脑微出血的磁共振检查与临床意义

任爱军

脑微出血(cerebral microbleeds,CMBs)是指在T2∗加权梯度回波(T2∗-weighed gradient-recalled echo,T2∗-GRE)或磁敏感加权成像(susceptibilityweighted imaging,SWI)上表现为微小的、圆形或椭圆形的均匀低信号灶,是脑小血管病(small vessel disease,SVD)的重要标志。自20世纪90年代以来,随着磁共振技术的发展,CMBs的检出率大幅提高,其重要性逐渐被人们认识。

CMBs的病因复杂,多种相关危险因素参与其形成,如高龄、男性、遗传、糖尿病、脑动脉硬化、脑出血史以及高血压等。微小动脉血管内皮的损伤,造成血脑屏障的破坏、渗透性增加,血浆蛋白如IgG在内皮下沉积,红细胞在内皮下瘀滞聚集,进一步发展造成血管壁的破坏,红细胞外渗,逐渐演变成沉积的含铁血黄素,并被巨噬细胞吞噬,含铁血黄素是一种顺磁性物质,从而在磁敏感序列上表现为低信号[1-2]。小血管损伤往往伴有小血管内的微栓子,这种微栓子常规影像学检查难以发现。脑内微栓子可进一步被血管内皮细胞吞噬并最终进入血管周围间隙,虽然不是直接的CMBs形成原因,但是含有大量红细胞成分的血栓栓子可产生CMBs的信号特点,称为假性CMBs[1,3]。

由于使用的磁共振序列和场强的不一致以及人群样本的不同,CMBs的检出率变化很大,但它通常好发于老年人,并且随着年龄增长,检出率逐渐增加[4]。在一项平均年龄68.5岁的普通人群研究中,CMBs的检出率为24.4%～28.0%[5]；在另一项研究中,80岁以上人群CMBs的检出率为40%[6]。在缺血性中风、自发性脑出血、阿尔茨海默病、血管性认知障碍等多种脑部疾病中,CMBs检出率增加,国内一项研究显示在急性缺血性中风和出血性中风患者中CMBs的检出率分别为46.15%和73.68%,显著高于正常对照组[7]。具有脑血管病高危因素的人群中,随着白质病变评分的提高和腔隙性梗塞数量的增加,CMBs的发生率会从40%提高到70%左右[8]。另外,其他一些直接或间接影响脑小血管的疾病都会引起CMBs[9]。

1 CMBs的磁共振检查技术

磁共振检查能够发现CMBs的一个重要原理是“磁敏感效应”。在主磁场条件下,不同物质对主磁场的磁化反应不同,即磁敏感性存在差异,这造成了局部磁场的不均匀,导致快速的T2∗弛豫,磁共振信号丢失,即T2∗效应,对磁敏感效应敏感的序列能够检测到这种低信号。目前常用的是T2∗-GRE和SWI序列。T2∗-GRE序列是一种没有使用180°聚向脉冲的梯度回波序列,对磁敏感效应非常敏感,能比T2快速自旋回波序列更容易发现CMBs,在这一序列上看到的低信号区要大于真正的含铁血黄素区域,称为图像“开花效应”,而回波时间(echo time,TE)严重影响着开花效应,更长的TE可以使得CMBs病灶显示更大、有利于发现更多的CMBs,但是图像质量会下降,但病灶本身的磁敏感效应不会发生显著改变[10-11]。另外,磁场强度增加,使得磁敏感效应更强、图像信噪比增加,具有较高的空间分辨率的3D技术、较薄的层厚都有利于CMBs的发现[12-13]。

目前检测CMBs最敏感也是最常使用的序列是SWI序列,它采用长TE的高分辨三维梯度回波序列和高级后处理技术来提高CMBs和周围组织的对比度,对CMBs的检测敏感性较T2∗-GRE序列提高3～6倍。磁共振信号经过傅里叶转换包含了强度图和相位图,因为相位图对局部磁场的不均性非常敏感,传统图像只利用了强度图信息,通过高通滤过技术去除大范围的磁场不均匀,就可以充分利用相位图,强度图和相位图相乘结合产生磁敏感图像,其中包含的相位图含有局部体素的磁场不均性信息,T2∗效应得以放大,更容易显示CMBs[12]。有研究发现,通过使用SWI序列,CMBs的检出率从T2∗-GRE序列的23%提高到40%,检查数量也从219个提高到284个[14]。

