3T磁敏感加权成像技术对脑深部髓质静脉的新认识

李虹易综述， 段 阳审校



3T磁敏感加权成像技术对脑深部髓质静脉的新认识

李虹易综述， 段 阳审校

磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging，SWI)是一种高分辨率三维梯度回波序列并利用完全流动补偿技术的新型磁共振成像技术[1]。SWI对血液的代谢产物(如脱氧血红蛋白、正铁血红蛋白、含铁血黄素)、铁质沉积等顺磁性物质非常敏感[1,2]。也正是因为这种特性使得SWI成为显示出血及静脉结构最敏感的序列之一，对脑内的微小出血或静止性出血、小静脉等细微血管结构显示清晰，优于CT及其它MR序列(如传统MR平扫、DWI、PWI等)。

研究表明SWI可在急性或慢性脑缺血疾病中评估脑深静脉的回流情况，同时在局灶性脑缺血中从影像学角度证实了脑氧摄取率的提高[3]。静脉和动脉功能不同其内所运输的物质也不同导致了两者血氧饱和度、脱氧和含氧血红蛋白磁化率均不同。静脉内血液中脱氧血红蛋白含量多，在SWI上表现为低信号影像。SWI在显示静脉结构方面具有独特的优势，无论是正常还是异常、粗大或是细小的静脉都可以清晰地在SWI上显示。甚至在1.5T场强的磁共振系统上对微小静脉结构显示的空间分辨率亦可达1 mm[4]。急性脑卒中时SWI还可显示动脉内血栓的存在。正常情况下动脉内含有大量的逆磁性物质(含氧血红蛋白)，因此动脉在SWI上表现为高信号。血栓成分中含有顺磁性物质(脱氧血红蛋白)，在SWI上表现为低信号。因此，当动脉内存在血栓时，SWI上就表现为高信号的动脉走形区内存在条状的低信号结构，这种现象又被称为磁敏感征(susceptibility vessel sign,SVS)。

SWI技术具有广阔的临床应用前景，它可在脑卒中早期全面评价病情，指导抗凝治疗，可大大减低脑卒中溶栓后出血性转化的风险。同时，在其他神经系统疾病方面的应用也显示出巨大的临床潜力，如判定脱髓鞘疾病或帕金森病的预后方面、烟雾病严重程度的判断、脑肿瘤的引流静脉及疗效评估等方面。

深部髓质静脉(DMV)是室管膜下静脉的细小分支，一般多见为垂直于侧脑室排列。它直接参与室管膜下静脉内血液的回流，并与室管膜下静脉、大脑内静脉、基底静脉直接构成脑内深部静脉的微循环[5]。深部髓质静脉具有便于观察和相对恒定结构的优势。传统常规MR扫描T1加权成像(T1weighted imaging，T1WI)、T2加权成像(T2weighted imaging，T2WI)、FLAIR序列(Fluid-attenuated inversion recovery)以及弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)均不能良好的显示微小静脉。只有在磁敏感加权成像中，DMV呈现低灰度，其特点包括：宽度为1～2个像素，其中有一个像素比较深，一个比较模糊；其分布走向基本都偏水平方向，便于观察和分析。

DMV扩张机制：DMV为细小的静脉分支，其在正常人脑中的表现、分布尚无学者研究。目前对疾病中DMV扩张的研究有按其数量分级的也有按其扩张程度分级的。按数量的分级标准为：1级<5根;2级5～10根;3级>10根[5]。按扩张程度分级标准为：1级DMVs轻微显示;2级可见DMVs显示，3级DMVs显著扩张[6]。DMV扩张的机制目前推测可能是病变区不同原因引起的脑组织缺血，脑血流灌注减低，脑内微循环开放造成该区域脑小动脉持续反应性扩张、脑组织氧摄取率(oxygen extraction fraction,OEF)的增高，导致血管和组织学层面的血流动力学代偿性损害[7]，其直接结果是造成小静脉血液内脱氧血红蛋白比例增高。由于脱氧血红蛋白含量多少决定静脉显影程度，因此通过上述机制使得DMV在SWI图像上显影逐渐明显、扩张。2008年Tong等[2]研究者第一次应用SWI技术研究儿童缺血性梗死中DMV不对称性的特征并发表了文章，引起了学者们对DMV研究的热潮，并不断探索DMV在疾病中的意义。我们就DMV在以下疾病中的表现及意义进行讨论。

1 DMV在脑白质脱髓鞘中的研究

脑白质脱髓鞘又称脑白质高信号，一般多见于老年人，常在T2WI或FLAIR序列上表现为侧脑室周围白质区呈现对称性分布的斑片状、小片状高信号。研究认为[8]脑白质脱髓鞘的存在可能会增加脑卒中、老年性痴呆症及死亡的风险。但脑白质脱髓鞘发病机制尚不明确，目前学者们公认的原因可能与局部区域脑血流量(cerebral blood flow,CBF)的减少、断裂的毛细血管通透性和血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)的破坏有关[9,10]。近年来的研究表明少突胶质细胞的凋亡也被认为是脑白质脱髓鞘的病因之一。脑静脉胶原性病变可通过增加血管阻力、影响组织液的循环使血管内液体向外流动，产生血管源性的水肿，引起局部脑组织缺血，进而在MR上表现非坏死性的高信号。总之，脑白质脱髓鞘是由脑室周围半卵圆中心区域缺血、缺氧或炎症反应等原因造成的脑白质神经纤维病变。

