第五节　神经生理与影像学检查

人的任何精神与认知行为都与大脑的神经活动有关，现代神经生理与影像检查的飞速发展，为提示脑功能活动打开了一扇窗口，可以揭示脑功能机制，了解人脑对外界信息的加工处理过程，为精神与认知障碍患者提高准确的康复评估，提示最佳的康复训练方式。本节主要叙述三方面的检查：神经生化、神经生理及神经影像检查。

一、神经生化检查

1.单胺类神经递质

与神经系统疾病相关的单胺类神经递质主要包含5-羟色胺（5-HT）、多巴胺（DA）及去甲肾上腺素（NE）。

（1）5-羟色胺（5-HT）：

5-HT作为神经递质主要分布于松果体和下丘脑。在刺激因素的作用下，从颗粒内释放、弥散到血液，并被血小板摄取和储存。5-HT神经元系统广泛作用于额前皮质、边缘系统、垂体活性以及性行为。人的情绪行为与5-羟色胺调节有关，5-HT假说认为抑郁症是由于中枢神经系统中5-HT释放减少，突触间隙含量下降所致。大量研究进一步证实5-HT在抑郁症的病理生理以及抗抑郁药物机制中的作用。

（2）多巴胺（DA）：

是下丘脑和脑垂体腺中的关键性神经递质。DA能神经系统在快感与行为动机方面起着极其重要的作用。因此其含量或者功能异常以及其代谢产物异常可能引发抑郁症。目前临床前试验显示抑郁症的DA功能有所改变，主要代谢产物脑脊液或者血浆中如高香草酸浓度（HVA）有所下降。

（3）去甲肾上腺素（NE）：

NE能神经元位于低位脑干，尤其是中脑网状结构、脑桥的蓝斑以及延髓网状结构的腹外侧部分。儿茶酚胺系统与抑郁症的病理生理以及抗抑郁药物的机理有关。脑内去甲肾上腺素通过α1、α2和β受体发挥调节作用。一般认为，脑中α2受体激动与维持正常的认知功能有关，而α1受体持续、过度激活可致认知异常。在正常警醒状态时，脑细胞含适量去甲肾上腺素，α2受体功能占优势，维持正常的认知功能。在应激状态下产生大量去甲肾上腺素，α1受体功能占优势。这可能是个体长期处于应激状态更易出现认知障碍的机制之一。

2.乙酰胆碱

（Ach）中枢胆碱能系统与学习、记忆密切相关，Ach是中枢胆碱能系统中重要的神经递质之一，其主要功能是维持意识的清醒，在学习记忆中起重要作用。脑内细胞外Ach的变化主要反映胆碱能神经元的活动，皮层和海马等脑区的Ach主要来源于基底前脑胆碱能神经元的纤维投射。应用微透析等技术在体检测清醒、自由活动动物认知过程中脑内Ach的含量，可以研究Ach与特定行为反应和认知活动之间的关系。研究发现当机体需要对新刺激进行分析时，在学习与记忆、空间工作记忆、注意、自发运动和探究行为等认知活动中，基底前脑胆碱能神经元被激活，脑内Ach的释放也随之改变。结果提示脑内胆碱能递质系统活动与认知过程密切相关。如帕金森病患者，其体内多巴胺的合成减少，抑制Ach的功能降低，则Ach的兴奋作用相对增强，两者失衡的结果便出现了震颤麻痹、认知功能改变等症状。

人的脑组织中有大量Ach，但Ach的含量会随着年龄的增加而下降。正常老人比青年时下降30%，而老年痴呆患者下降更为严重，可达70%～80%。

3.氨基酸类神经递质

（1）谷氨酸：

在脑脊髓内谷氨酸含量很多，分布很广，但相对来看，大脑半球和脊髓背侧部分含量较高。用电生物微电泳法将谷氨酸作用于皮层神经元和脊髓运动神经，可引致突触后膜出现类似兴奋性突触后电位的反应，并可导致神经元放电。由此设想，谷氨酸可能是感觉传入神经纤维（粗纤维类）和大脑皮层内的兴奋型递质。兴奋性不一定是有害的，可能也与正常神经元功能有关，如维持或修整树突结构。长期慢性兴奋性毒性被认为可导致多种神经退行性疾病，包括精神分裂症和阿尔茨海默病（AD）。神经递质能否正常调控，体现在人体能否表现正常的认知和精神行为。

