目的:基于MR定量磁化率成像(QSM)和三维动脉自旋标记(3D-ASL)技术,探讨阿尔茨海默病(AD)病程演进不同阶段的脑铁含量和脑血流量特点及其相关性,并进行疾病预测诊断和病程分类,以期从脑功能水平探索AD患者病理生理机制,为该病早期诊断提供影像学依据。方法:收集2018年1月至2019年12月经贵州省人民医院神经内科、心理科综合诊断的22例AD、22例MCI和25例SCD患者,AD患者参照美国衰老研究所-阿尔茨海默病协会联合发布的诊断标准(NIA-AA)入组,MCI患者参照Petersen诊断标准入组且在筛选过程中未达到AD的诊断标准,SCD患者参照中国阿尔茨海默病临床前期主观认知下降诊断流程与规范专家共识入组;同期纳入25例与研究组年龄及性别匹配的正常志愿者作为对照组(NC),总计94例,其中男40例,女54例,平均年龄(70.69±7.22)岁。所有受试者行GE 3.0T MR常规序列、3D T1WI、3D-ASL及QSM序列扫描。基于AD铁含量和血流量异常易累及脑区在脑网络组图谱(Brainnetome Atlas)选取研究感兴趣区(ROIs),包括苍白球(GP),壳核(PU),尾状核(CA),海马(HP),丘脑(TH),额叶皮层(FC),顶叶皮层(PC)和枕叶皮层(OC)。并基于QSM和3D-ASL成像方法,使用MATLAB软件和自定义代码提取各ROI的磁化率(SUS)和脑血流量(CBF)值。组间SUS、CBF值差异性采用协方差分析,组间两两比较采用Bonferroni校正。各组SUS、CBF值与性别相关性采用非参数检验,与年龄相关性采用Spearman分析;SUS、CBF值与量表(MMSE、MoCA)评分相关性以及SUS与CBF间的相关性采用偏相关分析。绘制SUS、CBF值的受试者工作特征(ROC)曲线,分析敏感性、特异性及曲线下面积(AUC)。结果:GP、PU、CA及TH的磁化率(SUS)值和所有ROI的CBF值组间差异性均具有统计学意义(P<0.05)。对比NC组,AD、MCI、SCD组在GP、PU、CA的SUS值显著增高(P<0.001),AD、MCI组在大部分ROI的CBF值显著减低、SCD组丘脑的CBF值显著增高(P<0.001)。各组SUS、CBF值与性别相关性均无统计学意义(P>0.05)。AD组海马SUS值与MoCA评分呈显著负相关(r=-0.688,P=0.001),CBF值与MoCA评分呈显著正相关(r=0.584,P=0.007)。MCI组海马CBF值与MMSE评分(r=0.595,P=0.006)、MoCA评分(r=0.689,P=0.001)呈显著正相关。AD病程中,壳核SUS与CBF值呈负相关关系。通过分析ROC曲线,苍白球、壳核和尾状核的SUS值可以区分NC与研究组(AD、MCI和SCD)(P≤0.001),壳核AUC值均超过0.95;多个ROI的CBF值可以区分NC与两个研究组(AD和MCI),以海马(AUC=0.927)为著,其次为尾状核(AUC=0.911)、壳核(AUC=0.896);丘脑CBF值在NC与SCD组差异性具有统计学意义(AUC=0.838,P<0.001)。苍白球、壳核的SUS值可以区分SCD与AD、MCI与AD;多个ROI的CBF值可以区分SCD与AD、SCD与MCI(P<0.05)。所有ROIs中,SUS值在SCD与MCI组、CBF值在MCI与AD组无显著性差异(P>0.05)。结论:AD病程中存在基底节区铁过量沉积、脑血流灌注广泛减低现象。QSM检测壳核铁沉积可能成为AD早期诊断的影像学生物标志物。壳核铁沉积增多伴随着血流灌注的减低,可能是游离铁的氧化应激反应与血管损伤的相互作用。海马铁含量和血流量可能与病情严重程度相关。特定脑区的铁含量和血流量在AD预测诊断及病程分类中具有一定价值。