多發(fā)性硬化磁敏感加權(quán)成像的研究進(jìn)展*

黃可忻 綜述,劉　衡 審校

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院影像科/貴州省醫(yī)學(xué)影像中心，貴州遵義 563003)

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多發(fā)性硬化磁敏感加權(quán)成像的研究進(jìn)展*

黃可忻 綜述,劉衡△審校

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院影像科/貴州省醫(yī)學(xué)影像中心，貴州遵義 563003)

[關(guān)鍵詞]多發(fā)性硬化；磁敏感加權(quán)成像；綜述

多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)是常見的同時(shí)累及灰白質(zhì)的炎性脫髓鞘病變。臨床上常導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)、感覺認(rèn)知功能障礙，部分病例還會(huì)導(dǎo)致癲癇或智力障礙。目前，國際公認(rèn)的MS診斷標(biāo)準(zhǔn)主要是依據(jù)2010年修訂版的McDonald標(biāo)準(zhǔn)，此版修訂簡化了診斷標(biāo)準(zhǔn)、滿足了各種人群的適應(yīng)性，在更廣泛用于臨床的同時(shí)強(qiáng)調(diào)了磁共振在診斷和治療多發(fā)性硬化中的價(jià)值[1-3]。近年來，各類磁共振功能成像在MS的應(yīng)用也逐步得到關(guān)注，如磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)，該技術(shù)不僅促進(jìn)了對(duì)MS病灶病理生理特點(diǎn)、臨床病征與顱內(nèi)病變關(guān)聯(lián)性的理解，還對(duì)MS患者顱內(nèi)深部靜脈改變，深部灰質(zhì)核團(tuán)或局部腦區(qū)鐵含量異常等改變提示了有用信息。本文就SWI在MS的研究進(jìn)展進(jìn)行回顧與綜述。

1SWI的原理和研究進(jìn)展

SWI是反映組織磁化屬性的對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)，通過運(yùn)用高分辨率掃描、相位圖像蒙片和最小密度投影等技術(shù)，同時(shí)獲得磁距圖像(magnitude image)和相位圖像(phase image)兩組圖像，相位圖可反映不同磁化率組織在磁場中導(dǎo)致的感應(yīng)磁場變化，適合于判斷腦內(nèi)物質(zhì)的磁化率特性。SWI運(yùn)用于人腦研究的原理是利用組織間磁敏感差異形成圖像。無論順磁性物質(zhì)(如靜脈內(nèi)脫氧血紅蛋白)或反磁性物質(zhì)(如動(dòng)脈內(nèi)氧合血紅蛋白及腦實(shí)質(zhì))均可使局部磁場發(fā)生改變，進(jìn)而使質(zhì)子自旋頻率產(chǎn)生差別，隨著TE的延長，這些質(zhì)子形成明顯的相位差別，從而在相位圖上得以顯示[4]。另一方面，由于動(dòng)靜脈中脫氧血紅蛋白含量的不同，又可將脫氧血紅蛋白作為一種內(nèi)源性對(duì)比劑，使得靜脈血與周圍組織間產(chǎn)生相位差，從而使細(xì)小動(dòng)脈得以清楚顯示。更進(jìn)一步，在腦組織中絕大多數(shù)磁敏感改變與鐵的不同形式或出血等相關(guān)，而SWI能檢測任何形式的鐵沉積，包括脫氧血紅蛋白、鐵蛋白和含鐵血黃素等，且該技術(shù)對(duì)順磁性物質(zhì)非常敏感，故而理論上通過對(duì)鐵沉積物質(zhì)引起相位位移改變定量分析，可間接測量物質(zhì)相對(duì)含量，還可以清晰顯示慢流速的靜脈系統(tǒng)并可清晰觀察腦內(nèi)微量鐵的代謝。如今，SWI已廣泛應(yīng)用于帕金森病、腦血管畸形、腦腫瘤性病變及肝硬化等多種疾病的研究或鑒別中，均表現(xiàn)為對(duì)血管畸形、出血、鈣化及鐵代謝產(chǎn)物的顯示有較高的敏感性和特異性，并可進(jìn)一步定量評(píng)價(jià)鐵沉積強(qiáng)度及容積，是對(duì)各種疾病MRI 檢查常規(guī)序列的重要補(bǔ)充?？傊S著1.5 T、3 T、4 T乃至7 T高場強(qiáng)磁共振設(shè)備的逐漸普及，各種功能磁共振也在臨床上應(yīng)用日益廣泛，SWI逐步作為一種常用序列運(yùn)用于各種疾病的診療。

