磁敏感血管征在急性腦梗死診療中的臨床應用

孫植培，錢偉東

(蚌埠醫學院第一附屬醫院神經內科，安徽 蚌埠 233000)

磁敏感加權成像(susceptibility weighted imaging，SWI)是近年來新開展的不同于傳統磁共振序列的磁共振成像技術。SWI在T2*加權梯度回波序列的基礎上，在采集相位信息的同時，也獲取強度信息，通過后處理使相位信息與強度信息融合，擴大不同組織之間的磁敏感差距，造成局部磁場的不均，從而獲得圖像對比。1997年，Reichenbach等[1]提出了“高分辨率的血氧水平依賴靜脈成像”，這是SWI最早的概念。直至2004年，Haacke等[2]論述了SWI的具體原理及方法，SWI才開始取代“高分辨率的血氧水平依賴靜脈成像”這一名稱，并逐漸成為磁共振領域新的研究熱點。早期，根據SWI的原理及特點，主要應用于顱內靜脈(尤其是小血管)和腦出血的顯像。而隨著高場磁共振儀的應用、梯度回波等技術的進一步發展，SWI在中樞神經系統中的應用擴展至腦腫瘤、腦血管畸形、腦損傷、神經退行性病變、腦血管病等多種疾病的診斷中。其中，SWI在急性缺血性腦血管病中的異常影像學表現可以概括為3個方面：反映急性腦梗死責任動脈內血栓的磁敏感血管征(susceptibility vessel sign，SVS)[3]；急性腦梗死低灌注區域內與健側區域相比，數量增多、直徑增粗的靜脈突出血管征[4]；顯示腦微出血和出血性轉化[5-6]?，F就SVS形成原理及其在急性腦梗死診療中的臨床應用予以綜述。

1 SWI的基本原理

在成像原理上，T1加權成像、T2加權成像及質子密度加權像等常規磁共振序列主要是基于組織之間質子含量、T1、T2值等的差別成像，而SWI是依賴于不同物質磁敏感性的差別形成圖像。

1.1磁敏感性 磁敏感性作為物質的基本特性之一，反映了物質在外加磁場作用下的磁化水平，可以用磁化率來衡量。血紅蛋白及其一系列降解產物是機體內常見的磁敏感物質，由于含鐵的狀態不同，相應的磁敏感性也不同，可分為順磁性物質和反磁性物質。順磁性物質是含有不成對電子的分子，如具有4個不成對電子的脫氧血紅蛋白，以及具有近10 000個不成對電子的含鐵血黃素，這些順磁性物質的磁場方向與外加磁場方向一致，磁化率為正。反磁性物質是指分子中沒有不成對電子，自身磁場與外加磁場方向相反，磁化率為負的物質(氧合血紅蛋白)。無論是順磁性物質還是反磁性物質，均可通過改變局部磁場，使質子去相位，造成T2*減小，在SWI序列上表現為低信號而顯影；另一方面，隨著局部脈搏血氧飽和度的改變，脫氧血紅蛋白與氧合血紅蛋白的比例會隨之發生改變，局部組織的磁敏感性也會發生動態變化，從而造成SWI上信號的改變[7]。

1.2SVS的表現及成像機制 2002年，Chalela等[8]在1例右側大腦中動脈急性閉塞患者的梯度回波序列中發現了相應血管部位存在異常低信號影，并指出該低信號影和頭顱CT中的大腦中動脈高密度征相同，能夠代表動脈血栓，同時將SVS定義為梯度回波序列中患側責任血管區域內直徑超過對側血管的低信號影。SVS形成機制為：急性缺血性腦卒中時，造成責任動脈狹窄或閉塞的血栓內含有大量的脫氧血紅蛋白，而脫氧血紅蛋白作為順磁性物質，可導致局部磁場發生改變，在SWI上表現為相應血管內的低信號影，而其直徑超過對側相對應血管與“暈效應”有關[9]；急性腦梗死時，病變區的血流量減少，脈搏血氧飽和度隨之降低，造成脫氧血紅蛋白與氧合血紅蛋白的比例升高，使磁敏感效應增強[10]。

隨著時間的改變，SVS的信號會發生改變，主要存在于腦梗死急性期[11-12]。楊志宏和李鑫[11]對急性大面積腦梗死患者于發病時(<7 d)、2周時、3個月時進行SWI檢查，發現SVS的信號會動態改變，表現為從低信號至混雜信號最終呈等信號的演變。產生這個現象的原因，一方面隨著腦梗死區域側支循環的建立以及血管部分再通等造成該區域的脈搏血氧飽和度水平由低到高，脫氧血紅蛋白的比例逐漸下降，從而造成磁敏感效應變??；另一方面也與責任動脈內血栓本身的病理演變有關。隨著時間的推移，血栓逐漸老化，其中紅細胞成分逐漸減少，代之以纖維化，血栓中的磁敏感物質比例隨之降低，故信號逐漸演變為等信號。