（2）γ-氨基丁酸（GABA）：

GABA在大脑皮层的浅层和小脑皮层的浦肯野细胞层含量较高。用电生理微电泳法将GABA作用于大脑皮层神经元和前庭外侧核神经元（直接受小脑皮层浦肯野细胞支配），可引致突触后膜超极化。由此推测，GABA可能是大脑皮层部分神经元和小脑皮层浦肯野细胞的抑制性递质。此外，纹状体-黑质的纤维，也是释放GABA递质的。

4.神经肽

脑内具有吗啡样活性的多肽，称为阿片样肽。阿片样肽包括β-内啡肽、脑啡肽和强啡肽三类。脑啡肽是五肽化合物，有甲硫氨酸脑啡肽（M-ENK）和亮氨酸脑啡肽（L-ENK）两种。脑啡肽与阿片受体常相伴而存在，在脊髓背角胶质区浓度很高，它可能是调节痛觉纤维传入活动的神经递质，与感知觉的传入可能有关。

二、神经生理检查

1.脑电图

脑电图（electroencephalography，EEG）是通过记录脑的自发性生物电活动而了解脑功能的一种方法，它是一种无创的生物物理检查法。既可了解脑的生理功能，又能反映脑的病理变化；可帮助了解脑部疾病和其他疾病引起的脑功能改变，是精神与认知障碍疾病的重要检测工具。EEG主要由放射状、有规律排列的皮质神经元所发出的同步突触后电位平均而成。自发脑电活动的节律是一致的，反映了大量神经元的同步振荡过程。

（1）正常EEG：

根据脑波频率的不同，可分为δ波0.5～3.5Hz、θ波4～7Hz、α波8～13Hz、β波14～25Hz、γ波26以上Hz、σ波（睡眠波）14Hz（图1-7）。EEG从出生开始，到儿童期、青春期都在发生变化，直到20岁左右时才出现稳定的成人EEG。清醒的成人EEG的特征通常表现为α节律：对称性地出现于枕部的α频率活动通常（9～10Hz），波幅50～100μV（图1-8）。在安静、清醒、闭目的状态下，最容易引出α节律，睁眼后α节律减弱，困倦时α节律消失。β活动的频率常为18～25Hz，波幅较低（通常为10～20μV），也是对称的，主要存在于人的额部。

（2）病理EEG：

EEG是检查大脑功能状态的电生理技术，但正常EEG并不都意味正常的脑功能，因为EEG的改变与疾病的发病形式、严重性、病变的部位、大小及病程相关。急性、严重的及较大的脑病变，EEG通常是异常的；慢性、轻度且较小的脑病变，EEG可能是正常的。例如，一个距离记录电极远的内囊区的小梗死灶，尽管患者有明显的偏瘫，而EEG可能无改变。一个距离记录电极近的较大梗死灶可能导致EEG改变。此种改变，持续数周或数月，之后消失，但患者的神经缺陷，可能仍然持续存在。缓慢进展，广泛性的脑疾病，如老年痴呆，EEG可能在相当长的时间内都是正常的。癫痫患者，如果在EEG描记期间没有异常放电或癫痫源病灶距记录电极过远，EEG就可能检测不到癫痫放电或癫痫病灶。大多数异常EEG（图1-9，图1-10），提示异常的脑功能。但有些异常类型，有时发生在没有脑疾病的个体。例如某种类型慢波的轻度增多及低波幅活动，发生在约5%～15%的20岁以上的正常成人。常见的EEG异常有以下4种：①癫痫样活动；②慢波；③波幅的异常；④偏离正常类型的异常。

