孫劼 謝穎瀅 潘金彬 張寧男楠

多發(fā)性硬化（multiple sclerosis，MS）是一種免疫介導的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）炎性脫髓鞘疾病，該病危害性較大，具有終身性、進行性、致殘性的特點，是影響中青年最常見的非創(chuàng)傷性致殘疾病之一。有研究者[1]認為不伴有復發(fā)癥狀或活動性證據(jù)的疾病進展，是導致早期MS殘疾加重的重要因素。目前，臨床上識別MS進展仍然具有挑戰(zhàn)性，對MS進展的認識往往是回顧性的。臨床醫(yī)生需基于數(shù)月甚至數(shù)年對病人的觀察，依靠病人殘疾程度逐漸增加作為證據(jù)來判定MS疾病進展[2]。根據(jù)MS的臨床體征和影像學表現(xiàn)將病程分為3個基本階段：①急性活躍階段，指MRI上檢出新發(fā)/增大或釓強化病變的特定時間段；②進展階段，又稱慢性活躍階段，指病人出現(xiàn)臨床神經(jīng)功能持續(xù)性惡化，但MRI上病變無疾病活動性證據(jù)（釓強化）的疾病階段；③慢性非活躍階段，指無疾病活動和惡化證據(jù)的穩(wěn)定階段[3]。

緩慢擴大病變（slowly expanding lesion，SEL）因其具有隨病程緩慢擴大的特點而命名[2,4]，見于MS疾病慢性活躍階段，伴隨持續(xù)的軸突損傷和神經(jīng)退行性變，亦稱為慢性活動性病變或陰燃病變[5]。病理上可見SEL邊緣圍繞著激活的促炎型小膠質(zhì)細胞[4]，且小膠質(zhì)細胞內(nèi)可以檢測到鐵積累，這是MS進展的特征性改變[6-7]。有研究[8]發(fā)現(xiàn)MS病人的T2WI上所顯示的1.6%～32%的病灶為SEL。定量磁化率圖（quantitative susceptibility mapping，QSM）技術可以識別和定量監(jiān)測鐵沉積，以此來評估SEL邊緣的小膠質(zhì)細胞活性，是監(jiān)測MS進展的重要影像學手段。本文就QSM用于SEL中的研究進展進行綜述。

1 SEL

SEL病理表現(xiàn)可見病變中心存在不活躍的脫髓鞘改變，邊緣環(huán)繞激活的促炎型小膠質(zhì)細胞、大量軸突末端和少量髓鞘降解產(chǎn)物[2]。其中，激活的小膠質(zhì)細胞為主要病理特征，所代表的病理過程被認為是導致MS進展階段緩慢脫髓鞘及進行性臨床惡化的關鍵事件[6]，標志著MS的免疫機制從早期T和B細胞介導的適應性免疫，向小膠質(zhì)細胞激活為主要特征的固有免疫轉變[2,9]。MS進展階段血腦屏障相對封閉，炎癥細胞（T細胞、B細胞和漿細胞）局限在腦膜和大血管周圍間隙，引發(fā)持續(xù)條件性炎癥，進而激活促炎型小膠質(zhì)細胞并分泌炎性因子，致髓鞘及少突膠質(zhì)細胞崩解并釋放游離鐵。激活的小膠質(zhì)細胞獲取并負載游離的Fe3+，將其轉化為Fe2+并隨之沉積在SEL邊緣。這一系列反應進一步加重了MS的氧化應激反應，導致線粒體功能障礙，神經(jīng)中毒[10]。

此外，多項研究[4,8,11-13]采用免疫組化方法對SEL深入分析，使用鐵離子標志物（二氨基聯(lián)苯胺增強的鐵氰化鉀藍和普魯氏藍染色）在SEL邊緣檢測到豐富的鐵沉積，在含鐵細胞內(nèi)未檢出非抗炎型標志物（如CD206），但能檢測到特異性小膠質(zhì)細胞標志物跨膜蛋白119，以及大量促炎型小膠質(zhì)細胞標志物（如CD68、p22phox、誘導型-氧化氮合酶Ⅰ等）。由此可見，病變邊緣激活的促炎型小膠質(zhì)細胞是SEL的標志性特點，其負載的鐵可以用于間接識別SEL。

