磁共振成像評估腦缺血后遠隔機能障礙的最新進展

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磁共振成像評估腦缺血后遠隔機能障礙的最新進展

陸林清周達方婷易黎

【DOI】10.3969/j.issn.1007-0478.2016.01.022

1875年Brown-Sequard發現，腦部發生局部損害時，遠離病灶的區域出現腦機能興奮或抑制的紊亂現象。后來由von Monakow將這一現象命名為遠隔機能障礙(diaschisis,DC)[1]，或稱神經機能聯系不能。遠隔機能障礙發生的確切機制尚未清楚，但可能與血流動力學改變、神經傳導通路抑制、遲發型神經元死亡等因素有關[2]。缺血腦卒中，除供血中心區局部腦血流及代謝均明顯減低外，在遠離病灶的部位亦出現局部腦血流及代謝的降低，與遠隔機能障礙有關的臨床表現和腦卒中患者部分臨床癥狀相近，如果體征難以用原發病灶解釋，可能與遠隔機能障礙有關，這對臨床腦缺血的診療具有重要意義。遠隔機能障礙大致可分為以下類型[3]：對側大腦半球聯系不能(尤其是損傷灶的鏡像部位)、交叉性小腦神經機能聯系不能(Crossedcerebral-cerebellar diaschisis, CCD)、同側半球聯系不能、丘腦聯系不能和腦干聯系不能等。近年來,隨著檢測腦血流動力學和代謝情況的技術得到了進一步發展，遠隔功能障礙的研究越來越深入，該理論不僅解釋了許多臨床問題，同時發現它對臨床治療和功能康復恢復具有一定的指導意義，故越來越引起人的關注和重視。以往人們多采用133Xe,123I IMP標記的PET或SPECT評價區域血流量、氧代謝率以及攝氧分數等檢查方法研究遠隔離效應，但因價格昂貴、輻射線強，操作起來極為不便，使其臨床應用和推廣受限。隨著磁共振軟硬件技術的不斷完善，遠隔離機能障礙現象的研究層次也逐漸深入，本研究就磁共振成像對遠隔離機能障礙的診斷價值做一綜述。

作者單位：518035北京大學深圳醫院神經內科[陸林清周達

方婷易黎(通信作者)]

1常規磁共振成像 (Magnetic resonance imaging,MRI)

MRI是利用原子核在強磁場內發生共振所產生的信號經圖像重建的一種成像技術，具有多參數成像的特點，常規MRI可清晰地顯示正常和病變組織的形態學特點，因此可以初步檢測出遠隔機能障礙現象。由于常規MRI檢查只能觀察到病變形態學方面的特點，無法探討遠隔離效應的功能層面的變化情況，使其在評價遠隔機能障礙方面受到了一定的限制。

2磁共振彌散加權成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)

DWI是憑借人體組織間水分子彌散運動的差異而形成的各種影像學表現，展示了各組織的空間組成信息以及病理生理學改變時水分子微觀運動的功能狀況[4]。在活體腦組織中，水總是存在于細胞內或細胞外間隙，其運動受到細胞膜、核膜、軸突纖維鞘膜以及水分子與蛋白質等大分子間相互作用的限制，其運動自由度小于自由水分子，稱為彌散的各向異性(anisotropy)，并用表觀彌散系數(apparentdiffusion coefficient ADC)來表示腦組織內水分子的彌散度[5]。DWI可以檢測早期細胞損害時自動調節障礙及體液從細胞外向細胞內的到水分子彌散運動改變，因此對組織病變較常規 MRI 敏感。Kang等報道2例大腦中動脈梗死患者，在發病后12 d通過DWI發現大腦腳、腦橋出現高信號，由于腦干與基底節血管分布不同，因此推測為遠隔機能障礙[6]。Roe等對20例腦缺血新生兒行DWI研究，缺血10天內可以發現在遠隔部位錐體束損害[7]。而Kirton等用DWI研究發現新生兒缺血性腦損傷中有不良結局的更容易發生遠隔部位錐體束損害，且丘腦、胼胝體及紋狀體等為好發部位[8]。盡管如此，DWI 僅對被檢組織在1個或3個方向上施加彌散梯度磁場，只有 ADC 一個標量來描述組織中水分子的彌散度，尚不能準確量化所檢組織的總體彌散量，也不能反映組織水分子彌散的各向異性的特點[9]，在 DWI 基礎上發展起來的彌散張量成像(diffusion tensor imaging DTI)技術，使得遠隔機能障礙研究進入一個嶄新的階段。