（3）检查方法：

有常规EEG、动态EEG及视频EEG三种检查方式。脑电图检查前清洗头发，前一天停用镇静催眠药。检查前向患者解释：脑电图检查无痛苦；检查时应保持心情平静；尽量保持身体各部位的静止不动；能去的配合者需做好“睁闭眼”试验，过度换气及闪光刺激诱发试验。电极安放采用国际10-20系统（the 10-20 international system）电极放置法（图1-11）。动态EEG采用便携式磁带记录技术，如遇发作或疾病先兆可速按键，记录时患者可随意活动，可持续记录24小时，无需人照顾，呈自然态。其缺点是导联数受限，在看到脑电异常时不能了解患者发作情况。视频EEG则在记录脑电时给予同步摄像，能清楚地显示出脑电图与临床表现的相互联系。

2.多导睡眠图

多导睡眠图（polysomnogram，PSG）是精神与认知障碍疾病中一项很有价值的检查，是诊断多种睡眠障碍的金标准。图1-12所示为PSG记录示意图。

睡眠分期：

根据Dement和Kleitman（1957）的标准，睡眠可分为5期。

第Ⅰ期：

在睡意产生时，α节律被θ节律和（或）β活动所替代，个体出现横向的眼球活动，听觉刺激可引起头顶部的一过性尖波。

第Ⅱ期：

δ活动出现，β活动进一步增强，12～14Hz左右的纺锤形状的活动（睡眠纺锤波）在颅前部出现，外界刺激在顶部附近引出更加复杂的波形，典型的波形是“K综合波”：一种明显的波形、δ波和纺锤波。

第Ⅲ期与第Ⅳ期：

明显的特征是δ活动增加，以及在第Ⅳ期纺锤波可能会消失。

第Ⅴ期：

快眼球活动（rapid eye movement，REM）睡眠期，在睡眠开始后的第一个90分左右出现，EEG的波幅较低，与第Ⅰ期相似，但伴随快速的眼球水平活动。

PSG可同步描记脑电（分析睡眠结构）、眼电、下颌肌电、口鼻气流和呼吸动度、心电、血氧、鼾声、肢动、体位等多个参数，全部记录次日由仪器自动分析后再经人工逐项核实。监测主要由三部分组成：①分析睡眠结构、进程和监测异常脑电；②监测睡眠呼吸功能，以发现睡眠呼吸障碍，分析其类型和严重程度；③监测睡眠心血管功能。

足月清醒新生儿EEG主要由弥漫的δ活动构成，波幅50～100μV，可分辨出两种睡眠模式：在安静睡眠时，δ活动的暴发被6～10个周期相对低波幅的脑电活动分开；活动睡眠可能对应成人的REM睡眠，表现为持续的δ活动，间歇出现重合的快节律。随着年龄增大，EEG频率逐渐增加，并出现反应性的后部θ节律，2个月大时出现睡眠纺锤波，6个月左右出现觉醒和睡眠之间的转换状态，并可见头顶部的一过性的尖波和K综合波的出现。直到5岁前，儿童REM睡眠特征都是持续的慢脑电活动，5岁以后与成人相似。

3.脑诱发电位

（brain evoked potentials，BEP）

（1）刺激相关诱发电位（stimulus-related pontentials）：

与刺激相关的诱发电位有听觉诱发电位、视觉诱发电位、体感诱发电位及运动诱发电位等，是指在神经系统及效应器内所诱发的与特定刺激直接相关联的脑诱发电位。以下两种听觉诱发电位目前在临床上应用最广：

1）P50：

是在刺激后约50毫秒时出现的一个正相波，称为感觉门控阀，是反映中枢神经系统抑制功能的一个可靠指标。较少受情绪、认知因素的影响。

2）脑干听觉反应（auditory brainstem response，ABR）：

Ⅰ波起于听觉神经；Ⅱ波起于耳蜗核，部分为听神经颅内段；Ⅲ波起于上橄榄核；Ⅳ波起于外侧丘系及其核团（脑桥中上部分）；Ⅴ波起于下丘的中央核团区。图1-13所示为听觉诱发电位原理图。ABR除较适用于不合作的儿童精神认知障碍疾病患者检查外，还可帮助判断脑衰老或语言障碍及脑死亡。

