多模态磁共振成像技术在血管性认知损害评估中的应用价值

周建国，符大勇，卢明聪，孟云，刘晓丽

多模态磁共振成像技术在血管性认知损害评估中的应用价值

周建国1，符大勇1，卢明聪1，孟云1，刘晓丽2

1.南京中医药大学连云港附属医院放射科，江苏连云港 222004；2.南京中医药大学连云港附属医院康复科，江苏连云港 222004

血管性认知损害（vascular cognitive impairment，VCI）是由脑血管病危险因素或脑血管病引发的认知损伤，严重者表现为痴呆。VCI的影像学检查方法主要包括结构磁共振成像、弥散张量成像、静息态功能磁共振成像、磁共振波谱法等技术，可从形态学、蛋白质结构及脑卒中部位等方面评估脑的微观结构变化与VCI之间的相关性。本文对多模态磁共振成像技术在VCI评估中的应用研究进展进行综述。

血管性认知损害；弥散张量成像；静息态功能磁共振成像；磁共振波谱法

认知是人脑的高级功能，其产生的生理解剖学基础是大脑皮层。人脑功能主要包括视空间、执行功能、命名、记忆力、注意力、语言、抽象能力、回忆及定向力等。我国居民人口老龄化日益加重，脑血管疾病的发生率亦明显增加。血管性认知损害（vascular cognitive impairment，VCI）成为脑卒中患者的主要致残原因，严重降低患者的生活质量[1]。

依据认知功能障碍的轻重程度，VCI可分为非痴呆性血管性认知损害（vascular cognitive impairment no dementia，VCIND）、血管性痴呆和混合性痴呆[2]。其中，脑小血管病变与认知障碍的关系更加密切[3]。目前，VCI的诊断主要基于各类神经认知量表、患者的临床病史及影像学改变。VCI的影像学检查方法尚缺乏统一的诊断标准，多模态磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术为VCI的诊断提供影像学依据，多种技术的联合运用有助于提高VCI的临床诊断准确率[4]。MRI通过显示VCI患者脑实质的病理学改变，从而对VCI的发病机制及生理、病理学变化进行深入分析，为疾病发生发展过程中开展脑结构和功能研究提供依据，并为VCI的早期诊断及与认知相关疾病的鉴别诊断提供影像学信息[5-6]。

1 VCI磁共振相关检查技术

MRI具有较高的影像分辨率，通过显示脑组织解剖学及生理、病理学相关影像学信息，对VCI进行诊断和分级评估。结构磁共振成像（structural magnetic resonance imaging，sMRI）是在T1加权图像提取脑皮层所占图像并测量其厚度和体积的检查方法。弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）基于活体组织内水分子在各方向上的扩散强弱，显示脑白质神经纤维束的形态学变化，从微观层面反映纤维束排列的紧密程度及神经轴突髓鞘化状态，并利用量化的各向异性分数（fractional anisotropy，FA）评估水分子扩散各向异性。FA值越大，提示脑白质髓鞘化程度越高、神经轴索排列越紧密；FA值越小，则提示神经髓鞘及轴索存在发育障碍。对老年血管性脑白质疏松患者，FA值降低提示脑白质区存在选择性微细结构损害，其与认知功能障碍程度相关。利用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）可评估水分子扩散的速度和范围、量化白质纤维束的结构完整性，反映细胞外间隙大小。通过平均扩散率（mean diffusivity，MD）反映分子整体的弥散水平和脑组织的完整性[7]；其在VCI的早期诊断、患者病情及临床疗效的评估等方面具有良好的应用价值[8]。

人脑作为高度整合的神经网络系统，利用静息态功能性磁共振成像（rest-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI）技术可测量患者无相关刺激及任务执行时脑血氧水平的依赖信号，通过计算机处理后，获得不同脑区的活动数据[9]。轻度VCI患者默认网络相关脑区的局部一致性值与记忆等认知能力呈正相关；低频振幅反映的是静息状态下各脑区自发性活动水平的高低[10]。目前，脑区间功能连接（funtional connectivity，FC）在认知研究中最为常用，FC在时间层面上的波动特点可显示脑功能的动态变化[11-12]。

