磁共振成像在診斷腦小血管病中應(yīng)用的研究進(jìn)展

趙金義,曾少良,張?chǎng)雾?孫正瑩,李洪義,邢 健

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院放射科,黑龍江 牡丹江 157011)

腦小血管疾病(CSVD)是指基于各種病理和神經(jīng)過程的顱內(nèi)微小血管疾病,且由于血管和腦實(shí)質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化引起的不同臨床表現(xiàn)和神經(jīng)影像學(xué)特征的一類綜合征,其可能導(dǎo)致中風(fēng)和癡呆,情緒障礙和步態(tài)問題[1]。由于很難直接獲取CSVD的病理,因此CSVD的診斷依賴于其影像學(xué)特征,包括白質(zhì)高信號(hào),近期皮質(zhì)下梗死、腔隙、微出血、擴(kuò)大的血管周圍間隙以及腦萎縮。本文結(jié)合國內(nèi)外對(duì)CSVD的影像研究, 探討磁共振成像在CSVD診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 常規(guī)磁共振成像技術(shù)在診斷CSVD中的應(yīng)用價(jià)值

MRI具有多參數(shù)、多序列,軟組織分辨率高等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于CSVD的診斷中。其常規(guī)序列包括彌散加權(quán)成像(DWI)、梯度回波成像(GRE)、磁敏感加權(quán)成像(SWI)、T1加權(quán)像、T2加權(quán)像、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(FLAIR)等。

1.1 彌散加權(quán)成像DWI對(duì)急性腦缺血的敏感性和特異性比CT高,尤其應(yīng)用于早期的急性腦梗死檢出,表現(xiàn)為1～2 mm類圓形病灶,DWI像呈高信號(hào),表觀彌散系數(shù)(ADC像)呈低信號(hào)。

1.2 梯度回波成像GRE用于描述病變和組織中的順磁性脫氧血紅蛋白,高鐵血紅蛋白或鐵血黃素,是檢測(cè)微出血的敏感工具[2]。腦微出血在T2 GRE上表現(xiàn)為直徑2～5 mm且均勻一致的卵圓形低信號(hào)。

1.3 磁敏感加權(quán)成像SWI是一種利用局部磁場(chǎng)的固有特性來增強(qiáng)圖像對(duì)比度,并且通過提高各種磁化率來增強(qiáng)圖像可見度的方法來幫助疾病診斷,增強(qiáng)了GRE的效果[2]。與常規(guī)GRE序列相比,SWI對(duì)微出血的檢出更為敏感,并且描繪了彌漫性軸突損傷中明顯較小的出血性病變。

1.4 T1、T2加權(quán)成像T1WI突出組織間T1縱向弛豫差別,適合觀察解剖結(jié)構(gòu),常作為結(jié)構(gòu)磁共振(SMRI)的基礎(chǔ),通過對(duì)腦實(shí)質(zhì)進(jìn)行分割、體積測(cè)量等用于檢查整個(gè)大腦萎縮以及灰質(zhì)萎縮。而病變顯示不如T2加權(quán)成像,類如腔梗,微出血等病變?cè)赥1WI上多呈低信號(hào)[1]。T2WI突出組織間T2橫向弛豫差別,適合觀察組織病變。在觀察腦白質(zhì)病變的敏感性極高。腦白質(zhì)病變主要分布于腦室周圍、基底神經(jīng)核區(qū)等,在T2WI及FLAIR上呈明顯高信號(hào)。白質(zhì)高信號(hào)分布的位置及形狀不同,對(duì)應(yīng)的病變也有所不同[3]。如腦白質(zhì)脫髓鞘多發(fā)生于側(cè)腦室前后腳旁及半卵圓中心,多成橢圓形。而由缺血導(dǎo)致的白質(zhì)高信號(hào)多發(fā)生于深部白質(zhì),形狀多不規(guī)則[4]。

