3T磁敏感加權成像技術對腦深部髓質靜脈的新認識

李虹易綜述， 段 陽審校

?

3T磁敏感加權成像技術對腦深部髓質靜脈的新認識

李虹易綜述， 段 陽審校

磁敏感加權成像(susceptibility-weighted imaging，SWI)是一種高分辨率三維梯度回波序列并利用完全流動補償技術的新型磁共振成像技術[1]。SWI對血液的代謝產物(如脫氧血紅蛋白、正鐵血紅蛋白、含鐵血黃素)、鐵質沉積等順磁性物質非常敏感[1,2]。也正是因為這種特性使得SWI成為顯示出血及靜脈結構最敏感的序列之一，對腦內的微小出血或靜止性出血、小靜脈等細微血管結構顯示清晰，優于CT及其它MR序列(如傳統MR平掃、DWI、PWI等)。

研究表明SWI可在急性或慢性腦缺血疾病中評估腦深靜脈的回流情況，同時在局灶性腦缺血中從影像學角度證實了腦氧攝取率的提高[3]。靜脈和動脈功能不同其內所運輸的物質也不同導致了兩者血氧飽和度、脫氧和含氧血紅蛋白磁化率均不同。靜脈內血液中脫氧血紅蛋白含量多，在SWI上表現為低信號影像。SWI在顯示靜脈結構方面具有獨特的優勢，無論是正常還是異常、粗大或是細小的靜脈都可以清晰地在SWI上顯示。甚至在1.5T場強的磁共振系統上對微小靜脈結構顯示的空間分辨率亦可達1 mm[4]。急性腦卒中時SWI還可顯示動脈內血栓的存在。正常情況下動脈內含有大量的逆磁性物質(含氧血紅蛋白)，因此動脈在SWI上表現為高信號。血栓成分中含有順磁性物質(脫氧血紅蛋白)，在SWI上表現為低信號。因此，當動脈內存在血栓時，SWI上就表現為高信號的動脈走形區內存在條狀的低信號結構，這種現象又被稱為磁敏感征(susceptibility vessel sign,SVS)。

SWI技術具有廣闊的臨床應用前景，它可在腦卒中早期全面評價病情，指導抗凝治療，可大大減低腦卒中溶栓后出血性轉化的風險。同時，在其他神經系統疾病方面的應用也顯示出巨大的臨床潛力，如判定脫髓鞘疾病或帕金森病的預后方面、煙霧病嚴重程度的判斷、腦腫瘤的引流靜脈及療效評估等方面。

深部髓質靜脈(DMV)是室管膜下靜脈的細小分支，一般多見為垂直于側腦室排列。它直接參與室管膜下靜脈內血液的回流，并與室管膜下靜脈、大腦內靜脈、基底靜脈直接構成腦內深部靜脈的微循環[5]。深部髓質靜脈具有便于觀察和相對恒定結構的優勢。傳統常規MR掃描T1加權成像(T1weighted imaging，T1WI)、T2加權成像(T2weighted imaging，T2WI)、FLAIR序列(Fluid-attenuated inversion recovery)以及彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)均不能良好的顯示微小靜脈。只有在磁敏感加權成像中，DMV呈現低灰度，其特點包括：寬度為1～2個像素，其中有一個像素比較深，一個比較模糊；其分布走向基本都偏水平方向，便于觀察和分析。

DMV擴張機制：DMV為細小的靜脈分支，其在正常人腦中的表現、分布尚無學者研究。目前對疾病中DMV擴張的研究有按其數量分級的也有按其擴張程度分級的。按數量的分級標準為：1級<5根;2級5～10根;3級>10根[5]。按擴張程度分級標準為：1級DMVs輕微顯示;2級可見DMVs顯示，3級DMVs顯著擴張[6]。DMV擴張的機制目前推測可能是病變區不同原因引起的腦組織缺血，腦血流灌注減低，腦內微循環開放造成該區域腦小動脈持續反應性擴張、腦組織氧攝取率(oxygen extraction fraction,OEF)的增高，導致血管和組織學層面的血流動力學代償性損害[7]，其直接結果是造成小靜脈血液內脫氧血紅蛋白比例增高。由于脫氧血紅蛋白含量多少決定靜脈顯影程度，因此通過上述機制使得DMV在SWI圖像上顯影逐漸明顯、擴張。2008年Tong等[2]研究者第一次應用SWI技術研究兒童缺血性梗死中DMV不對稱性的特征并發表了文章，引起了學者們對DMV研究的熱潮，并不斷探索DMV在疾病中的意義。我們就DMV在以下疾病中的表現及意義進行討論。

