缺血性脑白质病变对认知功能的影响及其机制的神经影像学研究

Ischemic white matter lesions(IWML) is one of the most common cause of vascular cognitive impairment or even vascular dementia. However, the mechanisms of such cognitive impairment have not been well elucidated. Our extensive prior studies on leukoaraiosis using the methods of neuropsychological tests, neuroimaging examinations (e.g., diffusion tensor imaging, magnetic resonance spectroscopy and resting state fMRI) have shown that patients with leukoaraiosis are related with comprehensive cognitive function deficits, especially in the domains of attention, memory, executive function and information processing speed. Furthermore, such cognitive impairment were correlated with the values of fractional anisotropy (FA), mean diffusivity (MD). However, the changes of brain perfusion or metabolism underlying in patients with leukoaraiosis are not yet well understood. The aim of this study is to elucidate the relationship between white matter integrity and gray matter metabolism using pulsed arterial spin labeling (PASL) and fluorodeoxyglucose-positron emission tomography (FDG-PET) in a cohort of patients with leukoaraiosis. We hypothesized that there was a link between white matter degeneration and gray matter hypoperfussion or hypometabolism in patients with leukoaraiosis. Our study may be contributed to elucidate the neuro-mechanism of the cognitive dysfunction in patients with leukoaraiosis, and also may be helpful to screen individuals of high risk of vascular dementia and to provide an important information for the early clinical diagnosis or warning for neuropsychiatric disorders.

缺血性脑白质病变是引起血管性认知功能障碍的主要原因之一，然而其发生机制目前仍不清楚。本课题组基于前期对脑白质疏松症患者的神经心理学评估、神经影像学评估（弥散张量成像、磁共振波谱分析、静息态核磁共振）等研究，发现脑白质疏松症患者存在明显的认知功能障碍，且与上述影像学指标（如FA值、MD值）存在明显的相关性。然而，脑白质疏松症患者基于全脑水平的灌注和代谢情况目前尚不明确，因此，本项目拟采用脉冲式动脉自旋标记技术（pulsed arterial spin labeling，PASL），以及正电子发射体层扫描技术(positron emission tomography，PET)观察不同程度、不同病变部位的缺血性脑白质病变患者的脑灌注及代谢状态。本项目的实施，将从多模态的神经影像角度揭示缺血性脑白质病变患者的认知神经机制，并为重大神经精神疾病的早期临床辅助诊断、预警提供重要的科学依据。

缺血性脑白质高信号(WMH)是引起血管性认知功能障碍的主要原因之一，然而其发生机制目前仍不清楚。本研究通过全面的神经心理学评估探索WMH患者的认知功能改变特点，为早期识别WMH患者提供临床和神经心理学证据；此外，本课题组通过PET-CT 及3D-PCASL等神经影像学技术探索WMH患者脑灌注及代谢状态，并探讨WMH患者脑葡萄糖代谢率及脑血流灌注与认知障碍的关系，发现在伴有认知障碍的WMH患者发生不同程度的脑组织葡萄糖代谢降低，以额叶、颞叶以及侧脑室周围代谢下降为主，额叶、颞叶葡萄糖代谢下降指数与患者认知功能障碍呈负相关。WMH患者还发生不同程度的脑组织灌注降低，以半卵圆中心及侧脑室周围灌注下降为主，侧脑室周围灌注下降与患者认知功能呈正相关。综上，本研究通过多模态的神经影像角度揭示WMH患者认知功能障碍的机制，为WMH的早期临床辅助诊断、预警提供重要的科学依据。除WMH外，脑小血管病(CSVD)还包括腔隙性脑梗死(LI)、腔隙、扩大的血管周围间隙(EPVS)，本研究发现大脑中动脉供血区单个皮层下梗死灶的大小可以作为区分小血管病组(SVD)及穿支动脉粥样硬化组(BAD)的一种方法，还探索了LI和WMH的位置关系，发现WMH增加边缘型腔隙性脑梗死的发生风险；探索了WMH半暗带与腔隙的关系，发现位于WMH边缘的腔隙性脑梗死更容易形成空腔，进一步证实WMH周围存在半暗带，在二次缺血的基础上更容易出现坏死，导致腔隙的发生；还发现了脑萎缩是基底节区重度扩大的血管周围间隙(BG-EPVS)发生的重要因素之一。本研究全方面探索不同类型CSVD的发病机制，为CSVD的防治提供理论基础。