3彌散張量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)

DTI是利用組織中水分子彌散運動存在的各向異性來探測組織微觀結構的成像方法，通過計算水分子的彌散程度和彌散方向間接地評價大腦白質纖維的完整性[4]。常用的描述指標為平均彌散量(mean diffusion or average diffusivity, MD )、部分彌散各向異性(fractional anisotropy，FA)和表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)。FA反映神經纖維走行方向的一致性和完整性；MD表示單位時間內分子自由擴散的范圍，MD越大，組織內自由水含量越多；ADC用來描述不同水分子擴散運動的速度和范圍[10]。Liang等利用DTI對皮質下腦梗死、腦橋梗死等進行研究，已證實局灶性腦損傷后錐體束可發生順行性和逆行性繼發性損害[11-12]。Sylaja等利用DTI監測一例23歲男性患者，右側大腦半球梗死后1周內同側大腦腳出現異常信號，并出現小腦損害的癥狀和體征，提示遠隔機能障礙的存在[13]。Jiang等應用DTI對14個急性腦梗死患者兩側大腦腳行纖維密度(fiber density，FD)及FA、MD測量，發現兩側的FA、MD沒有明顯差異，但病側的FD較對側明顯降低，認為FD可作為提示急性腦卒中所致遠隔部位白質病變的敏感指標[14]。利用DTI 各種參數研究腦梗死后遠隔部位神經纖維變性，不僅檢出率高，而且可以將這種變性轉變為可見的信號，同時可以對這種變性進行精確量化，且DTI 參數變化不同，有助于區分腦梗死和繼發性損害，這是常規MRI所辦不到的。

4磁共振的灌注成像(Magnetic resonance perfusion imaging,MR-PWI)

MR-PWI是反映組織微血管灌注分布及血流灌注情況的檢查方法，能直觀反映腦組織中血流量的相對多少及病變組織灌注改變程度，它能夠客觀地反映腦組織血流灌注情況。與PET/SPECT技術比較，MR-PWI具有無創、經濟、方便和無輻射等優點，可以多次重復檢查，并能夠提供準確的腦血流灌注信息，與 DWI、結構磁共振相結合，可以提高診療效率。MRI 的灌注成像包括動態磁敏感對比增強灌注加權成像(dynamic susceptibility contrast enhanced perfusionweighted-imaging，DSC-PWI)和動脈自旋標記(arterial spin labeling perfusion imaging，ASL-PI)[4]。

4.1ASL-PI

動脈自旋標記法(arterial spin labeling, ASL)，主要采用動脈血液中的質子成分作為內源性對比劑，不需要外源性對比劑，利用脈沖序列標記流入組織的血液質子，來進一步檢測并反映組織的血流動力學情況。研究表明，ASL-PI 與 PET、SPECT 腦血流灌注顯像有良好的相關性[15-16]。管民等[17]對44例亞急性期行全腦MRI三維動脈自旋標記(dimensional-arterial spin labeling, 3D-ASL )成像技術檢測，通過測量兩側小腦半球腦血流量，并計算不對稱指數，計算不對稱指數(asymmetric index, AI) 評判小腦低灌注程度，以 AI>10為CCD陽性標準，CCD的檢出率為52.27%，因此認為3D-ASL成像具有簡便、無創的優勢，有助于亞急性腦梗死患者CCD的檢出及隨訪。

