终末期肾病脑灌注改变的影像学研究

吴龙， 郑罡， 张龙江 综述 张宗军 审校



·综述·

终末期肾病脑灌注改变的影像学研究

吴龙， 郑罡， 张龙江 综述 张宗军 审校

终末期肾病患者常伴有贫血、高血压、动脉硬化等多种并发症，严重威胁了患者的生命健康；研究发现终末期肾病患者的脑灌注变化情况与其并发症关系密切，对于评估心脑血管意外以及认知功能障碍等具有重要意义。近年来影像医学发展迅速，特别是磁共振成像技术和核医学成像技术能够比较准确的反应脑血流量的改变情况。本文简述了近期终末期肾病患者脑灌注改变的影像学研究进展。

肾病； 灌注成像； 磁共振成像

全球约有8%～16%的普通人患有慢性肾病(chronic kidney disease，CKD)，近些年来越来越多的CKD患者发展为终末期肾病(end stage renal disease，ESRD)需要接受透析治疗，这已经成为一项全世界的公共卫生问题[1]。ESRD是慢性肾功能不全的终末期阶段，患者肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GFR)明显降低，当GFR低于15.0 mL/min/1.73m2时可诊断为ESRD[2]。ESRD患者常因促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)分泌不足而出现贫血，这是肾性贫血的最主要原因[3]；另外患者还常常伴有严重的高血压和动脉硬化，这大大增加了患者发生心脑血管意外的风险，据统计ESRD患者发生心脑血管意外的风险是普通人的30倍[4]。有研究发现终末期肾病患者的脑血流量(cerebral blood flow，CBF)变化情况与其并发症关系密切，如Zheng等[5]的研究证实伴有贫血的青壮年ESRD患者CBF是明显增加的，并且与认知功能降低有关。本文就终末期肾病患者脑灌注改变的影像学研究及进展进行综述。

常见并发症与CBF改变的关系

贫血是ESRD患者常见的并发症，EPO分泌不足是导致贫血的最主要原因[6]；贫血时血液的载氧能力降低，导致了脑组织的供氧不足，人体通过增加CBF来缓解大脑的缺氧状况，当患者的贫血状况得到改善后CBF也随之下降。ESRD患者常因水钠潴留、肾素-血管紧张素-醛固酮系统的激活以及抗贫血药物的使用等引起不同程度的高血压；在单纯慢性高血压患者中由于脑动脉阻力以及脑灌注压增高导致CBF下降；长期的血压增高使心脏负担持续性加重，最终导致心力衰竭，有研究指出控制高血压对于提高ESRD患者生存率具有重要意义[7]。动脉硬化是一个复杂的过程，在ESRD患者中除高血压、高血脂、高血糖外，钙磷代谢障碍也是重要危险因素；另外新近的研究表明长期接受透析治疗的ESRD患者常表现出一种微炎症状态，患者并没有病原微生物感染的病史，也没有红、肿、热、痛等明显的感染征象，但呈现出持续的炎症因子的升高，这种微炎症状态可以引起血管损伤并进而诱发动脉硬化[8]。动脉硬化导致了脑血管壁顺应性降低、管腔狭窄甚至闭塞使CBF降低导致脑供血不足。

