病情描述:如何计算脑龄
副主任医师 西安交通大学第一附属医院
脑龄计算有基于磁共振成像结构分析提取灰质体积等结构指标用机器学习建模型计算及基于血液生物标志物选相关蛋白质等标志物建关联模型计算且后者应用较窄需完善,不同人群中老年人需考虑大脑萎缩等影响年轻人要结合生活方式调整有病史人群要适配或建专属模型来精准反映大脑实际衰老等状态。
一、基于影像学的脑龄计算方法
1.磁共振成像(MRI)结构分析
数据采集:获取受试者的高分辨率MRI图像,涵盖大脑的不同层面。
指标提取:提取如灰质体积、白质分数、海马体积、皮层厚度等结构指标。例如,灰质体积反映大脑神经元细胞体聚集区域的容量,皮层厚度与大脑的功能分区和认知功能相关。
模型构建与计算:利用机器学习算法(如支持向量机、深度学习模型等),将提取的上述结构指标作为输入,通过大量健康人群的实际年龄与对应MRI指标的关联训练,构建脑龄预测模型。将待评估个体的MRI指标输入该模型,即可得到其脑龄。例如,通过对大量健康成年人MRI数据的分析训练,模型能基于灰质体积等指标准确映射出与实际年龄的关系,进而计算出个体脑龄。
二、基于生物标志物的脑龄计算方法
1.血液生物标志物
指标选取:某些蛋白质(如β-淀粉样蛋白等)、代谢物(如特定的脂肪酸、氨基酸等)的水平可作为生物标志物。例如,β-淀粉样蛋白在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中会异常累积,其血液浓度变化与大脑衰老进程相关。
模型关联:收集不同年龄人群的血液生物标志物水平数据,建立生物标志物水平与实际年龄的关联模型。当获取个体血液生物标志物检测结果后,代入模型计算出脑龄。但目前该方法相对影像学应用范围较窄,且需结合更多研究完善模型准确性。
三、不同人群脑龄计算的特殊考量
1.老年人
老年人大脑结构和功能随年龄增长有自然衰退,在脑龄计算时,需考虑其特有的大脑萎缩、白质病变等情况对模型指标的影响。例如,老年人海马体积萎缩较明显,在基于MRI的脑龄计算中,需准确纳入这一结构变化对脑龄预测的修正,以更精准反映大脑实际衰老状态。
2.年轻人
年轻人大脑仍处于发育或相对稳定阶段,若有不良生活方式(如长期熬夜、缺乏运动等),可能影响大脑指标。在计算脑龄时,需结合其生活方式信息对模型输入指标进行调整,以更真实评估大脑受生活方式影响后的状态。
3.有病史人群
对于有神经系统疾病病史(如脑卒中、帕金森病等)的人群,其大脑结构和生物标志物会因疾病发生改变。在脑龄计算时,需对现有模型进行适配或构建针对特定病史的专属模型。例如,脑卒中患者可能存在局部脑区损伤,计算脑龄时要将损伤区域对整体脑龄评估的影响纳入考虑,以获得更符合实际大脑健康状况的脑龄结果。