脑白质疏松的磁共振脑功能成像研究进展

张丽丽 (综述)，高明勇(审校)

(佛山市第一人民医院MR室，广东 佛山 528000)

脑白质疏松的磁共振脑功能成像研究进展

张丽丽△(综述)，高明勇※(审校)

(佛山市第一人民医院MR室，广东 佛山 528000)

摘要：脑白质疏松(LA)是影像学上的概念，是多种疾病的颅脑表现，其在正常中老年人中的发病比例越来越高。近年来，脑功能成像，如磁敏感加权成像、弥散张量成像、灌注加权成像、磁共振波谱成像、血氧饱和度水平检测等在LA中的研究应用为进一步了解LA发病机制和病理提供了影像学信息。现就有关脑功能成像在LA中的应用研究综述如下。

关键词：脑白质疏松；磁共振成像；磁共振成像，弥散

脑白质疏松(leukoaraiosis，LA)是Hachinski等[1]在1987年首次提出的影像学诊断术语，指弥漫融合的异常脑白质，CT上表现为低密度、磁共振成像T2加权像或液体衰减反转恢复序列上表现为高信号，常见的部位为侧脑室周围白质和半卵圆中心[2]。LA被国外学者称为白质损伤[3]或白质高信号[4-5]，其主要的病理学改变是小血管缺血引起弥漫的神经纤维轴突脱髓鞘、胶质增生、血管间隙的扩大[5]，可见于皮质下动脉硬化性脑病、帕金森病、阿尔茨海默病、脑淀粉样变性等患者中，老年人占有一定的比例[5]。现就LA在磁共振功能成像方面的研究进展进行综述。

1LA的发病机制

LA的发病机制目前仍不明确。LA病变位于脑白质，该处的血供特点是动脉垂直于脑表面进入脑白质，且为终末动脉，很少或完全没有侧支循环，这些决定了LA的病理基础。LA是脑小血管病变，其发病机制是小血管缺血，血管内皮功能障碍是导致脑小血管疾病的主要原因[6]，高血压和年龄是主要的致病因素[6-7]，性别、高同型半胱氨酸血症、颈动脉狭窄、颈动脉硬化和卒中等因素也有报道[8]。

2LA的临床表现

LA的主要临床表现是认知障碍、步态不稳及尿失禁[9]。神经生理学的研究结果显示，LA患者的执行功能明显受损，并且信息加工方面也有一定损害[10]。高达80%的患者会有步态不稳而致的跌倒，步态不稳的加剧与LA的进展程度有一定的相关性[9]。O′Sullivan等[11]的研究结果显示，情绪的抑郁、早期情绪的障碍可能是遗传性的LA。

3LA的磁共振脑功能成像研究

脑功能磁共振成像包括磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)、弥散张量成像(diffusion-tensor imaging，DTI)、灌注加权成像(perfusion weighted imaging，PWI)、磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)和血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent，BOLD)。目前关于LA的脑功能成像研究国内外均有文献报道[12-14]，主要着重于对LA发病机制及病理的探讨，以期尽早发现LA的颅脑改变，为临床治疗和预防提供帮助。

3.1SWI在LA中的应用SWI是一种利用组织局部磁场不均匀引起的磁敏感性差异而成像的磁共振新技术，采用长回波时间、三维采集、三个方向上均有流动补偿，高分辨、高信噪比、薄层重建的梯度回波序列。分别采集强度数据和相位数据进行后处理，通过高通滤波器最终形成SWI图像。SWI对血液代谢产物,如顺磁性的含铁血黄素、脑内静脉结构和铁蛋白的沉积高度敏感，能清晰显示病变内部微出血、小静脉结构及血液代谢产物等。微出血灶泛指直径为2～5 mm的小出血灶[15]，常规磁共振成像难以发现，SWI利用组织间磁敏感性的差异成像，在诊断脑微出血灶方面具有显著优势，尤其是急性脑梗死中的微小出血，有助于指导临床进行脑梗死的溶栓治疗[16]。LA与微出血均属于脑小血管病，Lee等[17]报道，LA的严重程度与脑微出血灶的数目呈正相关，此外，脑微出血和LA有着共同的病理基础，发生出血性脑卒中的患者如果伴发LA，提示再出血的可能性将增大。

3.2DTI在LA中的应用DTI是近年在弥散加权成像基础上发展起来的磁共振功能成像方法，弥散张量以三维立体角度分解，量化了弥散各向异性的信号数据，使组织微结构更加精细显示，弥散需要用张量显示，扫描应用多个梯度场方向，其常用的参数各项异性及平均扩散系数能在一定程度上反映脑白质的微结构，因此LA患者脑白质DTI有特征性的改变[11]，在T2加权像上可观察到病灶处的变化，而看似正常的脑白质亦有了变化，各项异性值增加而同时平均扩散系数降低，主要是因为轴索缺失和胶质增生，轴索生长有明显的水扩散屏障，当轴索缺失时导致组织内水成分增加，屏障程度减弱，从而引起DTI参数的改变。Leifer等[13]通过尸检研究LA分布情况，结果发现，主要的病变区域是侧脑室前角周围白质，其次是半卵圆中心，说明DTI可以检测脑白质微结构的变化，而这些变化是常规磁共振成像和CT无法检测出的。随着LA严重程度的增加，病灶区域的各向异性值会越来越低，平均扩散系数会越来越高，并且DTI参数的改变和认知功能有一定的相关性。O′Sullivan等[14]的研究表明，侧脑室前角各向异性值和半卵圆中心的平均扩散系数与认知功能的减退明显相关，因此可以在早期采取积极的治疗措施防止或延缓认知功能的衰退。