2 CMBs的磁共振影像鉴别诊断

虽然CMBs由于顺磁性的特点在磁敏感序列上表现为小点状低信号,但与其他一些影像表现相类似,需要仔细加以鉴别。①某些反磁性物质如钙化和铁沉积在T2∗-GRE和SWI图像上都为局灶性低信号,但通常在基底节区出现、双侧对称,在滤过的SWI相位图像上钙化信号相反为高信号[15]。②一些断面上的小血管流空信号很类似CMBs,通过连续层面观察它的线样结构、T2∗-GRE和常规T2SE序列大小一致(无开花效应)来鉴别。小静脉含有脱氧血红蛋白会产生开花效应,它的管状结构有助于鉴别,还可以用最小密度投影的SWI图像清晰显示小血管的线样及连续性来与CMBs鉴别。③部分容积效应,临近颅底的部分容积效应、空气交界区的磁敏感伪影都会影响CMBs的判定,三维技术及薄层有利于减少这些因素的干扰。④海绵状血管瘤是一种边界清楚的没有神经组织的异常扩张的内皮血管,有一个低信号环、内部信号混杂,其中的IV型海绵状血管瘤与CMBs鉴别困难,但其与CMBs不同,在T2和T1像上中央可见点状高信号,伴有低信号环。⑤黑色素瘤。因为黑色素和出血的存在,在T2∗上为低信号,多数情况下,在T1像上为明显的高信号,周围脑组织可有水肿,与CMBs不同。

3 发生CMBs的疾病

3.1 发生CMBs的常见疾病 散发性SVD。SVD是指由于脑小穿支动脉、毛细血管、小静脉病变导致的一系列临床、影像、认知、病理等改变的症候群[16],包含2类：①高血压性动脉血管病,包括脂质透明变性和小动脉粥样硬化,通常影响脑深部灰质和白质的小穿支动脉终末支；②脑淀粉样变血管病(cerebral amyloid angiopathy,CAA),是一种与年龄相关的病变,以β淀粉样蛋白在脑皮层、柔脑膜、灰白质交接区的小动脉、毛细血管中膜和外膜逐渐沉积为特征。

病因不同CMBs在脑内的分布也不同,高血压性动脉血管病的CMBs主要分布在脑深部,如脑干、丘脑、基底节区和小脑,而CAA的CMBs主要分布在皮层、皮层下区,枕叶多发[3,17]。高血压是CMBs的一个重要危险因素,高血压引起的血管病理改变不仅会造成腔隙性梗塞、白质病变、大范围的有症状的脑内出血,还能引起CMBs[4-5,17],脑深部及幕下的CMBs的出现往往提示高血压性小血管病的存在。高血压性脑出血常位于深部脑组织,而CAA引起的脑出血常位于脑叶,T2∗-GRE和 SWI通过检测CMBs的存在可以判断脑出血的潜在原因,同时避免一些潜在的侵袭性检查,如数字减影血管造影,当然诊断时要综合考虑高血压、CAA合并存在的可能[18]。

CAA的脑内小血管的改变,对应着相关的CMBs脑叶分布特点,特别是颞叶、枕叶,CMBs的存在与否也成为CAA诊断的Boston标准的重要指标[19],T2∗-GRE对CMBs的检测显著提高了CAA诊断的敏感性和特异性,SWI的应用提高了CMBs数量的检出,进一步提升了CAA的准确性。CAA不仅可以造成脑叶出血,还是诸多疾病的病因,如认知障碍和痴呆、快速进展的认知和神经功能下降、短暂性神经症状发作等,在常见的痴呆类型阿尔茨海默病患者中,脑叶CMBs发生率超过20%(15%～32%)[20],文献报道最高发生率达到48%[21],CMBs在阿尔茨海默病、路易体痴呆、额颞叶痴呆都呈现脑叶分布的特点[22],这表明CAA和CMBs能直接影响着神经退行性变的发生发展。

3.2 发生CMBs的少见疾病 ①伴有皮层下梗塞和白质脑病的脑常染色体显性动脉血管病。该病是一种遗传性疾病,以脑室周围、胼胝体、外囊和颞叶前部白质病变为影像学特征,在一项大型队列研究中,CMBs的发生率为35%,主要累及丘脑、其次是脑干、基底节区、颞叶及枕叶的皮层及皮层下区[22]。②COL4A1基因突变。该病是一种引起小血管病变的单基因疾病,造成小血管基底膜的完整性不能保持,超过一半的患者会有CMBs,主要分布在深部白质、灰质核团、脑干和小脑[23]。③Moyamoya病。该病以颈动脉颅内段及其分支慢性进展性阻塞为特征,CMBs在这类患者中的发生率为44%,主要分布在脑室周围、颞叶皮层下、基底节区,多发CMBs强烈提示脑出血的可能[24]。④可逆性后部脑病综合征(posterior reversible encephalopathy syndrome,PRES)。该病是由多种原因造成脑组织的血管源性水肿,形成以顶枕叶对称性异常信号为特征的病变。出血并不是PRES的常见表现,但是在一项研究中,58%的患者会出现CMBs,提示PRES患者存在血管内皮的损伤[25]。⑤胶质瘤放疗后。胶质瘤放疗不仅造成了肿瘤细胞损伤,同时也会造成正常脑组织小血管的损伤,通透性的增加,逐渐出现肿瘤部位以外的CMBs[26]。⑥弥漫性轴索损伤。在脑的旋转加速或减速运动造成的轴索损伤中,CMBs通常发生在灰白质交界区,特别是额、颞叶以及胼胝体区域。⑦感染性心内膜炎。社区获得性感染性心内膜炎中,CMBs的发病率为54%,主要分布在脑皮层脑沟内,可能与霉菌性小动脉瘤形成有关[27],提示脑叶出血的可能。⑧心房粘液瘤和心脏瓣膜术后。由于抗凝剂的使用及心肺旁路的形成,部分患者会出现CMBs。⑨血液系统疾病。多种血液系统疾病伴随的小血管的损伤增加了缺血性中风、脑出血和CMBs的风险。在阵发性夜间血红蛋白尿、Sneddon综合征、特发性血小板减少性紫癜、播散性血管内凝血患者都有出现CMBs的报道[9]。⑩肾脏病变。慢性肾功能不全以及急性缺血性中风患者的肾功能损害程度都与CMBs的出现有明显的相关性[9]。

