磁共振灌注成像在高血壓腦血管病的應用進展

孟令雷 綜述，孫學進 審校

磁共振灌注成像(perfusion-weighted imaging,PWI)是最近發展起來的磁共振成像技術，能定量分析腦血流動力學變化。本文對PWI在高血壓腦病時腦內血流灌注的研究現狀進行綜述，以期提高對高血壓腦病患者腦血流動力學變化的進一步認識。

1 PWI基本原理

磁共振灌注成像(perfusion-weighted imaging,PWI)利用“首過效應”采用回波平面成像技術觀察腦血流動力學改變，將組織對比劑濃度的變化轉變為弛豫時間的改變，并運用示蹤劑血流動力學理論，通過時間-濃度曲線算出灌注參數值。常應用于神經系統卒中、腫瘤、炎癥、癲癇、外傷等疾病的診斷、鑒別診斷、療效預測及評估[1]。技術上分2種：團注非擴散順磁性對比劑的首過成像方法，又稱動態磁敏感對比增強磁共振成像(dynamic susceptibility contrastenhance MR imaging, DSC-MRI)和動脈自旋標記技術(arterial spin labeling, ASL)。

1.1 DSC-MRI基本原理

簡單而言，該方法主要是靜脈團注對比劑Gd-DTPA后采用快速掃描序列成像，獲得對比劑首次通過感興趣區的一系列動態影像[2]。Gd-DTPA可以引起局部的T1、T2、T2*的縮短，T1的縮短可以導致信號強度增高，而T2、T2*縮短可導致信號強度降低。對比劑濃度很高，T2、T2*效應占主導地位，因此在對比劑首過期間表現為信號強度迅速下降，其降低幅度與對比劑濃度成指數關系。用T2*WI序列獲得組織的時間-信號曲線，轉換為濃度-時間曲線，計算出相對腦血流量(relative cerebral blood fl ow, rCBF)、相對腦血容量(relative cerebral blood volume, rCBV)、平均通過時間(mean transit time, MTT)和達峰時間(time to peak, TTP)等參數。

1.2 ASL基本原理及應用特點

該方法主要是利用動脈血內質子作為內源性示蹤劑，采用減影的方法分析標記前后信號的差別，無需引入外源性對比劑。根據標記方法不同分為兩類：連續性(continuous ASL, CASL)和脈沖式(pulsed ASL, PASL)。ASL除用于腦部外，還可用于肺、心臟、骨骼肌等部位的灌注分析，尤其適用于卵巢及乳腺的研究[3]。但由于成像時間長、空間分辨率差、信噪比較低等一系列缺陷，目前該技術的臨床應用仍有一定限制。

2 PWI在高血壓腦血管病的應用

2.1 PWI在缺血性高血壓腦病的應用

ASL是一種功能強大的血流灌注顯像技術，能夠迅速在全部或局部腦組織廣泛病變狀態時，表現為高灌注或低灌注[4]。趙蓮萍等[5]對ASL和DSC兩種方法在腦灌注成像的優缺點進行比較，結果表明，兩種灌注法對檢測缺血性腦血管疾病的血流動力學改變具有很好的一致性，且ASL對檢測腦梗死患者的低灌注更敏感。但王梅云等[6]的對比研究表明，ASL在檢測灌注異常時與DSC-MRI有相似的敏感性。Pollock等[7]利用PASL分析缺血缺氧與腦血管損傷的相關性后指出，該技術可量化腦血管灌注后由于缺血缺氧損傷的嚴重程度。

DSC-MRI在高血壓缺血性腦血管病方面的研究文獻較少，主要應用于一過性腦缺血發作(transient ischemic attack, TIA)及高血壓頸部動脈粥樣硬化支架植入術(carotid stenting, CAS)后患者的血流動力學分析。

頸內動脈狹窄或閉塞是引起TIA或腦梗死重要危險因素[8]，而血流動力學因素在動脈閉塞性腦卒中或TIA發病機制中的作用仍存在爭論。應用乙酰唑胺后，顱內動脈狹窄TIA患者顱內有無血流灌注或儲備能力下降[9]。盡管DSA可對頸動脈狹窄程度做出準確評價，但PWI在評價腦循環的血流動力學變化方面有重要作用，其中TTP較rCBF對頸動脈狹窄引起的缺血性改變更為敏感[10]。

