痴呆的诊断主要靠临床表现、神经心理学量表测试和影像学检查等。目前常用于痴呆诊断的影像学检查包括计算机断层扫描(CT)、结构性和功能性磁共振成像(MRI)、磁共振波谱(MRS)、单光子发射计算机化断层显像(SPECT)、正电子发射断层扫描(PET)等。这些影像学检查能够全面显示痴呆患者脑内形态与功能的异常改变,对于提高痴呆诊断的准确率和研究其发病机制有重要意义。
一、CT检查
CT在诊断脑肿瘤、脑外伤和脑血管意外方面起到重要的作用。在痴呆研究领域,CT发现阿尔茨海默病(AD)患者存在广泛脑萎缩改变,证实了先前神经病理学的研究结果。从那时起,研究者就把工作的中心放在了应用CT鉴别AD患者、正常老年人和其他类型痴呆上,同时探索临床表现与CT征象的相互关系。
(一)CT在痴呆诊断中的应用价值
CT在神经系统疾病的诊断上应用相当广泛,如有不典型症状、局灶体征、癫和脑积水等,应行CT扫描。CT可以发现痴呆和高危人群潜在的可治疗性病灶,如:在认知障碍患者中有下列特殊临床表现者,发现可治疗性病灶的可能性相当大:1个月或者1个月以内发生的认知功能障碍;脑外伤后的1周内发生心理状态改变;48h之内快速发作心理异常;脑血管病病史,癫发作或者二便失禁;局灶神经系统体征;视盘水肿;视野缺损;步态异常;姿势不稳或者头痛等。总之,对认知障碍、痴呆和高危人群行CT检查是必要的。
1.CT与AD CT应用于临床以来,各种研究的结果提示认知障碍与脑室扩大或皮质萎缩有关。在这一点上,脑室测量的参数(包括蛛网膜下腔的大小)与痴呆的相关性更强。研究显示老年抑郁症和老年精神分裂症也与侧脑室扩大和脑密度减低密切相关。CT研究发现日常活动能力下降与左侧颞叶上部和顶叶下部异常有关,情绪不稳定与前额叶萎缩有关,而妄想出现一般大脑结构相对完好。AD患者主要有3种脑萎缩的改变:颞叶(主要是内颞叶)萎缩,表现为颞叶脑沟增多、加深,内颞叶变窄,鞍上池和环池增宽、侧脑室颞角扩大等;脑白质萎缩,显示第Ⅲ脑室和侧脑室体部增宽;大脑皮质普遍萎缩,可见两侧大脑半球脑沟增多、加深和脑裂普遍增宽。
因为颞叶是AD发病的敏感区域,所以是CT研究的一个重点区域。CT研究表明海马萎缩是AD的一种特异性指标,尤其是对于较年轻的AD患者。颞叶对正常认知功能,尤其是记忆相当重要,病理研究表明在AD患者中,最广泛的病理变化是颞叶,其内有高密度的老年斑和神经原纤维缠结,也有神经细胞脱失和萎缩。
2.CT与血管性痴呆(VD)过去认为只有大面积脑梗死才可引发痴呆,梗死容积是导致多发性脑梗死性痴呆的关键因素,梗死容积与痴呆的程度呈正相关。伴随影像学的广泛应用发现腔隙性梗死、皮质下梗死及皮质下白质低密度改变等也可引起痴呆。脑梗死后是否引起痴呆主要与脑组织受累容积的大小、数目及位置有关,梗死灶数量越多、梗死灶容积越大,智能障碍发生率越高,左侧半球病变智能障碍发生率较右侧偏高。而且,伴有脑室周围白质稀疏改变者智能障碍发生率高。梗死后所导致的脑灌注及脑代谢的减低也是VD发生的重要因素之一,这些改变往往比所见到的局部脑损害更为广泛。
VD患者的脑CT表现为多发梗死,其病灶直径小者几毫米,大者10mm,病灶主要分布在双侧基底核区、侧脑室旁。特定部位的梗死如丘脑、尾状核旁、颞顶交界处、海马、胼胝体可以导致关键部位性痴呆。白质疏松表现为脑室周围低密度区,轻者仅位于脑室前角或后角,有时融合成片。此外,CT尚可见脑萎缩,轻者为脑回增多,脑沟加宽,重者表现为第Ⅲ脑室、侧脑室增大,以及脑室系统不对称增大。
3.CT与额颞痴呆(FTD)FTD为少见的皮质型痴呆,临床上很难与AD区别,大体病理主要表现为皮质局限性萎缩,最常累及额叶或颞叶,半数同时累及额叶和颞叶,局限于颞叶或额叶,各占1/4。CT上表现为明显的局限性不对称性皮质萎缩,主要集中在额叶、颞叶,脑回窄、脑沟宽及侧脑室额角呈气球样扩大,额极和前颞极皮质变薄,颞角扩大,侧裂池增宽,多为不对称改变。颞叶受累时,颞叶上回的后1/3常不受累。
4.CT与路易体痴呆(DLB)路易体痴呆(DLB)患者的CT显示广泛皮质萎缩,少数有明显的额叶改变。用CT测量痴呆患者的颞叶萎缩程度,发现DLB患者也存在中颞叶萎缩,但较AD萎缩程度轻。而脑室周围病变在AD和DLB则类似。
5.CT与亨廷顿病(HD)HD在CT上表现为弥漫性脑萎缩、局限性尾状核萎缩、侧脑室前角扩大,纹状体萎缩的程度可用双尾指数或双额指数来衡量。双尾指数指额角的尾状切迹间的最短距与同水平的颅内板之比乘以100,双尾指数<1.8可符合诊断,这种比率对亨廷顿病的诊断具有很高的敏感性和特异性。在较轻的患者,CT表现为尾状核头变小,额角扩大。
6.CT与肝豆状核变性 肝豆状核变性(Wilson病)临床上可出现典型皮质下痴呆症状,CT表现为豆状核受损,侧脑室扩大,皮质萎缩,基底核低密度,有些患者可出现小脑齿状核区低密度。
(二)CT在痴呆鉴别诊断上的价值
