張麗麗 (綜述)，高明勇(審校)

(佛山市第一人民醫(yī)院MR室，廣東 佛山 528000)

腦白質(zhì)疏松的磁共振腦功能成像研究進(jìn)展

張麗麗△(綜述)，高明勇※(審校)

(佛山市第一人民醫(yī)院MR室，廣東 佛山 528000)

摘要：腦白質(zhì)疏松(LA)是影像學(xué)上的概念，是多種疾病的顱腦表現(xiàn)，其在正常中老年人中的發(fā)病比例越來越高。近年來，腦功能成像，如磁敏感加權(quán)成像、彌散張量成像、灌注加權(quán)成像、磁共振波譜成像、血氧飽和度水平檢測(cè)等在LA中的研究應(yīng)用為進(jìn)一步了解LA發(fā)病機(jī)制和病理提供了影像學(xué)信息?，F(xiàn)就有關(guān)腦功能成像在LA中的應(yīng)用研究綜述如下。

關(guān)鍵詞：腦白質(zhì)疏松；磁共振成像；磁共振成像，彌散

腦白質(zhì)疏松(leukoaraiosis，LA)是Hachinski等[1]在1987年首次提出的影像學(xué)診斷術(shù)語，指彌漫融合的異常腦白質(zhì)，CT上表現(xiàn)為低密度、磁共振成像T2加權(quán)像或液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列上表現(xiàn)為高信號(hào)，常見的部位為側(cè)腦室周圍白質(zhì)和半卵圓中心[2]。LA被國(guó)外學(xué)者稱為白質(zhì)損傷[3]或白質(zhì)高信號(hào)[4-5]，其主要的病理學(xué)改變是小血管缺血引起彌漫的神經(jīng)纖維軸突脫髓鞘、膠質(zhì)增生、血管間隙的擴(kuò)大[5]，可見于皮質(zhì)下動(dòng)脈硬化性腦病、帕金森病、阿爾茨海默病、腦淀粉樣變性等患者中，老年人占有一定的比例[5]?，F(xiàn)就LA在磁共振功能成像方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1LA的發(fā)病機(jī)制

LA的發(fā)病機(jī)制目前仍不明確。LA病變位于腦白質(zhì)，該處的血供特點(diǎn)是動(dòng)脈垂直于腦表面進(jìn)入腦白質(zhì)，且為終末動(dòng)脈，很少或完全沒有側(cè)支循環(huán)，這些決定了LA的病理基礎(chǔ)。LA是腦小血管病變，其發(fā)病機(jī)制是小血管缺血，血管內(nèi)皮功能障礙是導(dǎo)致腦小血管疾病的主要原因[6]，高血壓和年齡是主要的致病因素[6-7]，性別、高同型半胱氨酸血癥、頸動(dòng)脈狹窄、頸動(dòng)脈硬化和卒中等因素也有報(bào)道[8]。

2LA的臨床表現(xiàn)

LA的主要臨床表現(xiàn)是認(rèn)知障礙、步態(tài)不穩(wěn)及尿失禁[9]。神經(jīng)生理學(xué)的研究結(jié)果顯示，LA患者的執(zhí)行功能明顯受損，并且信息加工方面也有一定損害[10]。高達(dá)80%的患者會(huì)有步態(tài)不穩(wěn)而致的跌倒，步態(tài)不穩(wěn)的加劇與LA的進(jìn)展程度有一定的相關(guān)性[9]。O′Sullivan等[11]的研究結(jié)果顯示，情緒的抑郁、早期情緒的障礙可能是遺傳性的LA。

3LA的磁共振腦功能成像研究

腦功能磁共振成像包括磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)、彌散張量成像(diffusion-tensor imaging，DTI)、灌注加權(quán)成像(perfusion weighted imaging，PWI)、磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)和血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent，BOLD)。目前關(guān)于LA的腦功能成像研究國(guó)內(nèi)外均有文獻(xiàn)報(bào)道[12-14]，主要著重于對(duì)LA發(fā)病機(jī)制及病理的探討，以期盡早發(fā)現(xiàn)LA的顱腦改變，為臨床治療和預(yù)防提供幫助。