2 QSM技術原理

QSM以梯度回波成像（gradient echo imaging，GRE）為基本序列，并在磁敏感加權成像（susceptibility-weighted imaging，SWI）基礎上對相位圖進行擬合得到局部組織場圖，而后依靠微小的場強變化，利用反褶積方法將磁場進行復雜的由場到源的反演計算，直接繪制定量組織磁化率分布圖，可以準確獲得每個體素的相對磁化率，實現(xiàn)磁化率的定量測量[14]。QSM具有對磁場不均勻性特別敏感且不易受偽影干擾的特點。QSM以偏離主磁場的幅度作為其量化指標，一般用無量綱的百萬分率（parts per million，ppm）或十億分率（parts per billion，ppb）來表征其偏離程度。鐵作為最常見的順磁性物質(zhì)，可以增加磁場的不均勻性，在QSM影像上表現(xiàn)為磁化率增高。尸檢研究[15]顯示，在尸體腦組織中提取多個采樣組織并測量其鐵含量，同時使用QSM掃描采樣組織，發(fā)現(xiàn)采樣組織的磁化率同檢測鐵含量呈正相關。因此，QSM能夠準確定位和量化腦組織內(nèi)的鐵沉積。

3 QSM在評估SEL中的應用

3.1 輔助診斷疾病進展 雖然常規(guī)影像學手段無法監(jiān)測MS進展，但QSM技術可以通過檢測SEL邊緣的鐵沉積，對小膠質(zhì)細胞的活化程度進行定量評估，從而輔助臨床診斷MS疾病進展。QSM影像上，SEL表現(xiàn)為病灶邊緣磁化率增高，呈環(huán)狀高信號改變[8,11]。Kaunzner等[11]測量發(fā)現(xiàn)SEL邊緣比核心的磁化率數(shù)值增高了約25ppb（ppb表示10-9），較非SEL增高約16ppb。QSM聯(lián)合PET也可以檢出SEL，Kaunzner等[11]在QSM上發(fā)現(xiàn)SEL邊緣磁化率增高，該表現(xiàn)可與18 ku-轉位蛋白（translocator protein，TSPO）示蹤劑高度攝取共定位，且數(shù)值上呈正相關。這是因為TSPO可以優(yōu)先與激活的小膠質(zhì)細胞結合，TSPO高度攝取時能夠提示小膠質(zhì)細胞激活[11,16]。此外，Wisnieff等[17]采用高靈敏度元素分析激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法（laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry，LA-ICP-MS）技術，在SEL邊緣檢測到豐富的鐵元素，且能與CD68染色標記的小膠質(zhì)細胞共定位；依照Langevin方程將SEL邊緣的鐵元素含量轉換為磁化率，發(fā)現(xiàn)與QSM影像上SEL邊緣磁化率相當。

3.2 隨訪及監(jiān)測疾病進展 一些隨訪研究[12,18-20]發(fā)現(xiàn)，SEL的發(fā)生率或體積與MS病人神經(jīng)退行性變和臨床癥狀的惡化密切相關，表現(xiàn)為存在SEL的病人更易出現(xiàn)疲勞癥狀，或軀體殘疾、認知障礙出現(xiàn)的時間窗更早且更加嚴重；SEL體積越大，病人腦體積萎縮和軀體殘疾越嚴重。Absinta等[12]的臨床研究證實，當MS病人有≥4個SEL時，其MS進展的發(fā)生率是無SEL病人的1.6倍，甚至在年輕（＜50歲）病人中可提高到3.2倍。QSM技術可以對SEL隨訪評估，為病人的進行性腦損傷和殘疾積累提供影像學層面的解釋，從而輔助臨床監(jiān)測疾病進展。

多項研究[21-23]采用QSM獲得MS病變的磁化率并繪制磁化率隨病程進展的時間變化曲線，SEL磁化率時間變化曲線總體呈“緩慢上升、緩慢下降”特點，SEL在進展階段中長期存在，隨訪數(shù)年才檢測到磁化率的降低；而非SEL的磁化率時間變化曲線呈現(xiàn)“快速上升、快速下降”特點，非SEL在相對短時間內(nèi)磁化率即可降低到與周圍正常腦白質(zhì)相近水平（圖1A）。Zhang等[22]使用QSM技術對29例MS病人進行回顧性研究，2次掃描間隔1～2年，研究發(fā)現(xiàn)急性活躍階段結束（釓強化消退時刻）時MS病變的磁化率明顯增加，在進入進展階段時達到峰值，磁化率甚至可達到急性活躍階段時的3倍左右；將隨訪時間延長至6年，發(fā)現(xiàn)非SEL的磁化率在隨訪1.5年后開始降低，而SEL的磁化率直到第4年后才出現(xiàn)明顯下降，降低開始的時間點比非SEL大約晚2年。Chen等[23]對MS病人進行了10年的回顧性研究，發(fā)現(xiàn)SEL的磁化率需要6～8年逐漸降低到正常腦白質(zhì)相近水平。Absinta等[9]發(fā)現(xiàn)SEL中位持續(xù)時間可長達7年，比非SEL的磁化率降低速率慢。