4 CMBs的临床相关性

作为一种潜在的出血性血管病理改变标志,CMBs与症状性脑内出血的关系一直是研究热点。CMBs是SVD发病机制的一个重要节点,小血管的损伤进一步发展有可能导致血栓形成,也可能由于雪崩效应,造成血管破坏、症状性出血形成。众多研究表明了脑叶CMBs预示着患者存在未来脑出血的高风险。在一项94例脑叶出血患者的研究中[28],基线存在 1、2、3～5、6个及以上出血灶(脑出血+CMBs)的患者,3年累积再出血风险分别为14%、17%、38%、51%。同样,在一项908例缺血性中风的研究中,基线没有、1、2～4、5个以上 CMBs的患者,26个月再出血的危险分别为0.6%、1.9%、4.6%、7.6%[29]。在一项集合了1 461例脑出血和3 817例缺血性中风或短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack,TIA)患者的系统综述中发现：与自发性脑出血相比,CMBs更多出现在华法林引起的脑出血患者,在768例抗血栓治疗(抗凝剂或抗血小板药物)患者中,基线存在CMBs的患者未来发生脑出血的风险显著增高[30]。越来越多的证据表明,CAA是抗凝引起的脑出血的危险因素,所以CMBs的有效检出会深刻影响着临床抗凝治疗措施,也必将是未来研究的热点[31]。自发性CAA的脑出血和溶栓治疗引起的脑出血有共同的特征：好发于脑叶、形态多样、高龄、与痴呆和白质病变存在相关性[32]。虽然研究结果不甚一致,但在接受溶栓治疗的缺血性中风患者,磁共振检查如果发现CMBs,高度提示脑出血危险,荟萃分析也表明有CMBs的溶栓治疗患者症状性脑出血的风险有增加趋势[33]。

要强调的是CMBs不仅会预示着脑出血的发生,还提示缺血性中风的风险增加。在欧洲一项487例TIA或缺血性中风患者的随访研究中,有脑叶或混合部位CMBs的患者再缺血事件风险要高于脑出血的风险[34]。对伴有房颤缺血性中风患者随访2.5年,有CMBs的患者死亡率(41.9%)明显高于无CMBs患者的死亡率(31.8%),多发CMBs是缺血性中风的独立预测指标,对房颤患者使用抗凝剂,要十分小心,因为同时存在出血和梗塞的可能[35]。急性缺血性中风患者,由于血管内皮功能障碍,可导致快速出现新发的CMBs,突然的血压升高加速了血液的外渗,某些药物如溶栓药、抗凝剂、抗血小板药物的使用也有可能促进了CMBs的发展[36]。

5 CMBs与认知功能

CMBs是SVD一个重要标志,SVD是血管性认知功能障碍和痴呆的一个重要原因,因此CMBs也对认知功能有直接的影响。针对不同人群、不同的疾病起点、不同的严重程度的研究力图发现CMBs对认知功能的影响,研究表明脑血管患者的CMBs与执行力、速度、注意力功能障碍都存在关联[37]。多发CMBs,特别是脑叶分布的CMBs与认知功能恶化有关[38],执行力下降的中风或TIA患者在额叶和基底节区有更多的CMBs。考虑到CMBs的广泛分布及其与众多小血管病病理改变和相关危险因素的关系,CMBs与认知功能的关系还需要进行大样本和严格控制相关因素影响的研究。

综上所述,CMBs逐渐成为SVD重要的影像学标志,随着磁共振技术的进步,检测敏感性的提高,特别是SWI序列的应用,越来越多的人包括不同的患者、健康人群检测出CMBs。CMBs有效检出与评价有助于临床医生发现潜在的小血管病因、评价疾病的严重程度、预测出血或缺血性中风风险,影响治疗决策。CMBs的重要性逐渐被人们认识,CMBs是如何影响治疗决策、它与其他小血管病表现的确切关系、作为独立因素对认知和神经功能障碍的影响是未来研究的方向。