O’Sullivan等通过定量灌注加权成像(perfusio weighted imaging,PWI)研究认为脑内CBF减少是脑白质脱髓鞘的病因之一[11]。脑血流量的减少进一步加重了静脉内氧的摄取率，使脱氧血红蛋白含量增加，进而造成DMV结构在SWI上显示更加清晰。因此，脑白质脱髓鞘的存在亦会造成一个促进DMV显著扩张的脑内微环境。Gouw等[12]认为脑白质脱髓鞘患者脑内腔隙性梗死灶增多，腔隙性梗死灶又是由于动脉局部缺血所致，动脉缺血在一定条件下会造成静脉缺血使DMV可视性更加显著。Yan等研究更证实了这一理论[5]。脑白质脱髓鞘中DMV数量增多，且与侧脑室周围白质区高信号范围有管关。DMV的改变在影像学上阐述了脑白质脱髓鞘的发病机制和发展过程，有助于临床上完善或改善脑白质脱髓鞘患的治疗方案，如通过监测DMV可使用一些有助于改善静脉血流动力学的药物来从病因出发改善病情。

2 DMV在脑卒中的研究

脑卒中是一种因为脑血管突然破裂或血管阻塞情况下引起的相应供血区域脑组织发生缺血、坏死的急性脑血管疾病，是全球致死率较高的疾病之一。包括缺血性和出血性卒中，缺血性脑卒中占85%以上。在中国，随着社会生活节奏和习惯的不断改变，脑卒中的发病年龄层面扩大、发病率增高。脑卒中患者死亡率高、致残率高、预后效果差，造成个人、家庭以及社会的经济负担。因此，早期预防、早期诊断、早期治疗有重要临床意义。目前影像学上对脑卒中的认识趋势正从单纯诊断到复合诊断进行过度，不单单只达到单纯诊断疾病的目的，也逐渐研究总结疾病的MR影像特征与病情评估、粥样硬化斑块情况及预后评价的相关性。

临床上结合DWI和 PWI诊断急性和超急性期脑卒中具有高度的敏感性和特异性。在缺血早期根据两者异常信号区是否匹配来判定患者缺血半暗带的范围以及患者是否适合溶栓治疗。缺血半暗带是指急性脑卒中发生后局部低血流灌注的脑组织在恢复血供后仍可以存活的区域。通常认为半暗带即是PWI与DWI异常信号区域不匹配的范围，半暗带的存在是可以溶栓的指征之一，及时识别和挽救缺血半暗带对于患者临床预后、功能恢复方面极其重要。但是若脑内存在微出血则溶栓后发生出血的机率增大，风险更高，而PWI、DWI均对微出血不敏感，显示欠佳。因此，SWI可以作为补充序列为临床诊断、治疗脑卒中提供更全面的影像学信息。

Johanna等[6]对脑卒中脑内DMV进行研究，对双侧大脑半球的DMV按显示程度分别进行评估，发现DMV显示程度不同，多为不对称分布。同时结合NIHSS和mRs评分，DMV显示越明显患者愈后越差，但是在临床症状上则无法区分患者脑内DMV是否为不对称分布。脑卒中的病理基础是供血动脉及其分支因血栓或粥样硬化所致管腔闭塞或狭窄，相应供血区域血流量减少，同时灌注异常区域可见显著扩张的浅层皮质静脉[13,14]。研究表明若病变侧柔脑膜静脉侧支循环不好则扩张的脑皮质静脉数量较多[15]。大量研究表明大脑中动脉的分支(M1-M6段)梗死，患侧可见显著低信号的软脑膜静脉，同DWI与PWI不匹配的缺血半暗带一样可以预测脑卒中早期病情发展进程[13,14]。Hermier的研究表明良好的侧支循环开放和血栓再通与临床预后显著相关[16]。软脑膜静脉和深部髓质静脉都参与脑内血管脉络的侧支循环与微循环，这证明小静脉的扩张与微循环的开放有关。因此对DMV的研究意义在于不仅对脑卒中的预后有一定帮助也对脑内微循环的改变有一定的预测。

综上所述，SWI图像上DMV不对称的信号改变可作为早期、快速预测脑卒中患者严重程度的附加影像学表现之一，可联合缺血半暗带一起从影像学角度为临床医生提供全面的病情评估、预后评价等信息。