磁共振波谱成像是无创性检测脑组织区域内化学成分的技术，基于磁场作用下不同浓度小分子化合物的化学位移进行成像。既往研究显示，VCIND患者的额叶、颞叶N-乙酰天门冬氨酸/总肌酸降低[13]；VCIND患者大脑后扣带回及额叶改变最为敏感[14]；优势脑半球的额颞叶、海马、丘脑及扣带回的代谢异常显示其亦与VCIND关系密切[15]。海马区域磁共振质子波谱成像的代谢物浓度改变早于海马形态学改变，可为VCIND的早期诊断及临床治疗提供影像学依据[16]。

2 脑皮质结构变化与VCI

位于丘脑–基底节–前额叶皮质下神经纤维环路的破坏是VCI患者认知功能障碍的病理基础，额叶皮质损伤与VCI患者注意力下降相关[17]。既往研究显示，VCIND患者额叶皮层、胼胝体沟及梭状回的体积出现萎缩，其可独立预测整体认知功能、心理运动速度及执行功能[18]。大脑皮层的萎缩与精神运动速度的下降相关，皮层下萎缩可预测所有认知指标的改变，同时萎缩量与脑白质病变可协同认知功能的降低[19]。sMRI评估脑白质病变患者尾状核及额叶可预测与认知功能相关的脑结构改变[20]。海马结构是VCI影像学研究的重点内容，不同亚区亦存有不同的易损性，VCI患者海马亚区萎缩较海马整体萎缩更明显。

海马区域脑梗死的患者可出现长时间情景记忆损伤，且双侧海马对记忆损伤影响亦不完全一致。基于体素的形态学测量联合rs-fMRI的研究发现，VCI患者左侧颞下回及海马旁回皮质出现萎缩，通过将海马进行亚区分割，认知障碍患者的左侧海马下托、前下托、CA4/DG区出现萎缩，VCI患者双侧内嗅叶皮质容积亦出现减少[21]。

《中国卒中后认知障碍防治研究专家共识》[22]指出，脑卒中发生责任血管是否再通及脑灌注是否满足需求是认知障碍发生的关键因素，关键脑区包括优势侧角回、额中回、颞中回、丘脑及优势侧基底节区，VCI相关脑区还包含小脑、脑干及其他神经纤维。一组评估认知障碍患者脑灌注量的研究结果显示，患者额叶、顶叶及颞叶皮质的脑血流量显著降低[23]。

3 脑白质损伤与VCI

脑白质疏松是常见的脑小血管病，其病理改变为弥漫性脑缺血引发的神经纤维脱髓鞘，认知功能障碍是其最为常见的临床表现。脑白质疏松患者出现认知功能障碍的机制主要是皮层–皮层环路及额叶–皮层下环路的神经纤维受损，导致额叶–皮层联络纤维、深部白质纤维及杏仁核、海马、扣带回等神经环路功能障碍，导致信息提取延迟及错误信息量的增加。脑白质疏松程度与认知功能障碍受损程度成正比，评价脑白质微结构损害的程度对VCI的诊断具有重要意义[24]。DTI结果显示，ADC值升高、FA值降低，与认知功能障碍程度密切相关[25]。DTI可通过显示脑白质结构及神经纤维的损伤程度判断VCI病理改变，反映认知功能早期异常影像学改变[26]。刘健萍等[27]研究显示，双侧额叶的脑白质FA值和蒙特利尔认知评估量表评分呈正相关。腔隙性脑梗死的数量、容积与认知功能关系的研究显示，腔隙性脑梗死是人脑信息处理速度与执行功能损伤的重要标志，亦是VCI的预测因子之一[28]。总体及区域腔隙量可预测脑小血管病患者在处理速度、执行功能方面的障碍[29]。在额叶皮质下回路的微出血及严重程度可预测痴呆的进展风险[30]。

4 小结与展望

多模态MRI技术的发展为VCI的诊断提供了影像学依据。sMRI、DTI、rs-fMRI可在脑组织形态学及脑卒中发生的部位、范围等方面显示脑微观结构的变化，基于此为VCI的诊断及临床预后评估提供影像学依据。多模态MRI技术在VCI诊断中的联合运用有助于提高VCI的诊断准确率，但挑战依然存在。功能影像技术临床应用尚不充分，VCI病理–影像结合、多维影像技术、人工智能技术融合尚需进一步深入研究。基于更高分辨率的神经成像技术可尽早识别VCI的病理学特征，亦为疾病的早期诊断、积极的临床干预和治疗提供影像学依据。

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（2022–12–08）

（2023–09–14）

R445.2

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.28.033

连云港市老龄健康科研项目（L202108）

刘晓丽，电子信箱：fsyy01311@njucm.edu.cn