2 新興磁共振成像技術(shù)在診斷CSVD中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 超高場(chǎng)強(qiáng)MRI(UHF-MRI)近年來,已經(jīng)出現(xiàn)了在7.0 T或更高的靜磁場(chǎng)(≥300 MHz質(zhì)子頻率)下運(yùn)行的新型MR系統(tǒng),其可以通過明顯增強(qiáng)信噪比來看到更精細(xì)的結(jié)構(gòu),并可以檢測(cè)到較小的生理效應(yīng)[5]。7.0 T MRI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)成像最明顯的優(yōu)勢(shì)是獲得更高的空間分辨率和對(duì)比度,被廣泛應(yīng)用于腦血管疾病中。高場(chǎng)強(qiáng)MRI可以檢測(cè)出常規(guī)MR掃描及尸檢中無法檢測(cè)到的50 μm以上的皮質(zhì)微梗塞,在7.0 T FLAIR圖像上對(duì)脫髓鞘病變顯示中央血管的檢出率較3.0 T高一倍。使用7.0 T MRI還可以改善血管周間隙的描繪,并且比3 T時(shí)更清晰可見。在7.0 T下使用3D雙回波T2加權(quán)序列增加了腦微出血(CMB)的檢測(cè)數(shù)量,提高了CMB描述的可靠性,當(dāng)CMB的定位不在明顯的偽影區(qū)域時(shí),由于區(qū)域中較強(qiáng)的信號(hào)移相導(dǎo)致7.0 T的SWI比3.0 T的SWI對(duì)描繪受試者的CMB更為敏感[6]。這些成像標(biāo)準(zhǔn)可用于將來的研究中,從而為CSVD的病理生理學(xué)提供新的見解。

2.2 彌散張量成像(DTI)DTI基于DWI掃描,沿許多不同方向進(jìn)行擴(kuò)散編碼,以每個(gè)像素為基礎(chǔ)計(jì)算擴(kuò)散張量。近年來,DTI已成為腦部研究及臨床實(shí)踐最受歡迎的MRI技術(shù)之一。DTI可實(shí)現(xiàn)二維和三維白質(zhì)的可視化,自從1994年采用這種方法以來,一直用于研究正常和患病大腦,如多發(fā)性硬化、中風(fēng)、衰老、癡呆、精神分裂癥等的白質(zhì)結(jié)構(gòu)和完整性。相較于常規(guī)MR技術(shù),DTI提供更高的圖像對(duì)比度、白質(zhì)的獨(dú)特信息以及神經(jīng)元通路的3D可視化。通過對(duì)腦白質(zhì)纖維束的微細(xì)結(jié)構(gòu)改變的觀察,DTI有助于認(rèn)識(shí)白質(zhì)病變部位和皮質(zhì)功能活動(dòng),從而幫助預(yù)測(cè)腦白質(zhì)病變的進(jìn)展[7]。骨架化平均擴(kuò)散度(PSMD)是基于骨骼化和直方圖分析的DTI度量單位,消除了腦脊液(CSF)的污染,而基于直方圖的方法則增強(qiáng)了大腦中細(xì)微、彌漫性疾病的能力[8]。PSMD的峰寬作為一種新穎且全自動(dòng)的MRI生物標(biāo)記物,已被提議作為與CSVD相關(guān)的全自動(dòng)成像標(biāo)記。研究表明,PSMD與DTI及常規(guī)MRI相比,對(duì)血管病理學(xué)的敏感性更高,可捕捉整個(gè)大腦的不同類型的腦血管改變,具有檢測(cè)微血管結(jié)構(gòu)損傷的能力,且用于彌漫性白質(zhì)損傷更為穩(wěn)健[9]。全自動(dòng)擴(kuò)散張量圖像分割技術(shù)(DSEG)是一種完全自動(dòng)化的DTI分割算法,能觀察到的細(xì)微的腦部結(jié)構(gòu)和腦部變化?？梢曰趯?duì)DTI圖像的分析來衡量CSVD的嚴(yán)重程度,并可預(yù)測(cè)由CSVD導(dǎo)致的癡呆[10]。