（2）事件相关诱发电位（event-related pontentials，ERP）：

是一种特殊的脑诱发电位，通过有意地赋予刺激以特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑电位。它反映了认知过程中大脑的神经电生理的变化，也被称为认知电位，也就是指当人们对某课题进行认知加工时，从头颅表面记录到的脑电位。正因为ERP与认知过程有密切关系，故被认为是“窥视”心理活动的“窗口”，为研究大脑认知活动过程提供了新的方法和途径。ERP与普通诱发电位不同的是：①要求受试者一般是清醒的；②所有的刺激不是单一的重复的闪光和短声刺激，而是至少有两种或两种以上的刺激编成刺激序列（刺激信号不定，可以是视、听、数字、语言、图像）；③构成除了易受刺激物理特性影响的外源性成分外，还有不受物理特性影响的内源性成分；④内源性成分和认知过程密切相关。图1-14为多个刺激叠加后得出的ERP成分示意图。

经典的ERP成分包括P1、N1、P2、N2、P3，其中P1、N1、P2为ERP的外源性（生理性）成分，受刺激物理特性影响；N2、P3为ERP的内源性（心理性）成分，不受刺激物理特性的影响，与被试的精神状态和注意力有关。现在ERP的概念范围有扩大趋势，广义上讲，ERP尚包括N4（N400）、P600、失匹配负波（mismatch negativity，MMN）、伴随负反应（contigent negative variaeion，CNV）等。以下重点介绍与认知功能密切相关的P300、N400、P600。

1）P300：

P300是靶刺激后300毫秒（200～700毫秒）期间发生的正向电变化，属于晚成分波，受刺激物理参数的影响较小，与人脑高级心理活动认知加工过程密切相关，是研究认知功能的一项客观、敏感的电生理指标，其神经解剖学起源可能在隔区内侧核胆碱能纤维投射的扣带回或嗅皮层，与个体的感知、注意、记忆、判断等认知过程相关。P300波潜伏期揭示了大脑在识别外界刺激时对刺激事件进行编码、分类、识别的速度，而其波幅则反映了大脑进行这些活动时有效资源的动员程度。研究证明，早期轻度认知功能障碍或卒中后认知功能障碍主要表现为P300潜伏期延长，波幅降低，可作为早期认知功能障碍应用神经心理学量表评价尚不明确时的一项客观评价指标；P300潜伏期与儿童工作记忆广度亦呈负相关，能反映出与儿童认知发展相联系的神经心理变化；对于癫痫患者而言，P300潜伏期较正常人明显延长，并与患者的病程、发作频率、每次发作持续时间及起病年龄相关，即发病年龄越小，病程越长，癫痫发作频率越高，每次发作持续时间越长，认知功能损害越严重。

2）N400：

N400是在潜伏期400毫秒左右呈现的一个负相电位波。由Kutas和Hillyard（1980）发现，通常被认为与词汇-语义整合加工密切相关。它反映了大脑皮层对语言的认知加工过程，可从N400的波幅、潜伏期及脑区分布特征等多个维度来描述大脑语言认知加工过程。波幅显示大脑语言认知加工的难易程度，潜伏期反映加工的时间进程，脑区分布特征表明语言认知过程的起源，这三个指标可用来描述语言精细加工的过程。Frishkoff等的研究表明，N400效应与双侧额前叶、右侧颞叶及扣带回的激活有关，同时表明左半球的N400效应早于右半球，大脑前部的N400效应早于大脑后部，且持续时间长。虽目前关于N400的准确意义尚未完全阐明，但大部分观点认为N400反映的是个体即时的语义整合功能，靶词语与其前面的语义背景不匹配时引出的较大波幅的N400，反映了个体将不匹配整合进自己的记忆（认知）系统时需要动用更多的资源。

3）P600：

P600成分是由Osterhout和Holcomb（1992）发现的，其潜伏期通常在刺激呈现后的600毫秒左右，持续几百毫秒，头皮分布较广泛，最大波幅位于中央顶区。P600效应通常出现在句法加工异常时，因此被认为反映了句法的加工，特别是句法再分析过程。Vande Meerendonk等结合ERP和fMRI技术研究比较了句子的句法违例和拼写错误，结果都诱发了头皮分布相似的P600效应，还都激活了左侧额下回，而该脑区与运用认知控制解决表征冲突相关。

