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研究背景慢性阻塞性肺疾病（Chronic obstructive pulmonary disease,COPD）,简称慢阻肺,是一种常见的,可预防和可治疗的病症,其特征在于呼吸道症状和由于气道和/或肺泡异常引起的气流受限,气流受限不完全可逆并呈进行性发展,通常与显着暴露于有毒颗粒和气体有关。随着科学技术的发展,我们对COPD的认识越来越深入,治疗措施也愈加全面。研究发现COPD患者不仅肺功能存在持续的不可逆的损害,其认知功能也存在一定程度上的损伤并可影响疾病的病程及预后。认知损伤不仅存在于COPD患者急性加重期,在稳定期也持续存在,相关机制仍旧不清。众多研究集中于缺氧与其相关损伤机制的研究,而关于COPD肺功能变化—脑损伤—认知功能改变三者间的关系尚不清楚。随着多参数磁共振成像技术的进步,为研究脑灰质和脑白质结构变化提供了方法。COPD肺功能损伤程度不同是否会导致相应程度地认知功能异常,产生相应认知功能改变的脑机制如何?借助于多参数MRI根据肺功能损伤程度不同进行分层研究即本研究的出发点,通过影像学方法若能找到肺功能影响认知损害的客观物质基础,将在预防、干预COPD患者的认知损伤中具有重要价值。研究目的本研究联合COPD认知功能评估和灰白质结构的多参数MRI影像数据,多维度探索COPD认知功能改变的影响因素及其可能的神经机制。（1）探索COPD患者认知功能障碍的特点,了解肺功能损伤程度与认知功能及临床相关指标的关系。（2）探索COPD患者脑灰质结构改变的特征以及灰质结构改变与认知评分及肺功能之间的关系。（3）探索COPD患者脑白质结构改变的特征以及白质纤维改变与认知功能与肺功能改变关系。研究方法（1）研究一:纳入正常对照组31人,COPD轻度组29人,中度组29人,重度组26人。使用蒙特利尔认知量表（Montreal Cognitive Assessment,MoCA）北京版及数字广度记忆量表对认知功能进行评估,并进行肺功能及动脉血氧测定;分析COPD各组与对照组之间组间差异,并将年龄、性别、教育水平、体重指数、吸烟状态及吸烟指数作为协变量,对认知评分与动脉血氧及肺功能指标进行偏相关分析。（2）研究二:采集三维高分辨T1结构像,采用基于体素形态学（voxel-based morphometry,VBM）方法,得到COPD各组与对照组间灰质结构改变情况,并将COPD组灰质结构改变参数与临床相关指标（动脉血氧、认知评分及肺功能）进行偏相关分析。（3）研究三:采集弥散张量成像数据,采用纤维束空间统计分析（Tract-Based Spatial Statistics,TBSS）方法,得到COPD各组与对照组间白质微观结构改变情况,并将COPD组白质微观结构参数与临床相关指标（动脉血氧、认知评分及肺功能）进行偏相关分析。研究结果（1）研究一:四组间MoCA总分差异有统计学意义,特别是重度组与轻度组、中度组与轻度组及轻度组与对照组之间的差异明显（P<0.05）,而中度组与重度组之间无统计学差异;四组受试者在视空间执行功能、注意、抽象、延迟回忆及定向方面存在统计学差异性（P<0.05）;四组受试者在数字记忆广度评分（总分及倒背）方面存在显著差异。相关性分析显示,MoCA总分与肺功能（Forced Expiratory Volume in the first second,FEV1）及PaO2之间呈正相关（r=0.259,P=0.021;r=0.224,P=0.047）,但MoCA总分与SaO2之间无相关。（2）研究二:COPD患者双侧额下回眶部,左侧额上回、额中回、内侧眶回、海马旁回/梭状回、辅助运动皮层及右侧丘脑出现广泛的灰质萎缩。与对照组相比:COPD轻度组患者无灰质密度降低的脑区,COPD中度组灰质密度降低的脑区（包括左侧额中回和右侧额下回的眶部/三角部）相对较少,COPD重度组灰质密度降低的脑区更广泛（包括双侧额上回、额下回眶部、颞上回及中扣带回,左侧额中回、内侧眶回、额下回三角部、中央后回、补充运动皮层、岛叶、海马旁回/梭状回及右侧额下回岛盖部）,左脑为著。相关性分析显示,COPD患者灰质密度与血氧指标（Pao2和Sao2）无显著相关;左侧额上回和右侧额下回眶部的灰质密度与MOCA总分（r=0.233,P=0.048;r=0.293,P=0.009）和FEV1值（r=0.433,P<0.001;r=0.659,P<0.001）呈正相关。（3）研究三:四组间白质纤维束完整性存在广泛差异（MD,AD和RD指标）,包括胼胝体膝、体、压部,双侧扣带束（扣带回）、穹窿、双侧放射冠、双侧后丘脑辐射、双侧内囊、左外囊、左上、下纵束和左侧下额枕束等。与对照组相比,轻度组COPD患者白质纤维束变化无明显统计学意义,中度组白质变化范围相对局限,而重度组患者白质改变范围更为广泛。相关性分析显示,白质纤维束微观结构变化与血氧指标无显著相关;胼胝体体部及双侧上放射冠白质纤维束变化与MOCA评分及FEV1值呈相关关系。研究结论（1）COPD患者存在认知功能损害,并与肺功能及缺氧存在相关,提示低氧血症及肺功能的损害可能是COPD患者认知功能障碍的危险因素之一。（2）COPD患者存在前额叶及边缘系统多个脑区脑灰质密度减低,灰质萎缩范围随着疾病严重程度加重呈逐渐加大趋势,与COPD患者认知功能的损害趋势相一致;COPD患者部分脑区（特别是左侧额上回及右侧额下回眶部）灰质密度与认知功能及疾病严重度（FEV1）存在相关,提示COPD患者肺功能的下降可引起局部脑灰质萎缩从而导致认知功能的损害。（3）COPD患者存在广泛脑白质纤维束损伤,以左侧为著,白质损伤范围随着疾病严重程度加重呈逐渐加大趋势,与COPD患者认知功能的损害趋势相一致;COPD患者部分白质纤维束（特别是双侧上放射冠及胼胝体体部）相关指标与认知功能及疾病严重度（FEV1）存在相关,提示COPD患者肺功能的下降可引起局部脑白质损害从而导致认知功能损害。