作者：王炯，张雪竹，天津中医药大学第一附属医院

血管性痴呆（VaD）是由于脑卒中、小血管病变、慢性脑血流不足等脑血管病变引起的大脑功能退化的认知障碍综合征，是仅次于阿尔茨海默病的第二大常见痴呆类型，占痴呆病例的20%以上。作为血管性认知障碍（VCI）的晚期或严重阶段，VaD的认知障碍以注意力、信息处理和执行功能下降为主。VaD发病机制主要与脑灌注不良、代谢率低下及反复缺血性脑梗死有关。

脑缺血会引发一系列包括细胞损伤、自由基产生和促炎因子刺激等导致脑损伤的病理过程，尽管神经病理学评估通常被认为是VaD诊断的金标准，但其病理定义尚无共识标准。由于VaD与阿尔茨海默病及路易体痴呆等痴呆症的精神障碍和认知障碍症状常常存在重叠，传统认知筛查工具蒙特利尔认知评估量表（MoCA）及简易精神状态检查量表（MMSE）存在对轻度认知障碍敏感性低以及在痴呆类型的鉴别诊断中特异性不足等缺点，在VaD的诊断中可能导致漏诊或误诊。

受高血压、糖尿病和心血管病等共病因素及药物干预的影响，氧化应激、炎症、内皮功能障碍等相关血液标志物缺乏足够的特异性和敏感性，导致其在早期准确诊断及干预VaD时存在困难。此外，VaD病理表现多样，包括腔隙性梗塞、白质病变、微梗塞、小血管病变等，进一步加大了诊断的难度。因此，迫切需要开发更为敏感和特异的生物标志物和诊断技术。相比之下，多模态MRI以其无创性、高分辨率及多维度信息采集能力，为VaD的早期诊断和病情监测提供了独特优势。

通过结合MRI结构成像（sMRI）、静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）、扩散张量成像（DTI）、动脉自旋标记成像（ASL）和磁共振波谱成像（MRS）等技术，多模态MRI能够从脑结构异常、功能连接变化、白质微结构损伤、脑血流灌注状态及代谢物特征等多个维度提供全方位的影像学信息，从而对VaD患者的病情进行全面评估。其中，基于机器学习的多模态MRI 协同分析可显著提高VaD诊断的准确性，已成为近年来认知科学领域的研究热点。本文主要总结多模态MRI 在VaD诊断与监测中的最新进展，同时探讨其临床应用前景和挑战。

1. SMRI在VaD诊断中的研究进展

SMRI通过高分辨率的脑部影像，能够清晰地揭示灰质、白质以及脑室等结构变化。在VaD的诊断中，sMRI可以帮助识别VaD患者的脑白质高信号（WMH）、灰质萎缩（GMA）、脑室扩大及血管周围间隙（PVS）等典型影像学特征。WMH可能通过干扰大脑皮层与皮下核团之间的连接，激活微胶质细胞并促进神经炎症，从而加剧认知功能损害，其严重程度和分布特征与认知功能的下降密切相关。

一项系统综述和荟萃分析显示，WMH负担较重的患者发生阿尔茨海默病（AD）和VaD的风险显著增加，风险比为1.84（95% CI：1.40~2.43，P<0.001），且随着WMH核心区域扩展，认知功能下降的风险也显著增加。一项系统综述与荟萃分析发现，脑室周围WMH与VaD风险的关联显著高于深部WMH，这种差异可能源于脑室周围WMH对皮层-皮层下功能连接的破坏。

有研究发现，WMH的网络连接性（LNM）评分在注意力、执行功能、信息处理速度和记忆领域的预测中均显著优于WMH体积，WHM对认知功能的影响可能是通过破坏背侧和腹侧注意力网络皮质区域来实现的，LNM有望成为预测VaD患者认知功能的新型参考工具。此外，GMA可能通过影响神经递质的传递、降低神经元密度等机制，干扰关键脑网络的功能，从而削弱神经可塑性并对认知功能产生负面影响。