2多發(fā)性硬化SWI的研究進(jìn)展

MS是一種進(jìn)展性、炎癥性和退行性疾病，具有多樣的臨床和病理的特點(diǎn)。根據(jù)病程發(fā)展通?？煞譃閺?fù)發(fā)緩解型、繼發(fā)進(jìn)展型、原發(fā)進(jìn)展型及進(jìn)展復(fù)發(fā)型，而不論何種臨床類型，均可以觀察到顱內(nèi)或脊髓器質(zhì)性病灶，這些組織損傷可廣泛分布于腦室周圍白質(zhì)、視神經(jīng)、脊髓的傳導(dǎo)束、腦干和小腦等處，并且這些組織損傷常常不局限于在常規(guī)磁共振上可肉眼觀察到的區(qū)域，常累及全腦，如深部灰質(zhì)核團(tuán)及表現(xiàn)正常的腦白質(zhì)。由于病灶部位與臨床關(guān)系更密切且病情輕重與病灶大小不成比例，對(duì)于這些多部位的器質(zhì)性損傷近年來各類研究從不同方面對(duì)其進(jìn)行探索，以對(duì)MS病因、病理、病變演變等多方面進(jìn)行探討。如Zanboni等[5]提出顱外靜脈狹窄導(dǎo)致血流動(dòng)力學(xué)改變、顱內(nèi)靜脈壓升高，形成血腦屏障破壞，進(jìn)而紅細(xì)胞滲透如血管旁間隙而導(dǎo)致鐵沉積學(xué)說。同樣有報(bào)道MS帶來的組織損傷可能與靜脈周圍炎性滲出、靜脈萎縮和鐵沉積等因素綜合有關(guān)[6]。故而，在上述方面具有特別優(yōu)勢的SWI技術(shù)逐步作為一種具有意義的序列被廣泛運(yùn)用于MS的研究。

