高翔，彭如臣

作者單位：

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院放射科，北京 101100

與年齡和血管風(fēng)險(xiǎn)因素相關(guān)的腦小血管病(cerebral small vessel disease，cSVD)是常見的微血管病理改變，會(huì)引發(fā)很多疾病，比如腔隙性腦梗死和血管性認(rèn)知障礙[1-2]。結(jié)構(gòu)磁共振成像的異常已經(jīng)可以描述出腦小血管病腦實(shí)質(zhì)的改變，比如腔隙性病灶、白質(zhì)高信號(hào)、微出血和擴(kuò)大的血管周圍間隙[3]。雖然磁共振成像提供了一些征象，但人們對(duì)這些改變的原理知之甚少。研究者使用灌注磁共振成像發(fā)現(xiàn)了腦小血管病患者腦白質(zhì)的低灌注[4]，擴(kuò)散加權(quán)成像研究提供了證據(jù)證明腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)的完整性破壞與腦小血管病有關(guān)[5]。但缺少了同一患者組微脈管系統(tǒng)和腦實(shí)質(zhì)的并行數(shù)據(jù)，同時(shí)評(píng)估這兩個(gè)結(jié)構(gòu)并將它們聯(lián)系在一起會(huì)得到更多病理生理學(xué)的發(fā)現(xiàn)。

體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)是同時(shí)測(cè)量微脈管系統(tǒng)和腦實(shí)質(zhì)組織微結(jié)構(gòu)特性的一種非侵入性磁共振技術(shù)。傳統(tǒng)的擴(kuò)散加權(quán)技術(shù)微脈管系統(tǒng)信號(hào)與腦實(shí)質(zhì)信號(hào)混淆，與之比較，IVIM有可能將兩者區(qū)分開。在腫瘤學(xué)(腫瘤分期)和神經(jīng)影像(腦梗死管理)等多種臨床應(yīng)用中已經(jīng)得出了IVIM有意義的結(jié)果[6]。本研究目的是通過評(píng)估微脈管系統(tǒng)和腦實(shí)質(zhì)微結(jié)構(gòu)來調(diào)查IVIM在腦小血管病的適用性?，F(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究為回顧性研究，并已獲得首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。所有參與者均已簽署知情同意書。

2018年1月1日至2018年10月1日之間的68例臨床證實(shí)的腦小血管病患者和30例健康志愿者入組?；颊呒爸驹刚呔鶃碜允锥坚t(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院。臨床證實(shí)腦小血管病是指近期發(fā)生腔隙性腦梗死或確診因腦小血管病引起的輕度血管性認(rèn)知障礙。

腔隙性腦梗死的患者(32例)首次出現(xiàn)腔隙性梗死綜合征，并同時(shí)在頭顱磁共振成像中看到近期的皮層下梗死灶[7]。這些患者的排除標(biāo)準(zhǔn)包括潛在的心血管栓子來源(如房顫)、一側(cè)或雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄超過50%。

輕度血管性認(rèn)知障礙的患者(36例)有主觀認(rèn)知障礙，磁共振成像可觀察到廣泛異常，這些異常與腦小血管病相關(guān)(如白質(zhì)高信號(hào)、微出血及腔隙性腦梗死)，且沒有其他導(dǎo)致認(rèn)知障礙的明顯原因[8]。另外，患有神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病)而不是血管認(rèn)知障礙、患有其他干擾認(rèn)知測(cè)試的神經(jīng)性或精神性疾病、患有嚴(yán)重認(rèn)知障礙(簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查表得分＜20或臨床癡呆評(píng)定量表得分＞1)的參與者會(huì)被排除。

對(duì)照組(30名)為身體健康的正常人志愿者，對(duì)每名志愿者進(jìn)行MRI頭顱檢查，留下MRI檢查無異常的志愿者選入對(duì)照組。兩組性別及年齡等一般資料無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

排除所有具有腦血管病史、患其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病或有磁共振成像禁忌證的參與者。記錄一般資料，包括年齡、性別、學(xué)歷、心血管風(fēng)險(xiǎn)因素(如高血壓、高血脂及糖尿病)、吸煙史及身體質(zhì)量指數(shù)。