有研究发现，主观认知下降患者颞中回的灰质体积萎缩与MMSE评分呈正相关，并且与多种神经递质的空间分布密切相关（P<0.05），包括5-羟色胺受体1b、多巴胺D1受体、N-甲基-D-天冬氨酸受体和代谢型谷氨酸受体第5亚型等。有研究发现VaD患者GMA的范围和程度不仅与认知功能的损伤程度相关，还与抑郁症等精神症状相关。有研究通过对VaD及AD患者sMRI数据进行了主成分分析研究，最终筛选出杏仁核、左侧枕叶和WMH绝对体积作为核心指标，该模型诊断敏感度为81.1%，特异度为74.3%，优于任何单一指标。

有研究通过提取62个脑区体积特征，AD患者除苍白球外均表现出相较VaD更全面的脑萎缩，通过使用支持向量机构建分类模型，准确率达84.35%，表明MRI体积特征结合机器学习在痴呆类型精准诊断中具有一定的应用潜力。一项前瞻性研究表明，AD和VaD患者的脑室体积增大与执行功能及注意力下降相关（P<0.05），并在纵向研究中得到验证。此外，PVS负担虽然数据有限，但初步证据显示其与卒中、痴呆及死亡风险增加相关，值得进一步关注。以上研究表明，sMRI 分析可作为VaD潜在的诊断标志物。

2. Rs-fMRI在VaD诊断中的研究进展

FMRI作为一种非侵入性技术，能够检测人脑局部血氧水平依赖（BOLD）信号，从而揭示脑区之间的功能活动及相互作用。由于认知功能需要多个脑网络的协同作用和动态交互，VaD患者的血管损伤常导致多个脑区的功能受损。Rs-fMRI可以分析VaD患者的局部脑活动水平，评估大脑不同区域之间的功能连接变化，并揭示这些变化与认知功能下降的关联。

2.1 局部指标

在局部脑活动水平的分析中，有研究发现，轻度认知障碍（MCI）患者在左侧小脑和右侧豆状核的局部一致性（ReHo）低于正常对照组，且右侧豆状核的ReHo值与MoCA评分呈显著正相关，反映了局部神经活动的同步性下降，提示豆状核的功能改变可能是VaD患者认知障碍的早期生理病理基础。有研究采用低频振荡振幅（ALFF）这一局部功能指标，发现脑白质疏松症的VaD患者在右侧颞下回的ALFF值显著升高，而左侧楔前叶的ALFF值显著下降，且ALFF值与患者执行功能的受损显著相关。这些变化表明，ALFF的异常可作为VaD认知功能障碍的潜在生物标志物。

2.2 全局指标

在大脑功能连接（FC）的全局指标分析中，有学者对VaD患者10个静息态功能网络进行了分析，发现随着白质损伤的加剧，患者在前默认模式网络、背侧注意网络和工作记忆网络的FC 强度显著下降，这表明VaD患者脑网络的FC模式发生了补偿性变化。血管性轻度认知障碍被认为是VaD的前驱阶段，有研究发现血管性轻度认知障碍患者在默认模式网络（DMN）、感觉运动网络和额顶控制网络等大脑区域的小脑FC显著下降。

具体表现为右侧小脑小叶X与左侧楔前叶、小脑小叶Ⅸ与右下顶叶的FC显著降低，小脑内部以小脑左侧十字Ⅱ与右小叶Ⅵ、小叶Ⅶb之间的FC显著降低，且FC强度与MoCA得分呈正相关，表明小脑FC的改变可能是VaD认知功能损害的重要机制。有研究通过体素镜像同源连接性（VMHC）来评估VaD、AD和MCI患者的全脑范围FC变化，结果显示VaD患者在前额叶区域的VMHC显著下降，而在DMN、执行控制网络及突显网络则表现出VMHC的增加，VMHC在区分VaD、AD和MCI患者与健康对照中的准确率分别达到87%、92%和83%，表明其在鉴别诊断中具有一定的应用前景。

