这篇文档是Springer Nature出版社于2023年出版的学术教科书《Molecular Imaging of Neurodegenerative Disorders》的扉页、前言、致谢、目录及第一、第二章的全文内容。该书由Donna J. Cross (University of Utah)、Karina Mosci (Hospital das Forças Armadas, Brazil) 和 Satoshi Minoshima (University of Utah) 共同编辑，旨在为神经退行性疾病分子影像学领域的学习者、研究者、临床医生及其他专业人士提供一本全面、易得的资源。
本书致力于介绍神经退行性疾病的分子影像技术。神经退行性疾病对个人和社会构成了沉重负担，且随着人口老龄化，其患病率预计将持续上升。分子影像技术为相关研究、早期诊断、追踪疾病进展以及评估治疗干预效果提供了强大工具。书中各章节由该领域的顶尖专家撰写，涵盖了从神经退行性病变的生物学基础到最新的影像模态和技术等广泛主题。
第一章要点：什么是神经退行性病变？ 第一章由Burcu Zeydan和Kejal Kantarci（均来自Mayo Clinic）撰写，是全书的基础性章节。它系统地阐述了神经退行性病变的定义、核心病理生理机制以及用于研究和诊断该病变的多模态影像技术。
核心定义与病理机制：本章开宗明义，将神经退行性病变定义为神经元细胞结构/功能丧失的过程。其核心机制包括：(1) 蛋白质错误折叠与聚集：这是阿尔茨海默病（Alzheimer‘s disease, AD，以β-淀粉样蛋白和Tau蛋白聚集为特征）和帕金森病（Parkinson’s disease, PD，以α-突触核蛋白聚集为特征）等疾病的基础。(2) 自噬与溶酶体功能障碍：导致细胞内容物清除异常，如在亨廷顿病中观察到。(3) 氧化损伤与线粒体功能障碍：活性氧自由基过量产生导致细胞能量代谢和离子稳态受损。(4) 神经炎症：以小胶质细胞激活为关键特征，在AD等疾病中扮演着“双刃剑”角色，既参与清除异常蛋白，也可能加剧损伤。此外，本章还引入了“神经血管单元”的概念，强调神经元、胶质细胞与微血管之间的相互作用对维持大脑稳态至关重要，其功能障碍会通过影响血流、血脑屏障和代谢物清除而触发神经退行性变。
多模态神经影像技术概览：本章详细介绍了用于评估神经退行性病变的多种影像学手段，并将其分为结构性、功能性、分子及新兴技术几大类。
- 结构性磁共振成像（Structural MRI）：是最广泛应用的技术，主要用于检测脑萎缩模式。不同疾病的萎缩模式具有特征性：AD表现为内侧颞叶（海马、内嗅皮层）和内侧顶叶（楔前叶）的显著萎缩；行为变异型额颞叶痴呆（bvFTD）表现为额叶或前颞叶萎缩而海马相对保留；多系统萎缩（Multiple system atrophy, MSA）可见壳核、脑桥、小脑中脚或小脑萎缩；进行性核上性麻痹（Progressive supranuclear palsy, PSP）的特征是中脑相对于脑桥的萎缩。MRI还能排除其他病因（如肿瘤、卒中）。
- 扩散磁共振成像（Diffusion MRI）：特别是扩散张量成像（Diffusion tensor imaging, DTI），可用于评估白质微观结构的完整性。在AD早期，DTI能检测到连接早期受累区域（如海马旁回、穹窿）的白质束的微观结构改变，这些改变甚至出现在淀粉样蛋白和Tau沉积的临床前阶段。
- 动脉自旋标记（Arterial spin labeling, ASL）MRI：一种可定量测量脑血流的MRI技术。其显示的脑低灌注模式通常与氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（Fluorodeoxyglucose positron emission tomography, FDG-PET）显示的低代谢模式重叠，可作为FDG-PET的一种替代或补充手段。例如，在路易体痴呆（Dementia with Lewy bodies, DLB）中，ASL可帮助检测“扣带回岛屿征”。
