JournalofPsychosomaticResearch()
谵妄是手术后常见的并发症，对患者和社会都有重要的负面影响。为了加强术后谵妄神经基础的了解，作者研究了术前脑MRI特征与重大手术后谵妄发生的关系。将例无痴呆患者纳入前瞻性观察性双中心研究，测量术前脑容量(脑总量、灰质、白质)、白质高密度度体积及形态、脑梗死及脑灌注，并调整年龄、性别等因素进行logistic回归分析。研究发现：术前有皮层脑梗死的患者和具有更复杂的白质高信号形态的患者可能在大手术后更易发生谵妄。
01
研究背景
MRI
术后谵妄的特点是术后注意和意识的急性变化。术后谵妄常见于老年患者，大手术后谵妄发生率为10-15%。已知的术后谵妄的诱发危险因素包括高龄、术前认知障碍、功能障碍和谵妄病史。加深对谵妄潜在病理生理学的理解有助于制定预防和治疗策略。此外，它可以改进的识别有发展为术后谵妄的高风险患者。
为了提高对术后谵妄的神经基础的认识，近年来的研究主要集中在使用脑磁共振成像(MRI)的神经成像方法上。既往研究显示，术后谵妄的脑MRI标记物可能是整体或局部脑容量减少，白质高信号（whitematterhyperintensity,WMH)体积增加和多发性脑梗死。但这些研究往往缺乏术前脑成像，且没有区分腔隙和大脑皮层梗塞、未测量梗塞体积以评估总梗塞负担，或者未考虑一种评估脑血管疾病MRI特征的新方法——WMH形态。因此，需要进行一项大型的研究，评估来自先进的术前MRI方法的多个术前脑MRI特征。
本研究的目的即评估术前脑MRI特征是否与大手术后谵妄的发生有关。这些脑MRI特征包括常用和最新的评估特征，包括整体脑容量、WMH体积、WMH形状特征、脑血流动力学以及皮质和腔隙性梗死。
02
研究方法
MRI
本研究是一项大型观察性两中心研究，由德国柏林的Charit′e医科大学和荷兰乌得勒支大学医学中心共同开展。所有研究参与者都签署了一份书面知情同意书，并且(1)≥65岁，(2)非痴呆(小型精神状态检查(MMSE)得分≥24)，(3)能够接受大脑MRI扫描和认知测试，(4)计划进行至少60分钟的重大选择性手术。
计划进行大手医院进行术前MRI扫描、问卷调查和认知测试。术前ASA评分由麻醉医师(训练中)进行评分。术后谵妄的定义依据第五版《精神障碍诊断与统计手册》(DSM-5)标准。谵妄评估由经过培训的研究人员进行。填写重症监护病房混沌状态评估方法(CAM-ICU)和护理谵妄筛查量表(Nu-DESC)
受试者使用3TMRI扫描仪进行扫描。MRI扫描方案是标准化的，包括T1加权序列、FLAIR序列、pCASL序列、和DWI序列。对脑容量和WMH体积的分析采用一种可以适应不同扫扫描仪差异的办法。利用WMH概率图对t1加权图像进行LST病变填充，对图像进行灰质、白质和脑脊液分割，从中获得组织体积。WMH的形状特征在乌得勒支的MRIFLAIR数据上进行汇总，侧脑室被分段记录，距离侧脑室10mm以内的WMH为室周WMH，距离侧脑室10mm以上为深部WMH，从室周向室深延伸为融合WMH。在WMH体积周围绘制一个凸包。以凸包为基础，凹凸度、实度、分形维数以及偏心度等指标被测量。
用ExploreASL计算脑灌注。对中间的ASL图像进行运动校正并配准到t1加权图像的灰质部分体积图上。根据国际神经成像标准在T1加权、FLAIR和DWI图像进行脑梗死分析，并对皮质梗死灶进行了1.5cm的手动分割（图1）。两组间谵妄患者的人口统计学数据采用独立样本t检验，Mann-WhitneyU检验，分类数据卡方检验。对MRI特征与术后谵妄的相关性进行了logistic回归分析，并对年龄、性别、研究中心和手术类型进行了调整。
图1：一个手动分割的皮质脑梗死的FLAIR图像示例(左:原始图像;右边:红色部分为手动分割）
03
研究结果
MRI
本研究共分析了例患者。在这些患者中，17%(n=70)在术后7天出现术后谵妄。术后发生谵妄的患者通常年龄较大，多为女性，MMSE评分较低，术前ASA评分较高(表1)。
表1病人特征描述
(数据代表n(百分比)、平均值±标准差或中位数(四分位数范围)。连续数据采用独立样本t检验，非正态分布数据采用Mann-WhitneyU检验。两组分类资料使用卡方检验。MMSE:小型精神状态检查。ASA:美国麻醉师协会的疾病严重程度分类。BMI:体重指数。TIA:短暂性脑缺血发作。CVA:脑血管意外
