磁共振弥散张量成像对脑小血管病变的诊断效能研究*

2020-12-05冯天保

中国医学装备 2020年11期

许超冯天保韩炜俞茜

脑小血管病(cerebral small vessel disease，SVD)是指脑小血管的各种病变所导致的临床、认知、影像学及病理表现的综合征，主要包括多发腔隙性脑梗死、皮质下动脉硬化性脑病、皮质下动脉硬化性白质脑病及脑淀粉样血管病等[1]。SVD的发生及发展是众多危险因素所共同导致，其中高血压及年龄是最为明确的危险因素[2]。近年的研究发现，SVD与脑卒中、认知及情感障碍、步态不稳及老化血管性痴呆及老年人慢性血管性认知障碍等诸多疾病密切相关，因而SVD的研究成为国际卒中界及国内脑血管病研究的重点[3]。

磁共振弥散张量成像(diffusion tensorimaging，DTI)[4]是一种新的无创性白质纤维束成像的功能性磁共振技术，可以反映大脑中与中风、精神分裂症、多发性硬化症及阅读障碍有关的细微反常变化，还可揭示脑瘤与神经细胞连接，引导医疗人员进行大脑手术[5-6]。目前，临床常应用于脑缺血、脑白质疏松及弥漫性轴索损伤，反映大脑的发育、成熟和退化等[7]。近年研究发现，DTI在判断SVD方面有一定的指导作用[8]。为此，本研究分析探讨DTI对SVD的诊断效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2020年1月延安大学附属医院心脑血管分院与延安大学附属医院救治的86例SVD患者，其中男性46例，女性40例；年龄32～54岁，平均年龄(45.15±5.10)岁；平均体质指数(body mass index，BMI)为(21.12±1.45)kg/m2，平均病程为(5±3.50)d。依据成像序列上的不同信号表现将其分为急性期梗死组(12例)、慢性期梗死组(30例)及慢性缺血灶组(56例)3组。本研究经医院伦理委员会审核通过，所有患者均签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①均经CT或MRI等检查证实，影像学有腔隙性脑梗死或脑白质疏松、脑微出血及扩大的血管周围间隙；②所有患者无皮质下及分水岭梗死，皮质下无直径＞15 mm的病灶；③患者无明显颈动脉狭窄；④患者神志清且配合检查；⑤病灶均为非对称性，即病灶为单侧或病灶影像区无病灶者；⑥无脑外伤、脑占位性病变等其他疾病。

(2)排除标准：①患者存在颅内肿瘤、颅脑闭合性损伤及多发性硬化等损伤中枢神经系统的疾病；②患者心、肝、肾等重要器官存在严重功能紊乱；③患者认知功能存在一定程度的损伤；④嗜酒、吸毒或其他精神性药物滥用者；⑤存在明显的视力、听力障碍，不能配合完成相关神经心理学检查；⑤因其他原因终止本次研究。

1.3 仪器设备

采用3.0T MAGNETOM Verio型MR扫描仪(德国西门子公司)。

1.4 检查方法

所有患者采用3.0T MAGNETOM Verio型MR扫描仪进行DTI检查。

(1)常规MRI检查：包括液体衰减反转恢复序列：①T1加权成像(T1weighted image，T1WI)，重复时间(repetition time，TR)为1875 ms，回波时间(echo time，TE)为24 ms；②T2加权像，TR为8600 ms，TE为165 ms；③矢状位T1WI，TR为2956 ms，TE为24 ms；④横断位螺旋桨成像T2WI，TR为5000 ms，TE为93 ms；⑤弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)，TR为5000 ms，TE为75.9 ms。

(2)DTI检查：采用平面回波序列，在15个方向行弥散权重采集，弥散梯度因子b值取1000 s/mm2，轴位扫描，层距为0 mm，层厚为5 mm，层数为28层，视野为2 4 c m×2 4 c m，激励次数(N E X=1，TR/TE=6600 ms/87.6 ms)，扫描时间为130 s。

1.5 观察与评价指标

(1)图片处理：原始图像传入西门子多功能图像工作站(Leonardo，Siemens)后，运用软件对DTI原始图像进行处理。调节图像的形态、图像阈值并行降噪处理，通过计算系统自动生成平均弥散系数(average diffusion coefficient，DCavg)图和各向异性分数(fractional anisotropy，FA)图。

(2)计算DCavg及FA值：选择侧脑室周围、基底节区和半卵圆区中直径＜15 mm的病灶中感兴趣区域(region of interest，ROI)，范围为20～50 mm2，根据Functool软件的对称轴，划取对侧相应区域同样大小ROI的正常脑组织，分别测量病区及正常脑组织的DCavg值和FA值。

(3)弥散张量纤维束成像(diffusion tensor tractography，DTT)：运用软件的白质纤维素示踪功能，在FA图像上放置ROI，显示双侧皮质脊髓束图。ROI放置在两侧大脑脚处、两侧内囊后肢前2/3处，观察双侧皮质脊髓束的完整及疏密情况，分析病灶对皮质脊髓束的影响。