- 磁共振波谱（Magnetic resonance spectroscopy, MRS）：能够无创检测脑内代谢物水平的变化。在神经退行性疾病中，典型变化包括反映神经元完整性的N-乙酰天门冬氨酸（NAA）降低，以及反映胶质激活（神经炎症）的肌醇（Myo-inositol）升高。这些变化可在结构萎缩之前出现，并可用于监测治疗反应。
- 氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）：通过显示脑葡萄糖代谢模式来反映神经元和突触活动。特定疾病的代谢模式具有诊断价值：AD表现为顶颞叶（包括楔前叶和后扣带回）低代谢；DLB表现为枕叶低代谢及“扣带回岛屿征”；bvFTD表现为额叶或前颞叶低代谢；PSP表现为中脑相对脑桥的低代谢。
- 突触小泡糖蛋白2A PET成像（SV2A PET）：SV2A是广泛表达的突触前膜蛋白。SV2A PET是首个能够在体、无创直接评估全脑突触密度的技术。突触丢失是AD等疾病的早期和核心病理特征，与认知障碍严重程度相关，因此SV2A PET在疾病诊断、分期和预后评估中极具潜力。
- 淀粉样蛋白PET成像（Amyloid PET）：使用放射性示踪剂（如C11-PiB， F18-florbetapir等）在体显示大脑皮层β-淀粉样蛋白斑块的沉积情况。它是AD病理诊断的重要工具，但需要注意，一定比例的认知正常老年人也可能呈现淀粉样蛋白阳性，其临床意义尚不明确。
- Tau蛋白PET成像（Tau PET）：使用靶向异常磷酸化Tau蛋白的示踪剂，在体显示Tau神经原纤维缠结的沉积。其分布模式具有疾病特异性，且与认知障碍和神经退行程度相关，是诊断和预后评估的有力工具。
- 神经递质系统成像：
- 多巴胺能成像：多巴胺转运体（Dopamine transporter, DAT）单光子发射计算机断层扫描（Single-photon emission computed tomography, SPECT， 即DaTscan）或F18-DOPA PET用于评估黑质纹状体多巴胺能末端的完整性。DaTscan是鉴别退行性帕金森综合征（如PD、MSA、PSP）与非退行性帕金森症（如药源性、血管性）的关键工具。
- 胆碱能成像：通过PET或SPECT靶向乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase, AChE），评估胆碱能系统功能。在AD、PD痴呆和DLB中均观察到皮层AChE活性降低，且该技术可用于评估胆碱酯酶抑制剂（如多奈哌齐）的治疗反应。
- 新兴影像技术：
- 超高场强MRI（如7T MRI）：提供更高的信噪比和空间分辨率，能更早期、更精细地检测结构变化和铁沉积。
- 功能连接MRI：通过评估静息状态下脑区间血氧水平依赖（Blood-oxygen-level-dependent, BOLD）信号的时间同步性，研究大规模脑网络（如默认模式网络）的连接性改变，这些改变是神经退行性疾病的早期特征。
- 定量磁化率成像（Quantitative susceptibility mapping, QSM）：一种可定量评估组织磁化率、间接反映脑内铁含量的MRI技术。异常的脑铁沉积参与多种神经退行性病变的病理过程，QSM能提供疾病特异性的脑铁分布图谱。
- 转运体蛋白PET成像（TSPO PET）：TSPO在活化的小胶质细胞和星形胶质细胞中表达上调。TSPO PET是评估神经炎症的在体分子影像学生物标志物，有助于追踪疾病进展和治疗反应。
临床价值与未来展望：本章最后强调，多模态影像生物标志物不仅提高了神经退行性疾病的诊断准确性和早期检测能力，更重要的是，它们正日益成为疾病修饰治疗临床试验的核心。影像生物标志物可用于患者筛选（富集特定病理人群）、评估靶点结合情况以及监测治疗疗效，是推动个体化医疗和新药研发的关键。