4.脑电地形图

脑电地形图（brain electrical activitymapping，BEAM）是在脑电图技术基础上，用计算机对EEG信号进行二次处理，将曲线波形转变成能够定位和定量的彩色脑波图像。具体为将头皮脑电活动的频率经计算机处理，由模数转换，快速傅里叶转换，将每个电极处的不同频率转换为功率，并应用插入法原理，将电极间空白处填入所描记计算出的功率，以黑白灰阶或彩色分级制成的图称为脑电地形图。根据不同频段（δ、θ、α、β）的灰阶或彩色等级的不同，可较直观地看出不同部位不同频率的分布情况。但计算机不能识别伪迹和痫波，因此有很大局限性，必须与常规脑电图密切配合才能提高诊断阳性率。

三、神经影像学检查

（一）X线结构性脑影像技术

1.头部CT

X线计算机体层扫描成像技术（X-ray computer tomography，CT）是用X射线束照射人体，根据人体不同组织对X射线的吸收与透过率的不同，其对X射线会有不同程度的衰减作用，从而形成不同灰阶度的影像图以发现体内任何部位的微小病变（图1-15）。头颅CT可以较好地显示大脑的结构、形态学改变，具有高密度分辨率，可以通过区别不同的密度来区分不同的脑组织，能分辨出脑灰质和脑白质，能精细地显示脑部解剖结构和病理变化，脑CT灌注成像还可以观察脑部血流动力学变化。

2.CT检查方法

常见的CT检查包括平扫（不需要注射造影剂的普通扫描）和增强扫描（引入对比剂从而提高CT图像中组织间的对比度）。一般检查需首选平扫，必要时再进行增强扫描。常用的对比剂为60%～76%泛影葡胺或300～370mg/ml碘葡胺、碘海醇。头颅CT多采用一次快速静脉注射，一般只需40～50ml对比剂。增强扫描的禁忌证包括碘过敏者、严重肝肾功能损害者、急性出血和颅脑外伤者。CT检查过程中，患者常取仰卧位，先扫定位片，再扫横断位。通常采用层厚10mm连续扫描，从颅底向上扫描至颅顶。冠状位扫描常采用层厚2～3mm，有助于显示鞍区、颞叶病变和小脑幕交界处、大脑半球凸面病变。扫描平面包括用于检查幕上病变的听眦线（即外耳孔至眼外眦的连线）和用于检查幕下病变的听框线（即外耳孔上缘至眼眶下缘的连线）。

CT检查有助于精神分裂症、痴呆、大脑局灶认知功能损害等辅助诊断。严重的精神分裂症患者可能会出现脑室系统扩大（脑室-脑比率增大）、小脑萎缩、额叶放射性密度降低等变化，这些脑结构变化在CT上可以有所体现。以下10项CT指标对痴呆的诊断有重要意义，包括平均脑沟、外侧裂、第三脑室、侧脑室指数、海马回沟间距及间距比、多灶性梗死及多发腔梗、单灶型梗塞或软化灶、白质疏松、出血灶或血肿、占位水肿。由于CT具有高密度分辨率，CT可提示脑梗死、脑室周围白质低密度改变、脑萎缩，有助于血管性痴呆和AD痴呆的鉴别诊断。杨少华分析了60例早期老年痴呆病例，发现病例组的CT参数值均明显高于正常对照组，表现为第三脑室增宽、外侧裂增大及额角指数下降等病理性萎缩现象，其有别于老年人正常的生理性脑萎缩。但是CT不能准确地显示海马结构，诊断痴呆的特异性不高，临床上多用于疑似痴呆的筛查检查。

CT具有如下优点：①高密度分辨率，可以清楚显示断面解剖关系；②扫描速度非常快；③检查费用相对便宜。CT的缺点是：①空间分辨率和清晰度较低；②X线辐射量大，对人体有放射性伤害。