1.2 MRI檢查方法

采用西門子3.0 T MRI系統(tǒng)頭部線圈對(duì)所有受試者進(jìn)行掃描。T2WI FLAIR序列技術(shù)參數(shù)為：重復(fù)時(shí)間TR設(shè)置為8000 ms，回波時(shí)間TEop設(shè)置為81 ms，激勵(lì)次數(shù)NEX設(shè)置為1，反轉(zhuǎn)角α設(shè)置為150度，矩陣為320×320，層厚為5 mm。IVIM成像按照之前研究描述過的[9-10]，成像參數(shù)為：b值為0、50、100、150、200、300、500、800、1000和1200 s/mm2)，重復(fù)時(shí)間TR設(shè)置為4300 ms，回波時(shí)間TE設(shè)置為76 ms，矩陣為192×192，層厚為5 mm。

1.3 感興趣區(qū)分割

將受試者M(jìn) R I 圖像中的I V I M 圖像用M I T KDiffusion軟件打開，屏幕中以2×2的格式顯示了軸位、冠狀位、矢狀位及3D立體圖像，將軸位圖像放大，點(diǎn)擊segmentation選項(xiàng)，創(chuàng)建與受試者相應(yīng)的文件夾，使用2D tools在軸位圖像中分別分割正常白質(zhì)(右額葉)、深部灰質(zhì)(腦干)和皮質(zhì)(右顳葉)的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，參照FLAIR序列在IVIM圖像上分割白質(zhì)高信號(hào)，分割時(shí)ROI以5 mm為直徑畫圓，盡量遠(yuǎn)離腦室、腦池及腦溝以避免腦脊液對(duì)ROI的影響，皮質(zhì)及白質(zhì)高信號(hào)由于可取面積小適當(dāng)減小ROI直徑，分割完成后由2名高年資醫(yī)師進(jìn)行檢查(圖1，2)。每個(gè)ROI放置三次后取平均值，記錄f值及D值。對(duì)測(cè)量值進(jìn)行組間一致性分析。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較腦小血管病患者組和對(duì)照組IVIM測(cè)量的差異。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果

本研究分析68例腦小血管病患者(32例腔隙性腦梗死患者和36例輕度血管性認(rèn)知障礙患者)和30名對(duì)照組。有圖像偽影和后處理錯(cuò)誤的參與者(2例)被排除。表1為參與者的一般情況。兩組性別及年齡等一般資料無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?；颊呓M較對(duì)照組吸煙更頻繁、血脂高者更多。

圖1 正常白質(zhì)(A)及白質(zhì)高信號(hào)(B)感興趣區(qū)分割示意圖 圖2 皮質(zhì)(A)及深部灰質(zhì)(B)感興趣區(qū)分割示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the segmentation of ROI of normal appearing white matter (A) and white matter hyperintensity (B). Fig. 2 Schematic diagram of the segmentation of ROI of cortex (A) and deep grey matter (B).

表1 參與者的一般情況Tab. 1 General conditions of patients and controls

表2 兩組不同感興趣區(qū)的灌注體積分?jǐn)?shù)f值和真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D值Tab. 2 The value of perfusion volume fraction f and parenchymal diffusivity D in two groups

表2為不同感興趣區(qū)的灌注體積分?jǐn)?shù)f和真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D結(jié)果。除了白質(zhì)高信號(hào)區(qū)，患者組在所有感興趣區(qū)較對(duì)照組有更高的灌注體積分?jǐn)?shù)f，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；颊呓M在所有感興趣區(qū)較對(duì)照組有更高的真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

本研究中，將IVIM成像應(yīng)用于腦小血管病。結(jié)果示腦小血管病患者的正常腦組織(如正常腦白質(zhì)、深部灰質(zhì)和皮質(zhì))較對(duì)照組有著更高的灌注體積分?jǐn)?shù)f及真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D。

患者更高的真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D與之前的研究一致[11]。更高的平均擴(kuò)散系數(shù)表明組織微結(jié)構(gòu)變化，包括結(jié)構(gòu)屏障的損失和細(xì)胞外空隙的增加。相反，我們對(duì)微脈管系統(tǒng)的觀察結(jié)果不同于之前使用其他磁共振技術(shù)的研究結(jié)果。之前的研究認(rèn)為腦小血管病患者的灌注減低[12]，但我們發(fā)現(xiàn)了更高的灌注體積分?jǐn)?shù)f。對(duì)灌注體積分?jǐn)?shù)f的解釋很重要。之前已證實(shí)f具有血管性質(zhì)。一些研究通過使用更標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像已證實(shí)了灌注體積分?jǐn)?shù)f和腦血流量之間的相關(guān)性[13-14]。此外，還有研究表明f與血流量相關(guān)[15]。灌注體積分?jǐn)?shù)f代表體素內(nèi)快速擴(kuò)散成分占總體擴(kuò)散成分的百分率[16]。本研究討論了幾個(gè)可增加微脈管系統(tǒng)中快速擴(kuò)散成分，增高灌注體積分?jǐn)?shù)f的因素。

