，是冠心病的常见并发症[4]。冠心病与轻度认知功能障碍有关，患者在认知测试中较健康人群表现更差[5]，具体表现为冠心病会影响患者的推理能力、语义流畅性及词汇能力等[6]。研究表明，冠心病病史与认知功能下降呈明显正相关，是认知功能损伤的独立危险因素[2]。冠心病事件后患者整体认知水平下降速度明显快于事件发生前[7-8]。因此，冠心病会导致患者认知功能障碍，进而影响患者的生活质量，引起相应的家庭和社会负担。

1.2 影响因素 冠心病和认知功能下降具有共同的危险因素，包括年龄、性别、肥胖、吸烟史及饮酒史等[3,5,9]。但在校正相关风险因素后，冠心病病史与认知功能损伤仍明显相关，因此不能单独用相关风险因素解释冠心病患者的认知功能损伤。目前研究认为炎症反应和低灌注是冠心病患者认知功能损伤的主要机制。

冠心病是由炎症介导的心血管疾病，多种血管性因素参与其发生、发展过程，而血管性因素在认知功能下降中的作用已得到证实[10-12]。随着冠心病的进展，炎症反应逐渐加重，炎症因子浓度增加[13-14]，进而破坏血-脑屏障，导致颅内血管炎症反应发生，引起脑组织损伤，进而导致认知功能下降[15]。

冠心病患者认知功能下降可能与冠心病的并发症相关，如心力衰竭、心律失常等。冠心病是导致心力衰竭的主要原因，Zheng等[16]发现左心室射血分数降低会导致患者认知功能损伤，且两者呈明显正相关。心房颤动是认知功能损伤的独立风险因素，心房颤动患者较健康对照组在认知功能测试中表现更差[17]。心力衰竭、心律失常会导致患者血流动力学改变，进而引起脑血供下降、脑灌注不足，增加局部脑组织功能受损及脑梗死风险[18]。同时，低灌注损伤会导致脑组织缺血缺氧，脑细胞产生的活性氧会破坏血-脑屏障，导致脑血管疾病的发生与发展，引起大脑结构和功能改变，导致患者认知功能下降。

总之，继发于冠心病的认知功能障碍是一个多因素导致的长期过程，MRI有助于更好地理解冠心病患者认知功能损伤的神经病理机制，帮助临床早发现患者相关大脑结构及功能改变，对冠心病患者认知功能障碍的诊断与治疗具有重要意义。

2 冠心病伴认知功能改变的磁共振研究进展

2.1 常规MRI 常规MRI是检查脑结构性病变的常用方法，可以发现患者脑萎缩、脑白质损伤、脑梗死等，有助于进一步研究冠心病患者认知功能损伤的发病机制。Ottens等[19]研究表明，冠心病患者的总脑容量较健康对照组明显缩小，且认知功能损伤更明显；冠心病患者脑小血管疾病（如脑梗死、脑出血等）的患病率更高[20]。冠状动脉狭窄程度与脑梗死、脑出血的发病率及脑白质病变程度呈明显正相关[21]。有研究表明，冠状动脉钙化积分高的患者脱髓鞘改变更严重、腔隙性脑梗死发病率更高[22]。上述研究表明冠心病伴认知功能下降患者伴发大脑结构改变，阐释了冠心病患者认知功能下降的神经病理机制，但常规MRI仅能评估脑结构的显著病变，对脑细微结构及功能改变的评估具有较大的局限性，因此探究更为精确、有效的方法尤为重要。

2.2 基于体素的形态学分析 基于体素的形态学分析是一种对脑结构图像的自动检测技术，能够反映大脑灰质、白质体积等信息，较常规MRI更能反映患者大脑微观结构改变，有助于理解大脑退变的发生与发展[23]。Anazodo等[24]研究发现冠心病患者内侧额上回、额下回、颞上回、顶上回、顶下回及小脑后部区域灰质体积较对照组明显缩小，且与患者认知功能损伤呈明显正相关。既往研究发现，冠心病患者左侧梭状回、左侧三角部和左侧颞上回体积均较健康对照组明显缩小，进一步将冠心病患者分为伴认知功能损伤和不伴认知功能损伤组，伴认知功能损伤患者上述脑区体积缩小更明显，且与其冠状动脉狭窄程度呈正相关[25]。上述研究均表明冠心病患者存在脑部微观结构改变，进而影响认知功能，如记忆、语言和执行能力等，为冠心病患者认知功能下降的早期神经生理学改变提供了可靠的影像学指标，有助于理解冠心病患者认知功能损伤的神经病理机制。