1 DMV在腦白質脫髓鞘中的研究

腦白質脫髓鞘又稱腦白質高信號，一般多見于老年人，常在T2WI或FLAIR序列上表現為側腦室周圍白質區呈現對稱性分布的斑片狀、小片狀高信號。研究認為[8]腦白質脫髓鞘的存在可能會增加腦卒中、老年性癡呆癥及死亡的風險。但腦白質脫髓鞘發病機制尚不明確，目前學者們公認的原因可能與局部區域腦血流量(cerebral blood flow,CBF)的減少、斷裂的毛細血管通透性和血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)的破壞有關[9,10]。近年來的研究表明少突膠質細胞的凋亡也被認為是腦白質脫髓鞘的病因之一。腦靜脈膠原性病變可通過增加血管阻力、影響組織液的循環使血管內液體向外流動，產生血管源性的水腫，引起局部腦組織缺血，進而在MR上表現非壞死性的高信號。總之，腦白質脫髓鞘是由腦室周圍半卵圓中心區域缺血、缺氧或炎癥反應等原因造成的腦白質神經纖維病變。

O’Sullivan等通過定量灌注加權成像(perfusio weighted imaging,PWI)研究認為腦內CBF減少是腦白質脫髓鞘的病因之一[11]。腦血流量的減少進一步加重了靜脈內氧的攝取率，使脫氧血紅蛋白含量增加，進而造成DMV結構在SWI上顯示更加清晰。因此，腦白質脫髓鞘的存在亦會造成一個促進DMV顯著擴張的腦內微環境。Gouw等[12]認為腦白質脫髓鞘患者腦內腔隙性梗死灶增多，腔隙性梗死灶又是由于動脈局部缺血所致，動脈缺血在一定條件下會造成靜脈缺血使DMV可視性更加顯著。Yan等研究更證實了這一理論[5]。腦白質脫髓鞘中DMV數量增多，且與側腦室周圍白質區高信號范圍有管關。DMV的改變在影像學上闡述了腦白質脫髓鞘的發病機制和發展過程，有助于臨床上完善或改善腦白質脫髓鞘患的治療方案，如通過監測DMV可使用一些有助于改善靜脈血流動力學的藥物來從病因出發改善病情。

2 DMV在腦卒中的研究

腦卒中是一種因為腦血管突然破裂或血管阻塞情況下引起的相應供血區域腦組織發生缺血、壞死的急性腦血管疾病，是全球致死率較高的疾病之一。包括缺血性和出血性卒中，缺血性腦卒中占85%以上。在中國，隨著社會生活節奏和習慣的不斷改變，腦卒中的發病年齡層面擴大、發病率增高。腦卒中患者死亡率高、致殘率高、預后效果差，造成個人、家庭以及社會的經濟負擔。因此，早期預防、早期診斷、早期治療有重要臨床意義。目前影像學上對腦卒中的認識趨勢正從單純診斷到復合診斷進行過度，不單單只達到單純診斷疾病的目的，也逐漸研究總結疾病的MR影像特征與病情評估、粥樣硬化斑塊情況及預后評價的相關性。

臨床上結合DWI和 PWI診斷急性和超急性期腦卒中具有高度的敏感性和特異性。在缺血早期根據兩者異常信號區是否匹配來判定患者缺血半暗帶的范圍以及患者是否適合溶栓治療。缺血半暗帶是指急性腦卒中發生后局部低血流灌注的腦組織在恢復血供后仍可以存活的區域。通常認為半暗帶即是PWI與DWI異常信號區域不匹配的范圍，半暗帶的存在是可以溶栓的指征之一，及時識別和挽救缺血半暗帶對于患者臨床預后、功能恢復方面極其重要。但是若腦內存在微出血則溶栓后發生出血的機率增大，風險更高，而PWI、DWI均對微出血不敏感，顯示欠佳。因此，SWI可以作為補充序列為臨床診斷、治療腦卒中提供更全面的影像學信息。