对名参与者的脑容量进行分析，对名参与者的WMH进行分析。与未出现术后谵妄的患者比，出现谵妄患者的总脑容量,灰质和白质体积较低,但没有达到统计学意义(见表2)。WMH在谵妄患者中的体积更高(见表2),然而，这也不是一个统计学意义上的关联。
表2术前脑容量与术后谵妄的关系
（脑容量以颅内容积(ICV)的百分比表示。所有百分比以均数±标准差表示。WMH体积在logistic回归分析前进行自然对数转换，体积以ICV的百分比表示。根据年龄、性别、颅内容积、研究中心和手术类型进行Logistic回归分析）
对名受试者的WMH形状特征进行分析(表3)。任何WMH形状特征与术后谵妄之间没有统计学意义的关联。然而，术后谵妄组的凹凸度下降趋势不显著(OR(95%CI):0.95(0.97-1.00)，表明融合性和室周病变的形状更为复杂
表3手术前WMH形态特征与术后谵妄的关系
（WMH乘以后进行logistic回归分析。所有特征以均数±标准差表示。对年龄、性别和手术类型进行Logistic回归分析。比值比显示为95%置信区间(95%CI)）。
共有名参与者有足够质量的ASL图像用于灌注分析，灰质灌注和白质灌注与术后谵妄之间无统计学意义。
表4术前灌注与术后谵妄的关系
（脑灌注以平均±SD(ml/g/min)表示。根据年龄、性别、研究中心和手术类型进行Logistic回归分析）
对名参与者的脑梗死进行了分析。总的来说，24%(n=17)的术后谵妄患者出现皮质脑梗死，而16%(n=54)的术后未谵妄患者(OR(95%CI)出现。此外，10%(n=7)的术后谵妄患者出现大的皮质脑梗死(≥1.5cm)，相比之下，4%(n=14)的术后未谵妄患者出现。
表5前脑梗死与术后谵妄的关系
(测量脑梗死灶1.5cm患者的脑皮层梗死体积，表示为平均值±标准差ml(ml)。根据年龄、性别、研究中心和手术类型进行Logistic回归分析)
04
研究结论
MRI
研究表明，脑MRI结构特征可能只是术后谵妄的次要诱发因素，且仅有术前有皮层脑梗死的患者和具有更复杂的WMH形态的患者可能在大手术后更易发生谵妄。
05
讨论
MRI
综上所述，作者发现术前皮质脑梗死与术后谵妄的发生存在相关性，尽管这没有达到统计学意义。此外，还发现了一种更复杂的WMH形状与术后谵妄发生的关联趋势。术前WMH体积、腔隙性梗死的存在、整体脑容量与术后谵妄之间没有发现关联。术前整体脑容量与术后谵妄之间关系，大多数研究没有发现这种关联，与本研究一致。
WMH体积是脑小血管病变的重要影像学指标。在以往的研究中，大多数研究显示WMH体积与术后谵妄之间存在相关性[。然而，之前规模最大的研究(SAGES)得出结论，WMH体积与术后谵妄没有显著相关性。本研究是迄今为止评估这一关系的规模最大的研究，虽然术后谵妄患者的WMH体积更高，但这一差异没有达到统计学意义。
WMH形态特征是脑小血管疾病的新标记物，其中脑室周围和融合性病变的形状较为粗糙或复杂，而深部病变的形状较为细长，可能是脑小血管疾病更严重的表现。WMH的形状特征显示出了对不同疾病患者的区分能力，表明病变形状越复杂，与更严重的疾病类型相关。我们的研究是首次评估术前WMH形状特征与术后谵妄的关系。虽然我们的研究显示这些特征在组间没有显著差异，但在脑室周围和融合性病变的低凸度与术后谵妄之间发现了一种趋势。这一发现表明脑室周围和融合性WMH在术后谵妄患者中可能更为复杂。
之前只有一项研究(SAGES)报道了术前ASL与术后谵妄之间的关系没有相关性，和本文研究一致。这些结果可能表明受损的脑灌注可能不会使老年人容易发生术后谵妄。脑梗死可分为腔隙性脑梗死、皮层下脑梗死和皮层性脑梗死。这些梗死反映了不同的疾病过程，腔隙性脑梗死被认为是脑小血管疾病的特征，而皮质性脑梗死是大血管疾病的特征。本文确实发现了皮层梗死和谵妄之间的联系，尽管这没有达到统计学意义。该发现有助于解释先前的发现，表明先前观察到的联系可能是由大脑皮层梗死的存在驱动的。大血管疾病患者可能更容易发生围手术期事件，导致术后谵妄。另一种解释可能是脑皮层梗死较大的患者大脑储备较低。较低的脑储备可增加围手术期诱发谵妄危险因素的易感性。
本研究的优势在于，它是迄今为止对术前脑容量、灌注和梗死与术后谵妄相关的最大的前瞻性研究，采用了最先进的成像和分析技术。这是第一个关于WMH形状分析和谵妄的研究。这些WMH形状标记物没有在其他研究组中进行分析。此外，该研究包括了来自两个研究中心的不同类型的大手术患者，增加了该研究结果的普遍性。
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