2.3 扩散成像 扩散成像能够清晰地显示大脑中一些隐匿微小的病变，发现组织内的微观信息，主要包括扩散加权成像（DWI）、扩散张量成像、扩散峰度成像及扩散频谱成像。目前DWI应用于冠心病患者认知功能损伤的研究较少，仅有一项研究表明患者冠状动脉搭桥术后会出现更明显的DWI信号异常，而且与患者认知功能损伤程度呈明显正相关[25]。扩散张量成像是一种无创性脑成像技术，可以揭示脑组织微结构改变，反映脑组织及脑白质纤维束的完整性，可以较好地揭示患者神经退化的过程。常用的评价指标有平均扩散系数、轴向扩散率、径向扩散率及各向异性分数，其中各向异性分数用于度量白质纤维束内细胞排列的完整性和纤维束走行方向的一致性，各向异性分数越低，表明组织结构排列越紊乱，髓鞘损伤及纤维数量减少越严重。扩散张量成像可以反映无明显脑结构改变患者认知功能下降的神经病理机制。脑白质纤维束的细微变化可在一定程度上解释冠心病相关的认知损伤，即使在认知正常的冠心病患者中，脑白质纤维束微结构完整性也可能是执行功能改变的重要神经机制[26]。冠心病及其相关危险因素与脑白质损伤有关，Vemuri等[27]研究表明，冠心病患者胼胝体膝部的微观结构被破坏，相应区域的各向异性分数较健康对照组明显减低，且与执行功能下降及语言流畅性下降呈明显正相关。扩散成像解释了冠心病患者认知功能下降的神经病理机制，但目前关于冠心病患者扩散成像的研究较少，关于扩散峰度成像及扩散频谱成像评价冠心病患者认知功能损伤鲜有报道，未来可以作为一个研究方向。

2.4 脑灌注成像 脑灌注成像可以反映大脑的血流动力学和微循环改变，通常认知功能损伤患者会出现脑灌注不足。常见的脑灌注成像技术包括CT灌注成像、磁共振灌注成像及动脉自旋标记成像等。磁共振灌注成像是测量脑血流量的标准方法，可以反映患者血流动力学改变。Vemuri等[27]研究发现冠心病患者存在广泛的脑灌注不足。Anazodo等[28]发现冠心病患者额上回、前扣带回、岛叶、中央前回、中央后回及颞叶脑血流量较健康对照组明显减少，且与患者认知功能损伤相关。动脉自旋标记成像是一种无创的灌注成像方法，可在不注射对比剂的情况下，短时间内反复测量局部血流量。Smith等[29]研究表明冠心病患者动脉搭桥术后，大脑后动脉血管区域内的灌注显著增加，且灌注增加与精神运动速度提高有关。磁共振灌注成像与动脉自旋标记成像可以无创显示脑灌注情况，反映患者血流动力学改变，具有较强的可重复性，对探究冠心病患者认知功能改变的神经病理机制具有重要临床价值。

3 不足与展望

冠心病患者认知功能改变机制复杂，MRI研究有助于理解冠心病患者认知功能损伤的神经生理学机制。MRI检查建立更加灵敏的指标检测冠心病患者脑部改变，对临床诊断与治疗具有重要意义。一些MRI新技术如3D-T1、DWI、磁共振灌注成像、扩散张量成像及动脉自旋标记成像等可以发现脑局部结构、血流灌注、代谢及功能等方面的异常，早期发现冠心病伴认知障碍患者的脑部改变。目前，关于冠心病患者认知功能改变的影像学研究仍处于初期阶段，研究较局限，多为小样本、回顾性研究，其可靠性有待进一步讨论。目前关于冠心病患者认知功能损伤的磁共振研究主要集中于结构磁共振成像，功能成像涉及的研究较少，如功能磁共振成像、4D flow MRI等相关研究尚未涉及。希望今后利用脑MRI及其新技术对冠心病患者认知功能改变进行更深入的研究，提高冠心病患者认知功能下降的诊断敏感度和特异度，协助临床尽早发现、早干预、早治疗。