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关于轻度认知障碍和阿尔茨海默病的MRI定量脑研究的方法学

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通过临床和心理测量学评估对有记忆障碍的阿尔茨海默病患者

（AD）进行分类和预测有许多难度，尤其是在轻度认知障碍（MCI）

患者中。定量结构磁共振成像采集方法结合计算机辅助诊断用于评估

AD，包括基于体素的形态测量、特定感兴趣区域的体积测量（ROI）、

皮层厚度测量、形状分析，以及纹理分析。本文的评估对象是以下三

组：正常对照组、MCI组和AD被试。此外，还评估了在预测MCI向

AD转化方面的情况。疾病早期的结构变化在内侧颞叶，尤其是内嗅皮

层，而随着病情的发展，内嗅皮质和海马体都提供了相似的辨别能力。

然而，对于从MCI到AD的转换，内嗅皮质比其他结构（如海马体）

权重更高。但目前仍旧难以找到预测准确率更高的靶定区域。

一、简介

痴呆症是一种广泛的脑部疾病，它通过导致记忆、思维、行为、

方向的退化，进而导致人的日常功能下降而影响大脑。阿尔茨海默病

（AD）是最常见的痴呆症，可能导致60-80%的病例。简易精神状态

检查（MMSE）和临床痴呆评分（CDR）是评估AD最常用的两种测

试方法。MMSE最高得分为30分，得分低于12表示严重痴呆，13-

20分为中度痴呆，20-24为轻度痴呆，24-30代表正常对照（NC）。

同时，CDR评分0分代表NC，0.5分代表非常轻微的痴呆，1分代表

轻度痴呆，2分代表中度痴呆，3分代表严重痴呆。由于临床诊断具有

不确定性，临床评估应至少包括一个特征：1)结构磁共振(MRI)见内

侧颞叶(MTL)萎缩;2)正电子发射断层扫描(PET)见颞顶叶低代谢物;3)

PET中淀粉样蛋白显像阳性;4)异常的神经脑脊液(CSF)标记(tau或A

β)AD患者的大脑的内侧颞叶(MTL)开始发生结构变化，与陈述性记忆

相关的结构。许多尸检研究表明，内嗅皮层和经鼻区是轻度认知障碍

（MCI）早期开始产生变异的结构，在AD患者中，退行性过程从内

嗅皮层开始，其次是海马、杏仁核和海马旁回。随着疾病的加深，这

些区域的神经元组织减少，从而产生脑萎缩。由于大脑的不可接近性

促使了对诊断性影像学标记物的研究。影像学在提高我们对AD的认识

方面起着重要作用，可以提供AD患者的大脑图像。此外，由于临床在

鉴别其他痴呆亚型（如FTLD,额颞叶变性）时的不确定性，成像生物标

记可用于鉴别诊断。内嗅皮质和海马体（见图1）是AD病理生理学活

体和尸检研究中使用的两个最常见的感兴趣区域（ROI）。然而，MRI

的视觉评估不足以估计疾病影响区域的组织丢失率，定量测量对于评

估疾病是必不可少的。人眼无法感知最小程度的萎缩，如果没有定量

测量，图像评价是主观的。另一方面，由于只使用MMSE测试，而这

些受试者没有严重的记忆问题，MCI无法轻易识别。随着磁共振成像

数据集的增大和手工追踪更加耗时，计算机辅助诊断（CAD）系统通

常通过自动化或半自动化技术来勾勒出感兴趣的区域，并提供定量测

量。本文回顾了评估阿尔茨海默病的结构像处理的各种方法的总体结

果，包括准确性，特异性和敏感性。此外，它描述了这些方法在预测

从MCI到AD的转化的有效性。第二节介绍了CAD系统的流程，第三

节和第四节分别介绍了CAD系统在疾病诊断和预后中的应用。第五节

总结了对AD的诊断和预后建议的方法和结构。最后提出了AD评估的

未来方向。

图1海马体和内嗅皮层。(a)海马。(b)海马CA1区。(c)内嗅皮层

与海马体。

表1用于老化研究的开源数据库

二、CAD（computer-aideddiagnosis）计算机辅助诊断系统

流程CAD系统的目标是帮助放射科医生解释医学图像。此外，CAD为

ROIs提供定量信息，以生成准确完整的病理报告。在医学图像分析中，

通常通过图像采集与预处理、感兴趣区域分割、特征提取、分类