磁共振擴(kuò)散峰度成像對腦小血管病早期腦損害的檢測價值

司 童，陳 薇，張尤橋，郭岳霖，吳煥澤，容 宇，李洪標(biāo)，潘業(yè)鑫，鄭曉紅，陳佳慶

1)汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科一病區(qū) 廣東汕頭 515041 2)深圳市寶安第二人民醫(yī)院(集團(tuán))總醫(yī)院影像科 廣東深圳 518100

廣義的腦小血管病(cerebral small vessel disease，CSVD)指腦內(nèi)小血管病變導(dǎo)致的臨床、認(rèn)知、影像學(xué)及病理表現(xiàn)的綜合征，影像學(xué)特征表現(xiàn)主要為腔隙性梗死、腦白質(zhì)高信號、腦微出血、腦萎縮以及血管周圍間隙擴(kuò)大等[1]。該病進(jìn)展隱匿，患者早期常無典型癥狀，但腦卒中風(fēng)險、死亡風(fēng)險增加，且遠(yuǎn)期預(yù)后差，血管因素可與神經(jīng)變性病理改變協(xié)同作用增加認(rèn)知功能減退和癡呆發(fā)生風(fēng)險[2]。目前尚未對其規(guī)范化治療達(dá)成共識。因此，CSVD的早期診斷顯得尤為重要，影像學(xué)是CSVD最為重要的診斷手段。磁共振擴(kuò)散峰度成像 (diffusion kurtosis imaging，DKI)是傳統(tǒng)的擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技術(shù)的延伸，用四階三維峰度張量對受限水分子擴(kuò)散進(jìn)行描述，可量化分析組織細(xì)微結(jié)構(gòu)的改變[3]。研究[4]表明，在各向同性組織(如灰質(zhì))的研究及組織結(jié)構(gòu)評價方面，DKI較DTI更敏感;此外，DKI可同時測得DTI的相關(guān)參數(shù)，臨床操作較簡便。本研究旨在探究DKI在CSVD患者早期腦損害中的檢測價值，利用DKI數(shù)據(jù)分析高血壓、NIHSS評分與CSVD患者腦部亞臨床損害的相關(guān)性。

1 對象與方法

1.1研究對象收集2016年11月至2017年12月汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院收治的CSVD患者48例，男21例，女27例，年齡45～80(65.2±11.0)歲；血壓正常12例(正常組)，明確診斷為高血壓大于等于10 a者12例(長病程組)，明確診斷為高血壓少于10 a者24例(短病程組)；均為初次住院治療的患者，血壓動態(tài)監(jiān)測期間暫未予降壓治療；均知情同意并簽署同意書。患者入院24 h內(nèi)行美國國立衛(wèi)生研究院腦卒中量表(NIHSS)測評。入院前3 d動態(tài)監(jiān)測血壓，計算血壓平均值。CSVD診斷標(biāo)準(zhǔn)參考《2016版中國CSVD診治共識》，高血壓診斷標(biāo)準(zhǔn)參考《中國高血壓防治指南2010年版》。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并其他顱內(nèi)病變影響白質(zhì)結(jié)構(gòu)[如腦外傷(包含顱腦手術(shù))、CO中毒、多發(fā)性硬化等]者；皮質(zhì)梗死者；合并其他慢性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如帕金森病、癡呆、癲癇等)者；合并精神分裂癥等精神病(包含長期服用抗精神病藥)者；存在提示心源性栓塞、顱內(nèi)大血管或頸動脈狹窄所致梗死證據(jù)者；一般情況差，合并重要臟器重大疾病者；MRI禁忌證或已知的幽閉恐懼癥者。

1.2MRI及DKI檢查采用通用公司生產(chǎn)的Signa EXCITE HDxT 3.0T核磁共振機，用標(biāo)準(zhǔn)8通道頭線圈作發(fā)射和接收線圈。受檢者均行頭顱核磁共振T1WI、T2WI和DWI等常規(guī)序列掃描。DKI序列采用梯度回波單次激發(fā)的回波平面成像(GRE-EPI)序列，層厚3 mm，間隔0.5 mm，TR 4 500 ms，視野(FOV)為240 mm×240 mm，TE 98.6 ms，矩陣128×128，體素大小2 mm×2 mm×3 mm，掃描層數(shù)18層，掃描時間3 min 5 s，NEX 1次；擴(kuò)散敏感梯度場施加15 個方向，每個方向取3個b 值(0、1 000、2 000 s/mm2)。DKI掃描后送ADW4.6工作站，使用Funtool 9的DKI軟件后處理獲取平均峰度值(MK)、平均彌散率值(MD)及各向異性分?jǐn)?shù)值(FA)參數(shù)圖及相應(yīng)數(shù)值。T2-Flair掃描采用Flair Fast序列，TR/TE 為 8 602 ms/122 ms，層厚 5 mm，層間距1.5 mm，F(xiàn)OV為 240 mm×240 mm，矩陣為288×160。