1.AD患者与正常老年人群 AD患者和正常老年人群的CT表现存在着很大程度的重叠。正常人35—70岁脑重量下降10%,脑血供减少20%,病理上表现为脑神经细胞数量减少,被增生的胶质细胞代替;影像学上表现为脑普遍或局限性萎缩,脑室、脑沟及室旁血管间隙扩大;白质内缺血性脱髓鞘病变主要出现在半卵圆中心、放射冠及皮质下白质区,CT上表现为偏低密度区。以CT测量为基础进行的功能分析可用于AD患者和正常老年人的鉴别诊断。通过测量痴呆组和正常老年人组CT上外侧裂宽度、第Ⅲ脑室宽度、额角指数、尾状核指数和平均脑沟宽度,对照分析发现两者有显著性差异,这也说明生理性萎缩与病理性脑萎缩的不同。
研究表明智能损害程度与反映颞叶和额叶萎缩程度的外侧裂宽度及额角指数明显相关,而AD患者的脑萎缩以额叶、颞叶为主,特别是颞叶的神经元丧失与智能损害有关,说明脑CT在老年痴呆脑形态学检测中的应用价值。
一项名为OPTIMA的研究提出了一种有利于提高AD诊断准确性的颞叶CT扫描方法。这种方法的CT扫描平面位于颞叶中央长轴。应用此种技术92%的AD患者可以得到正确诊断,假阳性率为5%。将这一方法与单光子发射计算机断层扫描(SPECT)相结合,AD诊断的敏感性和特异性分别达到94%、93%。
2.AD与VD 现代医学认为,VD具有潜在的可防治性,一定程度上可逆,因此,区别AD与VD具有重要临床意义。CT测量研究发现,AD与VD患者在脑室方面的主要区别在于侧脑室体部、第Ⅲ脑室及外侧裂等的宽度变化。前者较后者明显增宽,且异常率高。AD与VD患者都可出现不同程度的脑萎缩征象,只是VD患者的脑萎缩程度较AD为轻,各部位异常增宽率较低,其智能损害相对较轻。老年人生理性脑萎缩为皮质萎缩与中央性萎缩共存。VD脑萎缩主要为中央性萎缩,提示脑萎缩特别是皮质下脑萎缩的快速发展是导致血管性痴呆的另一重要因素。AD患者脑室系统异常一般是以几个部位的异常组合而成的,不能单凭某一部位异常就可下诊断。这些脑CT特点有助于两种疾病的诊断及鉴别诊断。
对VD动态CT观察发现痴呆组病灶体积增大,病灶数目的增加均显著多于对照组,提示病灶数目及病灶体积的累积效应是导致VD发病的重要因素。病变由单侧向双侧发展,特别是左侧病变增加,皮质下病变增加,新增丘脑病变及新增角回病变均是导致VD发病的重要因素。
(三)CT诊断痴呆的标准与存在的问题
CT能显示脑解剖结构和病理学形态改变,在AD的诊断中发挥一定作用。有文献报道CT显示颞叶萎缩,用以诊断AD的敏感度达93%、特异度84%、准确度89%,而且,对AD与其他类型痴呆或抑郁症的鉴别诊断有意义。CT显示脑室扩大,尤其两侧侧脑室横径总计1年增大≥3cm,对AD有诊断意义,脑室扩大也可能有助于AD与其他类型痴呆的鉴别。但是,随着人们对AD的病理学研究不断深入,认识到AD患者中枢神经系统病变早期主要累及海马,而CT难以准确显示海马结构,所以,CT在AD的诊断尤其是早期诊断和鉴别诊断上有限度。虽然有一些长期CT随访研究提示脑室扩大等指标有预测认知功能减退的价值,但扫描仪器及扫描位置的可重复性差等问题,以及随访时期往往已经可以通过神经心理学特征和疾病临床演变过程明确诊断的事实,使CT随访研究的价值也受到质疑。
然而,CT仍是最重要、最常用的神经影像诊断方法。它应用简单,是相对较便宜的检测老年痴呆的方法,可以准确地发现存在的脑内病灶,有助于排除其他疾病诊断。CT扫描具有优于MRI的许多特点,尤其是它的扫描时间短,更适于检测存在认知功能障碍和激惹行为的患者。
二、MRI检查
现在MRI已发展成为一种功能强大、精确和安全的影像学检查方法,它的应用极大促进了对脑形态学研究。
1.MRI在痴呆诊断中的临床应用
(1)MRI与阿尔茨海默病(AD):阿尔茨海默病是痴呆的最常见原因之一,病理上主要表现为广泛脑萎缩,以颞叶、顶叶和额叶前部灰质萎缩为主,特别是海马萎缩程度与临床分期平行。显微镜下见神经原纤维变性、缠结,老年斑块,非特异神经元丧失和反应性星形细胞增生。
颞叶内侧结构(海马和新皮质)是鉴别AD与正常人的最好指标。在AD病程中,颞叶内侧萎缩(MTA)发生较早,然后扩展到其他颞叶和边缘叶结构,最后导致多个皮层区域受累,所以MTA对早期AD的诊断效果较好。MTA与轻度认知功能损害(MCI)的产生也有关。相反,AD患者的海马体积与MCI患者无明显差别,但AD颞叶萎缩分布更广泛,包括海马旁组织和颞侧回。
(2)MRI与血管性痴呆(VD):VD与许多脑部病变:包括皮层梗死、重要部位的梗死(基底核和丘脑)、多发性腔隙性梗死、大面积白质病变或多种混合病变有关。VD与AD相比,MRI显示血管病变的发生率较高,而颞叶内侧的局限性萎缩更常见于AD。全脑萎缩和脑室扩张等非特异性变化在二者中都可以存在。神经影像学研究揭示,梗死病灶的数量和位置对VD的发生很重要,尤其左侧或双侧病变和关键部位的病变(如丘脑和前囊区)。
(3)MRI与额颞叶痴呆(FTD):FTD的特征是额叶和颞叶不同程度地萎缩,但其对于FTD与其他痴呆和正常老年人的鉴别诊断价值尚不肯定。有学者发现额叶萎缩和海马旁结构相对完好是FTD的特征,而AD的额叶萎缩较轻、海马旁结构萎缩明显。与AD相比,FTD的海马萎缩较轻,且发生于病程后期;但二者新皮质萎缩程度相似。
