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神经影像学:早期诊断AD的有效工具

Evidence builds for benefits of exercise in pediatric MS

发布者:安吉尔 发布时间:2015-11-06
    如今,AD已不是一种单纯的神经科疾病,其带来的社会问题和潜在影响为全世界所瞩目。随着医学影像学革命浪潮的到来,其对AD的准确诊断和早期发现已经具有不可替代的价值,使得早期干预和治疗成为可能,而且先进的影像检查手段必将为AD的研究带来更加广阔的空间。
 
    阿尔茨海默病(AD)是一种中枢神经系统退行性疾病,其发病率逐年增高,已成为继心脑血管疾病和肿瘤后的第三大危及人类健康的疾病。AD常起病隐匿,逐步出现记忆力减退、认知功能障碍、精神行为异常等症状,最终死于感染等严重并发症。
 
    既往AD主要是在出现痴呆症状后通过认知-精神有关量表进行评估,并结合影像学等检查作出临床诊断,但是等临床症状明显时诊断的AD患者基本都处于中晚期,现有的治疗方法难以取得满意的疗效。因此,AD治疗的真正希望在于早期识别和干预。
 
    近年来,随着医学影像学的飞速发展,多种新技术相继问世,如功能磁共振成像(fMRI)、单光子发射型计算机断层(SPECT)、正电子发射型计算机断层(PET)等。它们各具特点,分别用于显示解剖结构、评价脑功能和代谢、显示分子标记物等,为早期诊断AD提供了可能性。
 
    脑结构影像学
 
    为早期诊断AD提供可能
 
    CT AD早期的CT改变主要是皮质萎缩、脑沟增宽;中晚期还表现有脑室扩大。海马是AD累及的主要结构,但是CT难以准确显示海马萎缩,且对脑白质的改变敏感性不高,所以逐渐被MRI所取代。
 
    MRI 在所有影像学手段中,MRI对脑解剖结构的显示最清晰,分辨率最高,可清楚区分脑灰质和脑白质,显示痴呆患者脑沟增宽加深、脑室扩大的情况,并可在任意方向直接断层,进行脑内结构(如海马、杏仁核等)的线性、面积和体积测量,为评价患者的脑萎缩状况提供精确指标。
 
    病理研究显示,内侧颞叶,包括海马和内嗅区皮质,在AD早期即可出现大量神经元纤维缠结和老年斑沉积。内嗅区皮质为最早受累部位,海马萎缩可能是两者间投射纤维受影响的继发改变。因此,可通过测量海马及内嗅区的结构变化来早期诊断AD。
 
    MRI冠状位成像比CT更易评价内侧颞叶的变化。研究表明,以MRI检查显示海马萎缩作为AD患者与正常老年人的区分指标,其敏感度为80%~90%。
 
    此外,MRI对脑白质改变的显示敏感性高于CT,非常适合显示早期脑白质病灶的部位、范围和程度,这在鉴别AD与血管性痴呆时起重要作用。患者如在没有或只有轻度T2WI脑白质高信号时,则更倾向于诊断AD。
 
    但是,对MRI图像的解释易受个人主观影响,缺乏一致性,且脑室扩大和脑沟增宽也可出现在正常老年人中,并不是痴呆的唯一征象。如需准确评价痴呆患者症状的严重程度,MRI便略显不足,且对痴呆等原发性神经变性疾病作出早期诊断价值有限。
 
    脑功能影像学有助于辨认AD早期病理变化
 
    脑功能影像学检查有助于观察AD患者主要的病理学特征——神经元丢失、神经元纤维缠结沉积、胆碱能耗竭、老年斑等,有助于理解其病理生理学机制。由于大脑局部病变早期常表现为血流及代谢活动改变,后期才有结构变化,故脑功能影像学技术能辨认疾病早期病理变化。
 
    MRS:空间分辨率低,临床应用受限
 
    磁共振波谱成像(MRS)利用不同化合物中氢质子的不同共振频率来检测正常组织和病变组织的代谢产物,从而诊断疾病。脑部MRS检查通过对脑内一些化合物成分的研究,反映脑内病变生化代谢的异常,是磁共振技术的重要突破,其中以1H-MRS应用较为广泛,能够检测多种代谢物:N-乙酰天冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌醇(MI)、肌酸(Cr)等。研究发现,AD患者的认知功能下降与内颞叶区 NAA/Cr比值显著降低相关;其颞、顶、额叶的联络皮质内的NAA/Cr比值也明显降低。然而,MRS因其空间分辨率低,结果易受皮下脂肪及颅骨干扰,不能测量代谢物的绝对浓度,使其不能广泛用于临床。
 
    DWI和DTI:可作为早期诊断AD的方法
 
    磁共振扩散加权成像(DWI)是一种对组织中水分子的微观运动较为敏感的技术。水分子的扩散能力与组织超微结构对其的限制作用有关,AD患者脑内淀粉样蛋白沉积、髓鞘脱失和轴突变性可引起细胞膜破坏,使水分子的扩散力增高,出现相应区域的表观弥散系数增高;同时与老年斑有关的胶质增生可以使细胞外间隙增大,从而对水分子扩散的限制力下降,使表观弥散系数增高。AD患者在影像学证实海马体积减少前,就可检测出表观弥散系数的增高。因此,表观弥散系数可作为 AD病早期诊断有价值的指标。
 
