0 引言

       脑小血管疾病（cerebral small vessel disease, CSVD）是一种慢性进行性脑血管疾病，其临床症状及体征往往较为隐匿，常伴有认知功能的下降，最终发展为痴呆，加重对家庭及社会负担。CSVD在血管性痴呆的各种病因中居于榜首^[1]。因此，早期发现脑小血管病认知障碍，对临床进行早期干预及针对性治疗较为重要。

       CSVD临床诊断的主要依据之一是MRI标志物，包括近期皮层下小梗死、假定血管源性的腔隙、假定血管源性的脑白质高信号、假定血管源性的血管周围间隙、脑微出血、脑皮质表面铁沉积、颅内出血和其他出血标志物、脑皮层微梗死、脑萎缩^[2]。然而，CSVD影像学标志物对认知的影响病理机制复杂，目前的研究虽然取得了一定的进展，但尚未完全明确。其中，有研究发现白质高信号（white matter hyperintensity, WMH）和血管周围间隙扩大（enlarged perivascular space, EPVS）等对CSVD患者认知下降有明显影响^{[1, 2]}，其可能机制包括大脑低灌注、大脑屏障（blood brain barrier, BBB）功能异常以及血管炎性反应等因素^[3]。

       近年来，研究发现，除了上述因素以外，类淋巴系统（glymphatic system, GS）所引起的代谢废物清除障碍也可能是引起CSVD患者出现认知功能障碍的原因之一^[4]。中枢神经系统内的GS^[5]作为代谢废物清除的重要途径，其功能障碍可能影响认知功能。目前，有多种影像学方法被发现可间接反映GS系统功能，如鞘内注射钆类对比剂（gadolinium-based contrast agent, GBCA)、沿血管周围间隙的扩散张量成像分析（diffusion tensor imaging analysis along the perivascular space, DTI-ALPS）^[6]、EPVS量化评分、脉络丛体积^[7]、自由水分析^[8]等。其中鞘内注射对比剂，属于有创性检查，临床研究应用受限。一些研究采用DTI-ALPS技术发现ALPS指标（ALPS-index）对CSVD患者认知功能具有影响^[9]，被认为是间接反映GS系统损害的影像指标。但是，最近有学者认为单纯依靠ALPS-指标下降仅能部分反映GS的功能障碍^{[10, 11, 12]}，需要结合其他方法综合反映GS的功能，如EPVS，EPVS的视觉量化评分较易获得，可方便于临床筛查。EPVS与ALPS指标联合研究已经应用于AD^[13]，但是在CSVD研究中刚刚起步。因此，本研究将联合使用DTI-ALPS指标及EPVS视觉量化评分，联合评估CSVD患者的GS功能及其与患者认知功能的关系，以期为临床早期发现患者认知功能障碍提供新的影像学指标。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经大连医科大学附属第一医院伦理委员会批准（伦理号：PJ-KS-KY-2022-302），受试者均签署了知情同意书。前瞻性纳入大连医科大学附属第一医院2023年2月至2024年5月CSVD患者81例，其中男45例，女36例，中位年龄为68岁（64岁，72岁）。

       CSVD组纳入标准：（1）临床表现为卒中后腔隙性综合征，伴皮质下小梗死和/或脑白质高信号（white matter hyperintensities, WMH）Fazekas评分≥2分^[14]；（2）右利手。排除标准：（1）合并阿尔茨海默病、路易体痴呆等其他可能引起认知损害的神经系统疾病；（2）严重脑部疾病，包括脑出血、大面积脑梗死、颅内动脉瘤、脑肿瘤等；（3）头部手术史、颅脑外伤史；（4）严重内科急症，如心、肝、肺、肾等衰竭、中重度贫血、严重电解质紊乱等；（5）药物/毒物滥用或依赖史、酗酒史；（6）有MRI扫描禁忌证，或者图像质量不佳，影响图像分析。