MS是一種免疫系統(tǒng)疾病，其典型影像學(xué)表現(xiàn)為垂直于雙側(cè)腦室的指狀脫髓鞘改變，而雙側(cè)腦室旁白質(zhì)區(qū)為小靜脈引流區(qū)，故在免疫細(xì)胞侵犯腦實(shí)質(zhì)時(shí)，?？梢娦§o脈或深部髓靜脈穿行、包繞該走形區(qū)的病灶，急性斑塊內(nèi)還可見血管壁周圍炎性滲出、管壁周圍纖維素形成并呈套樣，慢性斑塊內(nèi)可見血管壁增厚及軸索消失等[7]，上述病理改變大多在常規(guī)MRI序列上得不到充分體現(xiàn)，而SWI則可清楚顯示這種沿靜脈周圍分布斑塊的特點(diǎn)及病灶的血紅蛋白代謝產(chǎn)物沉積[8]。在1999年，Tan等[9]第一次運(yùn)用SWI檢測MS病灶，檢測小靜脈內(nèi)脫氧血紅蛋白和氧合血紅蛋白濃度改變引起的磁場變化，再通過幅值圖像和相位圖像進(jìn)一步處理，最后以最小密度投影(MinIP)清晰顯示各組織間磁敏感差異，最終將顱內(nèi)小靜脈可視化并發(fā)現(xiàn)了其具有病態(tài)改變，在此基礎(chǔ)上后人進(jìn)一步研究，逐步將腦內(nèi)小靜脈、深部髓靜脈的改變與疾病進(jìn)行關(guān)聯(lián)。有研究證實(shí)腦內(nèi)靜脈血管及其周圍炎性滲出與MS病灶關(guān)系密切，在病灶形成過程中，存在巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和髓鞘碎片聚集、浸潤，進(jìn)而形成血管周圍炎癥，故而病灶常以小靜脈為中心，病灶發(fā)展時(shí)互相融合、擴(kuò)大[7]。而在疾病穩(wěn)定或好轉(zhuǎn)時(shí)，即MS疾病慢性期，細(xì)胞浸潤消退，但髓鞘脫失仍存在并伴有細(xì)胞增生、少突膠質(zhì)細(xì)胞減少，故而不同病程、時(shí)期的患者靜脈變化又有所不同。而針對(duì)不同類型的MS患者，Luo等[10]學(xué)者發(fā)現(xiàn)SWI對(duì)不同類型MS患者深靜脈改變，如數(shù)量增多、延長或部分管徑擴(kuò)張等都可清楚顯示，且圖像法優(yōu)于FLAIR序列并與臨床癥狀具有相關(guān)性，但上述分析主要關(guān)注于腦白質(zhì)，沒有考慮重要區(qū)域的深灰質(zhì)結(jié)構(gòu)及大腦皮層邊緣系統(tǒng)。Gaitan等[11]研究則發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定期深部髓靜脈數(shù)量減少、變細(xì)、縮短的同時(shí)，也有部分側(cè)腦室旁小靜脈延長或擴(kuò)張，這種征象提示了在穩(wěn)定期MS患者腦實(shí)質(zhì)內(nèi)同樣具有炎性再活動(dòng)，該種變化導(dǎo)致了臨床病灶的復(fù)發(fā)或新的器質(zhì)性病灶的產(chǎn)生，故而顱內(nèi)靜脈具有方向性的監(jiān)測對(duì)指導(dǎo)臨床治療具有重要意義。部分研究對(duì)患者腦室周圍靜脈進(jìn)行了量化處理，靜脈數(shù)量的減少也體現(xiàn)了MS病灶處腦白質(zhì)長期處于病理狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)應(yīng)位置氧攝取率下降，而氧利用率又與病灶多少呈負(fù)相關(guān)，即氧利用率越低，病灶越多；另一方面病灶的數(shù)量又決定著腦室周圍靜脈的情況，因此通過觀察腦室周圍靜脈形態(tài)改變或?qū)o脈進(jìn)行定量測量，均可間接反映腦內(nèi)代謝狀態(tài)、監(jiān)測病情程度[12]。而Thomas等[13]等也提示中央小靜脈是無處不在的，并不僅僅被發(fā)現(xiàn)于MS患者表現(xiàn)正常腦白質(zhì)區(qū)，即中央靜脈的改變雖然可對(duì)MS病灶提供有用信息，但中央靜脈對(duì)MS的研究需要在對(duì)研究靜脈進(jìn)行各方面的限定前提下進(jìn)行。同樣，Muller等[8]研究也表示SWI上顯示的MS病灶中受損狹窄或阻塞的萎縮靜脈，與臨床復(fù)發(fā)率及MS疾病的密切相關(guān)程度在以往的研究中被過度夸大了。眾所周知，在人體機(jī)理活動(dòng)中的眾多反應(yīng)，如組織形成、電子傳遞及神經(jīng)遞質(zhì)合成等都不可或缺鐵元素的參與，鐵也是腦組織在維持正常生理活動(dòng)過程中必不可少的一種微量元素，在神經(jīng)元能量代謝以及髓鞘形成中均有重要作用。雖然目前MS顱內(nèi)病變異常鐵沉積機(jī)制尚未完全清楚，但有理論假設(shè)當(dāng)MS發(fā)病時(shí)，鐵蛋白被破壞，自由鐵過量，鐵作為一種神經(jīng)毒素的介質(zhì)，引起了自由基的產(chǎn)生，過多的自由基導(dǎo)致氧化應(yīng)激，進(jìn)而神經(jīng)元變性、髓鞘形成障礙，這些髓鞘損害及細(xì)胞外周環(huán)境改變使得巨噬細(xì)胞等易于通過血腦屏障并吞噬紅細(xì)胞，導(dǎo)致了鐵沉積與組織損傷[14-16]。故可推斷MS病灶的鐵沉積亦在該病病理生理中起著重要作用，鐵可能是另外一個(gè)重要的評(píng)估MS患者病灶的標(biāo)志物，由此，大量研究擬對(duì)MS患者腦內(nèi)核團(tuán)或固定區(qū)域的異常鐵沉積進(jìn)行定量測量。目前 MRI 測量鐵的方法常用的有橫向弛豫時(shí)間(T2)、磁場相關(guān)性(magnetic field correlation，MFC)、及SWI等方法。SWI相位圖能提供鐵沉積的獨(dú)特標(biāo)記，特別是對(duì)含鐵血黃素、鐵蛋白、脫氧血紅蛋白有非常高的敏感度，具有檢測組織內(nèi)1 μg/g組織鐵改變的能力[17]，并可在敏感檢測病灶同時(shí)，顯示MS病灶中心、病灶周圍及穿行靜脈壁等不同位置鐵的沉積，對(duì)其進(jìn)行定量研究和測定，可更好的區(qū)分患者的正常與異常的鐵沉積。研究發(fā)現(xiàn)SWI顯示斑塊的敏感度較常規(guī)磁共振明顯增加，同時(shí)可顯示深部灰質(zhì)結(jié)構(gòu)顯著的鐵沉積，在MS患者中腦鐵沉積最常見的部位為深部灰質(zhì)核團(tuán)，如尾狀核頭、蒼白球、殼核、黑質(zhì)、紅核等，這些鐵沉積在常規(guī)MRI上不能顯示，卻與MS的臨床過程存在密切聯(lián)系[18]，如在對(duì)MS患者的縱向跟蹤觀察中發(fā)現(xiàn)，隨著病情進(jìn)展、病灶增加、腦實(shí)質(zhì)炎癥及脫髓鞘的進(jìn)行性加重，各核團(tuán)相位值均有所下降，由此可推測疾病的惡化可能是由于過量沉積的鐵所導(dǎo)致[19]。有數(shù)據(jù)表明MS患者表現(xiàn)正常腦白質(zhì)區(qū)域相位值明顯下降，同時(shí)Filippi等[20]研究該類患者表現(xiàn)正常腦白質(zhì)區(qū)并進(jìn)行定量研究后與正常對(duì)照組進(jìn)行比較，明顯增加的有效橫向弛豫率R2*值說明患者整體腦組織代謝率降低[21]。上述研究均表明了，在MS病程中相位值可間接反映腦組織微循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)變化，這提示了對(duì)深部核團(tuán)鐵含量測定也許可以作為一種生物指標(biāo)對(duì)疾病進(jìn)程及療效進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)鐵異常沉積的機(jī)制研究也有助于鑒別對(duì)鐵的干擾是否對(duì)疾病的治療有效。近年，對(duì)MS病變研究趨向于研究顱內(nèi)各部位灰質(zhì)鐵沉積。Kuchling等[21]就大腦中央前回灰質(zhì)為感興趣區(qū)，并量化了該處鐵沉積。但不得不指出，在實(shí)際檢測中有些病灶在SWI上能看到，而在FLAIR或T2WI上看不到；反之，也同樣存在病變僅在常規(guī)序列上顯示，而SWI上未能出現(xiàn)。所以盡管SWI對(duì)MS病灶的檢測率遠(yuǎn)高于FLAIR或者T2，仍需聯(lián)合各種檢查方法以提高對(duì)其病灶的檢測率[22-23]。