2.3 灌注加權(quán)成像(PWI)PWI是一種MR動(dòng)態(tài)磁化率對(duì)比方法,可對(duì)腦血流量(CBF)和腦血容量(CBV)提供可靠的定量測(cè)量[11]。其常與常規(guī)MR序列結(jié)合來評(píng)估對(duì)腦實(shí)質(zhì)的缺血性損傷,當(dāng)患者出現(xiàn)腦卒中時(shí),最常見的MRI表現(xiàn)是PWI病變大于DWI病變。在卒中發(fā)作后的最初6 h內(nèi)成像的患者中,大約有70%表現(xiàn)出這種PWI/DWI不匹配,這種不匹配可能表示存在嚴(yán)重的灌注不足但尚未梗塞的組織。與梗死面積大的患者相比,那些表現(xiàn)出較大PWI病變而DWI病變較小的患者被認(rèn)為可以從再灌注治療中受益更多,并且顯示出更好的臨床效果。當(dāng)前最流行的灌注成像方法是使用T2 加權(quán)梯度回波脈沖序列的動(dòng)態(tài)磁化率對(duì)比(DSC)MRI。通過使用順磁性造影劑,可以分析T2 加權(quán)圖像強(qiáng)度的演變,以提供定量的血流動(dòng)力學(xué)圖。腦灌注測(cè)量方法還包括動(dòng)脈自旋標(biāo)記法(ASL),其研究程度比DSC-MRI灌注小,可應(yīng)用于研究腦卒中和慢性血管疾病患者的灌注異常[12]。

2.4 血氧水平依賴性功能磁共振成像(BOLD-fMRI)其應(yīng)用于具有不同功能性的大腦區(qū)域的血流動(dòng)力學(xué)變化以獲取大腦活動(dòng)圖像[13]。當(dāng)激活區(qū)的腦血流量顯著增加時(shí),血氧水平以及含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的相對(duì)比例將增加,導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域順應(yīng)性的變化,從而在MRI上發(fā)生信號(hào)改變。BOLD-fMRI主要有兩種模式：任務(wù)狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)。靜止?fàn)顟B(tài)功能磁共振成像(rs-fMRI)通過MRI掃描檢測(cè)到大腦神經(jīng)元活動(dòng),并確定相關(guān)大腦區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)連接,反映出靜止?fàn)顟B(tài)下的自發(fā)性腦功能活動(dòng)。有研究表明,rs-fMRI有助于深入研究由CSVD導(dǎo)致的血管性認(rèn)知障礙(VCI)的發(fā)病機(jī)理,并為早期診斷和鑒別診斷提供客觀參考依據(jù)[14]。與任務(wù)狀態(tài)功能磁共振成像相比,rs-fMRI具有相對(duì)簡(jiǎn)單,易于操作、易于被受試者接受以及易于進(jìn)行大樣本量研究等特點(diǎn),在CSVD的應(yīng)用中具有良好的發(fā)展前景。