頸動脈狹窄是缺血性腦卒中發生的重要危險因素[11]。研究表明，腦血管反應性(cerebral vasoreactivity, CVR)能反映顱內血流動力學狀態，是高血壓缺血性腦卒中的獨立危險因素。Chang等[12]通過DSC-MRI技術進行的研究表明，該技術可作為動態評價CVR的重要方法。CAS術后早期，病變側的CBF變化較損傷性CVR明顯，基線CVR能在CAS術后較早預測CBF的增加變化。

何潔等[13]認為單側腦血管病變，SPECT和PET腦血流灌注顯像與PWI敏感程度相當；雙側腦血管病變，SPECT和PET腦血流灌注顯像較PWI敏感。但磁共振PWI具有無創性，可在較短的時間內重復檢查等優勢，是目前比較理想的判斷腦實質血流動力學的方法。

2.2 PWI在出血性高血壓腦病的應用

DSC-MRI在高血壓出血性腦血管病研究較廣，而ASL相關文獻較少。

高血壓病引起的出血性腦卒中，可表現為腦內微出血(cerebral microbleeds, CMBs)，它是由于腦內微小血管病變所致，以微小出血為主要特征的亞臨床損害，與高血壓腦出血、腔隙性腦梗死和缺血性小血管病變等顯著相關，是腦小血管壁通透性病變嚴重程度的標志。病理上，CMBs為含鐵血黃素沉積于血管周圍間隙，傳統T2WI上表現為局部信號缺失，而梯度回波序列對局部磁場的不均勻性較敏感，對CMBs的檢測具有明顯優勢[14,-16]。

韓建成等[17]分析缺血性腦卒中患者CMBs的分布特點及其與陳舊性腔隙性腦梗死和白質改變嚴重程度關系后指出，CMBs與腦微血管病變之間有密切關系。Letourneur[18]等利用大鼠研究影響遺傳和慢性腎動脈高血壓對急性缺血半暗帶在MRI演化過程得出，在急性高血壓反應的造成的腦出血早期，患者收縮壓的減少可能會降低血腫半暗帶進一步擴大。Broderrick等[19]對35例腦出血患者的研究發現，中等量的高血壓腦出血時，血腫周圍組織水腫和繼發性神經元損傷是導致腦出血后神經功能惡化和高死亡率的重要原因。進一步研究表明，腦出血后血腫周圍腦組織存在局部血流動力學改變，且在CBV和MTT等方面均表現出不對稱性[20]。這種缺血損害與由全身因素或高顱壓繼發全腦低灌注引起的雙側彌漫對稱性腦血流降低不同。

2.3 PWI在高血壓腦病血流動力學變化的應用

腦深部的小血管首先受到高血壓的影響，小血管腔的改變導致供血區腦組織血液供應進一步惡化。在腦卒中發生前，高血壓病患者就已經存在不同程度的腦形態學和功能改變，如腦動脈痙攣、腦供血不足，腦動脈硬化及狹窄、腦白質疏松、腔隙性腦梗死及腦萎縮等[21]。但目前對高血壓病引起的腦血流動力學方面的研究報道較少。

正常情況下，人腦內血流存在自動調節功能來維持正常的腦灌注壓，腦血管的血流自動調節有其限度，即具備自動調節的上限和下限[22]。當動脈灌注壓升高到維持腦血流量恒定的最高限時，腦血管阻力增高到最大限度。高血壓病人腦血流自動調節的下限及最低耐受壓均上移，且隨病程不同有所不同。此類患者常規影像學檢查可表現為腦的形態結構和信號的正常，較少出現腦白質信號不同程度改變或僅出現腦室、腦溝和腦裂形態改變[23]。

對高血壓患者腦血流動力學的研究主要是應用經顱多普勒檢查技術，可顯示顱內動脈功能狀態變化，如痙攣、擴張或硬化[24]。黃力等[25]利用PWI結合乙酰唑胺負荷試驗評估高血壓患者腦血流動力學改變，結果表明，高血壓患者在發生血管狹窄之前，其腦血流動力學已經發生改變，且各部位的改變程度不一致，豆狀核可能是血液動力學改變發生最早的部位之一。Richard等[26]用功能磁共振進行研究，結果表明，丘腦及頂葉后部的rCBF有改變。

綜上所述，PWI可對高血壓病患者的腦動脈血流動力學進行無創性評估，動態觀察高血壓病人腦血管病的演變過程，顯示腦血管功能狀態，從而為臨床治療提供參考。

[1]Dai JP, Shen HC, Li SW.MR pulse sequences in the central nervous system: part Ⅱ.Chin J Magn Reson Imaging,2010, 1(4):305-310.戴建平,沈慧聰,李少武.磁共振脈沖序列在中樞神經系統中的應用(二).磁共振成像, 2010, 1(4):305-310.