第一，表面上最直接的解釋是更多的水分子流過微血管網(wǎng)增加了快速擴(kuò)散成分。更多的擴(kuò)張血管網(wǎng)是主要原因。患者血管舒張有可能是身體代償機(jī)制或鈣離子拮抗劑降壓藥的反應(yīng)，后者作用于血管平滑肌引起血管舒張。使用鈣離子拮抗劑的實(shí)驗(yàn)者被觀察到灌注體積分?jǐn)?shù)f有增大的趨勢(shì)。調(diào)整藥物引起的差別后，腦小血管病患者的灌注體積分?jǐn)?shù)f仍比對(duì)照組高。這表明藥物引起的血管舒張只能在一定程度上解釋增大的f。第二，隨血流與微血管并行的其他區(qū)域的水流也會(huì)增加快速擴(kuò)散成分。擴(kuò)大的血管周圍間隙符合這一想法。腦小血管病中擴(kuò)大的血管周圍間隙是由血漿通過受損的血腦屏障滲入到血管周圍間隙所致[17-18]。更大的灌注體積分?jǐn)?shù)f與更高的血管周圍間隙分?jǐn)?shù)相關(guān)，表明擴(kuò)大的血管周圍間隙作為一個(gè)有意義的因素部分地解釋了增大的f。第三，水分子頻繁的改變方向，增加了信號(hào)衰減，從而增加快速擴(kuò)散成分。血管迂曲會(huì)增多水分子改變的方向。之前，研究者使用組織學(xué)發(fā)現(xiàn)腦小血管病患者的視網(wǎng)膜及腦內(nèi)動(dòng)脈存在血管迂曲[19-22]。

總之，之前研究證明了灌注體積分?jǐn)?shù)f的微血管特性。雖然灌注體積分?jǐn)?shù)f的解釋很復(fù)雜，我們提出了f增加的三個(gè)可能因素。將來的研究需要調(diào)查更多的細(xì)節(jié)。

本研究的優(yōu)勢(shì)在于腦小血管病患者組的入組標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)，研究發(fā)現(xiàn)可以清晰地與腦小血管病關(guān)聯(lián)，并且干擾因子的作用也被有效的控制。與平均擴(kuò)散值比較，由IVIM導(dǎo)出的真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D及灌注體積分?jǐn)?shù)f不受微血管系統(tǒng)的干擾效果，提供了更精確的測(cè)量方法。而且，IVIM評(píng)價(jià)灌注及擴(kuò)散無需使用對(duì)比劑，可以用于有腎功能損害的患者[23]。

但本研究仍有幾點(diǎn)局限性。第一，IVIM可能會(huì)簡(jiǎn)化包括病態(tài)區(qū)域的實(shí)際結(jié)構(gòu)，例如白質(zhì)高信號(hào)區(qū)域。第二，本研究的IVIM圖像只使用了一個(gè)方向，更多方向的圖像能提供白質(zhì)方向性的更多信息，但是多方向圖像需要長(zhǎng)時(shí)間掃描，病人舒適性降低，并有可能產(chǎn)生更多運(yùn)動(dòng)偽影。最后，輕度血管性認(rèn)知障礙患者有可能是除了腦小血管病之外的病理導(dǎo)致，如阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性病變。為了盡可能避免干擾，筆者嘗試只選擇那些因腦小血管病而患有輕度血管性認(rèn)知障礙的患者。這個(gè)確定標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮了患者病史、生化檢查、神經(jīng)心理評(píng)估及磁共振圖像。此外，海馬明顯萎縮是阿爾茨海默病的特征性改變之一，磁共振圖像顯示海馬萎縮的患者會(huì)被排除出去。

綜上所述，我們將IVIM應(yīng)用于腦小血管病。腦小血管病中真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D增高反映了可預(yù)期的腦組織微結(jié)構(gòu)損傷。但是，腦小血管病中灌注體積分?jǐn)?shù)f增高不完全意味著以往報(bào)道的灌注不足。對(duì)于腦小血管病中灌注體積分?jǐn)?shù)f需要更準(zhǔn)確的解釋，因?yàn)閒可能不只是純粹與血流相關(guān)，將來的研究需要調(diào)查這些。IVIM圖像顯示出真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)D和灌注體積分?jǐn)?shù)f的異常，這表明了IVIM圖像有助于腦小血管病進(jìn)展的發(fā)現(xiàn)與監(jiān)督。

利益沖突：無。