(4)MRI与路易体痴呆(DLB):MRI在DLB、AD和其他类型痴呆的鉴别诊断中应用较少。MRI和尸检结果显示,DLB的MTA程度较AD轻,无MTA可以是DLB的特异性指标。海马体积相对保留较多,可以解释DLB患者较AD患者学习功能保留更多的现象。MRI的体积测量在DLB和(VD)中无差别,提示其他结构的改变,尤其脑梗死与伴有的白质病变,可能对这两种疾病的鉴别更有帮助。
(5)MRI与亨廷顿病(HD):亨廷顿患者表现基底核(壳核、尾状核和丘脑)体积减小,侧脑室前角扩大,双侧尾状核直径扩大。在疾病的早期,甚至无症状时基底核萎缩即可出现。进行性核上性麻痹(PSP)与脑干(尤其中脑)和纹状体萎缩、继发性第Ⅲ脑室扩张、中脑异常信号增多有关。MRI T2加权像上见尾状核和壳核信号异常,高信号为胶质增生,低信号则为铁质沉积。
(6)MRI与克罗伊茨费尔特-雅各布病:克罗伊茨费尔特-雅各布病(Creutzfeldt-Jakob disease,CJD)表现为广泛的进展性脑萎缩,而非局限性。MRI上在出现明显脑萎缩之前,脑灰质可出现异常信号。MRI报道的8例中,4例在长TR图像上见双侧对称性灰质,基底核区高信号。MRI上在脑萎缩前发现异常信号,被认为是一种早期表现,脑萎缩和白质改变则继发于神经细胞的丢失,MRI可作为早期诊断的最好方法。
(7)MRI与多系统萎缩(MSA):在多系统萎缩(MSA)中,可有纹状体、脑干和小脑萎缩、第Ⅳ脑室扩大、小脑和脑干异常信号增多。皮质基底核变性(CBD)表现为包括额颞区的非对称性皮质萎缩。
2.痴呆的影像学诊断标准 AD的NINCDS-ADRDA诊断标准在MRI广泛应用前已经存在,它所包含的CT诊断标准有脑室系统体积和第Ⅲ脑室宽度增大,脑回变窄,脑沟变宽,但这些表现不具有特异性。AD的DSM-N诊断标准也描述了全脑萎缩,伴更多的皮质脑沟增宽和脑室增大。AD所有的主要诊断标准都强调了神经影像学在排除其他造成智能损害的疾病,如脑血管病、正常颅压脑积水、脑肿瘤和硬膜下血肿中的重要性,它们缺乏MTA颞叶内侧萎缩这样的AD影像学诊断标准。
目前,ICD和DSM分类中无DLB的诊断标准,已出版的DLB联合诊断中辅助检查也未列出。但越来越多的MRI和病理研究显示与AD相比,DLB的影像学中更强调颞叶内侧的保留。
公认的FTD临床标准提出脑部影像学[功能性和(或)结构性]主要表现额叶或颞前叶或二者的异常,修订标准(1998)提出这种异常可为双侧对称的或不对称的,左半球或右半球的侵犯程度不一致,但即使无上述表现,也不能排除诊断。另外也叙述了神经影像学的排除特征:有多发病灶和以中心后部为主的结构或功能障碍不符。
3.MRI在痴呆临床应用存在的问题 MRI的设备和检查费比较昂贵,扫描时间较长,对患者体动敏感,易产生伪影,AD患者一般难以配合检查,需要给予镇静药为其主要缺点。另外,磁铁等物质是MRI的主要禁忌证,如心脏起搏器和颅内动脉夹;一些矫形外科置入物虽不是禁忌证,但可产生局部伪影;还有约5%的患者对扫描仪的噪声和长期姿势的固定不能耐受,即幽闭恐惧症。MRI检查的禁忌证也是其缺点之一,一定程度上限制它的应用。
三、功能磁共振成像(fMRI)检查
功能磁共振成像(fMRI)把神经活动和高分辨率磁共振成像技术完美结合,是目前人们所掌握的惟一无侵入、无创伤、可精确定位的人脑高级功能研究手段。与传统磁共振成像技术不同的是,功能磁共振成像得到的是人脑在执行某项任务或受到某种刺激时的功能映射图,而不是人脑的解剖图像。它能够确定人脑在执行某项任务或受到某种刺激时大脑的哪些区域被激活。
由于fMRI的无创性以及技术本身的迅速发展,这一领域的研究已经从单纯研究单刺激或任务的大脑皮质功能定位,发展到目前的多刺激和(或)任务在脑内功能区或不同功能区之间的相互影响。从对感觉和运动等低级脑功能的研究,发展到对高级思维和心理活动等高级脑功能的研究。其中最突出的是在视觉皮层功能定位方面的研究。大脑高级功能的fMRI研究主要集中在学习记忆、语言和思维的神经解剖机制。总结fMRI在痴呆研究方面进展主要有以下几个方面。
1.轻度认知功能障碍(MCI)是介于正常衰老和痴呆之间的一种认知功能损害状态。许多MCI病例事实上就是临床前期的AD或AD的极早期阶段。目前,有关记忆和认知fMRI的研究工作正在进行中。
根据所储存信息的类型记忆分为情节记忆和语义记忆。MCI患者的神经心理学改变与临床前AD患者非常相似。情节记忆是最突出的认知损害领域,最早损害的是言语性情节记忆,然后是视觉性情节记忆,而语义记忆在最初不受累,工作记忆也有对MCI患者和正常对照在进行无意义图形记忆和再认时进行fMRI检查,对反应时间、正确率进行比较显示:MCI患者反应时间明显延长,正确率显著降低;脑激活图显示,与对照相比,在记忆编码时,患者主要在左侧前额叶背外侧和海马旁回以及以右侧为主的后部脑区激活减弱,记忆提取时,在双侧前额叶背外侧、左侧海马旁回和前扣带回,以及后部脑区激活减弱。因此,确定MCI患者的记忆功能已有损害。记忆功能的fMRI检查与认知神经心理学的联合研究能够较为明确地得出MCI患者记忆功能损害的结论,为早期AD的诊断提供了有力的参考依据。
