磁共振成像评估脑缺血后远隔机能障碍的最新进展



磁共振成像评估脑缺血后远隔机能障碍的最新进展

陆林清周达方婷易黎

【DOI】10.3969/j.issn.1007-0478.2016.01.022

1875年Brown-Sequard发现，脑部发生局部损害时，远离病灶的区域出现脑机能兴奋或抑制的紊乱现象。后来由von Monakow将这一现象命名为远隔机能障碍(diaschisis,DC)[1]，或称神经机能联系不能。远隔机能障碍发生的确切机制尚未清楚，但可能与血流动力学改变、神经传导通路抑制、迟发型神经元死亡等因素有关[2]。缺血脑卒中，除供血中心区局部脑血流及代谢均明显减低外，在远离病灶的部位亦出现局部脑血流及代谢的降低，与远隔机能障碍有关的临床表现和脑卒中患者部分临床症状相近，如果体征难以用原发病灶解释，可能与远隔机能障碍有关，这对临床脑缺血的诊疗具有重要意义。远隔机能障碍大致可分为以下类型[3]：对侧大脑半球联系不能(尤其是损伤灶的镜像部位)、交叉性小脑神经机能联系不能(Crossedcerebral-cerebellar diaschisis, CCD)、同侧半球联系不能、丘脑联系不能和脑干联系不能等。近年来,随着检测脑血流动力学和代谢情况的技术得到了进一步发展，远隔功能障碍的研究越来越深入，该理论不仅解释了许多临床问题，同时发现它对临床治疗和功能康复恢复具有一定的指导意义，故越来越引起人的关注和重视。以往人们多采用133Xe,123I IMP标记的PET或SPECT评价区域血流量、氧代谢率以及摄氧分数等检查方法研究远隔离效应，但因价格昂贵、辐射线强，操作起来极为不便，使其临床应用和推广受限。随着磁共振软硬件技术的不断完善，远隔离机能障碍现象的研究层次也逐渐深入，本研究就磁共振成像对远隔离机能障碍的诊断价值做一综述。

作者单位：518035北京大学深圳医院神经内科[陆林清周达

方婷易黎(通信作者)]

1常规磁共振成像 (Magnetic resonance imaging,MRI)

MRI是利用原子核在强磁场内发生共振所产生的信号经图像重建的一种成像技术，具有多参数成像的特点，常规MRI可清晰地显示正常和病变组织的形态学特点，因此可以初步检测出远隔机能障碍现象。由于常规MRI检查只能观察到病变形态学方面的特点，无法探讨远隔离效应的功能层面的变化情况，使其在评价远隔机能障碍方面受到了一定的限制。

2磁共振弥散加权成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)

DWI是凭借人体组织间水分子弥散运动的差异而形成的各种影像学表现，展示了各组织的空间组成信息以及病理生理学改变时水分子微观运动的功能状况[4]。在活体脑组织中，水总是存在于细胞内或细胞外间隙，其运动受到细胞膜、核膜、轴突纤维鞘膜以及水分子与蛋白质等大分子间相互作用的限制，其运动自由度小于自由水分子，称为弥散的各向异性(anisotropy)，并用表观弥散系数(apparentdiffusion coefficient ADC)来表示脑组织内水分子的弥散度[5]。DWI可以检测早期细胞损害时自动调节障碍及体液从细胞外向细胞内的到水分子弥散运动改变，因此对组织病变较常规 MRI 敏感。Kang等报道2例大脑中动脉梗死患者，在发病后12 d通过DWI发现大脑脚、脑桥出现高信号，由于脑干与基底节血管分布不同，因此推测为远隔机能障碍[6]。Roe等对20例脑缺血新生儿行DWI研究，缺血10天内可以发现在远隔部位锥体束损害[7]。而Kirton等用DWI研究发现新生儿缺血性脑损伤中有不良结局的更容易发生远隔部位锥体束损害，且丘脑、胼胝体及纹状体等为好发部位[8]。尽管如此，DWI 仅对被检组织在1个或3个方向上施加弥散梯度磁场，只有 ADC 一个标量来描述组织中水分子的弥散度，尚不能准确量化所检组织的总体弥散量，也不能反映组织水分子弥散的各向异性的特点[9]，在 DWI 基础上发展起来的弥散张量成像(diffusion tensor imaging DTI)技术，使得远隔机能障碍研究进入一个崭新的阶段。

3弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)

DTI是利用组织中水分子弥散运动存在的各向异性来探测组织微观结构的成像方法，通过计算水分子的弥散程度和弥散方向间接地评价大脑白质纤维的完整性[4]。常用的描述指标为平均弥散量(mean diffusion or average diffusivity, MD )、部分弥散各向异性(fractional anisotropy，FA)和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)。FA反映神经纤维走行方向的一致性和完整性；MD表示单位时间内分子自由扩散的范围，MD越大，组织内自由水含量越多；ADC用来描述不同水分子扩散运动的速度和范围[10]。Liang等利用DTI对皮质下脑梗死、脑桥梗死等进行研究，已证实局灶性脑损伤后锥体束可发生顺行性和逆行性继发性损害[11-12]。Sylaja等利用DTI监测一例23岁男性患者，右侧大脑半球梗死后1周内同侧大脑脚出现异常信号，并出现小脑损害的症状和体征，提示远隔机能障碍的存在[13]。Jiang等应用DTI对14个急性脑梗死患者两侧大脑脚行纤维密度(fiber density，FD)及FA、MD测量，发现两侧的FA、MD没有明显差异，但病侧的FD较对侧明显降低，认为FD可作为提示急性脑卒中所致远隔部位白质病变的敏感指标[14]。利用DTI 各种参数研究脑梗死后远隔部位神经纤维变性，不仅检出率高，而且可以将这种变性转变为可见的信号，同时可以对这种变性进行精确量化，且DTI 参数变化不同，有助于区分脑梗死和继发性损害，这是常规MRI所办不到的。