CBF常用的影像学检查方法及相关的影像学进展

1.磁共振成像技术

磁共振脑灌注成像包括动态磁敏感对比增强(dynamic sucstability contrast，DSC)和动脉自旋标记(artery spin labeling，ASL)两种方法，ASL又可以分为连续型、伪连续型和脉冲型；主要参数包括局部脑血流量(regional CBF，rCBF)、局部脑血流容量(regional CBV，rCBV)、平均通过时间(mean transit time，MTT)等。ASL技术利用动脉血内水中的氢质子作为内源性的示踪剂，根据标记的氢质子流量与脑的灌注成比例的原理获得脑灌注图像，实现对的CBF定量测量，然后通过与对照组进行比较(正常人或自身的前后对照)，可以用来反映脑组织的微血管分布情况及血流灌注的改变情况，并且可以通过与临床精神量表相结合用于分析认知功能障碍的发病机制。正常人体存在一种脑血流自动调节能力[9](cerebral autoregulation，CA)当血压在一定范围内波动时可以使脑血流量保持相对稳定，它反应了脑内微动脉血管的调节能力；ESRD患者常伴有CBF的明显改变，提示CA功能损伤，这与高血压引起的脑中风密切相关[10]，当高血压纠正时CA功能可以得到部分修复，因此观测ESRD患者CBF的改变情况对于评估脑中风的风险性有重要意义；另外Prohovnik等[11]利用ASL等技术发现长期透析治疗的ESRD患者发生不明原因的脑中风和认知障碍与CBF减少具有一致性。ESRD患者肾功能损伤严重，常规磁共振灌注检查中使用的对比剂可能会加重肾脏功能的损伤，因此DSC在慢性肾功能不全患者研究中少有报道；相比之下ASL具有无需使用对比剂、可重复性高、操作简单、无创等优点，被广泛的应用到脑缺血性疾病及脑肿瘤血供等方面的研究当中，其在脑部疾病的研究中可以与DSC相媲美[12]。

血氧水平依赖功能磁共振成像包括任务态(task-fMRI)和静息态(resting-state fMRI，rs-fMRI)两种形式。task-fMRI需要给被检查者不同的活动刺激，使相应的脑区得到激活，使该脑区信号增强；rs-fMRI反映的是人在清醒的安静状态下自发的脑活动，其基本研究在于功能链接分析，对于研究各种不同原因引起的认知障碍具有重要意义[13]。长期接受透析治疗的ESRD患者常伴有认知功能障碍和不同程度的脑萎缩[14]，Zheng等[15]通过将ESRD患者同正常对照组进行比对发现半数以上的异常功能链接涉及到前额叶，而前额叶被用于策划复杂的认知行为、个性表达、个人决策以及缓和社会行为等，该结论与Kamata等[16]发现的长期血透的ESRD患者会出现脑灌注不足且较正常人出现明显的额叶萎缩，透析时间越长萎缩越明显的结论相吻合，为ESRD患者的认知功能障碍的发生机制提供了影像学依据。

磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)发展十分迅速，常见的MRA技术有时间飞跃(time of flight，TOF)，相位对比和对比增强(在ESRD患者的检查中使用比较谨慎)。MRA可以比较直观的显示患者的血管结构，可以用来判断和评估狭窄部位以及狭窄程度[17，18]；斑块形成时MRA图像上显示管壁不光滑，可见突向腔内的半月型或环形斑块，富含脂肪的坏死核在T1WI上呈高信号，在T2WI上呈低信号；纤维帽在T1WI上呈等或稍高信号，在T2WI上呈高信号；TOF序列上纤维环为低信号，当破裂时表现为相对的高信号[19]；MRA可以准确的显示和诊断粥样硬化斑块，并且无辐射可重复性高，已被广泛的应用到了临床实践中。

2.超声血管检查

颈部动脉超声检查是诊断和评估ESRD患者血管病变的常用方法，其优点在于操作简单并且无创、无辐射。在M型超声图像上根据回声强弱可将颈动脉壁分为3层，内层为中等回声，中间为低回声，外层为高回声，据此可以在超声图像上测量颈动脉内-中膜厚度(inteima media thickness，IMT)，研究显示IMT与冠心病、高血压的严重程度密切相关[20,21]，正常IMT<0.8 mm，大于>1.3 mm便可以认为有斑块形成，斑块常向管腔内突起，不同类型的斑块回声强度不同，软斑多为中或低回声，硬斑多为伴有声影的强回声；颈部动脉超声检查可以早期的发现IMT的改变情况，对于评估血管的狭窄程度、脑灌注的改变以及发生心脑血管意外的风险性都有重要意义。