4.2DSC-PWI

DSC-PWI成像基礎是團注順磁性對比劑形成磁敏感差別的成像方法，主要反映血管內的灌注狀態,條件是要保持血腦屏障完整，即組織內微循環保持穩定[4]。主要通過測量遠隔部位內腦血流量(Cerebral blood volume，CBF)、腦血容量(Cerebral blood flow，CBV)及對比劑平均通過時間 (Mean transit time，MTT)、達峰時間 (Time to peak,TTP)的變化來判斷是否存在梗死遠隔部位的血流量下降及新陳代謝的降低，以此評估是否存在遠隔機能障礙[18]。F?rster等[19]采用1.5T DSC-PWI技術，對39例幕上急性丘腦梗死患者進行TTP、MTT、CBF、CBV等參數檢測，其中有9例患者(23.1%)出現低灌注情況，符合CCD標準,與Lin等[20]的研究一致，但低于PET、SPECT對CCD檢出率，認為PWI對CCD檢出率較低的原因可能為TTP顯示大腦輕度低灌注狀態時敏感性較低有關。國內學者趙珊珊等應用3.0T DSC-PWI技術檢測不同時期腦梗死患者CCD的陽性率，發現急性期、亞急性期和慢性期腦梗死患者 CCD檢出率分別為41.46%、36.84%和52.38%，因此DSC-PWI對遠隔機能障礙的檢出率可能還與不同的磁共振場強造成圖像分辨率等各方面的差異及樣本量有關[21]。DSC-PWI檢査運用4個參數來評判腦組織缺血情況,已經被多數學者證實是一種發現CCD現象的優越的檢測手段。

5功能性磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)

腦功能磁共振(fMRI)是根據人腦功能區被信號激活時血紅蛋白和脫氧血紅蛋白兩者之間比例發生改變，隨之產生局部磁共振信號的改變而進行工作的[4]。fMRI有著較高的空間、時間分辨率、無輻射損傷及可重復進行檢測等優點。局部腦缺血可造成神經纖維通路中斷，使皮質興奮性沖動不能傳至與之有神經纖維聯系的遠隔部位，從而使遠隔部位出現功能抑制，因此可通過檢測遠隔部位功能情況判斷是否存遠隔機能障礙現象。Price等對4例Broca’s失語行fMRI檢查，其中3名患者在閱讀時出現病變對側顳下回后部功能降低，然而1名患者朗誦時出現功能增強并伴隨顳頂葉廣泛性激活，作者認為局灶性病變所致的遠隔部位功能激活依賴于特定任務，具有內容敏感性[22]，提示當某些臨床癥狀及體征無法用結構影像結果解釋，可能存在功能網絡通路的中斷。

6磁共振波譜(magnetic resonance spectrospcopy,MRS)

1H-MRS是一種利用核磁共振現象和化學位移作用研究活體組織代謝變化的無創性生物化學分析方法。常用的反映代謝的指標有N-乙酞天冬氨酸(Naa)，膽堿(Cho)，肌酸(Cr)等。腦梗死后可能會導致遠隔區域腦組織呈現低灌注狀態，1H-MRS可以通過探測某些異常代謝物和/或正常代謝物量的變化來監測腦梗死后遠隔離機能障礙的發生[23-24]，Chu等[24]采用1H-MRS對5例內囊梗死患者與16例正常人對比檢查后發現,梗死患者病灶同側大腦半球白質Cr/NAA的比例明顯增高，提示同側大腦遠隔機能障礙的發生。

綜上所述，遠隔機能障礙可以通過常規MRI可以初步發現，而DWI、DTI、PWI以及fMRI、MRS可分別從組織、功能和生化代謝等方面發現和證實遠隔功能障礙。利用磁共振影像學檢查及早發現遠隔機能障礙，有利于改善神經缺損癥狀及功能恢復。

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(2015-06-10收稿)

【中圖分類號】R445 R743

【文獻標識碼】A

【文章編號】1007-0478(2016)01-0070-03