DMN是大脑中高度整合的功能网络，涉及多个认知领域，包括自我参照、社会认知、情景记忆、语言与语义记忆以及思维漫游。有学者发现卒中后早期认知下降患者在前DMN中左侧额中回和背外侧额上回的FC显著减弱，其FC强度与执行功能评分呈正相关。有学者通过对皮层下缺血性脑血管病患者的动态FC（dFC）进行分析发现，患者DMN 内的dFC 值与Rey-Osterrieth复杂图形测试及MMSE得分呈显著负相关，表明DMN内的动态调节能力下降可能导致记忆损害和整体认知功能下降，该研究提示DMN的dFC值可能是VaD的潜在干预指标。以上研究提示rs-fMRI 标志物可辅助对VaD的诊断及早期干预。

3. DTI在VaD诊断中的研究进展

DTI通过检测水分子的扩散行为，揭示大脑白质纤维的微观结构和完整性，同时能够反映白质纤维的方向性、扩散性等特征。在DTI指标中，分数各向异性（FA）是最常用的指标之一，主要用于衡量水分子扩散的方向性，FA值降低通常与白质纤维的破坏或脱髓鞘现象相关。平均扩散系数（MD）则用于衡量水分子在所有方向上的平均扩散能力，反映了白质组织的微结构破坏或液体积聚。

3.1 白质损伤

由于VaD患者常伴有白质损伤，DTI在检测白质微损伤、识别白质受损模式和区分不同类型痴呆等方面发挥重要作用。有研究通过DTI发现VaD患者的白质损伤模式广泛且与AD有明显差异，特别是在胼胝体膝部、丘脑放射及上纵束的FA值显著下降，并在这些区域观察到MD、径向弥散率和轴向弥散率的增加，这些变化模式与认知功能下降密切相关，这与文献一致。相较前者聚焦的广泛白质损失模式，有研究通过进一步聚焦于WMH，发现皮层下血管性痴呆（SVaD）患者除在WMH体积显著高于AD患者外，在WMH区域的FA值也显著低于AD患者，表现出更严重的纤维完整性损伤。

3.2 白质-脑网络损伤

结合脑网络分析可进一步揭示VaD的白质损伤特征。皮层下缺血性血管性痴呆（SIVD）是VaD发病率最高的一个亚型，有研究发现SIVD患者的白质结构连接变化主要体现在额叶、前额叶和皮层下区域的连接减少，通过分析网络中关键节点右侧豆状核的中心性可以有效区分AD和SIVD（P<0.001）。有研究基于图论对AD、VaD及混合性痴呆进行白质网络构建分析发现，VaD患者的脑白质网络损伤最为严重，表现为全局效率的显著下降和特征路径长度的延长，且与MoCA等认知评分显著相关，其中VaD的损伤模式集中于额叶区域，而AD主要集中于颞叶区域。

有研究发现脑小血管病患者在不同认知障碍阶段的脑网络特性变化显著：网络稀疏性和冗余性下降为无认知障碍的早期特征，MCI 阶段表现为全局效率下降，与MoCA评分正相关（P<0.001）。VaD阶段局部效率增强且与MoCA评分负相关（P<0.05），而其他网络指标均显著下降，表明局部效率增强可能反映脑网络代偿整合能力丧失。该研究通过揭示VaD脑网络特性动态变化的权衡机制为VaD分阶段诊断和干预提供了参考。以上研究表明DTI为VaD的影像学诊断、鉴别诊断及干预指标提供了新的方法和潜在的生物标志物。

4. ASL在VaD诊断中的研究进展

ASL利用血液中的氢质子作为内源性示踪剂，通过标记动脉血并测量标记与非标记图像之间的信号差异，生成定性或定量的脑血流（CBF）图。ASL的无创性和对CBF的定量评估能力，使其在区分不同类型的痴呆和研究血管性病变对脑灌注的影响方面具有独特的价值。有研究通过ASL技术比较了SIVD与AD患者的CBF，结果显示，SIVD和AD患者在额叶和顶叶皮层的CBF均显著降低，且SIVD患者额叶CBF降低与皮层下白质病变体积增加显著相关，表明SIVD患者的CBF下降可能源于皮层下与皮层连接的损伤。

