如今,AD已不是一種單純的神經科疾病,其帶來的社會問題和潜在影響為全世界所矚目。隨著醫學影像學革命浪潮的到來,其對AD的準確診斷和早期發現已經具有不可替代的價值,使得早期干預和治療成為可能,而且先進的影像檢查手段必將為AD的研究帶來更加廣闊的空間。
阿爾茨海默病(AD)是一種中樞神經系統退行性疾病,其發病率逐年增高,已成為繼心腦血管疾病和腫瘤後的第三大危及人類健康的疾病。AD常起病隱匿,逐步出現記憶力減退、認知功能障礙、精神行為异常等症狀,最終死於感染等嚴重併發症。
既往AD主要是在出現癡呆症狀後通過認知-精神有關量表進行評估,並結合影像學等檢查作出臨床診斷,但是等臨床症狀明顯時診斷的AD患者基本都處於中晚期,現有的治療方法難以取得滿意的療效。囙此,AD治療的真正希望在於早期識別和干預。
近年來,隨著醫學影像學的飛速發展,多種新技術相繼問世,如功能磁共振成像(fMRI)、單光子發射型電腦斷層(SPECT)、正電子發射型電腦斷層(PET)等。它們各具特點,分別用於顯示解剖結構、評估腦功能和代謝、顯示分子標記物等,為早期診斷AD提供了可能性。
腦結構影像學為早期診斷AD提供可能
CTAD早期的CT改變主要是皮質萎縮、腦溝增寬;中晚期還表現有腦室擴大。海馬是AD累及的主要結構,但是CT難以準確顯示海馬萎縮,且對腦白質的改變敏感性不高,所以逐漸被MRI所取代。
MRI在所有影像學手段中,MRI對腦解剖結構的顯示最清晰,分辯率最高,可清楚區分腦灰質和腦白質,顯示癡呆患者腦溝增寬加深、腦室擴大的情况,並可在任意方向直接斷層,進行腦內結構(如海馬、杏仁核等)的線性、面積和體積量測,為評估患者的腦萎縮狀況提供精確名額。
病理研究顯示,內側顳葉,包括海馬和內嗅區皮質,在AD早期即可出現大量神經元纖維纏結和老年斑沉積。內嗅區皮質為最早受累部位,海馬萎縮可能是兩者間投射纖維受影響的繼發改變。囙此,可通過量測海馬及內嗅區的結構變化來早期診斷AD。
MRI冠狀比特成像比CT更易評估內側顳葉的變化。研究表明,以MRI檢查顯示海馬萎縮作為AD患者與正常老年人的區分名額,其敏感度為80%~90%。
此外,MRI對腦白質改變的顯示敏感性高於CT,非常適合顯示早期腦白質病灶的部位、範圍和程度,這在鑒別AD與血管性癡呆時起重要作用。患者如在沒有或只有輕度T2WI腦白質高訊號時,則更傾向於診斷AD。
但是,對MRI影像的解釋易受個人主觀影響,缺乏一致性,且腦室擴大和腦溝增寬也可出現在正常老年人中,並不是癡呆的唯一徵象。如需準確評估癡呆患者症狀的嚴重程度,MRI便略顯不足,且對癡呆等原發性神經變性疾病作出早期診斷價值有限。
腦功能影像學有助於辨認AD早期病理變化
腦功能影像學檢查有助於觀察AD患者主要的病理學特徵——神經元遺失、神經元纖維纏結沉積、膽鹼能耗竭、老年斑等,有助於理解其病理生理學機制。由於大腦局部病變早期常表現為血流及代謝活動改變,後期才有結構變化,故腦功能影像學科技能辨認疾病早期病理變化。
MRS:空間分辯率低,臨床應用受限
磁共振波譜成像(MRS)利用不同化合物中氫質子的不同共振頻率來檢測正常組織和病變組織的代謝產物,從而診斷疾病。腦部MRS檢查通過對腦內一些化合物成分的研究,反映腦內病變生化代謝的异常,是磁共振科技的重要突破,其中以1H-MRS應用較為廣泛,能够檢測多種代謝物:N-乙醯天冬氨酸(NAA)、膽鹼(Cho)、肌醇(MI)、肌酸(Cr)等。研究發現,AD患者的認知功能下降與內顳葉區NAA/Cr比值顯著降低相關;其顳、頂、額葉的聯絡皮質內的NAA/Cr比值也明顯降低。然而,MRS因其空間分辯率低,結果易受皮下脂肪及顱骨干擾,不能量測代謝物的絕對濃度,使其不能廣泛用於臨床。
DWI和DTI:可作為早期診斷AD的方法
磁共振擴散加權成像(DWI)是一種對組織中水分子的微觀運動較為敏感的科技。水分子的擴散能力與組織超微結構對其的限制作用有關,AD患者腦內澱粉樣蛋白沉積、髓鞘脫失和軸突變性可引起細胞膜破壞,使水分子的擴散力增高,出現相應區域的錶觀彌散係數增高;同時與老年斑有關的膠質增生可以使細胞外間隙增大,從而對水分子擴散的限制力下降,使錶觀彌散係數增高。AD患者在影像學證實海馬體積减少前,就可檢測出錶觀彌散係數的增高。囙此,錶觀彌散係數可作為AD病早期診斷有價值的名額。