Johanna等[6]對腦卒中腦內DMV進行研究，對雙側大腦半球的DMV按顯示程度分別進行評估，發現DMV顯示程度不同，多為不對稱分布。同時結合NIHSS和mRs評分，DMV顯示越明顯患者愈后越差，但是在臨床癥狀上則無法區分患者腦內DMV是否為不對稱分布。腦卒中的病理基礎是供血動脈及其分支因血栓或粥樣硬化所致管腔閉塞或狹窄，相應供血區域血流量減少，同時灌注異常區域可見顯著擴張的淺層皮質靜脈[13,14]。研究表明若病變側柔腦膜靜脈側支循環不好則擴張的腦皮質靜脈數量較多[15]。大量研究表明大腦中動脈的分支(M1-M6段)梗死，患側可見顯著低信號的軟腦膜靜脈，同DWI與PWI不匹配的缺血半暗帶一樣可以預測腦卒中早期病情發展進程[13,14]。Hermier的研究表明良好的側支循環開放和血栓再通與臨床預后顯著相關[16]。軟腦膜靜脈和深部髓質靜脈都參與腦內血管脈絡的側支循環與微循環，這證明小靜脈的擴張與微循環的開放有關。因此對DMV的研究意義在于不僅對腦卒中的預后有一定幫助也對腦內微循環的改變有一定的預測。

綜上所述，SWI圖像上DMV不對稱的信號改變可作為早期、快速預測腦卒中患者嚴重程度的附加影像學表現之一，可聯合缺血半暗帶一起從影像學角度為臨床醫生提供全面的病情評估、預后評價等信息。

3 DMV在煙霧病中的研究

煙霧病(moyamoya disease，MMD)是一種極其少見的腦血管異常疾病，其特點是雙側頸內動脈終末端、大腦前動脈和大腦中動脈的起始部管腔慢性進行性狹窄或閉塞所致的腦底部穿通支動脈代償性扭曲、增生，形成類似煙霧狀的血管網結構[17]。臨床表現多樣化，如兒童多表現為短暫性腦缺血發作(TIA)、腦梗死等腦缺血的癥狀，成人多發生腦出血的癥狀。MMD診斷方法有很多，其中數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)是公認的診斷“金標準”[18]。該病發病機制尚不明確，有可能與先天遺傳因素有關或與后天環境因素有關。

MMD本身的病理生理基礎造成了腦內血管形成異常的代償機制，其中包括由顱外向顱內、后循環向前循環、腦底動脈環的代償供血機制，而最后一種代償方式則是MMD的主要代償機制[19]。腦內側支循在MMD腦缺血中起著顯著的保護作用。側支循環不好，腦缺血癥狀明顯。反之，若側支循環豐富則患者可無明顯癥狀。

研究表明臨床上表現為TIA或腦梗死癥狀的MMD患者腦內DMV的數量更多、顯影更清晰，而腦血管阻力(cerebrovascular reserve，CVR)則較無癥狀的MMD患者低，DMV數量越多CVR越低，這說明了MMD腦深部白質區的灌注有一定程度的受損[20]。在SWI圖像上DMV顯影越明顯越說明腦組織氧攝取率的提高和靜脈血液的瘀滯，而這兩種表現正是腦組織低灌注的結果。正因為腦內低灌注的存在，SWI圖像上該區域才能看到顯著低信號的引流靜脈。所以，顯著擴張的DMV可對MMD腦血流動力學、深部白質區灌注受損的程度進行預測。雖然SWI圖像對DMV顯示是一種無創的影像學手段，DMV的改變對MMD腦血流動力學有一定意義，也可預測MMD的嚴重程度。但它不能替代其它評估腦血流動力學的檢查手段，如CT灌注、PWI以及SPECT(single-photon emission CT)。