       由神经内科医生对所有被试者进行蒙特利尔认知评价量表（Montreal Cognitive Assessment, MoCA）评估，对所有CSVD患者进行简明精神状态量表（Mini-Mental State Examination, MMSE）评估。根据KE等研究的分组标准，我们通过MMSE量表确定痴呆，使用MoCA量表诊断认知正常患者^{[15, 16, 17]}。经过受教育程度调整后，根据MMSE判断痴呆的阈值为：（1）文盲患者，评分≤17；（2）受教育1~6年患者，评分≤20；（3）受教育年限>6年患者，评分≤24。经过受教育程度调整后，根据MoCA确定为认知正常的分界值为：（1）文盲患者，评分>13；（2）受教育1~6年患者，评分>19；（3）受教育>6年患者，评分>24。根据以上标准将CSVD患者分为认知正常组（CSVD-NC组，n=27），即通过MoCA评分判断为认知正常的患者；通过MMSE评分认定为血管性痴呆（vascular dementia, VaD）的患者归为VaD组（CSVD-VaD组，n=23）；余下患者归入轻度认知障碍（mild cognitive impairment, MCI）组（CSVD-MCI组，n=31）。

       此外，在2023年2月至2024年2月招募年龄、性别、受教育程度与患者组相匹配的健康对照者（healthy controls, HC）20例，其中男9例，女11例，中位年龄为65岁（61岁，68岁）。HC组纳入标准：（1）经临床及MRI排除CSVD诊断；（2）经过受教育程度调整后，根据MoCA确定为认知正常；（3）右利手。HC组排除标准：同CSVD组。

       收集所有被试的临床资料，包括年龄、性别及受教育年限。

1.2 MRI图像采集与后处理

1.2.1 MRI图像采集参数

       所有被试者采用荷兰Philips Ingenia CX 3.0 T MRI 扫描仪（Ingenia CX, Philips Healthcare, Best, the Netherlands）及32通道头颈联合线圈进行数据采集，取仰卧位进行扫描，以前-后联合连线作为扫描基线。

       MRI序列包括轴位T1加权成像（T1 weighted imaging, T1WI）、轴位T2加权成像（T2 weighted imaging, T2WI）、轴位T2液体衰减反转恢复（T2 fluid attenuated inversion recovery, T2 FLAIR）及扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）。DTI序列采用单次激发平面回波成像（single shot echo planar imaging, SS-EPI）序列，包括b=0和1000 s/mm²两个b值，采集方向为64个。各序列具体扫描参数如表1所示。

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表1  MRI扫描参数
Tab. 1  The scan parameters of MRI

1.2.2 DTI-ALPS后处理

       在Linux OS（Oracle VM VirtualBox）环境下，利用 FMRIB中的FSL（5.0.9版本，http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/）软件对原始DTI图像进行预处理，包括数据格式转换、头动涡流校正、梯度方向校正及去除头皮操作。使用dtifit命令分别沿x轴、y轴、z轴生成Dxx、Dyy和Dzz文件。采用FSLeyes软件在左侧侧脑室旁沿x轴方向分别绘制被试者投射纤维、联络纤维的ROI，每个ROI的半径为2.5 mm（图1）。由于优势侧上纵束和放射冠纤维更厚且所有受试者均为右利手，所以我们选择在左侧侧脑室旁绘制ROI^[18]。在侧脑室体部所在层面，髓静脉走行垂直于侧脑室壁，同时PVS与髓静脉走行相同，沿x轴方向延伸，在该方向上依次分布投射纤维和联络纤维，其中投射纤维沿z轴方向延伸，垂直于x轴和y轴，联合纤沿y轴方向延伸，垂直于x轴和z轴，由于血管周围间隙内水分子扩散主要沿x轴方向，因此投射纤维区域的x轴扩散率（Dx-proj）和联合纤维区域的x轴扩散率（Dx-asso）可以在不受神经纤维干扰的情况下部分代表PVS的变化。由于侧脑室旁的白质高信号会增加各个方向水分子的扩散水平，因此我们使用以下公式计算得出ALPS指标（ALPS-index）来消除这种影响^[16]:

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图1  DTI叠加颜色图。将半径为2.5 mm的ROI放置在投影纤维区域（蓝色z轴方向）和联络纤维区域（绿色y轴方向），以测量三个方向（x、y、z）的扩散率。DTI：扩散张量成像；ROI：感兴趣区。
Fig. 1  DTI color plot. The ROI with a radius of 2.5 mm is placed in the projection fiber (the blue and z axis direction) and the association fiber (the green and y axis direction) to measure the diffusivity in the three directions (x, y, z). DTI: diffusion tensor imaging; ROI: region of interest.