2 SVS與急性腦梗死

2.1SVS在急性腦梗死診斷中的作用

2.1.1顯示責任血管內血栓 通過影像學檢查方法，及時、準確地顯示責任血管內血栓，可以更加客觀、直接地診斷急性腦梗死，對患者及時進行血管再通、改善預后有重要作用[13]。頭顱CT平掃中的大腦中動脈高密度征是第一個直接診斷血管內血栓的影像學手段，但有研究發現，CT診斷大腦中動脈血栓的靈敏度較低，為22.6%～40%[14]。Rovira等[9]研究發現，通過SWI序列中的SVS診斷動脈血栓的靈敏度和特異度均較高，可分別達到83%和100%。

目前臨床上用于評估血管狹窄、尋找責任血管的磁共振序列為磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)。黃月等[15]在一項前瞻性研究中發現，在104例急性大腦中動脈閉塞的腦梗死患者中，SVS陽性39例，其中SVS陽性同時MRA存在血管閉塞或重度狹窄者33例，而SVS陽性、MRA陰性者6例，證實SWI在診斷責任動脈血栓方面與MRA有良好的一致性。與MRA相比，SWI的優勢在于可顯示小血管。由于成像原理不同，MRA無論是通過時間飛逝法還是相位對比法實現血管造影，均需要利用血液的流動狀態，因此對于流速慢的、直徑小的血管顯像具有局限性，而SWI可以通過物質的磁敏感性發現遠端小血管內血栓[15-16]。此外，SWI可以直接顯示造成血管狹窄的內部血栓及其形態、大小等特點?？傊?，利用SVS來診斷急性腦梗死動脈血栓已經被廣泛接受，SWI與MRA、CT血管造影、數字減影血管造影等影像學檢查方法相輔相成、互相補充，提供更全面、準確、客觀的影像資料，為臨床診療提供更多借鑒。

2.1.2有助于判斷卒中亞型 在腦梗死的類肝素藥物治療急性缺血性腦卒中試驗分型中，心源性腦梗死的發病率較高，約占20%，僅次于常見的大動脈粥樣硬化性腦梗死[17]。與動脈粥樣硬化性腦梗死相比，心源性腦梗死病情更嚴重、復雜，預后更差，更易復發[18]。但在實際臨床工作中，心源性腦梗死的診斷率較低，僅約5%[19]，尤其對于沒有合并心房顫動的新發腦梗死患者，卒中亞型不易確定。既往有文獻認為，SVS陽性可以作為診斷心源性腦卒中的影像學標志[20]。Cho等[21]在一項回顧性研究中，首次將SVS與卒中亞型相聯系，研究發現，40例心源性腦卒中患者中SVS陽性者31例，占77.5%，較其他亞型更加常見(55例動脈粥樣硬化性腦梗死患者中SVS陽性者14例，占25.5%)，由此認為SVS陽性可以提示心源性腦卒中。一項薈萃分析發現，SVS的存在與心源性卒中顯著相關[22]。SVS與心源性卒中相關的原因可能為來自心臟的栓子通常是以紅細胞成分為主的紅色血栓，當紅色血栓中含有大量的脫氧血紅蛋白時，局部磁敏感效應增高，從而在SWI中表現為低信號影。Liebeskind等[23]進行了首次影像病理相關性研究，選取大腦中動脈急性閉塞的卒中患者，行梯度回波序列掃描后進行機械取栓，并對血栓成分進行病理檢測、分析，通過測量血栓中的各種成分(如紅細胞、白細胞和纖維蛋白)的含量，從而判斷血栓性質，結果發現相對于SVS陰性患者，SVS陽性患者的動脈內血栓以紅細胞成分為主，且兩者比較差異有統計學意義(42%比23%，P=0.011)。