（二）磁共振成像技术

1.磁共振成像

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是一种发展迅速的影像检查方法，是利用原子核在磁场内所产生的信号经重建成像的一种技术。MRI可以直接轴位成像，也可以作冠状、矢状及横断面像，从而全方位提供脑的解剖信息（图1-16）。

（1）MRI检查方法：

首先向患者解释检查过程，包括换衣服、鞋，扫描时长，扫描机器会发出的噪音等。然后仔细询问患者的外伤及手术史，MRI的绝对禁忌证包括体内装有心脏起搏器，血管手术后体内留有金属支架或金属夹，或者食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者。明确告知患者MRI检查室内有强大磁场，由于金属受强大磁场的吸引而移动，带有绝对禁忌证的患者进行MRI检查将可能产生严重后果以致生命危险。MRI的相对禁忌证包括体内有不能除去的其他金属异物，如人工关节、金属义齿、银夹、弹片等，必须做MRI检查时，应严密监控，以防金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管或重要组织，产生严重后果，如无特殊必要，带有相对禁忌证的患者一般不要接受MRI检查。此外，有幽闭恐惧症患者也不适宜接受MRI检查。最后，患者在进入MRI检查室之前，需要摘除所有含金属的物品，如手机、手表、磁卡、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属首饰等。否则，金属物品可能被吸进MRI机器，造成机器设备的损坏，手机、手表、磁卡等可能也会受到强磁场的破坏，而造成个人财务的损失。

MRI是提供认知障碍影像学证据的最佳手段。大量研究显示海马和杏仁核萎缩是AD、轻度认知障碍、血管性痴呆的重要病理学基础，它可以用线性测量、体积测量的方法进行评测，有研究认为该指标鉴别轻、中度AD与健康对照的敏感度为85%，特异度为88%。近年来，有研究指出内嗅皮层萎缩要先于海马萎缩出现，因此内嗅皮层体积是更敏感的AD的早期检测指标，考虑到个体差异以及缺乏中国人内嗅皮层和海马体积的常模参数，因此，连续动态的观察比单次检测的意义更大。Whitwell等（2007）用基于体素的形态学分析发现AD患者有弥散性的灰质萎缩，而路易小体痴呆患者只表现出局部萎缩（图1-17，见文末彩图）。AD痴呆患者的MRI或部分高分辨率的头颅CT结果会显示出弥漫性皮质性脑萎缩和脑室扩大，脑沟增宽，尤其是额叶和颞叶。血管性痴呆患者则显示出皮质、皮质下或白质有单一或多发局灶性病灶，多位于基底节和侧脑室旁。此外，MRI及高分辨率的头颅CT检查可以明确对早发型AD的诊断，对老年痴呆的早发现以及预防具有重要意义。此外，MRI对抑郁症、双相障碍等的诊断也有重要意义。比如，通过MRI容积分析技术和基于体素的形态学分析方法，大量研究显示抑郁症患者海马容积和杏仁核容积比正常对照组有明显减小，提示海马和杏仁核容积异常可能构成抑郁症的神经生物学基础。Beyer等对双相障碍的MRI研究做了元分析，结果显示双相障碍患者较正常对照的白质和灰质皮层下结构更容易表现有MRI高亮信号。也有一些MRI研究显示丘脑的体积异常与双相障碍有关。

（2）MRI的优点：

①高空间分辨率，对软组织有更好的对比分辨率，并能对脑内组织结构作面积、体积测定；②能多方位任意切层（包括横轴位、冠状位、矢状位及任意斜位），因而可以提供多层面的解剖学信息；③MRI对患者无辐射，不需要使用造影剂。对于大多数需要结构性影像学检查的患者来说，首选MRI。

（3）MRI的缺点：

①扫描时间相对较长，一般头部扫描需要30分钟左右；②检查费用昂贵；③不适用于体内有某些磁性金属电子设备、心脏起搏器、金属等的患者；④对患者头部或者身体的移动非常敏感，易产生伪影。