1.2.3 EPVS视觉量化评分

       参照STRIVE2指南，由2位（影像诊断医生1具有6年的工作经验，影像诊断医生2具有2年的工作经验）影像科医生分别独立观察并确定基底节区（basal ganglia, BG）及半卵圆中心（centrum semi-ovale, CSO）的EPVS，并进行量化评分（图2）。STRIVE2指出，目前腔隙和PVS仅凭大小或边缘的信号差异很难完全区别，需要结合病灶形状、同部位共存的PVS、周围组织信号来综合判断^[2]。

       EPVS评分标准^{[19, 20]}：0，无EPVS；1，<10 EPVS；2，11~20 EPVS；3，21~40 EPVS；4，>40 EPVS。在评估两侧相关解剖区域所有层面后，仅在一侧且数目最多的层面计数；若两侧不对称，则取得分较高的一侧^[21]。

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图2  量化评分图。2A和2B为健康对照组患者T2WI 图，男，63岁，MoCA评分为27分，BG-EPVS评分为1分，CSO-EPVS 评分为1分；2C和2D为CSVD-NC组患者T2WI图，女，69岁，MoCA评分为25分，MMSE评分为26分，BG-EPVS 评分为2分，CSO-EPVS 评分为2分；2E和2F为CSVD-MCI组患者T2WI图，男，71岁，MoCA评分为24分，MMSE评分为27分，BG-EPVS评分为2分，CSO-EPVS评分为3分；2G和2H为CSVD-NC组患者T2WI图，女，61岁，MoCA评分为12分，MMSE评分为14分，BG-EPVS评分为3分，CSO-EPVS评分为2分。MoCA：蒙特利尔认知评价量表；BG：基底节区；CSO：半卵圆中心；EPVS：血管周围间隙扩大；MMSE：简明精神状态量表；CSVD：脑小血管疾病；NC：正常对照；MCI：轻度认知障碍。
Fig. 2  Quantitative scoring diagram. 2A and 2B are the T2W images of a patient in the healthy control group, male, 63 years old, MoCA score is 27, BG-EPVS score is 1, CSO-EPVS score is 1. 2C and 2D are the T2W images of a patient in the CSVD-NC group, female, 69 years old, MoCA score is 25, MMSE score is 26, BG-EPVS score is 2, CSO-EPVS score is 2. 2E and 2F are the T2W images of a patient in the CSVD-MCI group, male, 71 years old, MoCA score is 24, MMSE score is 27, BG-EPVS score is 2, CSO-EPVS score is 3. 2G and 2H are the T2W images of a patient in the CSVD-NC group, female, 61 years old, MoCA score is 12, MMSE score is 14, BG-EPVS score is 3, CSO-EPVS score is 2. MoCA: Montreal Cognitive Assessment; BG: basal ganglia; CSO: centrum semi-ovale; EPVS: enlarged perivascular space; MMSE: Mini-Mental State Examination; CSVD: cerebral small vessel disease; NC: normal controls; MCI: mild cognitive impairment.

1.3 统计学分析

       使用SPSS 25.0统计学软件进行统计分析。采用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）评估两观察者测量ALPS指标的一致性，采用Kappa检验评估EPVS量化评分的一致性（0.50~0.74代表一致性较好，0.75~1.00代表一致性很好^[22]）。计数资料以频数（百分比）表示，使用卡方检验或Fisher确切概率法比较四组间差异。计量资料首先进行正态性检验，对于符合正态性分布的以“均数±标准差”表示，不符合正态分布的以中位数（四分位间距）表示。四组间符合正态分布的数据采用单因素方差分析并进行多重比较，符合非正态分布的数据则采用Kruskal-Wallis检验比较，并使用独立样本t检验（正态分布）或独立样本非参数检验（非正态分布）比较各组间差异。应用Pearson（变量符合正态分布）或Spearman（变量非正态分布）对ALPS指标、EPVS评分与MoCA、MMSE评分进行相关性分析，将P<0.05的变量进一步纳入线性回归模型。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料