第二章要点：神经退行性疾病疑似病例中生物标志物的适当使用 第二章由Guillaume Lamotte和Norman L. Foster（均来自University of Utah）撰写，聚焦于生物标志物在临床实践中的合理应用原则，具有重要的临床指导意义。
生物标志物的定义与价值：本章首先明确了生物标志物（Biomarker）的定义：一种可测量的指标，用于指示正常生物过程、致病过程或对暴露/干预的反应。其临床价值在于能够提高诊断的精确度和准确性，从而改善个体化的药物治疗和疾病管理。
生物标志物应用的核心理念与原则：本章强调，生物标志物的使用必须建立在详尽的临床病史和针对性体格检查的基础之上。其“适当使用”需针对每一个具体的临床应用目的（如鉴别诊断、预测预后、监测进展）进行独立评估。关键原则包括：
- 预设临床问题：生物标志物应用于回答预先设定的、具有临床相关性的具体问题，而非盲目筛查。
- 综合考量进行解读：解读结果时必须考虑患者因素（如年龄、共病）、检测的技术特性（灵敏度、特异性）和统计特征（预测值）。
- 避免常见错误：防止过度使用（在不必要的情况下使用）、使用不足（在该用时未用）、过度依赖（忽视临床判断）和误用（错误解读或应用于不适用的场景）。
生物标志物的整合框架（A/T/N）：虽然本章未详细展开，但其内容隐含了当前神经退行性疾病领域，特别是AD研究中最主流的生物标志物分类与整合框架，即“A/T/N”系统：
- A：代表 β-淀粉样蛋白（Amyloid-β） 病理，可通过脑脊液（Cerebrospinal fluid, CSF）检测Aβ42/Aβ40比值，或通过淀粉样蛋白PET成像来评估。
- T：代表 Tau蛋白病理，可通过脑脊液检测磷酸化Tau（p-tau），或通过Tau PET成像来评估。
- N：代表 神经退行性变（Neurodegeneration） 或神经元损伤，可通过结构MRI（测量萎缩）、FDG-PET（测量低代谢）、或脑脊液总Tau蛋白（t-tau）来评估。 这一框架有助于系统性地描述个体的生物标志物谱，超越了传统的临床综合征诊断，向基于生物学的疾病定义迈进。
选择与解读的实践考量：本章的论述引导读者思考在实际临床中如何选择生物标志物。例如，对于典型AD型认知衰退患者，可能只需确认Aβ病理（A+）即可支持诊断；而对于不典型或混合性表现的患者，则可能需要结合T和N的生物标志物来鉴别AD与其他痴呆（如DLB、FTD）。对于帕金森综合征患者，DaTscan在鉴别退行性与非退行性疾病中价值明确。同时，必须意识到生物标志物的局限性，如淀粉样蛋白PET在部分老年人中的阳性结果（可能代表阿尔茨海默病相关病理改变，Alzheimer‘s disease-related pathological changes），以及不同技术（如CSF与PET）之间可能存在的差异。
全书的整体价值与意义 通过前两章的内容，可以窥见《Molecular Imaging of Neurodegenerative Disorders》一书的整体架构与目标。它以清晰、系统的方式，从基础概念（第一章）到临床应用原则（第二章），搭建起神经退行性疾病分子影像学的知识体系。后续章节（根据目录）将深入探讨具体的影像模态（如多巴胺能成像、胆碱能成像、神经炎症成像）、定量分析方法、人工智能应用、儿科疾病及临床病例解读等专题。
本书的价值在于： 1. 综合性：涵盖了从病理生理到前沿技术的完整链条，为读者提供了该领域的全景式概览。 2. 权威性：各章节由来自全球顶尖机构的活跃研究者撰写，保证了内容的科学性和前沿性。 3. 实用性：不仅阐述科学原理，还强调临床适用性、适当使用原则和病例实践，对神经科医生、放射科/核医学科医生、研究人员及学生均有直接的指导意义。 4. 教育性：其结构清晰、由浅入深，非常适合作为教科书或专业参考书使用，有助于培养新一代掌握多模态生物标志物的临床专家和科学家。
这本书是神经退行性疾病分子影像学领域一部及时且重要的著作，它整合了快速发展的生物标志物科学，并将其与改善患者诊断和管理的临床使命紧密联系起来。随着针对特定病理蛋白的疾病修饰疗法陆续问世，书中详述的这些影像学生物标志物将在治疗个体化时代扮演愈加关键的角色。