另有研究发现，AD患者表现为大脑后部区域如顶叶和颞叶的代谢或灌注减少，而VaD则显示更不规则且更广泛地灌注减少，特别是在前部皮层的缺血损伤。有学者发现皮层下VCI患者的低灌注模式与认知障碍的严重程度具有相关性，这为VaD的早期识别及病情监测提供了参考依据。但VaD早期部分脑区灌注表现出代偿状态，这通常与神经活性病理性升高及炎症因子释放有关。

有学者发现MCI患者在前额叶皮层区域及内侧颞叶区域，特别是海马和海马旁回，表现出轻度血流增加，这可能由于神经元代谢需求的增加，导致支持认知任务执行的局部脑区血管反应性增强，进一步使得血管扩张或血管密度增加。但这种代偿机制可能逐渐失效，最终导致认知功能的明显下降。此外，通过调整CBF参数，可以进一步挖掘其潜在价值。有研究发现，不同标记后延迟时间（PLD）的设置对ASL在VCI 中的评估具有重要影响。

PLD=1.5 s时，对早期低灌注的敏感性更高，其中双侧额叶CBF值与MoCA评分呈正相关；而PLD=2.5 s更适合精确评估低灌注的范围，能够全面显示低灌注区域的分布特征。这表明不同PLD参数在早期筛查和CBF精确量化中具有互补作用。有研究分析ASL空间变异系数（sCoV）量化患者CBF分布不均匀性后发现，VaD患者的sCoV相较于AD患者升高（P<0.001），AD患者表现出较均匀的血流分布异常且集中于皮质区域，而VaD主要由腔隙性梗死和脑微出血引起，表现为更广泛的血流不均。

SCoV相较单一CBF指标更能反映血管性病变的动力学异常，提示sCoV在VaD的早期诊断及鉴别诊断具有重要价值。此外，ASL在部分VaD亚型鉴别中具有独特潜力，如SVaD通常表现为深部白质区域的灌注不足，而皮质血管性痴呆则多见于特定皮质区域（如顶叶、颞叶及扣带回）的灌注异常。但其在VaD亚型中的应用较少，仍需进一步深入研究。以上研究表明ASL相关指标及参数可作为VaD潜在诊断及动态监测标志物。

5. MRS在VaD诊断中的研究进展

MRS通过强磁场和射频脉冲探测组织中的不同代谢物。由于不同化学分子具有独特的结构和环境特征，它们会产生不同的共振频率。因此，MRS利用脑组织中的代谢物作为内源性标志物，通过采集特定脑区的代谢物信号，测量其浓度并生成定性或定量的代谢图谱，进而无创地提供关于神经元健康、能量代谢和膜代谢的关键信息。在MRS的生物标志物中，N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）与胆碱（Cho）常用于评估各痴呆症的认知功能，NAA是神经元和轴突完整性标志，而Cr是神经元和轴突完整性标志，Cho则与细胞膜磷脂代谢有关，其变化反映病理状态下膜的非稳态变化。MRS研究可揭示VaD患者脑代谢变化与认知功能损伤的密切关系。有学者应用MRS技术发现，VaD患者小脑代谢物NAA/Cr和Cho/Cr比值与认知评分呈显著相关性，提示小脑代谢变化可能参与VaD患者的认知功能损伤。

有研究通过对非痴呆型血管性认知障碍（VCIND）患者1 年的追踪随访，显示出高达19.2%的VCIND患者可进展为VaD，因此VCIND对VaD的早期识别具有重要意义。有学者通过MRS 研究发现，VCIND和VaD患者在左侧扣带回后部、左侧额叶白质区、左侧海马等脑区的NAA及NAA/Cr 比值显著低于健康对照组，且VaD组较VCIND组下降更为显著，进一步揭示了随着VaD病情进展的代谢物变化。

有研究发现VCIND患者双侧海马NAA/Cr比值显著低于健康对照组，且左侧海马的NAA/Cr 比值显著低于右侧海马，这与文献的研究结果一致，而健康对照组左右侧海马无差异，提示VCIND患者海马的左右不对称性可能与神经元功能的偏侧性有关，强调了在代谢物分析中应重视双侧海马的对比观察。此外，MRS在认知障碍预测与早期诊断中亦具有重要价值。有学者基于MRS的代谢物数据，构建了卒中后认知障碍风险预测模型，结合教育年限、卒中史、糖尿病史及左额叶、左丘脑和左海马的NAA/Cr比值，通过内部、外部验证显示其预测能力良好，受试者工作特征曲线下的面积分别达到0.893 5和0.852 3。

