MRI 动态增强扫描在脑小血管病诊断中的应用进展

陈晓宇，王希明

（1.苏州大学医学部第一临床医学院，江苏 苏州 215006；2.苏州大学附属第一医院放射科，江苏 苏州 215006）

脑小血管病（cerebral small vessel disease，cSVD）是临床常见的一种缓慢进展的脑部血管疾病，主要影响大脑小动脉、微动脉、微静脉和毛细血管［1］。血-脑脊液屏障的破坏、通透性增强是cSVD 的起点［2］。血-脑脊液屏障是指血液与神经细胞之间的三层结构，即毛细血管内皮细胞及其细胞间的紧密连接（基膜和神经胶质膜）［3］。血-脑脊液屏障的完整性随衰老缓慢下降，在痴呆和小血管疾病患者中更严重。血-脑脊液屏障功能衰竭在cSVD 及阿尔茨海默病等与年龄相关的疾病中起着关键作用，且比缺血这个假说能更全面地解释许多影像学和病理学现象［4］。cSVD 影像学特征包括近期皮质下小梗死、腔隙性梗死、白质高信号（white matter hyperintensities，WMH）、血管周围间隙扩大（enlarged perivascular spaces，EPVS）、脑微出血（cerebral microbleeds，CMBs）和脑萎缩［5］。

MRI 动态增强扫描是目前研究血-脑脊液屏障渗透率最常用的方法，其图像参数变异系数较低，可重复性较好；且随扫描时间延长，可重复性系数降低，即扫描时间越长，可重复性越高［6］。MRI 动态增强扫描是利用快速的MRI 序列获取对比剂注射前后的图像，来显示对比剂进入组织并最终被清除的过程，可反映组织灌注程度及血管通透性。现阶段用于MRI 动态增强扫描数据分析的方法主要包括半定量和定量分析。半定量分析主要是分析ROI 内组织的TIC，无需选择与组织相匹配的药代动力学模型，常用的半定量参数有AUC、达峰时间、最大信号强度、最大斜率、廓清速率等；定量分析需选择与组织血供状态相匹配的药代动力学模型，常用参数有正向容量转移常数（Ktrans）、反向速率常数（Kep）、细胞外间隙容积分数（VL）、血管内血浆容积分数（VP）等。Ktrans表示对比剂从血管扩散至组织间隙的过程，即对比剂的摄取；Kep描述的是对比剂返回至血管内廓清的过程［7］。MRI 动态增强扫描结合示踪动力学模型被广泛应用于评估体内组织的灌注情况和通透性，因为对比剂易在细胞外空间积聚，而Patlak 模型被认为是最适合拟合低渗透数据的模型［8］，这是目前鉴别血-脑脊液屏障通透性改变与cSVD 相关或与年龄相关的最好方法。

1 近期皮质下小梗死和腔隙性梗死

近期皮质下小梗死是指皮质下几周内发生的直径＜20 mm 的病变，可演变成腔隙性梗死或在T2WI上未见明显软化的高信号，或可能消失；腔隙性梗死是直径3～15 mm 的圆形或卵圆形、充满液体（类似于脑脊液信号）的腔隙［5］。

Taheri 等［9］使用Patlak模型获得对比剂 从血管进入组织的速率Ktrans，从健康对照受试者的集合数据中获得正常血-脑脊液屏障渗透系数的上限和置信区间（95%CI），Ktrans正常值定义为对照组数值95%范围的上限；而皮质下缺血性血管病（subcortical ischemic vascular disease，SIVD）患者Ktrans值高于正常阈值，其血-脑脊液屏障通透性明显高于健康对照组（P＜0.05），且脑脊液白蛋白水平也因血-脑脊液屏障通透性增加而升高。MRI 动态增强扫描和白蛋白指数说明SIVD 患者血-脑脊液屏障的破坏，提示SIVD 的病理改变与血-脑脊液屏障的通透性增加有关。研究表明，腔隙性梗死或轻度皮质缺血性卒中后3 年，WMH 越多、年龄越大、血-脑脊液屏障通透性越高，其预后愈差［10］。

2 WMH

WMH 是排除其他疾病（如多发性硬化、白质营养不良等）所致的脑白质异常，脑白质区域内出现T2WI 高信号、T1WI 等或低信号的病变［5］，好发于深部脑白质和脑室旁，临床多采用Fazekas 量表进行评分。WMH 是老年人常见的神经影像学表现，一般呈双侧、对称分布。年龄是WMH 面积增大的危险因素，但原始WMH 面积也与其进展有关，往往原始面积越大，WMH 进展越快［11］。

研究表明，认知功能随WMH 和深部核团的渗漏率增加而下降，血-脑脊液屏障完整性受损参与了WMH 的发病机制，也是导致认知功能障碍一系列病理过程的一部分［11］。由于WMH 的存在和年龄的增加，正常白质逐渐出现WMH，表明白质的损害正在加剧，间质中水增加是WMH 病理的主要过程，血-脑脊液屏障渗漏可能先于WMH 出现［12］。Taheri 等［9］发现，渗漏率增加区域在WMH 范围内，而渗透率最高处在WMH 的中心。Wong 等［13］画了3 个ROI：正常白质区、WMH 区和正常灰质区，分别计算渗漏量VL、渗漏率Ktrans和脑血流量（cerebral blood flow，CBF）的平均值，发现WMH 区的VL、Ktrans高于正常白质和灰质，WMH 区的CBF 低于正常白质和灰质，差异有统计学意义；在WMH 区周围，越靠近WMH，VL越高，CBF 越低。与正常白质和灰质比较，WMH 区渗漏率更高，渗漏体积更大，说明血-脑脊液屏障在WMH 附近逐渐受损；血-脑脊液屏障的损伤和CBF 的降低在接近WMH 时最强，而远离WMH 时则不明显。