2.弥散张量成像技术

弥散张量成像技术（diffusion tensor imaging，DTI）的基本原理是通过MRI检测水分子自由扩散的各向异性和扩散强度以显示脑白质纤维及其走行，是一种在活体上无创、定量评价脑白质细微结构的MRI新技术。临床常用的评价指标包括各向异性分数（fractional anisotrophy，FA）、平均弥散系数（medium diffusion，MD）、表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）等，可以用来定量分析髓鞘损伤或者轴索的丢失。

DTI检查方法：同MRI检查方法。

DTI检查有助于认知功能障碍的诊断。比如，颅脑损伤后早期认知功能障碍与患者的额叶、颞叶、胼胝体白质受损密切相关，DTI检查表现为这些脑区的FA值降低，ADC值增加，和正常组的差异具有统计学意义。比如，脑小血管病患者表现出的认知障碍与患者两侧额叶白质纤维的隐匿性损伤有关，DTI检查表现为两侧额叶FA降低，ADC增加，和正常组的差异具有统计学意义，并且FA和ADC与蒙特利尔认知评估量表评分呈显著相关。DTI检查有助于轻度认知障碍和阿尔茨海默病的诊断以及鉴别诊断。Douaud等（2011）用DTI方法比较了56例轻度认知障碍患者、53例AD患者和61例正常人，结果发现这三组人的胼胝体的FA值和MD值有差异，并且差异具有统计学意义（图1-18，见文末彩图）。

3.功能性磁共振成像技术

功能性磁共振成像技术（functionalmagnetic resonance imaging，fMRI）是发展迅速的一种非侵入性脑功能检测技术。大多数fMRI的基本原理是血氧水平依赖性（blood oxygen level dependent，BOLD）的对比原理，神经元活动时，局部脑血流量的增加多于局部耗氧量的增加，进而导致氧合血红蛋白的相对增多和去氧血红蛋白的相对减少。由于去氧血红蛋白是顺磁性物质，氧合血红蛋白是逆磁性物质，脑中局部脱氧血红蛋白浓度的减少会导致MRI信号的增强。基于这一原理，当被测者处于静息状态或者进行特定的作业任务时，通过测定MRI信号可反映有意义脑区在进行作业任务时期与静息状态时期信号的改变。fMRI的空间分辨率高达1～3mm，是通过血流动力学和氧代谢来间接反映神经细胞的功能活动。此外，fMRI要求检查者高度配合。

fMRI检查方法：同MRI检查方法。要求被测者配合完成特定的作业任务。

fMRI在多种脑部疾病的临床应用十分广泛，包括AD、脑卒中、多发性硬化及帕金森综合征等。比如fMRI可以为AD的早期诊断提供依据。Golby等发现早期AD患者的外显记忆受损，表现为颞叶内侧和梭状回的激活降低，而内隐记忆完好，表现为初级视觉皮层的正常激活。Li等用fMRI研究斯特鲁普效应（stroop effect）和前额叶的功能，结果发现轻度认知障碍患者在做stroop任务时前额叶表现出代偿性激活增强，相反，AD患者表现出前额叶激活降低，此研究结果指出fMRI和stroop任务可以用于鉴别诊断MCI和AD（图1-19，见文末彩图）。fMRI还可以从脑功能角度评价疾病治疗后的功能恢复、功能性重组，也可以定性定量的检测药物治疗的效果。除了神经内科的脑部疾病外，fMRI在精神疾病的应用也十分广泛，包括精神分裂症、抑郁症、孤独症及儿童注意缺陷多动障碍等。比如精神分裂症，Jamadar等研究指出精神分裂症患者在做语义联合提取任务时fMRI顶下小叶激活显著增强，可以作为精神分裂症诊断的特异性生物学指标。比如抑郁症，fMRI研究提示左额叶、颞叶、杏仁核、扣带回的代谢障碍与抑郁有关。多数fMRI研究表明，额叶代谢功能减低与抑郁程度有关。

