動態(tài)增強(qiáng)MRI定量評價缺血性腦白質(zhì)病患者血腦屏障通透性

李 曼，李 悅，高 帥，劉明熙，周 洋，左 龍，胡文立，蔣 濤*>

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院放射科，2.神經(jīng)內(nèi)科，北京 100020)

缺血性腦白質(zhì)病變好發(fā)于側(cè)腦室周圍或皮層下腦白質(zhì)區(qū)，T2WI及FLAIR序列圖像呈高信號，T1WI呈等或低信號，是腦小血管病的MRI表現(xiàn)之一[1]。血腦屏障(blood-brain barrier， BBB)通透性改變是缺血性腦白質(zhì)病的發(fā)病機(jī)制之一[2]。動態(tài)對比增強(qiáng)磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI， DCE-MRI)可觀察T1WI信號強(qiáng)度變化，還可采用藥代動力學(xué)模型計算反映局部組織微血管通透性的定量參數(shù)，從而定量評價BBB通透性[3-5]。本研究采用DCE-MRI技術(shù)，定量評價缺血性腦白質(zhì)病變患者BBB通透性改變。

1 資料與方法

1.1 一般資料 招募2016年4月—2017年1月于我院接受查體的中老年人順序入組，入組標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥50歲；②同意接受常規(guī)MR及DCE-MR檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腦卒中病史、頸動脈狹窄≥50%、冠狀動脈病變、阿爾茲海默病、癲癇、神經(jīng)退行性病變及多發(fā)性硬化等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病；②外傷、腫瘤、感染、系統(tǒng)性病變；③MR檢查及對比劑禁忌證；④濫用藥物及酒精依賴病史、精神障礙性疾病。最終納入受試者71人，男32人，女39人，年齡53～81歲，平均(68.9±8.0)歲。對所有受試者行顱腦常規(guī)MRI及DCE-MRI檢查，并采用簡易智力狀況檢查(mini-mental state examination， MMSE)量表評價認(rèn)知功能。以2017年美國心臟協(xié)會(American Heart Association， AHA)及美國卒中協(xié)會(American Stroke Association， ASA)發(fā)布的《無癥狀腦血管病患者的卒中預(yù)防》指南[6]中推薦的改良Fazekas量表對受試者進(jìn)行評分，并根據(jù)評分將其歸入病例組(Fazekas評分3～6分)或?qū)φ战M(Fazekas評分0～2分，認(rèn)為是年齡增長相關(guān)改變)。本研究經(jīng)我院倫理委員會審查通過，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Prisma 3.0T MR掃描儀，64通道頭部線圈。常規(guī)MR掃描序列：軸位及矢狀位T1W序列(TR 2 000 ms，TE 9 ms)，軸位T2W序列(TR 5 000 ms，TE 94 ms)，軸位FLAIR序列(TR 9 000 ms，TE 81 ms)，DWI (TR 4 000 ms，TE 86 ms)；FOV均為230 mm×230 mm，層厚5 mm。DCE-MRI采用vibe技術(shù)，主要掃描參數(shù)：TR 5.08 ms，TE 1.8 ms，翻轉(zhuǎn)角15°，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，分辨率1.2 mm×1.2 mm×3.0 mm。DCE-MRI共采集60個時相，于第5個時相經(jīng)肘靜脈團(tuán)注Gd-DTPA(0.1 mmol/kg體質(zhì)量)，流率2.5 ml/s，隨后注入10 ml生理鹽水，采集時間6 min 31 s。

1.3 圖像分析 采用Nordic ICE(Nordic Neuro Lab, Bergen, Norway)軟件進(jìn)行圖像后處理。于DCE-MRI上手動勾畫上矢狀竇輪廓[7]，應(yīng)用Patlak模型[8]獲得動脈輸入函數(shù)(arterial input function， AIF)及時間-信號強(qiáng)度曲線，經(jīng)圖像平滑、校正后，軟件自動生成DCE-MRI各項定量參數(shù)偽彩圖，并與原始圖像進(jìn)行匹配。由1名高年資放射科醫(yī)師于側(cè)腦室周圍及深部白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)及周圍腦白質(zhì)正常區(qū)勾畫ROI，大小為5～10 mm2，測量滲透率(Ktrans)、血漿容積分?jǐn)?shù)(Vp)及滲透曲線下面積(AUC)值，測量3次取平均值。對Fazekas評分為0分的受試者，將ROI放置于側(cè)腦室周圍腦白質(zhì)區(qū)域。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件，正態(tài)分布的計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；非正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗。計數(shù)資料以頻數(shù)(百分比)表示，組間比較采用χ2檢驗。以Spearman相關(guān)分析評價Ktrans、Vp、AUC值與MMSE評分的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

病例組共納入35例患者，其中10例Fazekas評分3分，12例4分，9例5分，4例6分；對照組共納入36名，其中5名Fazekas評分0分，17名1分，14名2分。病例組與對照組間MMSE評分差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；2組間性別、年齡、高血壓、糖尿病、高脂血癥、吸煙及教育年限差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。