       所有受试者性别、年龄、受教育年限的组间差异无统计学意义（P>0.05，表2）。

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表2  研究对象的人口学特征及神经量表评分
Tab. 2  Demographic and clinical data and neurological scale scores for epilepsy and control group

2.2 影像指标一致性分析结果

       结果显示两名神经影像诊断医生计算ALPS指标的一致性较好（ICC=0.859，P<0.001）；评估 EPVS量化评分的一致性较好，Kappa值如下：BG-EPVS评级为0.839（P<0.001），CSO-EPVS评级为0.771（P<0.001）；采用资历更高的影像诊断医生1的测量值进行后续分析。

2.3 ALPS指标组间差异

       四组之间ALPS指标不符合正态分布，故使用Kruskal-Wallis检验，并使用独立样本非参数检验分别比较各组间差异。与HC组相比，CSVD-NC组、CSVD-MCI组、CSVD-VaD组的ALPS指标均降低，差异有统计学意义（P=0.003、<0.001、<0.001）。然而，CSVD患者各亚组之间的ALPS指标差异无统计学意义（P>0.05，表3，图3）。

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图3  HC、CSVD-NC、CSVD-MCI、CSVD-VaD组四组之间ALPS指标比较。**: P<0.01，***: P<0.001。HC：健康对照；CSVD：脑小血管疾病；NC：正常对照；MCI：轻度认知障碍；VaD：血管性痴呆；ALPS：沿血管周围间隙。
Fig. 3  Comparison of ALPS index between the HC, CSVD-NC, CSVD-MCI and CSVD-VaD group. **: P < 0.01，***: P < 0.001. HC: healthy control; CSVD: cerebral small vessel disease; NC: normal control; MCI: mild cognitive impairment; VaD: vascular dementia; ALPS: analysis along the perivascular space.

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表3  各组间影像学指标差异
Tab. 3  The differences of imaging measures between the four groups

2.4 EPVS视觉量化评分组间差异

       四组被试者间EPVS等级评分两两多重比较并经事后Bonferroni校正后的结果显示，与HC组相比，CSVD-MCI组、CSVD-VaD组的BG-EPVS评分增高（P<0.001，P<0.001），同时CSVD-MCI组、CSVD-VaD组的CSO-EPVS评分也增高（P=0.001，P=0.046）。但是，其他各亚组间比较，差异无统计学意义（P>0.05，表3，图4）。

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图4  HC、CSVD-NC、CSVD-MCI、CSVD-VaD组四组之间EPVS比较。4A：四组之间BG-EPVS比较；4B：四组之间CSO-EPVS比较。EPVS评分的0~4分以不同色阶表示。**: P<0.01，***: P<0.001。HC：健康对照；CSVD：脑小血管疾病；NC：正常对照；MCI：轻度认知障碍；VaD：血管性痴呆；EPVS：血管周围间隙扩大；BG：基底节区；CSO：半卵圆中心。
Fig. 4  Comparison of EPVS between the HC, CSVD-NC, CSVD-MCI, and CSVD-VaD groups. 4A: Comparison of BG-EPVS between the four groups; 4B: Comparison of CSO-EPVS between the four groups. The 0-4 scores of the EPVS are shown as different color orders. **: P < 0.01; ***: P < 0.001. HC: healthy control; CSVD: cerebral small vessel disease; NC: normal control; MCI: mild cognitive impairment; VaD: vascular dementia; EPVS: enlarged perivascular space; BG: basal ganglia; CSO: centrum semi-ovale.