3.1SWI在LA中的應(yīng)用SWI是一種利用組織局部磁場(chǎng)不均勻引起的磁敏感性差異而成像的磁共振新技術(shù)，采用長(zhǎng)回波時(shí)間、三維采集、三個(gè)方向上均有流動(dòng)補(bǔ)償，高分辨、高信噪比、薄層重建的梯度回波序列。分別采集強(qiáng)度數(shù)據(jù)和相位數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，通過高通濾波器最終形成SWI圖像。SWI對(duì)血液代謝產(chǎn)物,如順磁性的含鐵血黃素、腦內(nèi)靜脈結(jié)構(gòu)和鐵蛋白的沉積高度敏感，能清晰顯示病變內(nèi)部微出血、小靜脈結(jié)構(gòu)及血液代謝產(chǎn)物等。微出血灶泛指直徑為2～5 mm的小出血灶[15]，常規(guī)磁共振成像難以發(fā)現(xiàn)，SWI利用組織間磁敏感性的差異成像，在診斷腦微出血灶方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，尤其是急性腦梗死中的微小出血，有助于指導(dǎo)臨床進(jìn)行腦梗死的溶栓治療[16]。LA與微出血均屬于腦小血管病，Lee等[17]報(bào)道，LA的嚴(yán)重程度與腦微出血灶的數(shù)目呈正相關(guān)，此外，腦微出血和LA有著共同的病理基礎(chǔ)，發(fā)生出血性腦卒中的患者如果伴發(fā)LA，提示再出血的可能性將增大。

3.2DTI在LA中的應(yīng)用DTI是近年在彌散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的磁共振功能成像方法，彌散張量以三維立體角度分解，量化了彌散各向異性的信號(hào)數(shù)據(jù)，使組織微結(jié)構(gòu)更加精細(xì)顯示，彌散需要用張量顯示，掃描應(yīng)用多個(gè)梯度場(chǎng)方向，其常用的參數(shù)各項(xiàng)異性及平均擴(kuò)散系數(shù)能在一定程度上反映腦白質(zhì)的微結(jié)構(gòu)，因此LA患者腦白質(zhì)DTI有特征性的改變[11]，在T2加權(quán)像上可觀察到病灶處的變化，而看似正常的腦白質(zhì)亦有了變化，各項(xiàng)異性值增加而同時(shí)平均擴(kuò)散系數(shù)降低，主要是因?yàn)檩S索缺失和膠質(zhì)增生，軸索生長(zhǎng)有明顯的水?dāng)U散屏障，當(dāng)軸索缺失時(shí)導(dǎo)致組織內(nèi)水成分增加，屏障程度減弱，從而引起DTI參數(shù)的改變。Leifer等[13]通過尸檢研究LA分布情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，主要的病變區(qū)域是側(cè)腦室前角周圍白質(zhì)，其次是半卵圓中心，說明DTI可以檢測(cè)腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的變化，而這些變化是常規(guī)磁共振成像和CT無法檢測(cè)出的。隨著LA嚴(yán)重程度的增加，病灶區(qū)域的各向異性值會(huì)越來越低，平均擴(kuò)散系數(shù)會(huì)越來越高，并且DTI參數(shù)的改變和認(rèn)知功能有一定的相關(guān)性。O′Sullivan等[14]的研究表明，側(cè)腦室前角各向異性值和半卵圓中心的平均擴(kuò)散系數(shù)與認(rèn)知功能的減退明顯相關(guān)，因此可以在早期采取積極的治療措施防止或延緩認(rèn)知功能的衰退。

