综述：老年手术患者脑微结构改变及其对术后谵妄的影响：一篇叙述性综述

本综述深入探讨了老年手术患者脑微结构改变与术后谵妄（POD）的关联，系统总结了脑微结构在衰老过程中的变化、影像学发现（如DTI、DKI等先进MRI技术）、认知储备的作用机制及潜在干预策略（如认知训练和脑刺激技术）。作者强调术前脑微结构异常可能是POD的重要预测因子，并指出针对微结构的干预有望降低POD风险，为围术期神经保护提供了新视角。

　　

脑微结构改变与术后谵妄的关联机制

术后谵妄（POD）是老年患者术后常见神经系统并发症，以急性注意力缺陷、意识障碍和记忆功能紊乱为特征，与住院时间延长、长期认知衰退和死亡率增加相关。尽管其临床重要性显著，但POD的神经机制尚未完全阐明，限制了有效治疗策略的发展。近年来，神经炎症、氧化/内质网应激和线粒体功能障碍被视为POD的关键驱动因素，但脑结构层面的易感性基础仍不明确。

衰老与脑微结构退化

衰老通过免疫细胞衰老加剧炎症、血脑屏障（BBB）破坏增加血管通透性、神经血管解耦联降低脑血流和能量代谢，导致脑结构变化。衰老大脑常见神经细胞数量减少、神经发生减少、突触连接减少、脑体积缩小、髓鞘降解和传导速度减慢，以及神经元微环境稳态失衡。系统性疾病（如心肺疾病、代谢紊乱）或遗传因素（如APOEε4等位基因）可能加速这些过程，表现为宏观和微观结构改变，且微观结构变化（而非宏观体积变化）与神经行为表现更密切相关。

灰质与白质的微观变化

人类连接组计划-衰老队列数据显示，年龄与灰质微结构改变（如细胞形态变化、细胞密度降低、细胞外体积和膜通透性增加）密切相关。即使认知健康者，海马和前丘脑灰质体积也随年龄减少，海马CA3区和齿状回等记忆关键区域微结构退化尤为明显。白质微结构变化则广泛存在于穹窿、前内囊、胼胝体和皮质脊髓束等区域，轴突密度降低和结构改变常见，且轴突直径指数与认知性能负相关。这些微结构完整性下降与全局认知、执行功能、情景记忆等密切相关，表明白质微结构恶化可能是心血管风险因素驱动认知衰退的介质。

并发症与脑微结构损伤

术前合并症如心肺疾病、代谢紊乱（如2型糖尿病T2DM）、睡眠障碍和社会经济因素，均与脑微结构异常和POD风险增加相关。例如，T2DM患者胼胝体、内囊、穹窿等白质区域微结构改变显著；睡眠质量差与白质各向异性降低和杏仁核自由水增加相关；低社会经济地位则与前额叶白质完整性下降相关。此外，Aβ斑块和tau蛋白缠结等神经病理变化在衰老过程中积累，导致微结构改变，且微结构异常可比淀粉样蛋白更敏感预测认知衰退。

认知储备的神经基础

认知储备指大脑应对损伤或病理的适应能力，教育水平、脑体积和智力活动是其关键因素。较高认知储备与较大脑体积、认知任务中脑活动减少相关，海马体积可能作为对抗应激的神经储备。白质微结构可提供超越白质体积的脑老化信息，且在创伤性脑损伤（TBI）或阿尔茨海默病（AD）前期个体中，认知储备高者临床进展更慢。术前认知障碍与POD显著相关，而高认知储备可降低POD发生率和严重程度，认知训练或预康复可能通过增强储备成为预防策略。

神经影像技术与微结构评估

先进神经影像技术如结构MRI、扩散张量成像（DTI）、扩散峰度成像（DKI）和磁化转移成像，可敏感捕捉脑微结构变化。DTI指标如各向异性分数（FA）和平均扩散率（MD）反映白质纤维方向一致性和水分子扩散幅度；DKI指标如平均峰度（MK）量化组织复杂性。这些技术可追踪认知衰退相关的纵向微结构变化，区分正常衰老与 neurodegeneration，并评估术前脑结构以识别POD高风险个体。此外，视网膜微结构变化或外周血细胞DNA甲基化年龄也可能作为脑微结构替代标志物。

干预策略与微结构改善

认知训练、脑刺激和身体活动可能改善脑微结构并增强认知储备。研究表明，记忆训练可诱导年轻和老年人白质微结构变化，涉及胼胝体、皮质脊髓束等区域；言语训练增加灰质体积和白质完整性；结合经颅直流电刺激（tDCS）或磁刺激（TMS）可进一步促进微结构塑性和认知益处。术前tDCS已显示降低POD发生率，但其是否通过微结构调节起作用尚待研究。身体活动对微结构的益处不确定，而短期认知训练即可引发微结构改变，但效果可能随时间消退，故术后持续训练可能是维持POD预防效果的关键。

围术期管理与未来方向

近期研究显示，麻醉深度、麻醉剂类型或术中低血压与POD的关联不一致，而基线教育水平和院内谵妄更预测术后认知障碍。表明围术期管理虽重要，但术前脑异常可能是固有风险因素。脑微结构完整性和塑性潜力对优化脑功能至关重要，结构损伤可能 adversely 影响功能网络和认知。因此，术前微结构脆弱性可能与POD发展相关，手术引发神经炎症可能加剧损伤，形成“二次打击”模式。识别脑加速老化（脆弱脑）与韧性老化（健康脑）的异质性，寻找POD相关微结构特征，对制定针对性围术期干预和增强脑韧性策略具有重要意义。