1.3DKI數(shù)據(jù)測量及分析測量均由同一位神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師和一位影像科醫(yī)師共同完成。首先選擇基底節(jié)層面行閾值設(shè)定，以保留最高信噪比為原則，上限要求盡量保留全腦實質(zhì)范圍并去除非腦組織，下限要求剛好消除背景噪聲。填寫參數(shù)b的數(shù)值及b0數(shù)目后，計算機自動計算生成MK、MD和FA參數(shù)圖。ROI的選擇：額葉(額中回)、顳葉(底部)、丘腦(中內(nèi)側(cè))、胼胝體(壓部)、中央前回、中央后回、扣帶回。在MK、MD和FA參數(shù)圖中選定ROI，在ROI內(nèi)手動勾畫3個部位，勾畫面積波動于8～18 mm2，要求同一ROI內(nèi)勾畫的3個部位隨機選擇在MRI常規(guī)序列掃描未見病灶處，勾畫時需結(jié)合T2像以排除病灶，盡量遠(yuǎn)離皮質(zhì)，盡可能保證兩側(cè)同一ROI內(nèi)勾畫部位呈左右鏡像對稱，最終求3個部位的平均值。

1.4統(tǒng)計學(xué)處理應(yīng)用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計分析。3組患者年齡、血壓、NIHSS 評分、MK、MD和FA的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗；血壓、NIHSS評分與MK、MD及FA的相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析；檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.13組患者一般情況的比較見表1。高血壓者年齡、血壓和NIHSS評分均高于血壓正常者。

表1 3組患者一般情況比較

1 mmHg=0.133 kPa；*：與正常組比較，P<0.05

2.23組患者M(jìn)K、MD和FA的比較見表2～4。短病程和長病程組部分ROI中MK低于正常組；長病程組右額葉、右中央前回、右扣帶回和右丘腦MK低于短病程組。短病程、長病程組部分ROI中，MD高于正常組，F(xiàn)A低于正常組。

2.3CSVD患者NIHSS評分與MK、MD及FA的相關(guān)性見表5。左中央前回、左中央后回MK與NIHSS評分呈負(fù)相關(guān)，雙側(cè)中央前回、左中央后回MD與NIHSS評分呈正相關(guān)，各部位FA與NIHSS評分均不相關(guān)。

表2 3組MK值比較

*:與正常組比較,P<0.05;#:與短病程組比較,P<0.05

表3 3組MD值比較

*: 與正常組比較,P<0.05

表4 3組FA值比較

*: 與正常組比較,P<0.05

表5 CSVD患者NIHSS評分與MK、MD及FA的相關(guān)性 r(P)

2.4CSVD患者血壓與MK、MD及FA的相關(guān)性見表6。MK與收縮壓呈負(fù)相關(guān)的部位有雙側(cè)額葉、雙側(cè)顳葉、胼胝體和雙側(cè)丘腦，與舒張壓呈負(fù)相關(guān)的部位有右中央后回和右丘腦。MD與收縮壓呈正相關(guān)的部位有雙側(cè)額葉、雙側(cè)顳葉、雙側(cè)中央后回和雙側(cè)丘腦，與舒張壓呈正相關(guān)的部位有左中央后回和右丘腦。FA與收縮壓呈負(fù)相關(guān)的部位有雙側(cè)額葉、雙側(cè)顳葉、雙側(cè)中央前回、胼胝體和右丘腦，與舒張壓呈負(fù)相關(guān)的部位有雙側(cè)額葉、右中央前回和右丘腦。

表6 CSVD患者血壓與MK、MD及FA的相關(guān)性 r(P)

3 討論

3.1DKI參數(shù)變化與CSVD的關(guān)系DKI是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)“新生力量”，目前為止，利用DKI研究CSVD尚為少數(shù)。DKI常用的參數(shù)有FA、MD和MK。FA反映神經(jīng)纖維的完整性及損傷情況[5]，在腦中主要受組織微觀結(jié)構(gòu)如纖維的密度與直徑、髓鞘完整性和組織宏觀結(jié)構(gòu)(如神經(jīng)纖維通道的相互連接情況等)的影響。在危險因素作用下，腦組織的各向異性下降，神經(jīng)纖維髓鞘的完整程度降低，原有結(jié)構(gòu)排列受損，F(xiàn)A下降。MD反映了分子整體的擴(kuò)散水平及所受阻力大小，它與擴(kuò)散方向無關(guān)，通常用3個正交的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)表示，可用于評價細(xì)胞膜、髓鞘等擴(kuò)散屏障大小，一定程度上反映了細(xì)胞膜的完整程度[6-7]。ADC越大，說明該組織水分子擴(kuò)散能力越強。MK是反映微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的一項指標(biāo)，是DKI技術(shù)最常用的參數(shù)。結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，非正態(tài)分布水分子擴(kuò)散受限越顯著，MK也越大。有研究[8]表明，由于MK不依賴于組織結(jié)構(gòu)的空間方位，故對灰質(zhì)各向同性結(jié)構(gòu)的評估比FA更有優(yōu)勢。一項關(guān)于MD與MK關(guān)聯(lián)性的體模研究[9]顯示，在評價組織結(jié)構(gòu)方面，MK較MD特異性更強。