3.3PWI在LA中的應(yīng)用PWI是一種無創(chuàng)性測(cè)量腦灌注的新技術(shù)，主要用來反映組織的微血管分布和血流灌注情況。目前PWI較常采用的方法有兩種：①對(duì)比劑首次通過法，是應(yīng)用外源性對(duì)比劑，縮短T1、T2加權(quán)弛豫時(shí)間，經(jīng)后處理后得到病變的灌注情況的量化指標(biāo)，如相對(duì)腦血流量、相對(duì)腦血容量和平均通過時(shí)間；②動(dòng)脈自旋標(biāo)記法，它是一種不使用對(duì)比劑的非侵入性灌注方法，對(duì)腎功能不良或其他原因不能進(jìn)行灌注成像者有一定的優(yōu)勢(shì)，雖然其只有腦血流量一個(gè)量化指標(biāo)，時(shí)間和空間分辨率相對(duì)稍差，但文獻(xiàn)報(bào)道兩種方法在測(cè)量局部灌注方面并無差異[18]，且其具有不使用對(duì)比劑、可重復(fù)性好、可降低檢查費(fèi)用等優(yōu)勢(shì)，在臨床上有廣泛的應(yīng)用前景。Marstrand等[19]用對(duì)比劑首次通過法注射對(duì)比劑對(duì)LA患者做了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，側(cè)腦室周圍、半卵圓中心病灶的平均通過時(shí)間值高于其周圍正常區(qū)，相對(duì)腦血容量、相對(duì)腦血流量降低，說明LA病灶處微循環(huán)受阻，血液流動(dòng)慢，病灶腦灌注不足。因此,持續(xù)的低灌注是LA的發(fā)病機(jī)制之一。

3.4MRS在LA中的應(yīng)用MRS是一種無創(chuàng)性檢測(cè)人體正常和病變組織細(xì)胞代謝變化的技術(shù)，從分子水平上反映代謝變化并用波譜和影像表達(dá)出來。用于MRS檢測(cè)的核素有1H、13C、19F、23Na、31P，其中1H-MRS主要用于檢測(cè)膽堿、肌酸、脂肪、氨基酸、酮體及乳酸等代謝物質(zhì)；氮-乙酰天門冬氨酸主要位于成熟神經(jīng)元和神經(jīng)突起內(nèi)，其含量反映神經(jīng)元的功能狀態(tài)；含膽堿類化合物可反映腦內(nèi)總的膽堿含量，參與細(xì)胞膜的構(gòu)成。通過MRS闡述LA腦內(nèi)病灶處的組織代謝情況，探討LA的發(fā)病機(jī)制及病理基礎(chǔ)，為L(zhǎng)A的病理改變提供了一種新的檢查方法。研究表明，LA病變區(qū)(雙側(cè)腦室顳角、體部旁腦白質(zhì))持續(xù)缺血性改變?cè)斐缮窠?jīng)元細(xì)胞的缺失或軸索、細(xì)胞膜的代謝紊亂、細(xì)胞成分的改變，繼發(fā)形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變，髓鞘的破壞，軸突丟失，導(dǎo)致氮-乙酰天門冬氨酸的降低[20]。雙側(cè)枕角、體部的含膽堿類化合物峰明顯較相對(duì)正常的腦白質(zhì)增加，提示由于腦白質(zhì)缺血導(dǎo)致脫髓鞘的過程中，細(xì)胞膜更新和膠質(zhì)增生導(dǎo)致細(xì)胞密度增加，但是不同區(qū)域內(nèi)含膽堿類化合物的值變化不大，因此檢測(cè)軸突數(shù)量的氮-乙酰天門冬氨酸峰明顯有意義[20]。