2.记忆障碍 随着社会老龄化,老年痴呆的患者也在增加,他们大多表现为记忆力减退、认知障碍。AD以记忆力下降,尤其近事记忆明显受损为主要特征。情节记忆损伤是AD出现最早、最普遍的认知缺陷。语义记忆损伤在AD早期不很严重,只有当病变完全扩散至颞叶新皮质时才会发生。颞叶侧下区(尤其是左侧)在语义记忆中起关键作用,通常痴呆患者的音位和句法系统未受影响,但是语义系统有缺陷。近年来,fMRI有关AD记忆系统、记忆过程及相关脑结构的研究获得重要进展,包括AD患者完成记忆任务脑的激活模式、AD患者脑内记忆网络的变化、AD早期的脑激活变化特点以及与正常老化脑激活模式的区别等。
3.注意缺陷 AD是伴随多种认知功能障碍的大脑退行性疾病,注意缺陷是继记忆损害之后的重要表现。认知解剖研究学研究表明,人脑内至少有3个注意子网络:前注意网络(AAN)、后注意网络(PAN)和警觉系统。AAN主要涉及额叶皮质、扣带回前部、辅助运动区和基底核。PAN主要包括顶上皮质、丘脑和上丘。警觉系统则主要涉及蓝斑去甲肾上腺素对皮质的调节。AAN是大脑发布注意命令的中枢,是一种更高级的执行控制网络,它对空间注意搜索起引导作用。
应用fMRI研究AD患者与对照组完成不同搜索任务时的脑活动情况,可以发现AD视觉注意缺陷,以及相应的神经解剖基础。选AD患者和对照组观察两种不同视觉搜索的实验测试的fMRI特点,发现两组在完成不同搜索任务时的脑区大部分相互重叠,包括顶叶、额叶、颞-枕交界区、原始视皮层和皮质下结构等脑区,但不同脑区的激活强度和范围明显不同,AD组主要表现为双侧顶叶和左侧额叶激活减少,并以子集搜索任务时的组间差异更显著。
4.探讨痴呆中某些特定症状的来源 fMRI已被用来探讨痴呆中某些特定症状的来源,如视幻觉,但实际诊断价值尚不清楚。How-ard等发现DLB患者视幻觉与纹状体皮质对视觉刺激的反应减弱有关,说明至少部分视幻觉的脑功能位于原始视皮层。
5.针灸对AD患者的中枢神经系统机制 fMRI也应用于针灸的中枢神经系统机制、特殊人群(盲人和聋哑人等)大脑皮质功能区的功能重建等研究。另外,针灸对AD患者的中枢神经系统机制的fMRI研究也有报道。付平等针灸6例AD患者右侧内关穴,fMRI激活区域主要为两侧大脑半球的额叶、颞叶,甚至激活两侧海马。
6.fMRI在痴呆研究方面存在问题 fMRI技术的一个困难是需要检查者与操作者的密切合作,患者常需要在扫描仪中配合指令为0.5~1h,这就限制了它在痴呆患者常规检查中的应用。但毋庸置疑,它对检查认知和非认知疾病的神经机制和药物治疗评价将会是一个非常重要的工具。
fMRI已取得了很大的成绩,将来的研究方向是对大脑的一些高级思维活动的fMRI研究,如语言、学习、记忆、分析、思考等问题,这是神经科学家们一直梦寐以求的。这些问题的研究也是临床疾病研究的基础。
四、磁共振波谱检查
磁共振波谱(MRS)是利用磁共振现象及其化学位移或自旋耦合作用,进行特定原子核及其化合物分析的一种检测方法。它能提供活体上的定量化学信息,一般以数值或图谱来表达。MRS是迄今为止研究进行性痴呆(如阿尔茨海默病,AD)的生物化学变化的惟一方法。(www.xing528.com)
1.MRS在痴呆研究方面的进展
(1)MRS与AD
①31P-MRS的研究:采用31P-MRS探索痴呆发病机制的体外研究取得了一致的结果:AD脑中磷脂前体(PME)、磷脂代谢产物(PDE)升高;糖磷脂在AD患者顶叶灰质中升高;老年斑密度与PDE百分率成正比,与PME百分率成反比。这些结果与AD患者细胞膜更新和(或)降解加快的事实相符。
相比之下,31 P-MRS的体内研究结果差异较大:一些研究发现AD患者和对照组患者波谱学无明显差异;也有报道发现AD患者PME升高或降低、线粒体代谢率下降与认知功能下降同步,或有磷酸肌酸(PCr)的下降。
②1 H-MRS的研究:脑部1 H-MRS可检测到许多与痴呆病理变化有关的代谢物,如:N-乙酰基天冬氨酸盐(NAA)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)、谷氨酸/谷氨酰(Glx)、三甲基胺(TMA)以及肌醇(mI)等。NAA是大脑中神经元细胞的标志,其水平反映了神经元及轴突的完整性,神经轴突损伤或神经功能失常带来的神经系统紊乱一般都会导致NAA水平的下降。Cho是细胞膜成分之一,其升高提示膜代谢活跃,与胶质增生有关。Cr分布相对稳定,常作参照物。TMA是细胞膜和髓磷脂的主要组成要素。mI一般认为是神经胶质细胞的标志,其代谢水平与神经胶质细胞的活动紧密相关,而神经胶质细胞功能失调被认为是AD的病因之一。AD患者脑白质中mI水平上升可能与代谢异常、胶质细胞增生和选择性白质梗死有关。研究表明,脑组织中这些代谢物的水平与痴呆患者的认知水平以及痴呆的程度紧密相关,所以MRS痴呆的诊断和研究中可提供MRI不能获得的病变脑区中的生化信息,是常规脑成像的有益补充。