[2]Yang ZH, Feng F, Wang XY.A Guide to Technique of Magnetic Resonance Imaging.Beijing: People’s Military Medical Press, 2007:10- 816.楊正漢,馮逢,王霄英.磁共振成像技術指南.北京:人民軍醫出版社, 2007:10-816.

[3]Deibler AR, Pollock JM, Kraft RA, et al.Arterial spinlabeling in routine clinical practice, Part 1: technique and artifacts.AJNR Am J Neuroradiol, 2008, 29(7):1228-1234.

[4]Deibler AR, Pollock JM, Kraft RA, et al.Arterial spinlabeling in routine clinical practice, Part 2: Hypoperfusion Patterns.AJNR Am J Neuroradio, 2008, 29(7):1235-1241.

[5]Zhao LP, Ling XY, Huang L.Dynamic susceptibility contrast-enhanced and arterial spin labeling perfusion studies in cerebral infarction.J Clini Radiol (China), 2010,29(6):730-733.趙蓮萍,凌雪英,黃力.動態磁敏感對比增強與動脈自旋標記灌注技術在腦梗死中的研究.臨床放射學雜志,2010, 29(6):730-733.

[6]Wang MY, Dai JP, Cheng JL, et al.Comparison of arterial spin labeling and dynamic susceptibility contrast MRI in patients with acute cerebral ischemia.Chin J Radiol, 2007,41(11):1162-1165.王梅云,戴建平,程敬亮,等.動脈血質子自選標記與動態磁敏感對比MRI在急性腦缺血患者中的應用價值.中華放射學雜志, 2007, 41(11):1162-1165.

[7]Pollock JM, Whitlow CT, Deibler AR, et al.Anoxic injuryassociated cerebral hyperperfusion identified with arterial spin-labeled MR imaging.AJNR Am J Neuroradiol, 2008,29(7):1302-1307.

[8]Xu XD, Hu WL.The evaluation and clinical signifi cance of CT cerebral perfusion imagingin cerebral hemodynamics of patients with internal carotid artery (ICA) occlusion and severe stenosis.J Brain and Nervous Diseases, 2009,17(3):231-234.徐雪冬,胡文立.CT灌注成像對頸內動脈閉塞與重度狹窄患者血流動力學的評價及臨床意義.腦與神經疾病雜志, 2009, 17(3): 231-234.

[9]Huang LA, Song XW, Huang L, et al.MR-PWI perfusiong and reserve capacity of TIA patients with intracranial arterial stenosis.Chin J Nervous and Mental Diseases,2007, 33(5):295-298.黃立安,宋雪文,黃力,等.顱內動脈狹窄TIA患者MR-PWI灌注和儲備能力的探討.中國神經精神疾病雜志, 2007,33(5):295-298.

[10]Liu Y, Zhang Z, Bi Q.Evaluationg of transient ischemic attack using perfusiong MRI and DSA.Chin J Geriatric Heart Brain and Vessel Diseases, 2008,10(8):607-609.劉悅,張茁,畢齊.灌注磁共振結合腦血管造影評估短暫性腦缺血發作.中華老年心腦血管病雜志, 2008,10(8):607-609.

[11]Isozaki M, Arai Y, Kudo T, et al.Clinical implication and prognosis of normal baseline cerebral blood flow with impaired vascular reserve in patients with major cerebral artery occlusive disease.Ann Nucl Med, 2010, 24(5):371-377.

[12]Chang TY, Liu HL, Lee TH, et al.Change in cerebral perfusion after carotid angioplasty with stenting is related to cerebral vasoreactivity: A Study using dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced MR imaging and functional MR imaging with a breath-holding paradigm.AJNR Am J Neuroradiol, 2009, 30(7):1330-1336.