2.2SVS在急性腦梗死治療中的作用 溶栓治療為急性腦梗死的特殊治療方法，旨在通過及時恢復血流，拯救缺血半暗帶，對急性缺血性腦卒中患者臨床癥狀及預后改善有重要意義。研究發現，藥物溶栓效果與血栓的組成成分有關，與富含血小板的血栓相比，以紅細胞為主要成分的紅色血栓更易被重組組織型纖溶酶原激活物(recombinant tissue-type plasminogen activator，rt-PA)溶解[24]。有學者對急性腦梗死SVS陽性與溶栓效果的相關性進行了研究，發現SVS陽性者溶栓后血管再通率更高[21，25]。但有文獻報道，對于紅色血栓，當血栓收縮、老化后，其內部血清含量減少，纖溶酶原水平降低，rt-PA對血栓的滲透和溶解作用則會減弱[26]。由此可見，并非所有的紅色血栓都意味著良好的血管再通。Kimura等[27]對超急性期大腦中動脈M1段SVS陽性與溶栓后血管再通情況進行研究，得出了與Cho等[21]相反的結果，即SVS陽性通常預示著靜脈溶栓治療無效，原因在于與新鮮的紅色血栓相比，SVS陽性意味著血栓中的脫氧血紅蛋白的含量更高，而由氧合血紅蛋白變成脫氧血紅蛋白需要經歷一段時間，故血栓相對陳舊、老化，溶栓效果差。綜上，對于SVS與靜脈溶栓、血管再通的關系仍存在爭議，可能與樣本量及研究對象選擇標準不一致等因素有關。

除溶栓外，急性腦梗死還可選用血管內治療(機械取栓、血管內支架置入、血管成形術等)。Darcourt等[28]發現，SVS陽性與機械取栓后血管再通以及早期神經功能缺損癥狀改善有良好的相關性。除此之外，臨床上也會根據靜脈溶栓后的具體情況再予以血管內治療，以達到更好的療效。Saver等[29]選取時間窗內的急性前循環閉塞的腦梗死患者，隨機分為兩組，一組予以靜脈rt-PA溶栓聯合機械取栓，另一組僅予以rt-PA溶栓，結果發現予以靜脈rt-PA溶栓聯合機械取栓組的90 d臨床預后更好。而聯合治療時，具體選取何種血管內治療方式，可能需要考慮引起動脈急性閉塞的原因。對于SVS陽性患者，可能與心源性卒中造成的紅色血栓有關，紅色血栓與白色血栓相比質地更加疏松、易脫落，因此若靜脈溶栓效果不佳，可選取機械取栓的方式來清除血管內血栓，且不會因過度牽拉造成血管內膜損傷；對于SVS陰性患者，則更傾向于顱內動脈粥樣硬化血栓形成造成的原位狹窄，由于血栓與血管壁結合緊密不易取出，可采取靜脈溶栓及血管內支架置入的方法[30-31]。從這一角度分析，在急性缺血性腦卒中的治療中，SWI也可以加入評估病情的磁共振序列之中，通過SVS了解血栓的特點，為選取再灌注治療方法提供一定的參考信息。

2.3SVS對急性腦梗死病情及預后的評估作用 影響腦梗死預后的因素很多，除依據年齡、性別、高危因素、美國國立衛生研究院卒中量表等臨床資料評估預后外，還可通過磁共振成像技術提供的客觀影像信息來反映腦梗死的病理生理信息，以便個體化評估患者病情嚴重程度及臨床預后，指導急性期和恢復期的治療。在SWI序列中，研究發現與陰性患者相比，SVS陽性患者入院時病情更加嚴重，具體表現為腦梗死面積更大，美國國立衛生研究院卒中量表評分更高[9,11]。而SVS與急性腦梗死臨床預后的相關性是否具有統計學意義，有學者進行了相關研究，結果發現對前循環閉塞的腦梗死患者行機械取栓治療后，SVS陽性組較陰性組血管再通率更高，同時SVS陽性組的早期臨床預后更好[28,32]。而對于靜脈溶栓的患者，有研究發現，SVS陽性往往與不良預后有關，大腦中動脈M1段近端SVS可能是rt-PA治療后預后不良的強預測因子[27,33]。此外，也有學者選取了未行再灌注治療的急性腦梗死患者作為研究對象，結果發現SVS陽性的急性腦梗死患者3個月臨床預后不佳，原因可能在于SVS陽性患者入院時神經功能缺損癥狀更重，腦梗死面積更大[34]。可見，SVS與急性腦梗死預后的相關性還需要樣本量更大、更系統的研究進行論證和補充。

3 小 結

急性腦梗死是神經內科的常見病和多發病，也是目前世界范圍內致殘率、致死率最高的疾病之一。與應用于急性腦梗死的傳統的磁共振序列相比，SWI可以通過SVS直觀地顯示責任動脈內的血栓及血栓的長度、形態等特點，提示血栓的成分，有助于判斷卒中亞型，評估病情嚴重程度及預后，為臨床選擇溶栓或血管內治療提供相關參考信息。SWI也存在一些不足之處，如顱內空氣-組織交界面可能會存在偽影干擾讀片，SWI不能定量測量磁化率等。相信隨著磁共振相關技術的進步，SWI有望成為臨床工作中的一項常規磁共振序列。在獲取大樣本數據的基礎上，SVS在急性腦梗死中的臨床應用價值將得到更深入的研究，為急性腦梗死的臨床診療提供更多有價值的影像學信息。