另有研究发现，在工作记忆任务期间MCI 患者左侧背外侧前额叶皮层的谷氨酸水平通过MRS 测定未显示显著变化，而健康对照组则表现出谷氨酸水平的显著升高，提示MCI患者可能存在谷氨酸神经递质功能异常。此外，该研究还指出BOLD信号无法充分反映神经递质的动态变化，而MRS可作为fMRI的有效补充，从分子水平提供更直接的神经功能研究证据。以上研究表明MRS的生物标志物对VaD具有潜在的早期诊断及病情监测价值。

6. 多模态MRI协同分析在VaD诊断中的研究进展

随着影像技术的不断发展，多模态MRI 协同分析在临床研究中的应用日益普及，它能够从多个层面揭示VaD的影像学特征并相互结合，为VaD的深入研究提供了丰富的信息支持。相较于单一影像技术，多模态MRI的整合分析可显著提高不同痴呆类型的鉴别诊断准确性。

6.1 功能-结构耦合

FMRI因其功能信息的丰富性、动态分析的独特性以及与其他模态的高度互补性，在多模态协同分析中占据重要位置。功能-结构耦合是理解脑网络协作与病理机制的关键桥梁，其变化能够反映神经疾病的早期特征和进展状态。有研究通过结合rs-fMRI 和DTI 研究发现，皮层下血管性轻度认知障碍患者的功能-结构耦合在全脑范围内基本保持稳定，但在背侧注意网络的功能-结构耦合显著增强，而腹侧注意网络的功能-结构耦合显著减弱，提示患者的注意力分配及转移能力可能受损。

此外，患者的模块内和模块间功能连接强度普遍降低，主要涉及视觉、体感运动、注意力及额顶控制网络等。这些发现表明功能-结构耦合的模块化变化可能成为预测皮层下血管性轻度认知障碍向VaD转化的重要影像学标志物。有研究在结合rs-fMRI和DTI的基础上，通过使用机器学习来区分VaD与AD，包括支持向量机、人工神经网络和自适应神经模糊推理系统。结果表明，自适应神经模糊推理系统是最具辨别力的模型，其准确率超过84%，能够有效区分AD与VaD患者。此外，该研究还通过该模型预测了一组混合性痴呆患者的主要疾病表现，准确率达到77.33%。这些结果表明，Rs-fMRI 和DTI结合使用可以提高对VaD诊断的准确性。

6.2 神经血管耦合（NVC）

NVC指神经活动、血流动力学和代谢之间的协作过程，反映了脑功能区域的活动通过局部血流调节来支持神经代谢需求。有学者结合ASL与rs-fMRI 技术发现，NVC在左侧额中回和左侧额下回区域对白质病灶负担与全局认知功能之间的关系起到部分中介作用，且NVC 的下降与VCI 患者MoCA评分呈正相关（P<0.001），表明NVC的变化可反映脑血流和神经活动之间的耦合失调。

有研究利用MRS和DTI技术联合评估SIVD患者左丘脑的损伤情况后发现，与正常对照组相比，SIVD患者的左丘脑区域的NAA/Cr比值显著降低，而Cho/Cr 和MD值显著升高，表明SIVD患者的左丘脑存在潜在的代谢和微结构损伤；Cho/Cr和MD值与执行功能测验结果呈正相关，提示左丘脑代谢和微结构改变可能是SIVD 患者执行功能障碍的生物学基础。然而，亦有研究显示单纯依赖多模态组合可能导致特征冗余，单模态DTI分析在白质病变鉴别诊断中具有更高的特异性。因此，多模态MRI协同分析对VaD的诊断及病情进展具有一定潜力，但其在临床应用方面的价值仍需更多研究证实。

来源：王炯,张雪竹.多模态磁共振在血管性痴呆诊断与早期干预中的研究进展[J].分子影像学杂志,2025,48(04):516-522.