1.6 统计学方法

采用SPSS20.0软件进行统计学数据分析。所有计量资料均符合正态分布，以均值±标准差()表示，组间比较采用独立样本t检验；采用Pearson相关分析法分析DCavg及FA值的关系。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 SVD患者3个层次病灶及健灶的DCavg及FA值比较

在86例患者中共发现SVD病灶98个，其中SVD病灶患区的DCavg值明显高于健侧，FA值明显低于健侧，差异有统计学意义(t=3.392，t=25.490；P＜0.05)；大脑脚患区的DCavg值明显高于健侧，内囊后肢患侧的FA值明显低于健侧，差异有统计学意义(t=4.323，t=11.320；P＜0.05)；大脑脚两侧FA值及内囊后肢两侧的DCavg值差异无统计学意义(P＞0.05)，见表1。

表1 SVD患者3个层次病灶及健灶的DCavg及FA值比较()

注：表中SVD为脑小血管病；DCavg为平均弥散系数；FA为各向异性分数

2.2 SVD患者病灶MR成像表现

在98个病灶中，75个病灶表现为纤维束走行自然、形态完整，13个病灶表现为纤维束受压、推移，10个病灶表现为纤维束中断，见图1和图2。

图1 右侧脑室旁急性期脑梗死患者MR成像

图2 右侧放射冠急性期梗死患者MR成像

2.3 病灶MR成像3组之间DCavg及FA值比较

根据患者T1加权成像(T1weighted image，T1WI)、T2WI及DWI序列上的不同信号表现，急性期梗死组T1WI呈等信号及低信号表达，T2WI呈高信号表达，DWI高信号表达；慢性期梗死组T1WI呈低信号表达，T2WI呈低信号表达，DWI成像呈等信号及低信号表达；慢性缺血灶组T1WI呈等信号及低信号表达，T2WI呈高信号表达，DWI呈低信号表达。DCavg及FA值显示，3组患灶DCavg值差异无统计学意义(F=1.480，P＞0.05)；FA值在3组患灶差异有统计学意义(F=796.360，P＜0.05)，组间比较差异有统计学意义(t=3.789，t=33.228，t=52.439；P＜0.05)。采用Pearson相关分析得出，DCavg与FA呈明显负相关(r=-0.561，P＜0.01)，见表2。

表2 病灶MRI成像分组之间的DCavg及FA值比较()

注：表中DCavg为平均弥散系数；FA为各向异性分数

3 讨论

SVD是脑血管病的一种亚型，主要累及向基底节和放射冠供血等穿支动脉，此类血管完全闭塞会导致腔隙性梗死，不完全闭塞会使脑白质损害，因此临床症状以认知功能障碍或痴呆为主，其中血管性认知障碍最为常见[9]。随着人口老龄化情况的严重及人类生活水平的提高，SVD的发病率逐年上升，并日益受到关注[10]。

DTI是DWI的发展和深化，能有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法，是利用组织中水分子扩散运动存在的各向异性来探究组织超微结构的成像方法，主要用于脑部的观察、追踪，脑发育和脑认知功能的研究，脑疾病的病理变化以及脑部手术的术前计划和术后评估等[11]。DTI最常用的参数为DCavg和FA。DCavg是反映水分子扩散能力的一种指标，FA是弥散各向异性与整个弥散的比值，其大小与髓鞘的完整性、纤维致密性及平行性有密切关系，反映白质纤维束的完整程度[12]。DTT是一种无创性显示活体白质纤维束走行结构、与病灶位置关系及受损情况的方法，主要用于研究活体神经纤维通道的结构、位置、轨迹、形状、局部解剖及连接情况[13]。本研究中SVD的患侧DCavg值明显高于健侧，FA值明显低于健侧，且患侧DCavg值与FA值呈负相关关系，提示SVD病灶区域存在脑白质纤维束结构的病理改变。FA值在3组患灶差异有统计学意义，其中慢性期梗死组FA值明显低于慢性缺血灶组，提示慢性期脑梗死的纤维束破坏程度大于慢性期缺血性灶。

邓少烽等[14]研究表明，DCavg值和FA值与执行功能、信息处理的速度和工作记忆等认知能力关系密切，因此FA值被认为是比T2WI更好地反映认知能力的指标。皮质脊髓束是脑内较大的白质纤维束，主要支配肢体运动功能，因此SVD患者出现一定程度的肢体功能障碍，可能是皮质脊髓束出现不同程度的损伤所致。杨名霞等[15]研究认为，皮质脊髓束与病灶的空间关系对患者的运动功能及预后情况存在重要意义。本研究中通过DTT技术获得患者的皮质脊髓束图像，了解皮质脊髓束的数量、走向及受损影响程度，患者多为单个SVD病灶，其对皮质脊髓束的数量、走行等情况影响不大，但发现大脑脚处的DCavg值、内囊后肢处的FA值存在明显差异，表明SVD病灶对皮质脊髓束存在一定程度的损伤，但其对皮质脊髓束的损害程度仍不足以产生明显的临床症状。