不同研究中SEL和非SEL病變的體積變化率不同，但總體上SEL體積隨病程進展逐漸增大，而非SEL體積逐漸減小[22,24]（圖1B）。SEL代表具有早期潛在惡化并逐步進展特性的病變。Zhang等[22]研究發(fā)現(xiàn)在急性活躍階段，SEL體積約為非SEL的3倍，提示SEL一般由早期較大的病變進展而來，病變內(nèi)存在更嚴重的炎癥時會引發(fā)更多的脫髓鞘和鐵釋放；該研究還采用QSM持續(xù)多年隨訪MS病變體積，在0.5、4、10年時，SEL體積始終大于非SEL。這一發(fā)現(xiàn)也在其他GRE技術研究中被驗證，如Dal-Bianco等[4]隨訪至第3.5年，發(fā)現(xiàn)SEL體積較基線時刻增長約29%，而非SEL體積減小約10%；Absinta等[12]隨訪至第10年，發(fā)現(xiàn)SEL體積始終保持穩(wěn)定或以每年2.2%速度擴大，而非SEL則以每年3.6%的速度縮小。

此外，隨著病程進展，SEL較非SEL更易引起腦組織的不可逆嚴重損傷。在不同研究[12,18,25]的基線時刻及隨訪第10年，SEL的T1信號均低于非SEL，信號差距隨病程進展而更加顯著，SEL更容易演變成T1極低信號（“黑洞”）病變（圖1B）。

圖1 SEL和非SEL的QSM磁化率隨病程進展的時間變化曲線和病程演變示意圖。A圖為病變磁化率隨病程進展的時間變化曲線。B圖為病變信號和體積變化示意圖。SEL進入進展階段釓強化迅速減低，于QSM影像上呈邊緣高信號環(huán)，隨病程進展體積逐漸增大并最終演變?yōu)椤昂诙础辈∽儯环荢EL隨病程進展釓強化及磁化率迅速下降，體積較前逐漸減小。

3.3 藥物療效評價 在MS病人臨床全病程管理中，臨床醫(yī)生需把握2個黃金治療窗口期——疾病起始和進展階段[26]。近年的2項大型研究[12,27]顯示，目前已成功研發(fā)的疾病修飾治療（disease modification therapy，DMT）藥物大多用于病程起始階段，可以控制MS疾病復發(fā)，延緩不可逆殘疾；但用于MS進展階段的高效DMT藥物品種單一。SEL邊緣的小膠質(zhì)細胞在整個進展階段中保持活性，其作為靶點具有指導臨床治療的意義[28]。Zinger等[29]在富馬酸二甲酯（DMF）的臨床三期試驗研究中，使用QSM技術發(fā)現(xiàn)DMF可以降低SEL的磁化率，明顯降低SEL小膠質(zhì)細胞的炎癥活性及其所負載的鐵含量。因此，QSM技術可以檢測SEL且定量反映小膠質(zhì)細胞活性，成為未來在MS進展階段確定治療方案、評估治療效果的有效輔助工具。

4 小結

盡管QSM可以通過定量監(jiān)測鐵沉積來評估SEL邊緣的小膠質(zhì)細胞活性，但該技術具有較高的場強依賴性，易受其他物質(zhì)影響，且成像時間有一定的滯后性，因此在應用上有一些局限性。例如：①高場強可以增加QSM的磁敏感效應，從而具有更好的影像質(zhì)量；而較低場強（如1.5 T）時，組織磁化率差異引起的信號改變不如在高場強（如7 T、3 T）上顯著，故影像信噪比會降低[30]。②人腦內(nèi)存在其他物質(zhì)可以導致明顯的組織磁化率差異。髓磷脂是抗磁性物質(zhì)，在神經(jīng)纖維軸索表面形成管狀外膜，構成髓鞘。當腦白質(zhì)發(fā)生脫髓鞘，正常髓磷脂被破壞，QSM影像上組織磁化率增加。因此，髓磷脂的含量會影響QSM檢測組織中鐵含量的準確性。③QSM影像上SEL的信號特征所反映的并非小膠質(zhì)細胞活化的實時狀態(tài)，而是通過量化SEL慢性活動后小膠質(zhì)細胞負載鐵的情況，間接反映前一時刻小膠質(zhì)細胞的活性。因此，QSM識別SEL邊緣鐵沉積的時刻滯后于小膠質(zhì)細胞激活的時刻，成像存在時間滯后性。

盡管QSM準確性及特異性尚待提高，但QSM技術可以通過識別和定量監(jiān)測SEL邊緣的鐵沉積，來評估小膠質(zhì)細胞活性，為MS進展診斷、動態(tài)監(jiān)測、治療效果評估提供新的思路和方法。因此，利用QSM技術評估SEL邊緣的鐵沉積，有利于確定MS進展發(fā)生的時間窗和治療靶點，更好地改善病人的預后。