(2)MRS与VD:MRS在VD方面应用研究较多,不少研究是分析VD和AD两者差异,试图明确1 H-MRS能否成为VD和AD早期诊断、鉴别诊断、病程监测和疗效观察的有效手段,但仍无定论。AD和VD患者脑中均存在NAA/Cr的降低及mI/Cr的增加,但这些代谢异常在不同痴呆类型中一般出现在不同脑区。AD患者的主要MRS变化发生在顶叶和颞叶,而VD患者主要发生在大脑皮质下区域,甚至更为广泛地扩散至全脑,且VD相对AD在大脑皮质下的NAA/Cr降低更为明显。在AD和VD患者大脑皮质和白质中均可观察到TMA/Cr的上升,但VD患者皮质下白质表现更为显著。VD脑的损害以皮质下为主,AD脑的损害以皮质为主。研究结果对VD和AD的鉴别诊断有帮助。
(3)MRS与其他类型痴呆:MRS在痴呆方面的研究主要集中在AD和VD上,其他如唐氏综合征(DS)、额颞性痴呆(FTD)以及年龄相关的智能减退(AAMI)等其他痴呆研究相对较少。初步研究结果显示,在这些痴呆中,NAA(NAA/Cr或NAA/Cho代谢比)在许多脑区的灰质和白质中都有减少,减少量根据脑区不同而不同。与NAA不同,肌醇升高仅见于AD和FTD患者。
2.MRS在痴呆研究方面存在问题 前面已经提到过,颞叶是AD病理改变最早受影响的区域,所以体外MRS将颞叶作为重点研究对象,尤其是海马区域的改变最显著。由于小像素和非均匀性磁场等技术原因,体内MRS颞叶显示较其他脑区困难,许多时候只能显示疾病的后期变化。随着磁共振波谱技术进一步的发展和完善,海马区域的磁共振波谱研究和更多代谢产物信号的获得以及多体素质子波谱和磁共振波谱成像的应用,MRS必将在AD以及其他类型痴呆的诊断、鉴别诊断和洞察其病理生理学以及痴呆的病情进展和疗效观察中起到重要作用。最近MR技术的进步提高了体内颞叶测量的能力,将颞叶和顶叶代谢产物进行比较的工作已经发现了明显的异常。
总之,随着新的痴呆治疗手段的不断涌现,31 P和1 H磁共振波谱技术将会在联系认知行为改善和生化反应机制之间发挥更重要的作用。
五、正电子发射断层扫描检查
正电子发射断层扫描(PET,中文读音“派特”)即正电子发射计算机断层。PET中应用的核素为正电子发射体放射性核素,包括11C、13 N、15 O、18F。PET显像的常用方法有连续扫描和局部扫描,前者用于胸部、腹部和盆腔等体部显像,后者用于脑、心脏和特定部位的局部显像。
1.应用PET鉴别痴呆的基本指征 诊断痴呆的方法为综合利用多种手段,包括临床病史和症状,神经心理量表如简易精神状态检查,神经影像学如CT、MRI、SPECT和PET,神经电生理如脑地形图、事件-相关诱发电位,以及实验室检查如脑脊液化验等。鉴于PET显像技术复杂和检查费用较高,一般不适宜将其作为痴呆初筛或一线检查,而在这方面,详尽的临床病史、症状和体征以及神经心理量表检查可能是最重要的,它们可对是否存在痴呆做出初步判断。就影像学检查来说,头颅MRI或CT往往是先于PET的选择,它们显示脑结构信息可为鉴别痴呆病因提供重要依据,同时也为是否需要PET检查提供参考。因此,PET多安排在常规检查之后,用于临床遇到不能确定或难以确定的问题,希望通过脑代谢信息加以解决。
2.PET影像特征与痴呆诊断 通过对已经被临床确诊为痴呆患者的18F-FDG PET研究发现,无论何种类型痴呆,其脑PET影像多具有两个基本特征,即脑萎缩和脑内放射性减低区,前者表现为大脑纵裂增宽、脑沟加深和脑皮质变薄;后者表现为脑内正常FDG分布区出现单发或多发示踪剂摄取减少。
特别值得一提的是,必须注意脑内放射性减低区部位是否存在结构性病灶,如梗死灶、出血灶、软化灶、炎性病变等,这些病灶往往可以通过MRI或CT检查发现,它们对于判断脑内放射性减低区的发生原因以及是否与痴呆有关非常重要。解剖影像异常的意义在于:一是可以解释PET所见脑内放射性减低区的原因是否由于存在结构性病变;二是对于区分原发性痴呆与血管性痴呆、继发性痴呆很有帮助。若解剖影像阴性或在结构性病变以外有放射性减低区,则这类病灶应考虑为代谢性或功能性病变,这种功能代谢影像与解剖影像不匹配的特征对于诊断原发神经变性痴呆具有很高价值。总之,临床诊断或拟诊为痴呆,在应用解剖影像明确有无结构性病变及其性质基础上,18F-FDG PET发现脑内代谢减低区可作为诊断痴呆的依据。
3.应用PET鉴别不同类型痴呆 临床初诊痴呆,PET显像发现脑内代谢减低区即可做出初步判断。接下来是考虑引起痴呆的具体疾病,在这方面采用的基本方法就是详细分析PET脑代谢减低区的影像特征和类型。以往研究显示,有几种类型的痴呆在PET影像上具有一定特征,主要包括VD、FTD、PSP、肝豆状核变性、HD、帕金森病伴痴呆(PDD)以及AD等。