4 DMV在多發性硬化中的研究

多發性硬化(multiple sclerosis，MS)也是神經脫髓鞘疾病的一種。MS主要的病理改變是血管周圍的炎癥、髓鞘的脫失、膠質細胞增生甚至發展到更嚴重的神經細胞損傷。常規MR檢查敏感性較高，但是特異性不高。應用SWI可以明顯提高多發性硬化的敏感性，它對靜脈敏感的獨特成像原理可準確、清晰地顯示病灶內及周圍小靜脈的特征性分布，符合MS組織學上的病理改變。既然MS也是一種腦部神經系統脫髓鞘的病變，那和腦白質脫髓鞘一樣，MS腦內也有血流動力異常及缺血的存在。MR灌注成像及PET成像均顯示MS明顯低灌注的表現如腦血流量降低。

曾春等[21]對MS腦內DMV長度進行評分，分析DMV、頸內靜脈與MS的關系發現隨著MS病程的延長，腦內DMV發生數量減少、長度縮短等改變越明顯。Ge等[22]研究也對MS腦內DMV進行研究，發現其數量明顯減少，提示MS最早的病理性病變可能是血管的改變。

5 DMV在腦腫瘤中的研究

雖然目前對DMV在腦腫瘤中的研究鮮有報道，但是DMV對反應腦血液動力學方面的作用已經被證實。腦腫瘤發生時腦內微循環是否發生改變仍有待于研究。腫瘤細胞的生長需要新生血管為其供血。腦腫瘤不僅形態各異，根據腫瘤良惡性的不同瘤體內亦可出現出血、壞死及鈣化等多種表現形式。在MR掃描成像中這些表現形式各有不同的組織學信號特征，往往是在同一病灶內并存多種信號。SWI對血液代謝產物、靜脈血管結構及鈣鐵沉積的顯示非常敏感，固SWI可同時清晰顯示腫瘤瘤體內的各種組織學改變情況，也可清晰顯示瘤體內或周圍病理性靜脈血管。目前，有研究表明腫瘤的良惡性與瘤體內的微血管密度有關[23]。應用SWI判定腦腫瘤內的供血血管情況可有助于臨床在術前判定腫瘤的惡性程度并可發現隱匿的惡性腫瘤，如腦膠質瘤分級的判定[24]，也可對腦腫瘤術后恢復情況進行判定，觀察腫瘤是否有復發傾向。

綜上所述， SWI對顯示腦深部髓質靜脈有獨特的優勢，且可對DMV進行半定量、定量或分型等研究。DMV顯影程度可反映腦內低灌注情況，對腦缺血性疾病的預后、臨床治療有重大意義。但對正常人、腦腫瘤等DMV顯示情況尚未見報道。相信隨著SWI技術的不斷完善，DMV的研究可應用于更多的腦部疾病中，不斷探索DMV的臨床意義。

[1]Haacke EM,Garbern J,Miao Y,et al.Iron stores and cerebral veins in MS studied by susceptibility weighted imaging[J].Int Angiol,2010,29(2):149-157.

[2]Tong K A,Ashwal S,Obenaus A,et al.Susceptibility-weighted MR imaging:a review of clinical applications in children[J].American Journal of Neuroradiology,2008,29(1):9-17.

[3]Haacke EM,Xu Y,Cheng YCN,et al.Susceptibility weighted imaging (SWI)[J].Magnetic Resonance in Medicine,2004,52(3):612-618.

[4]Huang YP,Wolf BS.Veins of the white matter of the cerebral hemispheres (the medullary veins)[J].The American Journal of Roentgenology,Radium Therapy,and Nuclear Medicine,1964,92:739-755.

[5]Yan S,Wan J,Zhang X,et al.Increased visibility of deep medullary veins in leukoaraiosis:A 3-T MRI study[J].Frontiers in Aging Neuroscience,2014,6:144-144.

[6]Mucke J,Mhlenbruch M,Kickingereder P,et al.Asymmetry of deep medullary veins on susceptibility weighted MRI in patients with acute MCA stroke is associated with poor outcome[J].PloS one,2014,10(4):e0120801-e0120801.