2.5 磁共振彈性成像(MRE)及波譜成像(MRS)MRE可通過外部激發(fā)裝置使組織內(nèi)部產(chǎn)生低頻剪切波,并獲得反應(yīng)剪切波傳播情況的MR圖像,能夠進(jìn)一步評(píng)估包括大腦在內(nèi)的手無法觸及的組織的機(jī)械性能[15]。大腦僵硬度可作為阿爾茲海默病(AD)的生物標(biāo)志物,患有AD的受試者整體腦部僵硬度降低。由于血管性癡呆和認(rèn)知障礙多繼發(fā)于CSVD,通過MRE技術(shù)可以無創(chuàng)地觀察和測(cè)量大腦的機(jī)械特性。因此很可能在未來應(yīng)用于CSVD的診斷中。 磁共振波譜成像(MRS)是用于檢測(cè)活體細(xì)胞代謝物含量的分子水平方法,具有無創(chuàng)性的優(yōu)點(diǎn)。由于疾病發(fā)展過程中,代謝改變要早于結(jié)構(gòu)改變,MRS就是利用這一特性對(duì)疾病提出早期診斷。有研究表明,部分CSVD患者早期灰質(zhì)區(qū)損傷,其正?；屹|(zhì)區(qū)的代謝參數(shù)發(fā)生輕微改變[16],可以通過MRS對(duì)人腦正?；屹|(zhì)區(qū)的代謝物進(jìn)行測(cè)量,來有效預(yù)防關(guān)鍵部位發(fā)生腔隙性腦梗塞。

2.6 T1加權(quán)和液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)圖像的紋理分析(TA)先進(jìn)的影像技術(shù)如DTI可顯示白質(zhì)纖維束損傷,評(píng)估腦白質(zhì)病變程度,然而DTI并非臨床實(shí)踐的常規(guī)手段。與DTI相比,TA對(duì)白質(zhì)超微結(jié)構(gòu)變化的敏感性可能不如DTI,但可以使用常規(guī)MR掃描來評(píng)估白質(zhì)損傷。有研究表明,CSVD患者與正常人的幾種紋理參數(shù)(TP)有著顯著差異。在CSVD人群中,TP與其他磁共振成像參數(shù)如大腦體積,腔隙計(jì)數(shù)等高度相關(guān)[17]。

3 其他影像學(xué)技術(shù)

3.1 CT及CT血管成像(CTA)CT在診斷CSVD的應(yīng)用價(jià)值有限,對(duì)顯示腦微出血,腔梗等病變不如MRI。CTA是指將造影劑持續(xù)注入靜脈,通過CT成像技術(shù)來顯示血管病變的一種檢查手段,廣泛應(yīng)用于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤,血管狹窄等病變。兩者在顯示腦血管壁鈣化具有優(yōu)越性[18]。

3.2 數(shù)字減影血管造影(DSA)DSA是一種可以通過靜脈內(nèi)造影劑注射進(jìn)行高質(zhì)量血管造影的方法,被認(rèn)為是腦血管病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。但其為有創(chuàng)檢查,伴有并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn),且其圖像質(zhì)量容易受到患者心輸出量和制動(dòng)的影響,較少應(yīng)用于CSVD的診斷中。

3.3 正電子發(fā)射斷層掃描(PET)PET是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域比較先進(jìn)的影像檢查技術(shù),與CT和MRI僅能夠檢測(cè)出形態(tài)學(xué)病變不同,PET在病變發(fā)生結(jié)構(gòu)改變之前,通過可視化大腦區(qū)域的腦功能來支持臨床診斷。應(yīng)用于CSVD時(shí),18F-FDG PET可以清楚地區(qū)分局灶性皮層及皮層下的低代謝的區(qū)域,這與AD中常見的典型代謝模式不同,并具有明顯的低代謝。其他PET示蹤劑還可以進(jìn)一步支持癡呆類型的診斷,提供有關(guān)潛在病理生理學(xué)的信息,為CSVD合并血管性AD提供依據(jù)[19]。

4 結(jié)語

CSVD是導(dǎo)致認(rèn)知障礙及癡呆的主要原因,目前尚沒有具體的預(yù)防或治療措施來改善這種狀況。由于新興影像技術(shù)的飛速發(fā)展,使我們對(duì)CSVD的診斷以及發(fā)現(xiàn)其與認(rèn)知關(guān)系的理解得到了擴(kuò)展,從而幫助臨床醫(yī)生更準(zhǔn)確地對(duì)認(rèn)知障礙進(jìn)行分類,為進(jìn)一步的治療試驗(yàn)提供依據(jù)。