3.CT脑灌注成像、CT血管造影和数字减影血管造影

CT灌注成像是通过静脉注射对比剂的同时进行连续动态的扫描，以此获得所选感兴趣层面内每一像素的时间-密度曲线，然后根据此曲线利用计算机处理得到rCBF、rCBV、MTT、峰值时间(time to peak，TPP)等血流动力学参数用以评价脑组织的灌注状态，如当急性脑梗死发生时典型表现为rCBF和rCBV下降，MTT和TTP延长；TTP延长主要为血流速度减慢的结果，对缺血最为敏感；MTT对异常的脑血流灌注比较敏感，可以用于区分正常脑组织和缺血脑组织；rCBF和rCBV可以用来评估缺血的严重程度，当rCBF轻度减低而rCBV轻度增高时提示有缺血发生，当两者都出现下降时提示有梗死的危险，当下降明显时表明发生了不可逆的梗死。

CT血管造影(CT angiography，CTA)可以得到清晰直观的血管影像，对闭塞性血管病变可提供重要且可靠的诊断依据[22]；动脉硬化的管壁在CTA图像上可以看到多发或单发的高密度钙化灶，若有管壁增厚则提示软斑形成，当血管局部出现显影欠佳或远端未见显影则提示管腔狭窄严重甚至闭塞。数字减影血管造影技术是当前血管病变检查的重要方法之一，但其创伤性较大且操作复杂，相比之下CTA检查操作无创且简单快捷，其图像质量也达到了临床的诊断需要[23]。

4.核医学成像

核医学常见的成像技术包括单光子发射计算机断层成像术(single-photon emission computed tomography，SPECT)和正电子发射断层成像术(positron emission tomography，PET)。SPECT技术能够提供患者脑血流及代谢等方面的信息，可被用于ESRD患者认知功能障碍的研究；PET是核医学领域的先进技术，其基本原理是将放射性核素标记的某种物质(最常用的是18F-FDG)注入人体后，通过观察不同组织对其的代谢情况来评估组织代谢及血流变化等情况。 核医学成像技术对于观测ESRD患者的CBF改变情况具有重要的价值，如Isshiki等[24]利用SPECT技术发现长期透析治疗的ESRD患者其rCBF都是明显下降的，这可能与CKD患者痴呆的发生有关；另外其对缺血性脑血管意外，癫痫致痫灶的定位，判断脑肿瘤的血运等也有很高的诊断价值，但其检查费用昂贵，可重复性差，具有放射性等因素一定程度上限制了其在相关领域的发展。

总结和展望

通过联合MRI、CT、超声以及核医学等多种影像学技术可以多方面多层次的解释ESRD患者的各种临床表现。不同方式的脑灌注成像已经被广泛的应用于脑缺血性、占位性疾病的诊断和预后评估当中，但在脑卒中多发的ESRD患者中进行的预防性检查和研究较少，尤其是在年龄较大的患者当中；另外ASL等技术与临床精神量表相结合发现ESRD患者认知功能降低和脑灌注改变关系密切，该结论所涉及到的脑区(如大脑前额叶等)与静息态功能磁共振所得到的结论基本一致，但仍未阐释清楚其详细的变化机制，如血液中氧的递送和脑组织氧摄取的变化情况对其的影响。总之随着越来越多新技术的产生和应用，对ESRD患者脑灌注增高或减低机制的研究将有利于ESRD相关心脑血管疾病的早期诊断及预后评估。

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210002 南京，徐州医学院医学影像学院(吴龙)；南京军区南京总医院医学影像科(吴龙、郑罡、张龙江)

吴龙(1990-)，男，河北廊坊人，硕士研究生，主要从事医学影像诊断及研究工作。

张宗军，E-mai:13814020968@163.com

国家自然科学基金项目(81471644，81101039)；中国博士后基金(2014T71014，2015M570436)

R692; R445.2

A

1000-0313(2016)10-1013-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.10.026

2015-10-28

2016-02-15)