4磁共振的灌注成像(Magnetic resonance perfusion imaging,MR-PWI)

MR-PWI是反映组织微血管灌注分布及血流灌注情况的检查方法，能直观反映脑组织中血流量的相对多少及病变组织灌注改变程度，它能够客观地反映脑组织血流灌注情况。与PET/SPECT技术比较，MR-PWI具有无创、经济、方便和无辐射等优点，可以多次重复检查，并能够提供准确的脑血流灌注信息，与 DWI、结构磁共振相结合，可以提高诊疗效率。MRI 的灌注成像包括动态磁敏感对比增强灌注加权成像(dynamic susceptibility contrast enhanced perfusionweighted-imaging，DSC-PWI)和动脉自旋标记(arterial spin labeling perfusion imaging，ASL-PI)[4]。

4.1ASL-PI

动脉自旋标记法(arterial spin labeling, ASL)，主要采用动脉血液中的质子成分作为内源性对比剂，不需要外源性对比剂，利用脉冲序列标记流入组织的血液质子，来进一步检测并反映组织的血流动力学情况。研究表明，ASL-PI 与 PET、SPECT 脑血流灌注显像有良好的相关性[15-16]。管民等[17]对44例亚急性期行全脑MRI三维动脉自旋标记(dimensional-arterial spin labeling, 3D-ASL )成像技术检测，通过测量两侧小脑半球脑血流量，并计算不对称指数，计算不对称指数(asymmetric index, AI) 评判小脑低灌注程度，以 AI>10为CCD阳性标准，CCD的检出率为52.27%，因此认为3D-ASL成像具有简便、无创的优势，有助于亚急性脑梗死患者CCD的检出及随访。

4.2DSC-PWI

DSC-PWI成像基础是团注顺磁性对比剂形成磁敏感差别的成像方法，主要反映血管内的灌注状态,条件是要保持血脑屏障完整，即组织内微循环保持稳定[4]。主要通过测量远隔部位内脑血流量(Cerebral blood volume，CBF)、脑血容量(Cerebral blood flow，CBV)及对比剂平均通过时间 (Mean transit time，MTT)、达峰时间 (Time to peak,TTP)的变化来判断是否存在梗死远隔部位的血流量下降及新陈代谢的降低，以此评估是否存在远隔机能障碍[18]。F?rster等[19]采用1.5T DSC-PWI技术，对39例幕上急性丘脑梗死患者进行TTP、MTT、CBF、CBV等参数检测，其中有9例患者(23.1%)出现低灌注情况，符合CCD标准,与Lin等[20]的研究一致，但低于PET、SPECT对CCD检出率，认为PWI对CCD检出率较低的原因可能为TTP显示大脑轻度低灌注状态时敏感性较低有关。国内学者赵珊珊等应用3.0T DSC-PWI技术检测不同时期脑梗死患者CCD的阳性率，发现急性期、亚急性期和慢性期脑梗死患者 CCD检出率分别为41.46%、36.84%和52.38%，因此DSC-PWI对远隔机能障碍的检出率可能还与不同的磁共振场强造成图像分辨率等各方面的差异及样本量有关[21]。DSC-PWI检査运用4个参数来评判脑组织缺血情况,已经被多数学者证实是一种发现CCD现象的优越的检测手段。

5功能性磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)

脑功能磁共振(fMRI)是根据人脑功能区被信号激活时血红蛋白和脱氧血红蛋白两者之间比例发生改变，随之产生局部磁共振信号的改变而进行工作的[4]。fMRI有着较高的空间、时间分辨率、无辐射损伤及可重复进行检测等优点。局部脑缺血可造成神经纤维通路中断，使皮质兴奋性冲动不能传至与之有神经纤维联系的远隔部位，从而使远隔部位出现功能抑制，因此可通过检测远隔部位功能情况判断是否存远隔机能障碍现象。Price等对4例Broca’s失语行fMRI检查，其中3名患者在阅读时出现病变对侧颞下回后部功能降低，然而1名患者朗诵时出现功能增强并伴随颞顶叶广泛性激活，作者认为局灶性病变所致的远隔部位功能激活依赖于特定任务，具有内容敏感性[22]，提示当某些临床症状及体征无法用结构影像结果解释，可能存在功能网络通路的中断。

6磁共振波谱(magnetic resonance spectrospcopy,MRS)

1H-MRS是一种利用核磁共振现象和化学位移作用研究活体组织代谢变化的无创性生物化学分析方法。常用的反映代谢的指标有N-乙酞天冬氨酸(Naa)，胆碱(Cho)，肌酸(Cr)等。脑梗死后可能会导致远隔区域脑组织呈现低灌注状态，1H-MRS可以通过探测某些异常代谢物和/或正常代谢物量的变化来监测脑梗死后远隔离机能障碍的发生[23-24]，Chu等[24]采用1H-MRS对5例内囊梗死患者与16例正常人对比检查后发现,梗死患者病灶同侧大脑半球白质Cr/NAA的比例明显增高，提示同侧大脑远隔机能障碍的发生。

综上所述，远隔机能障碍可以通过常规MRI可以初步发现，而DWI、DTI、PWI以及fMRI、MRS可分别从组织、功能和生化代谢等方面发现和证实远隔功能障碍。利用磁共振影像学检查及早发现远隔机能障碍，有利于改善神经缺损症状及功能恢复。

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(2015-06-10收稿)

【中图分类号】R445 R743

【文献标识码】A

【文章编号】1007-0478(2016)01-0070-03