[13]He J, Ma YC, Zhai Y.Comparative analysis of cerebral blood fl ow perfusion image and MR-PWI of patients with ischemic cerebrovascular diseases.J Med Imging (China),2006, 16(10):1020.何潔,馬云川,翟勇.腦血流灌注顯像與灌注加權磁共振成像在腦缺血診斷中的對比研究.醫學影像學雜志,2006, 16(10):1020.

[14]Kakuda W, Thijs VN, Lansberg MG, et al.Clinical importance of microbleeds in patients receiving IV thrombolysis.Neurology, 2005, 65(8):1175-1178.

[15]Wardlaw JM, Lewis SC, Keir SL, et al.Cerebral microbleeds are associated with lacunar stroke defined clinically and radiologically, independently of white matter lesions.Stroke, 2006, 37(10):2633-2636.

[16]Li CX, Wang CY, Du YF, et al.Clinical and MR GRET2*WI characteristics of cerebrovascular disease.Chin J Geriatric Heart Brain and Vessel Diseases, 2009, 11(1):4-6.李春霞,王翠艷,杜怡峰,等.急性缺血性腦血管病中腦微出血的臨床表現與磁共振梯度回波加權成像特點.中華老年心腦血管病雜志, 2009, 11(1):4-6.

[17]Han JC, Gao PY, Lin Y, et al.MRI study of cerebral microbleeds in patients with ischemic stroke .Chin J Geriatric Heart Brain and Vessel Diseases, 2008,10(3):181-184.韓建成,高培毅,林燕,等.缺血性腦卒中患者腦內微出血的磁共振成像研究.中華老年心腦血管病雜志,2008,10(3): 181-184.

[18]Letourneur A, Roussel S, Toutain J, et al.Impact of genetic and renovascular chronic arterial hypertension on the acute spatiotemporal evolution of the ischemic penumbra: a sequential study with MRI in the rat.J Cereb Blood Flow Metab, 2011, 31(2):504-513.

[19]Broderrick JP, Brott TG, Manno EM, et al.Emerging medical and surgical management strategies in the evalustion and treatment of intracerebral hemorrhage.Moyo Clin Proc, 2005, 80(3):420-433.

[20]Beauchamp NJ, Bryan RN, Baird AE.Acute cerebral ischemic infarction:pathophysiologic review andradiologic perspective.AJR Am J Roentgenol, 1998, 171(1):73-84.

[21]Liu JL, Liu ZY, Zhang LX.Analyse of characterisitic of cerebal blood stream dynamics in young patients with hypertension.Medical Journal of Chinese People’s Health, 2007, 19(11):931-978.劉金玲,劉志遠，張李向.青年高血壓患者腦血流動力學特點分析.中國民康醫學, 2007, 19(11):931-978.

[22]Li DY, Liu JX, Qiao L.Modern diagnosis and treatment of cerebrovascular disease.Lanzhou: Gansu Culture Press,2006: 10-743.李東燕,劉建雄,喬櫟.現代腦血管病診斷和治療.蘭州:甘肅文化出版社, 2006:10-743.

[23]Jennings RJ, Muldoon MF, Whyte EM, et al.Brain imaging findings predict blood pressure response to pharmacological treatment.Hypertension, 2008,52(6):1113-1119.

[24]Song CM, Zhang Y, Liu XR.Transcranial doppler detection of cerebral hemodynamics in hypertension clinical significance.Medical Information (China), 2010, 7(68):1731-1732.宋超美,張瑛,劉新榮.經顱多普勒對高血壓腦血流動力學檢測的臨床意義.醫學信息, 2010, 7(68): 1731-1732.

[25]Huang L, Gao W, Ling XY, et al.Changes in cerebral blood flow in patients with high blood pressure characteristics of MRI study.Chinese Journal of Pathophysiology, 2008,24(11): 2268-2271.黃力,高偉,凌雪英,等.高血壓患者腦血流動力學改變特征的MRI研究.中國病理生理雜志, 2008, 24(11): 2268-2271.

[26]Jennings RJ, Muldoon MF, Price J, et al.Cerebrovascular support for cognitive processing in hypertensive patients is altered by blood pressure treatment.Hypertension, 2008,52(1):65-71.