3.3PWI在LA中的应用PWI是一种无创性测量脑灌注的新技术，主要用来反映组织的微血管分布和血流灌注情况。目前PWI较常采用的方法有两种：①对比剂首次通过法，是应用外源性对比剂，缩短T1、T2加权弛豫时间，经后处理后得到病变的灌注情况的量化指标，如相对脑血流量、相对脑血容量和平均通过时间；②动脉自旋标记法，它是一种不使用对比剂的非侵入性灌注方法，对肾功能不良或其他原因不能进行灌注成像者有一定的优势，虽然其只有脑血流量一个量化指标，时间和空间分辨率相对稍差，但文献报道两种方法在测量局部灌注方面并无差异[18]，且其具有不使用对比剂、可重复性好、可降低检查费用等优势，在临床上有广泛的应用前景。Marstrand等[19]用对比剂首次通过法注射对比剂对LA患者做了研究，结果发现，侧脑室周围、半卵圆中心病灶的平均通过时间值高于其周围正常区，相对脑血容量、相对脑血流量降低，说明LA病灶处微循环受阻，血液流动慢，病灶脑灌注不足。因此,持续的低灌注是LA的发病机制之一。

3.4MRS在LA中的应用MRS是一种无创性检测人体正常和病变组织细胞代谢变化的技术，从分子水平上反映代谢变化并用波谱和影像表达出来。用于MRS检测的核素有1H、13C、19F、23Na、31P，其中1H-MRS主要用于检测胆碱、肌酸、脂肪、氨基酸、酮体及乳酸等代谢物质；氮-乙酰天门冬氨酸主要位于成熟神经元和神经突起内，其含量反映神经元的功能状态；含胆碱类化合物可反映脑内总的胆碱含量，参与细胞膜的构成。通过MRS阐述LA脑内病灶处的组织代谢情况，探讨LA的发病机制及病理基础，为LA的病理改变提供了一种新的检查方法。研究表明，LA病变区(双侧脑室颞角、体部旁脑白质)持续缺血性改变造成神经元细胞的缺失或轴索、细胞膜的代谢紊乱、细胞成分的改变，继发形态结构的改变，髓鞘的破坏，轴突丢失，导致氮-乙酰天门冬氨酸的降低[20]。双侧枕角、体部的含胆碱类化合物峰明显较相对正常的脑白质增加，提示由于脑白质缺血导致脱髓鞘的过程中，细胞膜更新和胶质增生导致细胞密度增加，但是不同区域内含胆碱类化合物的值变化不大，因此检测轴突数量的氮-乙酰天门冬氨酸峰明显有意义[20]。

3.5BOLD在LA中的应用BOLD成像原理：血液中的脱氧血红蛋白是顺磁性物质，含氧血红蛋白是逆磁性物质。顺磁性物质的存在产生磁场不均匀性，在大约为血管半径2倍的区域内促进了氢核的去相位，引起局部磁共振信号的下降。基于任务态的BOLD成像是当脑组织兴奋时，局部脑血管扩张，流入大量含氧丰富的新鲜血液，其携带的含氧血红蛋白远远超过氧的消耗，因此总的来说，静脉血液中逆磁性物质也就是含氧血红蛋白的含量还是增加的，这样氢核的去相位就会减慢，从而延长了T2，最终导致T2加权像信号的增加。通过磁共振成像系统采集到的图像可见到激活脑区的信号强度增加，从而获得激活脑区的功能成像图。脑功能磁共振成像结合了功能、影像和解剖3方面的因素，是一种在活体人脑中定位诊断疾病的有效方法。

Welker等[21]应用任务态BOLD对LA的研究表明，LA患者组与对照组试验中，对照组语义决定任务情况下激活的是双侧视觉皮质、左侧后下颞叶、左侧后部扣带回、左侧额叶等区域；而视觉决定任务情况下激活的是右顶叶和后颞叶。LA患者语义决定任务情况下所激活的区域明显减少，而视觉决定任务情况下所激活区域增加。并且LA的不同程度激活范围也不同。进一步说明LA患者颅脑在认知方面已有所改变。

4结语

2013年中国脑卒中大会上报道，脑血管病已成为中国居民第一位的死亡原因[22-23]。脑血管病变约1/3是有小血管病引起，而脑血管痴呆占有相当比例[23]。LA是脑小血管病变的常见表现。LA这种早期的颅脑损害，应采取相应治疗措施防止或延缓引起认知功能的衰退。目前，应用功能磁共振成像技术了解病理的改变并进行早期诊断，将成为研究的热点。随着影像学技术的提高和相应软件的不断改进，对LA的研究将有重要的临床意义及广泛的应用前景。

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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编辑：孙洪芳

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.04.043

中图分类号：R742; R445.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)04-0688-03