綜上所述，MRI 為 MS 腦內(nèi)鐵異常沉積提供了無創(chuàng)性檢測方法，但異常鐵沉積與運(yùn)動(dòng)功能、認(rèn)知障礙、病程發(fā)展及在發(fā)病機(jī)制中的確切作用尚未完全確定。但眾多研究表明腦內(nèi)病灶的鐵含量與疾病發(fā)展呈正相關(guān)，而在SWI上測量得出的相位值與鐵含量呈負(fù)相關(guān)，可推論，在疾病進(jìn)一步發(fā)展的過程中，SWI可作為一種非侵入性測量鐵含量技術(shù)[24-25]，用于對(duì)患者顱內(nèi)不同區(qū)域鐵沉積的量化分析，在臨床上可以幫助預(yù)測疾病預(yù)后，并與多種臨床精神類評(píng)價(jià)量表相互協(xié)同，更提示鐵含量有可能作為評(píng)價(jià)神經(jīng)變性疾病進(jìn)程及療效的一種新的生物標(biāo)記物，亦或是否可以利用鐵螯合劑進(jìn)行輔助治療或抑制疾病進(jìn)展。

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doi:·綜述·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.09.038

* 基金項(xiàng)目：貴州省科技廳基金[黔科合J字LKZ(2012)22號(hào)]。

作者簡介：黃可忻(1989-)，碩士，住院醫(yī)師，主要從事神經(jīng)影像學(xué)方面的研究?！魍ㄓ嵶髡?，E-mail:zmcliuh@163.com。

[中圖分類號(hào)]R744.5+1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1671-8348(2016)09-1274-03

(收稿日期：2015-08-22修回日期：2015-12-19)