(1)观察PET影像特征,找出脑内放射性减低区分布位置的规律。血管性痴呆表现为多发性、非对称性分布的代谢减低区。FTD、PSP以额叶受损为特点;肝豆状核变性主要受损部位在豆状核;亨廷顿病无论早、晚期尾状核代谢始终减低;PDD除纹状体代谢异常外,还可见颞叶、顶叶代谢减低,初级视觉皮层rCMRGlu明显减低,侧枕叶中度减低。综合不同痴呆性疾病PET影像特征,可概括为3种基本类型:①对称性代谢减低(如AD)与非对称性代谢减低(VD);②局限性代谢减低(如HD多局限于尾状核)与弥漫性代谢减低(如AD后期大脑皮质广泛受累);③大脑前部代谢减低(FTD)、中部代谢减低(亨廷顿病)和后部代谢减低(AD)。
(2)由于PET显像前多已进行MRI或CT检查,所以分析PET与脑解剖影像的匹配性成为鉴别痴呆病因的另一思路,可分2种类型:①PET与解剖影像匹配,即在PET代谢减低区的位置可以见到结构损害或改变,如VD的代谢减低区与MRI梗死区完全一致,FTD病的额叶低代谢与额叶萎缩完全吻合;②PET与解剖影像不匹配,即在PET代谢减低区的位置,于常规解剖影像上并不能见到明显的结构损害或改变,这种类型的典型代表为AD(颞叶、顶叶代谢减低区没有结构性病变)。其次,一些理化因素(如电击伤)造成的脑损害甚至引发痴呆也可有这种表现,此种情况下,PET影像对于分析病因具有很高价值。
4.PET与阿尔茨海默病(AD)
(1)PET诊断AD的原则:在借鉴前人工作基础上,宣武医院PET中心经过对数十例AD的研究提出了FDG PET诊断AD的综合标准:①临床诊断痴呆;②MRI检查未见脑内出血灶、梗死灶、软化灶等结构损害病灶;③PET显像出现双侧或单侧顶叶或颞顶叶代谢减低,同时可伴有双侧或单侧额叶代谢减低。
与脑梗死等器质性病变比较,AD是一种慢性进行性神经退变性疾病。在PET所见颞叶、顶叶低代谢部位,MRI等解剖显像往往只有非特异性脑萎缩,并没有较明显的结构损害病灶,而且颞叶、顶叶萎缩程度与整个脑皮质萎缩程度基本一致,因此PET发现此区域的代谢减低绝不是一般性脑萎缩所致。
对多数AD患者来说,脑葡萄糖代谢损害主要发生在脑皮质区,而小脑、基底核和丘脑代谢相对保留在接近正常的水平,据此特点可以进行一些半定量分析。若以小脑为参照,采用脑叶单位面积放射性计数与小脑单位面积放射性计数的比值为指标,对不同脑叶糖代谢减低程度进行分析发现,AD患者双顶叶代谢减低最为明显。这一特点说明,对于AD定性诊断来说,顶叶低代谢存在与否是最具有特征性意义的。
(2)应用PET评价AD的痴呆程度:应该说,在痴呆鉴别和典型AD诊断中,应用临床病史和物诊+神经心理学+头颅MRI几项检查已经能够解决绝大部分问题,因此,PET发挥的作用有限。但是,对于已经诊断为AD的患者,PET在痴呆程度评价(分期)、病程监测、药物疗效评价和预后估价方面可以发挥重要作用。
应用PET进行AD痴呆程度评价是一项新近开展的临床研究性工作,它不仅对AD治疗,而且对AD早期诊断都很有意义。研究目的是应用PET区分和确定轻度AD、中度AD和重度AD,涉及的主要问题是应用哪些评价方法、采用哪些评价指标以及具体评价标准。一般来说,评价方法包括定性分析、半定量分析和定量分析。定性分析采用目视法,观察指标包括代谢减低区的范围和敏感脑叶受累程度。代谢减低区范围较小为轻度痴呆,范围较大为重度痴呆,问题是采用什么指标来描述代谢减低区的大小。通过对不同痴呆程度AD的PET研究发现,额叶可作为评价痴呆程度的敏感脑叶,轻度AD额叶多不受累,中度可能受累,重度必然受累。
定量分析采用局部脑葡萄糖代谢率(rCMR-Glu)测定,以正常老年人为参照,可见AD患者随痴呆程度加重rCMRGlu下降。由于绝对定量测定技术较复杂,并存在一些干扰因素,所以尚不能在临床常规使用。因此,实际可行的方法是以目视法为主,再结合有异常表现的影像做半定量分析。
(3)PET与AD的早期诊断
①早期诊断的含义。AD的临床过程可分为3个阶段:第1个阶段持续7年左右,表现为记忆力逐步丧失;第2个阶段持续3年左右,表现为智能衰退加重;第3个阶段患者明显呆傻,最后常因感染而死亡。从这个过程可以看出,AD早期阶段呈隐匿、缓慢、渐进性发展,持续时间长而缺乏特异性征象,这正是早期诊断的困难所在。一旦到达临床容易辨认的阶段,痴呆决非早期,而治疗只能对症。为提高AD早期诊断水平,近年提出轻度认知损害(MCI)的概念。研究表明,MCI是痴呆非常早的阶段,每年有10%~15%的人由MCI发展为痴呆,绝大部分是AD。这样看来,所谓AD早期诊断可以理解为两个层次:一是指从轻度痴呆中发现AD;另一是指从MCI中发现将来可能成为AD的个体。
②利用PET进行AD早期诊断的研究。显然,早期诊断不同于一般的痴呆程度评价,重点放在轻度AD和MCI,研究如何发现小范围和轻度代谢减低。解决这类问题的思路有三。
第一,对于采用传统的脑叶分析法,定性分析的重点是发现1个脑叶内在PET横断层影像上有2个层面出现放射性摄取减低,而此部位在MRI影像上并无微小结构性病灶。半定量分析将发现代谢异常的标准进行调整:病变脑区/正常脑区比值为0.95~0.90(即两侧代谢水平相差在5%~10%)或脑叶/小脑比值为1.1~1.0作为可疑痴呆考虑。