3.5BOLD在LA中的應(yīng)用BOLD成像原理：血液中的脫氧血紅蛋白是順磁性物質(zhì)，含氧血紅蛋白是逆磁性物質(zhì)。順磁性物質(zhì)的存在產(chǎn)生磁場(chǎng)不均勻性，在大約為血管半徑2倍的區(qū)域內(nèi)促進(jìn)了氫核的去相位，引起局部磁共振信號(hào)的下降?；谌蝿?wù)態(tài)的BOLD成像是當(dāng)腦組織興奮時(shí)，局部腦血管擴(kuò)張，流入大量含氧豐富的新鮮血液，其攜帶的含氧血紅蛋白遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氧的消耗，因此總的來說，靜脈血液中逆磁性物質(zhì)也就是含氧血紅蛋白的含量還是增加的，這樣氫核的去相位就會(huì)減慢，從而延長(zhǎng)了T2，最終導(dǎo)致T2加權(quán)像信號(hào)的增加。通過磁共振成像系統(tǒng)采集到的圖像可見到激活腦區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度增加，從而獲得激活腦區(qū)的功能成像圖。腦功能磁共振成像結(jié)合了功能、影像和解剖3方面的因素，是一種在活體人腦中定位診斷疾病的有效方法。

Welker等[21]應(yīng)用任務(wù)態(tài)BOLD對(duì)LA的研究表明，LA患者組與對(duì)照組試驗(yàn)中，對(duì)照組語義決定任務(wù)情況下激活的是雙側(cè)視覺皮質(zhì)、左側(cè)后下顳葉、左側(cè)后部扣帶回、左側(cè)額葉等區(qū)域；而視覺決定任務(wù)情況下激活的是右頂葉和后顳葉。LA患者語義決定任務(wù)情況下所激活的區(qū)域明顯減少，而視覺決定任務(wù)情況下所激活區(qū)域增加。并且LA的不同程度激活范圍也不同。進(jìn)一步說明LA患者顱腦在認(rèn)知方面已有所改變。

4結(jié)語

2013年中國(guó)腦卒中大會(huì)上報(bào)道，腦血管病已成為中國(guó)居民第一位的死亡原因[22-23]。腦血管病變約1/3是有小血管病引起，而腦血管癡呆占有相當(dāng)比例[23]。LA是腦小血管病變的常見表現(xiàn)。LA這種早期的顱腦損害，應(yīng)采取相應(yīng)治療措施防止或延緩引起認(rèn)知功能的衰退。目前，應(yīng)用功能磁共振成像技術(shù)了解病理的改變并進(jìn)行早期診斷，將成為研究的熱點(diǎn)。隨著影像學(xué)技術(shù)的提高和相應(yīng)軟件的不斷改進(jìn)，對(duì)LA的研究將有重要的臨床意義及廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]Hachinski VC,Potter P,Merskey H.Leuko-araiosis[J].Arch Neurol,1987,44(1):21-23.

[2]M?ntyl? R,Aronen HJ,Salonen O,etal.The prevalence and distribution of white-matter changes on different MRI pulse sequences in a post-stroke cohort[J].Neuroradiology,1999,41(9):657-665.

[3]Schmidt R,Berghold A,Jokinen H,etal.White matter lesion progression in LADIS:frequency,clinical effects,and sample size calculations[J].Stroke,2012,43(10):2643-2647.

[4]The LADIS Study Group,Poggesi A,Pantoni L,etal.2001-2011:a decade of the LADIS (Leukoaraiosis And DISability) Study:what have we learned about white matter changes and small-vessel disease?[J].Cerebrovasc Dis,2011,32(6):577-588.

[5]Wardlaw JM,Smith EE,Biessels GJ,etal.Neuroimaging standards for research into small vessel disease and its contribution to ageing and neurodegeneration[J].Lancet Neurol,2013,12(8):822-838.

[6]Knottnerus IL,Ten Cate H,Lodder J,etal.Endothelial dysfunction in lacunar stroke:a systematic review[J].Cerebrovasc Dis,2009,27(5):519-526.

[7]Tu MC,Huang CW,Chen NC,etal.Hyperhomocysteinemia in Alzheimer dementia patients and cognitive decline after 6 months follow-up period[J].Acta Neurol Taiwan,2010,19(3):168-177.

[8]Saba L,Pascalis L,Sanfilippo R,etal.Carotid artery wall thickness and leukoaraiosis:preliminary results using multidetector row CT angiography[J].AJNR Am J Neuroradiol,201l,32(5):955-96l.

[9]O′Sullivan M.Leukoaraiosis[J].Pract Neurol,2008,8(1):26-38.