2.5 ALPS指标与EPVS视觉量化评分间的关系

       对所有CSVD组患者的EPVS等级评分与ALPS指标进行相关性分析，结果发现BG-EPVS等级评分与ALPS指标存在负相关（r=-0.291，P=0.008），而CSO-EPVS等级评分与ALPS指标之间的相关性无统计学意义（P>0.05）。

2.6 ALPS指标及EPVS视觉量化评分对CSVD患者认知功能的影响

2.6.1 ALPS指标与认知功能相关分析

       相关性分析结果显示，ALPS指标与MoCA评分（r=0.226，P=0.043）、MMSE评分（r=0.225，P=0.044）均呈正相关，差异有统计学意义（图5）。

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图5  CSVD患者ALPS指标与认知评分的相关性分析。5A：ALPS指标与MMSE评分呈正相关；5B：ALPS指标与MoCA评分呈正相关。CSVD：脑小血管疾病；ALPS：沿血管周围间隙；MMSE：简明精神状态量表；MoCA：蒙特利尔认知评价量表。
Fig. 5  Correlation analysis between ALPS index and cognitive scores in CSVD patients. 5A: ALPS index is positively correlated with MMSE score; 5B: ALPS index is positively correlated with MoCA score. CSVD: cerebral small vessel disease; ALPS: analysis along the perivascular space; MMSE: Mini-Mental State Examination; MoCA: Montreal Cognitive Assessment.

2.6.2 EPVS视觉量化评分与认知功能相关分析

       所有CSVD患者的BG-EPVS等级评分与MoCA评分（r=-0.342，P=0.002）、MMSE评分（r=-0.309，P=0.005）均呈负相关；而CSO-EPVS等级评分与MoCA评分及MMSE评分均不存在相关性（P>0.05）。

2.6.3 ALPS指标、EPVS视觉量化评分对认知评分的影响因素

       线性回归分析结果显示：BG-EPVS等级评分是 MoCA评分、MMSE评分的独立影响因素（β=-0.294，P=0.009；β=-0.274，P=0.017，表4）。

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表4  ALPS指标、EPVS视觉量化评分与认知评分线性回归分析
Tab. 4  Multiple linear regression between ALPS-index, EPVS and cognitive function

3 讨论

       本研究将CSVD患者细分为CSVD-NC、CSVD-MCI及CSVD-VaD三个亚组，联合使用ALPS指标及EPVS视觉量化评分对CSVD患者的类淋巴功能进行研究，并探究了其与认知功能之间的相关性。我们的结果发现：（1）与HC组相比，CSVD患者的ALPS指标在不同认知状态下均显著下降；（2）与HC组相比，CSVD患者部分亚组的EPVS评分增高，且BG-EPVS评分改变与ALPS指标下降有关；（3）CSVD患者的GS损伤与认知功能下降密切相关，其中BG-EPVS评分可能是CSVD患者认知损伤的独立影响因素。本研究表明GS功能损伤是CSVD患者出现认知障碍的一个重要原因，这种损伤可能影响脑内废物的清除效率，导致认知功能下降。

3.1 CSVD患者GS功能改变

       GS是人脑清除废物的主要代谢途径，其功能损害可导致人脑内代谢废物的清除障碍，继而发生神经炎症或神经元损伤，影响认知功能。本研究通过对CSVD患者与HC组分析发现，不同认知状态下CSVD患者较HC组均存在ALPS指标下降，进一步证实了CSVD患者存在类淋巴功能受损，这与KE等发现的结果一致^[16]。在生理状态下脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）在水通道蛋白-4的帮助下通过血管周围间隙（perivascular space, PVS）转运至大脑实质内，与细胞外的组织间液（interstitial fluid, ISF）混合，沿着静脉周围间隙离开大脑并到达颈部的淋巴管，形成CSF-ISF交换的动态平衡^[23]。而在CSVD患者中，这种平衡被破坏时，GS的代谢功能会受到影响，从而导致神经元损伤与认知功能障碍^[24]。同时，动脉搏动^[25]是CSF进入血管周围间隙的重要动力之一，CSVD所引起的脑小动脉硬化会在一定程度上降低CSF-ISF交换。然而，与KE等的研究相比，我们的结果虽然也发现CSVD-NC、CSVD-MCI及CSVD-VaD三个亚组间ALPS指标逐次降低（相关分析也证实了这一点），但差异没有统计学意义，推测原因可能有：（1）本研究的样本量相对较小，未来需要加大样本量来证实这种趋势；（2）KE等并未控制各组间年龄的一致性，而年龄因素是导致CSVD患者出现认知障碍的重要原因之一^{[26, 27]}。