2組間腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)Ktrans、AUC值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)，Vp值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.296)；周圍腦白質(zhì)表現(xiàn)正常區(qū)Ktrans、AUC及Vp值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)。見表2、圖1。

病例組腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)Ktrans、AUC值與MMSE評分呈負(fù)相關(guān)(r=-0.440、-0.540，P均<0.001)；Vp值與MMSE評分間無相關(guān)性(r=0.114，P=0.344)。

表1 2組受試者一般資料比較

表2 2組腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)及周圍腦白質(zhì)表現(xiàn)正常區(qū)Ktrans、AUC及Vp值比較

圖1 患者女，81歲，F(xiàn)azekas評分5分 A.FLAIR圖像示雙側(cè)側(cè)腦室周圍及皮層下腦白質(zhì)多發(fā)高信號區(qū)； B～D.依次為Ktrans、AUC及Vp偽彩圖

3 討論

Ktrans為對比劑滲透分?jǐn)?shù)，AUC為滲透曲線下面積，表示滲透容積。本研究結(jié)果顯示，病例組FLAIR高信號區(qū)和周圍腦白質(zhì)表現(xiàn)正常區(qū)Ktrans、AUC值均高于對照組，表明缺血性腦白質(zhì)病變患者BBB通透性增加，提示BBB破壞不僅累及腦白質(zhì)病變區(qū)，亦累及常規(guī)MRI表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)區(qū)，即腦小血管病患者BBB通透性增加早于腦白質(zhì)信號的改變。BBB由毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、細(xì)胞間緊密連接、基底膜、周細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞等構(gòu)成[9]。BBB破壞使血管內(nèi)神經(jīng)毒性蛋白漏出[10-11]，介導(dǎo)炎性反應(yīng)[12]，導(dǎo)致血管周圍間質(zhì)水腫、神經(jīng)元損傷，繼發(fā)神經(jīng)纖維破壞、軸索斷裂及星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，從而損傷腦白質(zhì)纖維[13]。有學(xué)者[14]對腦小血管病及輕度認(rèn)知障礙患者行DCE-MR檢查，發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)及常規(guī)MRI上表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)區(qū)AUC均增高，提示BBB通透性增加，但Ktrans值無明顯變化，與本研究結(jié)果有所不同；分析原因，可能在于本研究排除了癥狀性腦卒中患者，且采用64通道線圈及Patlak模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本研究發(fā)現(xiàn)病例組腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)BBB通透性與患者認(rèn)知功能呈負(fù)相關(guān)。Wardlaw等[15]采用增強(qiáng)MRI觀察基底核、灰質(zhì)、白質(zhì)區(qū)域BBB通透性，發(fā)現(xiàn)BBB通透性增加與腦小血管病患者的預(yù)后不良相關(guān)，提示BBB通透性增加可能加重腦小血管病患者腦功能損害。另一項動物實驗研究[13]表明，BBB通透性增加可導(dǎo)致白質(zhì)纖維斷裂，使腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)儲備能力下降，提示此類改變可能是導(dǎo)致認(rèn)知功能減低的原因[16]。

Vp反映局部腦血流灌注情況。本研究中，病例組常規(guī)MRI表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)區(qū)域Vp減低，提示局部腦血流灌注減低；究其原因，一方面可能是缺血性腦白質(zhì)病變患者腦體積萎縮，腦組織耗氧量及代謝率均減低，局部血流灌注減少[17]；另一方面，腦白質(zhì)高信號區(qū)域一氧化氮合成酶受損，內(nèi)皮細(xì)胞功能破壞，引起血管平滑肌細(xì)胞松弛，導(dǎo)致灌注壓下降[18]。本研究中，病例組與對照組腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)的Vp值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示腦白質(zhì)高信號區(qū)血流灌注未見明顯減低。既往研究者[19]將腦白質(zhì)作為一個整體而未區(qū)分腦白質(zhì)高信號區(qū)域與常規(guī)MRI表現(xiàn)正常腦白質(zhì)。因此，腦白質(zhì)高信號區(qū)血流灌注情況尚待擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。

本研究的局限性：①DCE-MR掃描時間相對較短，可能會低估腦白質(zhì)高信號區(qū)域BBB的滲漏率；②采用手動勾畫ROI的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，可能會影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；③本研究為橫斷面研究，BBB通透性增加與腦白質(zhì)高信號進(jìn)展之間是否有關(guān)，還需要進(jìn)一步隨訪研究。

綜上所述，本研究采用DCE-MRI定量分析，發(fā)現(xiàn)缺血性腦白質(zhì)病變患者腦白質(zhì)FLAIR高信號區(qū)及周圍腦白質(zhì)常規(guī)MRI表現(xiàn)正常區(qū)BBB通透性均增加，提示BBB通透性增加可能是缺血性腦白質(zhì)病變的發(fā)病機(jī)制之一。

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