[7]韓獻軍,黃紅莉,單樹崇.磁敏感加權成像毛刷征與急性缺血性卒中患者血管反應性的關系[J].國際腦血管病雜志,2014,22(002):99-104.

[8]Debette S,Markus HS.The clinical importance of white matter hyperintensities on brain magnetic resonance imaging:systematic review and meta-analysis[J].BMJ,2010,341:c3666-c3666.

[9]Akiguchi I,Tomimoto H,Suenaga T,et al.Blood-brain barrier dysfunction in Binswanger’s disease;an immunohistochemical study[J].Acta neuropathologica,1997,95(1):78-84.

[10]Brickman AM,Zahra A,Muraskin J,et al.Reduction in cerebral blood flow in areas appearing as white matter hyperintensities on magnetic resonance imaging[J].Psychiatry Research Neuroimaging,2009,172(2):117-120.

[11]O’sullivan M,Lythgoe DJ,Pereira AC,et al.Patterns of cerebral blood flow reduction in patients with ischemic leukoaraiosis[J].Neurology,2002,59(3):321-326.

[12]Gouw AA,van der Flier WM,Fazekas F,et al.Progression of white matter hyperintensities and incidence of new lacunes qver a 3-year period the leukoaraiosis and disability study[J].Stroke,2008,39(5):1414-1420.

[13]Lingegowda D,Thomas B,Vaghela V,et al.“Susceptibility sign”on susceptibility-weighted imaging in acute ischemic stroke[J].Neurology India,2012,60(2):160-164.

[14]Kao HW,Tsai FY,Hasso AN.Predicting stroke evolution:comparison of susceptibility-weighted MR imaging with MR perfusion[J].European Radiology,2012,22(7):1397-1403.

[15]Verma RK,Hsieh K,Gratz PP,et al.Leptomeningeal collateralization in acute ischemic stroke:impact on prominent cortical veins in susceptibility-weighted imaging[J].European journal of Radiology,2014,83(8):1448-1454.

[16]Hermier M,Nighoghossian N,Adeleine P,et al.Early magnetic resonance imaging prediction of arterial recanalization and late infarct volume in acute carotid artery stroke[J].Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism,2003,23(2):240-248.

[17]Suzuki J,Takaku A.Cerebrovascular moyamoya disease:disease showing abnormal net-like vessels in base of brain[J].Archives of Neurology,1969,20(3):288-299.

[18]Bacigaluppi S,Dehdashti AR,Agid R,et al.The contribution of imaging in diagnosis,preoperative assessment,and follow-up of moyamoya disease:a review[J].Neurosurgical Focus,2009,26(4):3-3.

[19]呂巖松,王 嶸,馬國峽,等.煙霧病的代償機制和影像學表現分析[J].中國全科醫學,2013,16(7):2539-254.

[20]Horie N,Morikawa M,Nozaki A,et al.“Brush sign” on susceptibility-weighted MR imaging indicates the severity of moyamoya disease[J].American Journal of Neuroradiology,2011,32(9):1697-1702.

[21]曾 春,李詠梅,歐陽羽,等.腦深部靜脈和頸內靜脈改變與多發性硬化的相關性研究[J].第三軍醫大學學報,2012,34(19):1994-1997.

[22]Ge Y,Zohrabian VM,Osa EO,et al.Diminished visibility of cerebral venous vasculature in multiple sclerosis by susceptibility‐weighted imaging at 3.0 Tesla[J].Journal of Magnetic Resonance Imaging,2009,29(5):1190-1194.

[23]Sehgal V,Delproposto Z,Haddar D,et al.Susceptibility‐weighted imaging to visualize blood products and improve tumor contrast in the study of brain masses[J].Journal of Magnetic Resonance Imaging,2006,24(1):41-51.

[24]黃 鶴,何 寧,張玉東,等.腦神經膠質瘤磁敏感加權成像與病理分級之間的關系[J].腫瘤,2008,28(12):1077-1080.

1003-2754(2016)06-0574-03

R743

2016-04-03；

2016-05-30

(沈陽軍區總醫院放射診斷科，遼寧 沈陽 110016)

段 陽，E-mail:duanyang100@126.com