Zhang 等［14］对cSVD 患者行MRI 动态增强扫描和神经心理学测试，选择正常白质区、WMH 区和灰质区作为ROI，分别得到渗漏率Ktrans、渗漏量VL及认知领域的整体认知、执行功能、信息处理速度和记忆能力评分，寻找血-脑脊液屏障渗漏与认知能力及WMH 体积之间的关系；发现在cSVD 患者中，正常白质区和WMH 区中较高的Ktrans与认知领域的执行功能及信息处理速度降低存在显著相关性，灰质区中较高的Ktrans与认知领域的记忆降低存在显著相关性，表明cSVD 患者的认知功能障碍可能与血-脑脊液屏障渗漏有关。本研究中，较大的WMH 体积与较低的Ktrans之间存在相关性，但还需进一步研究。利用同一批影像学资料，Zhang 等［15］研究WMH 渗漏横断面发现，cSVD 患者在正常白质区、灰质区和WMH区，表现出更大的细微渗漏区，这一发现表明cSVD患者脑组织渗漏的空间体积明显增大，而与健康对照组相比，渗漏率差异无统计学意义。这与另一研究的结果［16］相悖，原因可能是前者［15］在 病例选择时未排除卒中患者，而卒中可导致血-脑脊液屏障的破坏。

白质疏松症是一种神经传导纤维脱髓鞘疾病，CT 表现为脑室周围低密度影，T2WI 或FLAIR 呈高信号［17］。在cSVD 患者中，白质疏松症患者脑白质的AUC 最大，AUC 与白质疏松程度呈正相关［2］，说 明cSVD 白质疏松症患者脑白质的血-脑脊液屏障通透性增加，此结论可能为今后的临床治疗提供新方法。

3 EPVS

EPVS 是动脉、小动脉、静脉和小静脉周围的脑外液体空间的延伸。随着患者年龄的增加，血管周围间隙会变得越来越明显，EPVS 信号强度与所有序列上的脑脊液信号强度相似；因其与血管平行，在平行于血管的层面呈线性异常信号；在垂直于血管的层面呈圆形或卵圆形，直径通常＜3 mm［5］；在轴向T2WI中，表现为半卵圆中心和基底节区的圆形或管状高信号［5］。

一项关于EPVS 的横断面研究，将半卵圆中心和基底节区的EPVS 作为ROI，采用5 分视觉评分量表（0 分，无EPVS；1 分，1～10 处EPVS；2 分，11～20 处EPVS；3 分，21～40 处EPVS；4 分，＞40 处EPVS）分别评估半卵圆中心和基底节区EPVS 的严重程度，分为低级别（0～1 分）和高级别（2～4 分），用Patlak 模型得到渗漏率Ktrans、AUC 和VP；发现基底节区EPVS 低级别比高级别具有更高的Ktrans、AUC和更低的VP，但高级别和低级别EPVS 在半卵圆中心中的Ktrans、AUC 和VP值的差异均无统计学意义，推测基底节区EPVS 和半卵圆中心的EPVS 发病机制可能不同［18］。

4 CMBs 和脑萎缩

CMBs 在T2*WI、SWI 上容易显示，表现为直径2～5 mm 的极低信号区域，但在CT、FLAIR、T1WI 或T2WI 序列上不易发现［5］。出血的病理机制主要是高血压导致的脑小血管硬化和脑小血管淀粉样变性［19］。脑萎缩是一种与脑外伤或梗死所致的脑组织丢失无关的脑组织体积减小和脑室扩大；根据颅内容积和其他测量结果，推测脑萎缩是由于外周（脑沟、脑裂等）和中央（脑室等）脑脊液间隙增大所致［5］。目前，尚未见到MRI 动态增强扫描在CMBs 和脑萎缩方面的研究报道。

5 cSVD 总负荷评分与血-脑脊液屏障通透性的关系

cSVD 对大脑的影响可以用一个0～4 分的总负荷评分更全面地估计：存在腔隙性梗死（≥1 处）计1 分；CMBs（≥1 处）计1 分；基底节区中重度EPVS（≥11 处）计1 分；WMH Fazekas 评分≥2 分（即早期融合的深部WMH 或脑室周围WMH 延伸到深部白质）计1 分［20］。这种方法能综合反映cSVD 严重性，评分越高，cSVD 越严重，则发生脑卒中、认知障碍、步态异常的风险就越大，但脑萎缩不在该评分中。Li等［16］研究发现，渗漏率Ktrans、AUC 与cSVD 总负荷评分呈正相关，即血-脑脊液屏障通透性与cSVD 总负荷评分呈正相关；且较高的cSVD 负荷评分与正常白质、灰质、深部核团中较低的血浆分数之间存在关联，这与另一篇研究结论［11］一致，由于血浆分数与CBF 有关，进一步说明了cSVD 与降低的CBF 之间的联系。

随着影像学技术的不断进步，临床对cSVD 的认识逐步加深，但仍存在有许多争议。MRI 动态增强扫描作为目前研究血-脑脊液屏障渗透率最常用的方法，不仅提供了组织灌注程度及血管通透性参数，也量化了血-脑脊液屏障的破损程度，为cSVD 后续的治疗和预后提供了新的思路。