擴散張量成像(DTI)是在DWI基礎上發展起來的MR新技術,可定向或非對稱地研究組織內水的微觀運動,跟踪神經纖維的走向,顯示腦白質纖維束的走行,並可觀察白質纖維束的空間方向性和完整性。由於DTI能反映AD患者腦內水分子擴散的异常改變,間接指明擴散屏障,如細胞膜、軸索的病變,又能顯示出T2WI上形態正常區域的病變,囙此可作為AD的早期影像學診斷方法。
研究表明,與對照者相比,AD患者的顳葉皮質下白質,胼胝體後部和前、後扣帶回的擴散各向異性(FA)分數明顯下降,這些改變主要是灰質內神經元遺失造成和核變性,組織學上表現的髓鞘脫失、軸索及樹突减少所致。
儘管DTI應用廣泛,但也有不足之處,如較小纖維束顯示不佳或不能顯示;彌散梯度引起渦流,使纖維束方向確定不可靠;磁場不均勻性使影像扭曲變形;水腫等因素使纖維受壓與破壞判斷不準確。
SPECT:應用最廣的腦功能檢查影像技術
SPECT是應用最廣的腦功能檢查影像技術,通過靜脈注射常用的99mTc標記的放射性藥物如99mTc2六甲基丙烯胺肟等作為顯像劑,透過血腦屏障後快速進入腦組織,與局部腦血流量的分佈呈正比,在血流豐富的腦組織中發射單光子,然後利用斷層掃描和影像重建,構成多個方位的斷面和三維立體像,並通過局部腦血流(rCBF)的測定客觀反映腦功能的改變。
絕大部分的SPECT研究都證實,AD患者的雙側顳、頂葉血流灌注下降,可伴有或不伴有輕度額葉灌注下降。Guedj等對SPECT的研究發現,AD患者的扣帶回後部rCBF降低,有助於AD的早期診斷和鑒別診斷,還能用來預測遺忘型輕度認知障礙(aMCI)患者向AD的轉化情况。
SPECT對人體無創傷,可用於動態觀察疾病的演變過程,客觀反映疾病嚴重程度及評估藥物的療效。但由於其空間分辯率較低,影像對比度較差,特异性及準確性不高,使其應用受到限制,並不是理想的診斷名額。而且大腦局部病變先是代謝活動的降低,繼而引起血流的改變,最後才是結構的變異,所以要早期發現大腦局部的變化,首先應觀察到代謝活動的改變,於是SPECT成為了早期診斷AD的重要方法。
PET-CT:現時應用最廣泛的分子影像學科技
PET是一種借助掃描放射性示踪劑在人體內活動,獲取細胞活動或代謝資訊,並用以成像的核醫學檢查方法,也是現時應用最廣泛的分子影像學科技。
18F-FDGPET研究發現,AD患者有嚴重的葡萄糖代謝缺陷,其嚴重程度與屍檢發現神經元脫失及神經膠質細胞增生的程度密切相關,並與認知障礙程度平行。通過反映葡萄糖代謝的顯像劑(18F-FDG),能顯示出AD病灶的分佈及葡萄糖代謝變化,直接反映AD病變的特定部位及其代謝特徵。眾多對FDG- PET的研究顯示,與同年齡的正常組比較,AD患者顯示大腦整體低代謝背景上的局部顯著低代謝,包括顳、頂葉,後扣帶回,並隨病程進展於後期擴展至額葉,而中央前後回、小腦、丘腦、基底節相對正常。、
此外,FDGPET對預測AD發生具一定價值。邊緣系統(海馬、內側丘腦、乳頭體、後扣帶回)低代謝是aMCI的特徵性表現。Reiman等首次報導了PET代謝顯像异常對預測正常老年人進展為AD的價值,認為早期顳頂葉和後扣帶回低代謝是AD進展的預測名額,且對AD診斷具特异性。
PIB-PET近年來,新的PET示踪劑,如11C-PIB(匹茨堡化合物B)的問世,使AD患者腦內的澱粉樣蛋白得以觀察。現時,腦PIBPET顯像大多採取動態顯像,從注射後立即開始PET掃描,時間為60min或90min不等,大多採用大腦皮質感興趣區(ROI)與小腦比值,或定量分析腦分佈容積比(DVR)以及腦功能分析軟體等分析方法。典型AD影像PIB分佈特點是:額前葉、內側頂葉(特別在楔前葉)、外側頂葉、部分外側顳葉皮層、紋狀體呈高分佈區域;島葉、丘腦、枕葉相關皮層相對低攝取;初級視覺皮層及周圍區域、內側顳葉、初級感覺/運動區域呈更低區域分佈;小腦基本無PIB分佈。
PIB-PET比FDG-PET葡萄糖代謝改變更敏感,且在AD患者認知功能下降的臨床症狀出現前即能進行早期診斷,並能動態觀察疾病變化及藥物干預後的療效,已成為AD研究的熱點。