（三）核素功能性脑影像技术

1.单光子发射计算机体层扫描

单光子发射计算机体层扫描（single-photon emission computed tomography，SPECT）是采用发射γ光子的核素成像的放射性同位素体层显像技术。它的基本原理是将特定种类、特定活度和半衰期的核素标记的药物作为示踪剂注入人体，通过血液循环进入脑组织，在血流丰富的脑组织中发射单光子（γ射线），然后通过射线信号分析、数据处理和重建图像，获得横断面、冠状面和矢状面的断层影像或三维立体像。射线能量强的部位成像较亮，称为“热点”；射线能量弱的部位成像较暗，称为“冷点”。不同的核素与人体不同的组织具有相同或不同的化学性质而又选择性地聚集或不聚集在被研究的组织。比如，示踪剂锝-双半胱乙酯（99m Tc-ECD）在脑内的分布依赖于血流灌注和细胞功能。所以，SPECT检测能反映脑血流和脑细胞代谢。

SPECT对孤独症、焦虑症、抑郁症、强迫症等精神疾病的临床研究有特别意义。比如孤独症，邓红珠等用SPECT研究56例孤独症患儿的局部脑血流灌注的特点，结果发现42例孤独症患儿在双侧海马回、颞叶、额叶、岛叶扣带回、枕叶等部位存在局部脑血流低灌注。比如焦虑症，大量研究表明焦虑症患者的额叶、枕叶、颞叶的局部脑血流灌注有不同程度的异常下降，并且焦虑症的严重程度与这些部位的局部脑血流灌注呈显著负相关。另外，通过对比特定治疗前后的局部脑血流灌注病灶大小和血流功能变化率（blood functional changing rate，BFCR）定量分析，SPECT还可以应用于上述精神疾病治疗效果评价。比如Mervaala等用SPECT评价20例对药物不反应的重度抑郁症患者用电休克治疗的临床效果，结果表明经过7天的电休克治疗，抑郁症患者的右侧颞叶和双侧顶叶的脑血流灌注增加，并且抑郁症状有明显改善。

2.正电子发射断层成像

正电子发射断层成像（position emission tomography，PET）的基本原理是将小剂量用短半衰期放射性核素标记的化合物注射到个体的血液中，放射性核素释放的正电子与体内的负电子相撞击发生湮灭并释放γ射线，在体外通过测量γ射线在人体各个脏器的三位密度分布，以及这种分布随时间变化的信息的断层显像技术（图1-20）。PET通过使用不同的放射性核素，可以反映不同的脑生理过程。比如使用放射性核素[15 O]HO和[15O]正丁醇可以反映脑血流量、血容量的变化；使用放射性核素[18F]DG、[15O]O2和蛋氨酸等可以反映脑葡萄糖代谢、氧代谢或氨基酸代谢的变化。PET可以从分子水平上无创、动态地定量观察代谢物质进入人体的生理、生化变化。PET能直接反映脑细胞的代谢，信噪比较好，但是其空间分辨率较低，只能达到4～8mm。

PET对痴呆的诊断和不同类型痴呆的鉴别诊断有重要价值，不同原因导致的痴呆均表现出脑内葡萄糖代谢性减低，但是不同类型痴呆的脑内葡萄糖代谢性减低区的分布及特征存在差异性。比如18FDG-PET对AD病理学诊断的灵敏度高达93%，特异性为63%，已成为一种实用性较强的工具，尤其适用于AD与其他类型痴呆的鉴别诊断。多数研究表明AD患者的额叶、顶叶、颞叶葡萄糖代谢呈弥漫性减低，并且葡萄糖代谢的减低与痴呆程度呈正相关，轻度患者减少20%，中度患者减少35%～40%。帕金森病痴呆患者的双侧额叶、颞-顶联合皮质区及皮质下结构的葡萄糖代谢较正常组显著减低；路易体痴呆患者的双侧颞-顶-枕叶联合皮质区的葡萄糖代谢较正常组显著减低。

SPECT和PET检测脑功能代谢变化的敏感度都很高。跟PET相比，SPECT价格更低廉，更容易被临床接受和推广。此外，SPECT检查使用的示踪剂的放射量较低。但是SPECT的空间分辨率较PET低，图像提供的解剖信息量不足，精确定位能力差。

（陶 倩　易爱文　陈卓铭）