第二种方法是采用更细致的脑区分析法。采用脑区分析法研究发现:a.正常人额叶、顶叶脑皮质各区代谢率无明显差异,但对颞叶各区来讲,上颞叶代谢水平高于下颞叶;b.轻度AD时可仅出现1个脑区代谢下降,最多达到4个脑区,受累脑区多见于下顶叶或中颞叶,提示这两个脑区对AD早期诊断有较高价值。轻度AD额叶未见受累;c.脑区法划分AD痴呆程度时,累及脑区数目在3个以下为轻度AD;累及脑区数达到4个时,若没有额叶受累,则考虑为轻度AD,若有额叶受累考虑为中度AD;当累及脑区数达到4个及以上但少于13个时为中度AD;13个以上为重度AD;d.以下顶叶和中颞叶为对象,以受累脑区计数比值的均数±标准差作为阈值,则评价AD痴呆程度的推荐值为:下顶叶/小脑:轻度AD 1.01~1.17,中度AD 0.95~1.11,重度AD 0.95以下。中颞叶/小脑:轻度AD 0.94~1.08,中度AD 0.88~1.02,重度AD 0.88以下。
第三种方法是近年来在国际上开始采用的借助计算机进行脑代谢定量分析,并已显示出某些优越性,比较有代表性的方法即统计参数图(SPM)。它可以逐个像素单元地进行全脑搜索,然后将全部数据进行标准化和归一化,再按照设计做统计学分析,最后以图像和数据两种形式显示结果,所有这些过程由计算机自动完成。
除葡萄糖代谢显像外,认知负荷试验、脑氧代谢显像以及神经受体显像也可用于轻度AD研究与诊断。至于PET用于MCI诊断,目前尚处于起步阶段,相信在轻度AD研究取得进展基础上,MCI的研究也会有所收获。
六、单光子发射计算机成像检查
将一旋转式γ相机探头围绕患者旋转,并从多个不同的角度记录靶器官内放射性活性分布的数据,根据临床需要再进行处理和重建,就可获得该器官的断层显像图,这种显像方法称为放射性核素显像。放射性核素断层扫描仪,即ECT主要有以下三种分类方法:一是以放射性核素衰变类型分为单光子发射计算机化断层显像(SPECT)和正电子发射断层扫描(PET)两大类;二是根据断层平面原始数据的获取分为横向断层和纵向断层;三是以探头的类型分为扫描仪型和照相机型两种。
SPECT采用的γ射线发射示踪剂是标记于生物活性物质的放射性核素,射线量和放射性物质的浓度均较小,在射线暴露安全范围内。最常用的放射性核素是锝-99m(99 Tc m-ECD)和碘-123(123IMP)。123IMP的能量为159keV,生理半衰期为13.2h,它适于标记神经递质/受体配体,而99 Tcm-ECD适合应用于SPECT的灌注成像。放射性药物进入脑组织的量取决于脑组织的血流量,因而从其在脑组织的分布,用SPECT可以显示血流量的分布情况。
(一)SPECT在痴呆研究中的方法
SPECT在痴呆研究中有多种方法,包括局部脑血流灌注(rCBF)和葡萄糖代谢等,近几年兴起的受体显像使了解活体体内神经递质及其受体通路的功能成为可能,为痴呆和神经病学领域的研究提供了更广阔的空间。
当前,SPECT或PET领域一个具有潜力的方向是放射药理学的开发和应用,即对体内神经递质系统的研究,这对于研究痴呆的病理生理机制和药物治疗的效果评估都具有重要意义。大脑内有30~50种神经递质及其相应的受体,目前了解较多的且用于显像的神经递质和受体主要有:多巴胺受体、乙酰胆碱受体、5-羟色胺受体等。
1.乙酰胆碱系统 临床中发现AD患者对胆碱酯酶抑制药反应是轻微而易变,直接检测胆碱能受体功能可能解释其原因,也能为患者的选择提供依据,因此现在正致力于开发研究胆碱能系统特性的新的配体。两种SPECT配体正处于临床评估阶段:iodobenzovesamicol(IBVM)是乙酰胆碱终末密度的标记物,已经发现在NINCDS诊断的可能性大的AD患者中明显减少,早期研究显示有IBVM缺损的脑区与用FDG、PET或SPECT测量脑的葡萄糖代谢率减低的区域一致,如:皮质顶枕区;iodine-labelled 3-quinuclidinyl benzilate(123I-[R,S]QNB)可与毒蕈碱受体结合,轻度AD患者减少非常少,但中重度AD患者减少的程度不一。这种配体具有高亲和力,123I较长的生理半衰期(13.2h)可使其成像延迟到注射后24h,但可导致临床实际应用困难。目前,动力较快的配体123I-[R,R]QNB正用于临床前实验评估。
2.多巴胺系统 目前商品市场上已有检测突触前和突触后多巴胺系统性能的SPECT配体,与痴呆研究有关的主要是18 F-β-CIT和18 F-β-CIT-FP,二者均用123I标记。二者的主要区别是β-CIT注射后显影时间是24h,而FP-CIT大约是5h。它们最主要的用处是早期发现帕金森病并与其他相似疾病,如原发性震颤、血管性帕金森病相鉴别;另一个用途是鉴别AD与路易体痴呆(DLB),在一项应用β-CIT的研究中,Donnemiller等人发现DLB患者的枕叶低灌注较AD患者稍明显;另一项更有价值的发现是注射示踪剂18h后纹状体/小脑结合的123I-β-CIT比率在AD患者为5.5±1.1,与DLB患者的2.1±0.4有显著差异。