3 DMV在烟雾病中的研究

烟雾病(moyamoya disease，MMD)是一种极其少见的脑血管异常疾病，其特点是双侧颈内动脉终末端、大脑前动脉和大脑中动脉的起始部管腔慢性进行性狭窄或闭塞所致的脑底部穿通支动脉代偿性扭曲、增生，形成类似烟雾状的血管网结构[17]。临床表现多样化，如儿童多表现为短暂性脑缺血发作(TIA)、脑梗死等脑缺血的症状，成人多发生脑出血的症状。MMD诊断方法有很多，其中数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)是公认的诊断“金标准”[18]。该病发病机制尚不明确，有可能与先天遗传因素有关或与后天环境因素有关。

MMD本身的病理生理基础造成了脑内血管形成异常的代偿机制，其中包括由颅外向颅内、后循环向前循环、脑底动脉环的代偿供血机制，而最后一种代偿方式则是MMD的主要代偿机制[19]。脑内侧支循在MMD脑缺血中起着显著的保护作用。侧支循环不好，脑缺血症状明显。反之，若侧支循环丰富则患者可无明显症状。

研究表明临床上表现为TIA或脑梗死症状的MMD患者脑内DMV的数量更多、显影更清晰，而脑血管阻力(cerebrovascular reserve，CVR)则较无症状的MMD患者低，DMV数量越多CVR越低，这说明了MMD脑深部白质区的灌注有一定程度的受损[20]。在SWI图像上DMV显影越明显越说明脑组织氧摄取率的提高和静脉血液的瘀滞，而这两种表现正是脑组织低灌注的结果。正因为脑内低灌注的存在，SWI图像上该区域才能看到显著低信号的引流静脉。所以，显著扩张的DMV可对MMD脑血流动力学、深部白质区灌注受损的程度进行预测。虽然SWI图像对DMV显示是一种无创的影像学手段，DMV的改变对MMD脑血流动力学有一定意义，也可预测MMD的严重程度。但它不能替代其它评估脑血流动力学的检查手段，如CT灌注、PWI以及SPECT(single-photon emission CT)。

4 DMV在多发性硬化中的研究

多发性硬化(multiple sclerosis，MS)也是神经脱髓鞘疾病的一种。MS主要的病理改变是血管周围的炎症、髓鞘的脱失、胶质细胞增生甚至发展到更严重的神经细胞损伤。常规MR检查敏感性较高，但是特异性不高。应用SWI可以明显提高多发性硬化的敏感性，它对静脉敏感的独特成像原理可准确、清晰地显示病灶内及周围小静脉的特征性分布，符合MS组织学上的病理改变。既然MS也是一种脑部神经系统脱髓鞘的病变，那和脑白质脱髓鞘一样，MS脑内也有血流动力异常及缺血的存在。MR灌注成像及PET成像均显示MS明显低灌注的表现如脑血流量降低。

曾春等[21]对MS脑内DMV长度进行评分，分析DMV、颈内静脉与MS的关系发现随着MS病程的延长，脑内DMV发生数量减少、长度缩短等改变越明显。Ge等[22]研究也对MS脑内DMV进行研究，发现其数量明显减少，提示MS最早的病理性病变可能是血管的改变。

5 DMV在脑肿瘤中的研究

虽然目前对DMV在脑肿瘤中的研究鲜有报道，但是DMV对反应脑血液动力学方面的作用已经被证实。脑肿瘤发生时脑内微循环是否发生改变仍有待于研究。肿瘤细胞的生长需要新生血管为其供血。脑肿瘤不仅形态各异，根据肿瘤良恶性的不同瘤体内亦可出现出血、坏死及钙化等多种表现形式。在MR扫描成像中这些表现形式各有不同的组织学信号特征，往往是在同一病灶内并存多种信号。SWI对血液代谢产物、静脉血管结构及钙铁沉积的显示非常敏感，固SWI可同时清晰显示肿瘤瘤体内的各种组织学改变情况，也可清晰显示瘤体内或周围病理性静脉血管。目前，有研究表明肿瘤的良恶性与瘤体内的微血管密度有关[23]。应用SWI判定脑肿瘤内的供血血管情况可有助于临床在术前判定肿瘤的恶性程度并可发现隐匿的恶性肿瘤，如脑胶质瘤分级的判定[24]，也可对脑肿瘤术后恢复情况进行判定，观察肿瘤是否有复发倾向。

综上所述， SWI对显示脑深部髓质静脉有独特的优势，且可对DMV进行半定量、定量或分型等研究。DMV显影程度可反映脑内低灌注情况，对脑缺血性疾病的预后、临床治疗有重大意义。但对正常人、脑肿瘤等DMV显示情况尚未见报道。相信随着SWI技术的不断完善，DMV的研究可应用于更多的脑部疾病中，不断探索DMV的临床意义。

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1003-2754(2016)06-0574-03

R743

2016-04-03；

2016-05-30

(沈阳军区总医院放射诊断科，辽宁 沈阳 110016)

段 阳，E-mail:duanyang100@126.com