[10]Smith EE.Leukoaraiosis and stroke[J].Stroke,2010,41(10 Suppl):S139-143.

[11]O′Sullivan M,Jarosz JM,Martin RJ,etal.MRI hyperintensities of the temporal lobe and external capsule in patients with CADASIL[J].Neurology,2001,56(5):628-634.

[12]方依卡,林黛英,潘速躍.腦白質(zhì)疏松與腦微出血的相關(guān)性研究[J].中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志,2013,12(5):502-505.

[13]Leifer D,Buonanno FS,Richardson EP Jr.Clinicopathologic correlations of cranial magnetic resonance imaging of periventricular white matter[J].Neurology,1990,40(6):911-918.

[14]O′Sullivan M,Morris RG,Huckstep B,etal.Diffusion tensor MRI correlates with executive dysfunction in patients with ischaemic leukoaraiosis[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,2004,75(3):441-447.

[15]Akter M,Hirai T,Hiai Y,etal.Detection of hemorrhagic hypointense foci in the brain on susceptibility-weighted imaging clinical and phantom studies[J].Acad Radiol,2007,14(9):1011-1019.

[16]Blitstein MK,Tung GA.MRI of cerebral microhemorrhages[J].AJR Am J Roentgenol,2007,189(3):720-725.

[17]Lee SH,Bae HJ,Ko SB,etal.Comparative analysis of the spatial distribution and severity of cerebral microbleeds and old lacunes[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,2004,75(3):423-427.

[18]Weber MA,Günther M,Lichy MP,etal.Comparison of arterial spin-labeling techniques and dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced MRI in perfusion imaging of normal brain tissue[J].Invest Radiol,2003,38(11):712-718.

[19]Marstrand JR,Garde E,Rostrup E,etal.Cerebral perfusion and cerebrovascular reactivity are reduced in white matter hyperintensities[J].Stroke,2002,33(4):972-976.

[20]張雪峰,牛廣明,王穎.缺血性腦白質(zhì)病的MR擴(kuò)散加權(quán)成像及波譜研究[J].內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)雜志,2008,40(11):1302-1304.

[21]Welker KM,De Jesus RO,Watson RE,etal.Altered functional MR imaging language activation in elderly individuals with cerebral leukoaraiosis[J].Radiology,2012,265(1):222-232.

[22]Blanco-Rojas L,Arboix A,Canovas D,etal.Cognitive profile in patients with a first-ever lacunar infarct with and without silent lacunes:a comparative study[J].BMC Neurol,2013,13(1):203.

[23]Fang M,Feng C,Xu Y,etal.Microbleeds and silent brain infarctions are differently associated with cognitive dysfunction in patients with advanced periventricular leukoaraiosis[J].Int J Med Int J Med Sci,2013,10(10):1307-1313.

[24]季永俠,袁榮峰.血管性癡呆研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)綜述,2006,12(5):298-300.

Research Progress of Functional Magnetic Resonance Imaging of Leukoaraiosis

ZHANGLi-li,GAOMing-yong.

(DepartmentofMRI,theFirstPeople′sHospitalofFoshan,Foshan528000,China)

Abstract：Leukoaraiosis is a radiographic concept which is the performance of a variety of brain diseases,and the incidence in the normal elderly population is growing.In recent years,the research and application of functional magnetic resonance imaging such as magnetic susceptibility weighted imaging,diffusion tensor weighted imaging,perfusion-weighted imaging,magnetic resonance spectroscopy,oxygen saturation level detection in leukoaraiosis have provided a lot of imaging information to further understand the pathogenesis and pathology of leukoaraiosis.Here is to make a review of the application of functional magnetic resonance imaging in leukoaraiosis.

Key words：Leukoaraiosis; Magnetic resonance imaging; Magnetic resonance imaging,diffusive

收稿日期：2013-12-03修回日期：2014-06-09編輯：孫洪芳

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.04.043

中圖分類號(hào)：R742; R445.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)04-0688-03