(二)痴呆在SPECT扫描中的改变
痴呆是由于大脑器质性或代谢性病变造成的进行性智能减退。常见的痴呆一般分为3组,即单独以痴呆作为突出症状的疾病、伴有其他神经征象的痴呆综合征和具有痴呆征象的全身疾病,其中常见的疾病包括阿尔茨海默病、血管性痴呆等。
1.阿尔茨海默病 SPECT脑成像对于痴呆的早期发现和提高诊断的准确性具有重要意义。SPECT作为阿尔茨海默病早期诊断的辅助工具其意义已得到承认。99 Tcm-hmpao的SPECT成像揭示,阿尔茨海默病最主要的改变是颞顶叶和额叶血流灌注的缺损。正常老年人脑对葡萄糖的利用很少有或无明显变化。而阿尔茨海默病患者表现为明显低代谢,SPECT显像提示皮质区糖代谢明显降低,典型部位为双侧颞叶的海马受累。应用氟标记的脱氧葡萄糖(18F-FDG)和氧标记的二氧化碳(CO2)为阿尔茨海默病行SPECT检查发现其脑代谢普遍下降,以联合区皮质下降最为显著;运动、感觉和视皮质以及大部分皮质下结构的代谢活动正常,或轻度下降。95%痴呆患者的葡萄糖代谢下降与痴呆的严重程度一致。以混合的代谢比值及葡萄糖代谢率为指标,在临床诊断为可能性大的阿尔茨海默病中,其诊断的灵敏度为94.4%,特异性为97%。SPECT成像有助于在极早期发现AD患者。
SPECT在痴呆的鉴别诊断中发挥着重要的作用。由于血管病变的基础不同,AD和VD的病理表现也不同。AD患者病理改变分布广泛,而VD的梗死灶分散,后者根据部位和大小不同,可以引起不同程度的组织损伤,有的甚至可以完全恢复。SPECT的优点在于,它可以观察到CT、MRI在早期无法观察到的病变缺损区。而且,AD在神经心理检查前后SPECT显示的局部血流低灌注无明显改变,但VD患者随病情好转,低灌注区脑血流可有明显增加,大多数神经元不受损害。有时AD血管反应保留,而代谢减少,它反映了氧代谢率的减少,说明AD脑血流减少很可能是由于神经元退行性病变继发的代谢改变,而不是血管系统的反应异常。但VD患者脑氧代谢正常,除非血管广泛受累或病变长期存在,导致神经元受损,代谢功能发生障碍。
目前,通过临床资料和病理研究能提示AD和额颞叶痴呆的鉴别点,除神经心理学检查之外,SPECT扫描是较好的鉴别诊断方法,因为在疾病早期额颞叶痴呆患者即出现特征性的额叶缺损。
2.血管性痴呆 凡与血管因素有关的痴呆,统称为血管性痴呆。血管因素主要是指脑内血管,即颈动脉与椎基底动脉两大系统。可以是这些血管本身的病变,也可以是颅外大血管及心脏的病变间接影响脑内的血管,使脑供血不足而致脑组织缺血、缺氧性改变,最终使大脑功能全面衰退。65岁以上的人群,痴呆的患病率大约为5%。发病随年龄增长而增多,具体数值各地区甚至同一地区相差甚大。我国某些资料表明我国痴呆病因的构成在血管性痴呆和阿尔茨海默病比例上和国外报道有所不同。
对血管性痴呆脑循环动态研究表明,血管性痴呆的脑血流以额叶为中心呈弥漫性低下。血管性痴呆的特征性SPECT脑成像表现是斑片状灌注缺损区、一处或多处散在分布的低灌注区域。通常在亚急性期表现为局部高灌注,而慢性缺血期演变成普遍的脑血流低灌注。在一些梗死患者,常出现血流缺损的轮廓,大部分为“楔形”,有明显的界线,多发生在血管边缘分水岭区,尤其大脑中动脉和后动脉交界区。国内最近的研究显示,血管性痴呆患者的SPECT图像多呈单一或局灶性血流灌注减低区,以额叶、颞叶、顶叶及基底核多见,并在颞下回和顶叶呈明显的不对称性。
3.混合型痴呆 混合型痴呆指同时有多灶性脑梗死和阿尔茨海默病的痴呆。无论在临床上还是仅从脑SPECT显像均难以区分出来,往往需要结合临床、CT、MRI及SPECT的资料进行综合分析考虑。
4.SPECT在其他痴呆类型诊断中的应用 SPECT的重要性在于它能在临床认知障碍和CT或MRI有表现前显示中枢神经系统受损情况。SPECT可以在额叶痴呆的最初阶段即显示rCBF的明显异常。对于额颞叶痴呆,SPECT可以在顶颞叶受累前就发现额叶低灌注的表现。而且皮质边缘灌注完整性的丧失,可以将早期额颞叶痴呆与其他引起额叶低灌注的原因区别开来。抑郁症是阿尔茨海默病性痴呆发病的危险因素,SPECT发现老年抑郁症可有顶枕区和额叶灌注缺损。帕金森病患者也出现顶枕区和颞区rCBF缺损,与阿尔茨海默病患者相似。亨廷顿病患者也可出现痴呆症状,在老人中可能被忽略,这些患者SPECT表现为尾状核rCBF减少,超过了MRI萎缩的程度。一些克罗伊茨费尔特-雅各布病病例表现为全皮质的片状灌注缺损,但CT上表现正常,这样的结果在HIV脑病中也有报道。脑外伤也可以是认知功能慢性改变的病因,在结构性影像学如CT或MRI无帮助时,SPECT影像学可揭示CBF功能缺损的情况。
(吴 晶 吴 杰 贾秀川)
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