既往有利用DTI分析CSVD患者腦白質(zhì)，及其智能狀況的研究。有研究者[10-11]提出了白質(zhì)擴(kuò)散對比度量法則，描述了腦白質(zhì)中軸索內(nèi)、外環(huán)境的微結(jié)構(gòu)特點，此模式也提示MK與FA呈正相關(guān)。葉德湫等[12]發(fā)現(xiàn)，隨缺血性腦白質(zhì)病變嚴(yán)重程度的增加，額頂葉白質(zhì)的MK隨之降低。李秋雨等[13]發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者枕葉白質(zhì)區(qū)、背側(cè)丘腦等ROI內(nèi)MD大于對照，頂枕葉白質(zhì)區(qū)、外囊等ROI內(nèi)MK小于對照。

在本研究中，選擇ROI時刻意避開了病灶，即在看似“正常”的腦實質(zhì)進(jìn)行測量，結(jié)果顯示，合并高血壓的CSVD患者多數(shù)ROI中MK、FA低于血壓正常的患者，部分ROI中MD高于血壓正常的患者；高血壓長病程者右額葉、右中央前回、右扣帶回和右丘腦MK低于高血壓短病程者。合并高血壓的CSVD患者DKI參數(shù)值較血壓正常者發(fā)生了變化，說明結(jié)構(gòu)改變可先于長T2信號或其他異常信號出現(xiàn)前被DKI檢測出，體現(xiàn)了DKI對中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)微結(jié)構(gòu)早期改變的敏感性。本研究還發(fā)現(xiàn)，左中央前回和左中央后回的MK與NIHSS評分呈負(fù)相關(guān)，雙側(cè)中央前回和左中央后回的MD與NIHSS評分呈正相關(guān)，這可能提示MD及MK的變化反映了CSVD患者腦部受損程度，具有一定的病情動態(tài)監(jiān)測和評估作用。

3.2高血壓與CSVD的關(guān)系有研究[14]發(fā)現(xiàn)，長期高血壓狀態(tài)可損害腦血流自動調(diào)節(jié)機制，且高血壓持續(xù)時間越長，血壓水平越高，這種調(diào)節(jié)功能減弱越明顯。Peila等[15]在為期4 a的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，長期維持良好的血壓狀態(tài)對高血壓患者認(rèn)知功能的維持和改善有積極作用，認(rèn)知功能減退患病率及嚴(yán)重程度隨高血壓患病年限延長而增加。高血壓可破壞腦小血管壁的結(jié)構(gòu)與功能，進(jìn)而導(dǎo)致小血管硬化、狹窄甚至閉塞，最終因缺血缺氧、血管壁通透性異常、炎性因子釋放等導(dǎo)致神經(jīng)元受損或死亡、小膠質(zhì)細(xì)胞死亡、星形膠質(zhì)細(xì)胞增生[16]、神經(jīng)纖維髓鞘脫失及纖維結(jié)構(gòu)破壞、組織整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性下降、細(xì)胞膜受損及水分子擴(kuò)散能力增強等，從而導(dǎo)致腦實質(zhì)的損害，在早期可被DKI敏感地檢測到。

本研究中高血壓長病程和短病程組患者與血壓正常患者比較，F(xiàn)A降低，MD升高，MK降低；FA、MK與收縮壓和舒張壓呈負(fù)相關(guān)；MD與收縮壓和舒張壓呈正相關(guān)；長病程組部分ROI的MK低于短病程組，而MD、FA的差異多沒有統(tǒng)計學(xué)意義。研究結(jié)果提示，高血壓是CSVD的危險因素，而長期高血壓對CSVD患者腦實質(zhì)損傷更為嚴(yán)重，同時也提示MK在探究高血壓病程對腦實質(zhì)損害方面可能較MD和FA更為敏感。當(dāng)血壓升高時，腦小血管處于收縮狀態(tài)，收縮程度受血壓增高程度影響。若血壓升高程度較輕并且持續(xù)作用時間較短，則不會引起嚴(yán)重的腦實質(zhì)損害；血壓長期升高則可能導(dǎo)致腦小血管肌層發(fā)生玻璃樣變和內(nèi)膜增厚，進(jìn)而出現(xiàn)管壁硬化、管腔狹窄甚至閉塞，缺血缺氧性神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞傷亡及髓鞘脫失，最終導(dǎo)致腔隙性腦梗死或慢性低灌注性缺血性腦白質(zhì)病變。

綜上所述，DKI在CSVD亞臨床腦損害檢測中有較高敏感度，其參數(shù)值變化可能反映了CSVD患者腦功能受損程度，其中MK更敏感。合并有高血壓的CSVD患者腦實質(zhì)損害更嚴(yán)重。今后的研究將會擴(kuò)大樣本量，嘗試按高血壓分級分組研究，進(jìn)行CSVD認(rèn)知障礙與影像學(xué)改變的相關(guān)性評定。