       PVS是GS系统的解剖基础，是进行CSF-ISF交换与大脑代谢废物清除的重要通道^[28]。部分研究认为GS功能下降可能会使CSF流动受阻，液体及代谢废物在PVS中过度积累^[29]，导致其扩大，故EPVS也被认为是反映GS功能的指标。本研究结果显示，与HC组相比，CSVD-MCI组与CSVD-VaD组的BG-EPVS评分、CSO-EPVS评分增高，其中BG-EPVS评分与ALPS指标负相关。本研究成功发现了基底节区PVS扩大与ALPS指标之间的相关性，一定程度上证实了EPVS可以反映CSVD患者GS系统功能的假说。但我们并没有在CSVD患者的CSO-EPVS评分、认知评分与ALPS指标之间相关性分析中发现这种联系，ZHANG等在关于脑小血管病影像学标志与ALPS指标的关系研究中也唯独没有在CSO发现这种联系^[30]，这可能是由于：（1）CSO-EPVS评分与β-淀粉样蛋白沉积有关，更易引起阿尔茨海默病，而BG-EPVS加重则与小血管硬化和高血压有关，其更易导致VaD^{[31, 32]}；（2）CSO常存在其他CSVD成像标志（如脑白质高信号和腔隙灶），故与BG相比，CSO-EPVS评分的主观性更大^[19]。

3.2 CSVD患者GS功能障碍对认知功能的影响

       我们将CSVD患者根据认知障碍程度细分为三个亚组，尽管三组间ALPS指标、BG-EPVS评分差异不存在统计学意义，但我们发现CSVD患者的这两个影像学标志物与认知评分下降均存在相关性。HONG等在一篇关于CSVD血管周围空间标记物的纵向研究中发现，DTI-ALPS指标可以预测患者的痴呆风险^[33]，这与我们的研究结果从纵向及横断面两方面形成互补。目前，有研究发现EPVS是引起认知功能下降及痴呆风险增加的危险因素^{[34, 35]}，本研究也同样发现了BG-EPVS评分与认知评分之间存在负相关，这一结果与ALPS指标的结果相结合，共同说明GS系统损害可导致CSVD患者认知功能下降。

       随后，我们将ALPS指标与BG-EPVS视觉量化评分纳入线性回归模型，结果显示BG-EPVS等级评分为MoCA及MMSE评分的独立影响因素，提示BG-EPVS对CSVD患者的认知功能影响更大；而ALPS指标对认知评分的影响相对较小，我们猜测这可能是由于CSVD患者在发病的早期阶段就已经存在有ALPS指标的减低，在本研究中同HC组相比CSVD-NC组ALPS指标减低，说明CSVD患者在未发生认知障碍的时候便已经存在有ALPS指标的变化，这在某一方面验证了我们的猜想。KE等发现ALPS指标与轻度认知障碍患者的情景记忆能力独立相关，其可能是CSVD中早期识别认知障碍的潜在标志物^[16]，故虽然ALPS指标对认知功能评分的影响相对BG-EPVS较小，但其可以在一定程度上在早期发现认知功能损害方面发挥作用，从而也证明多种影像学指标相互结合的重要性。

3.3 局限性

       本研究存在一定的局限性：（1）本研究的样本量相对较小，且为单中心研究，未来仍需要进一步提高样本量；（2）本研究未排除合并高血压、高血脂的CSVD患者，有研究发现ALPS指数下降与这些血管的危险因素存在相关性^[36]，对于这些混杂因素的控制能力不足，在未来的应进行更加细致的研究；（3）DTI-ALPS的ROI为手动放置，无法避免主观性的影响，同时尽管目前大部分的研究均采用b=1000 s/mm²，但其并未证实是评估脑中自由水运动的最佳b值^[37]；（4）EVPS视觉量化评分仍具有一定主观性，未来应与人工智能技术相结合，更客观地测量PVS扩大程度。

4 结论

       CSVD患者存在DTI-ALPS与BG-EPVS评分异常，提示GS功能损伤，且与认知功能下降存在关联性；而BG-EPVS评分是认知障碍的独立影响因素。