    扩散张量成像(DTI)是在DWI基础上发展起来的MR新技术,可定向或非对称地研究组织内水的微观运动,跟踪神经纤维的走向,显示脑白质纤维束的走行,并可观察白质纤维束的空间方向性和完整性。由于DTI能反映AD患者脑内水分子扩散的异常改变,间接指明扩散屏障,如细胞膜、轴索的病变,又能显示出T2WI上形态正常区域的病变,因此可作为AD的早期影像学诊断方法。
 
    研究表明,与对照者相比,AD患者的颞叶皮质下白质,胼胝体后部和前、后扣带回的扩散各向异性(FA)分数明显下降,这些改变主要是灰质内神经元丢失造成和核变性,组织学上表现的髓鞘脱失、轴索及树突减少所致。
 
    尽管DTI应用广泛,但也有不足之处,如较小纤维束显示不佳或不能显示;弥散梯度引起涡流,使纤维束方向确定不可靠;磁场不均匀性使图像扭曲变形;水肿等因素使纤维受压与破坏判断不准确。
 
    SPECT:应用最广的脑功能检查影像技术
 
    SPECT是应用最广的脑功能检查影像技术,通过静脉注射常用的99mTc标记的放射性药物如99mTc2六甲基丙烯胺肟等作为显像剂,透过血脑屏障后快速进入脑组织,与局部脑血流量的分布呈正比,在血流丰富的脑组织中发射单光子,然后利用断层扫描和影像重建,构成多个方位的断面和三维立体像,并通过局部脑血流(rCBF)的测定客观反映脑功能的改变。
 
    绝大部分的SPECT研究都证实,AD患者的双侧颞、顶叶血流灌注下降,可伴有或不伴有轻度额叶灌注下降。Guedj等对SPECT的研究发现,AD患者的扣带回后部rCBF降低,有助于AD的早期诊断和鉴别诊断,还能用来预测遗忘型轻度认知障碍(aMCI)患者向AD的转化情况。
 
    SPECT对人体无创伤,可用于动态观察疾病的演变过程,客观反映疾病严重程度及评价药物的疗效。但由于其空间分辨率较低,影像对比度较差,特异性及准确性不高,使其应用受到限制,并不是理想的诊断指标。而且大脑局部病变先是代谢活动的降低,继而引起血流的改变,最后才是结构的变异,所以要早期发现大脑局部的变化,首先应观察到代谢活动的改变,于是SPECT成为了早期诊断AD的重要方法。
 
    PET-CT:目前应用最广泛的分子影像学技术
 
    PET是一种借助扫描放射性示踪剂在人体内活动,获取细胞活动或代谢信息,并用以成像的核医学检查方法,也是目前应用最广泛的分子影像学技术。
 
    18F-FDG PET 研究发现,AD患者有严重的葡萄糖代谢缺陷,其严重程度与尸检发现神经元脱失及神经胶质细胞增生的程度密切相关,并与认知障碍程度平行。通过反映葡萄糖代谢的显像剂(18F-FDG),能显示出AD病灶的分布及葡萄糖代谢变化,直接反映AD病变的特定部位及其代谢特征。众多对FDG-PET的研究显示,与同年龄的正常组比较,AD患者显示大脑整体低代谢背景上的局部显著低代谢,包括颞、顶叶,后扣带回,并随病程进展于后期扩展至额叶,而中央前后回、小脑、丘脑、基底节相对正常。、
 
    此外,FDG PET对预测 AD发生具一定价值。边缘系统(海马、内侧丘脑、乳头体、后扣带回)低代谢是aMCI的特征性表现。Reiman等首次报道了PET代谢显像异常对预测正常老年人进展为AD的价值,认为早期颞顶叶和后扣带回低代谢是AD进展的预测指标,且对AD诊断具特异性。
 
    PIB-PET 近年来,新的PET示踪剂,如11C-PIB(匹茨堡化合物B)的问世,使AD患者脑内的淀粉样蛋白得以观察。目前,脑PIB PET显像大多采取动态显像,从注射后立即开始PET扫描,时间为60 min或90 min不等,大多采用大脑皮质感兴趣区(ROI)与小脑比值,或定量分析脑分布容积比(DVR)以及脑功能分析软件等分析方法。典型AD图像PIB分布特点是:额前叶、内侧顶叶(特别在楔前叶)、外侧顶叶、部分外侧颞叶皮层、纹状体呈高分布区域;岛叶、丘脑、枕叶相关皮层相对低摄取;初级视觉皮层及周围区域、内侧颞叶、初级感觉/运动区域呈更低区域分布;小脑基本无PIB分布。
 
    PIB-PET比FDG-PET葡萄糖代谢改变更敏感,且在AD患者认知功能下降的临床症状出现前即能进行早期诊断,并能动态观察疾病变化及药物干预后的疗效,已成为AD研究的热点。

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