基于磁共振成像的缺血性卒中病因及發(fā)病機制研究概述

婁昕

缺血性卒中病因及發(fā)病機制的準確判斷對于抉擇治療方案、預(yù)測治療效果至關(guān)重要。在臨床實踐中，需要結(jié)合臨床癥狀及體征、影像學檢查、實驗室檢查等大量信息綜合分析，以對卒中的病因及發(fā)病機制進行診斷，這一直是臨床關(guān)注的重點和研究熱點。隨著神經(jīng)影像新

技術(shù)和以7.0T磁共振為代表的影像設(shè)備迅猛發(fā)展，讓基于影像的病因及發(fā)病機制相關(guān)研究得到了蓬勃發(fā)展[1]。病因?qū)W診斷可有效指導(dǎo)卒中的二級預(yù)防，減少卒中復(fù)發(fā)，其主要依據(jù)來

源于影像學的支持。由此可見，臨床影像學貫穿了缺血性卒中的預(yù)防、診斷、治療和隨訪的各個環(huán)節(jié)，是探索卒中發(fā)生發(fā)展整個過程的關(guān)鍵手段和核心技術(shù)[2]。

一系列先進磁共振成像技術(shù)的研發(fā)及特征性影像學診斷指標的提出，為基于影像學的卒中病因及發(fā)病機制的相關(guān)研究打開了新的局面。2015年國際醫(yī)學磁共振學會（International Society for Magnetic Resonance in Medicine，ISMRM）發(fā)布了關(guān)于磁共振ASL

灌注成像臨床應(yīng)用白皮書[3]。美國神經(jīng)放射學會（American Society of Neuroradiology，ASNR）分別于2017年及2018年發(fā)布了關(guān)于

顱內(nèi)動脈及頸動脈高分辨率磁共振管壁成像（high-resolution vessel wall imaging，HR VWI）解讀及應(yīng)用專家共識[4-5]。在我國，中華醫(yī)學會放射學分會于2016年發(fā)布了《動脈自旋標記腦灌注MRI技術(shù)規(guī)范化應(yīng)用專家共識》[6]。中華醫(yī)學會放射學分會及國家衛(wèi)生健康委員會腦卒中防治工程委員會于2019年發(fā)布了《腦血管病影像規(guī)范化應(yīng)用中國指南》[7]。這些指南及共識均對基于影像的缺血性卒中病因?qū)W診斷進行了詳細介紹。

在腦血管病的臨床診斷中，磁共振成像在以下幾個方面應(yīng)用較為成熟：采用HR VWI鑒別血管狹窄-閉塞性病變，如動脈粥樣硬化性病變、夾層動脈瘤、煙霧病、原發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管炎、可逆性腦血管收縮綜合征等[8]；采用SWI探查心源性栓子，通過磁敏感血管征象（susceptibility vessel sign，SVS）來判斷栓子是否存在（敏感度為97.1%，特異度為91.3%）[9]；ASL磁共振灌注成像無須對比劑，不僅可以了解卒中患者的腦血流灌注情況，還可用于卒中模擬病的鑒別診斷[10-11]；更進一步的影像學技術(shù)，如三維準連續(xù)式ASL，可通過設(shè)置不同標記后延遲時間（post-labeling delay，PLD），捕捉不同時刻腦灌注狀態(tài)，顯示側(cè)支循環(huán)代償下腦灌注的動態(tài)變化，從而更加直觀地對側(cè)支循環(huán)進行評估[12]。

工欲善其事，必先利其器。磁共振成像設(shè)備的跨越式進步，進一步助推了基于影像的病因及發(fā)病機制研究。2017年，全球首臺臨床7.0T磁共振獲得了歐盟CE認證和美國食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的臨床準入許可，至今全球已有100余臺7.0T MR設(shè)備裝機使用。磁場強度和系統(tǒng)梯度性能的提升使7.0T磁共振的信噪比、空間分辨率和組織對比度大幅提高，滿足了超高分辨率成像和功能代謝成像的需求，為神經(jīng)、血管、腫瘤成像等多個領(lǐng)域帶來突破性進展，在探索疾病發(fā)病機制、早期診斷、療效監(jiān)測和療效評估等方面具有極大潛力。7.0T磁共振對于腦血流和動脈管壁成像的空間分辨率可達到亞毫米級別，與目前臨床上常用的3.0T和1.5T磁共振比較，顯著提高了顱內(nèi)血管整體可視性和對腦血管病變的檢測能力。7.0T磁共振不僅能直接顯示穿支動脈或小髓靜脈形態(tài)，對皮層下微梗死、微出血的顯示也更為敏感，還能實現(xiàn)對小動脈管壁功能的量化評估，為揭示腦血管病病因和病理生理機制提供了線索[13]。隱源性卒中在卒中病因?qū)W研究中占據(jù)了約35%的比例，這也反映了一直以來在卒中病因?qū)W診斷方面的臨床困境，隨著上述多種先進影像技術(shù)在病因?qū)W診斷中的不斷應(yīng)用和深化，卒中病因也將“抽絲剝繭”，越來越清晰地顯示源頭，隱源性卒中占比也將進一步減少[14]。

值得關(guān)注的是，多核素磁共振成像的興起，讓我們進一步認識到磁共振成像在探測人體代謝信息方面的巨大潛力。一般來說，由于人體各種組織含有大量的水和碳氫化合物，且氫核（1H）的磁旋比大、信號強，所以通常采用1H來進行成像。事實上，除了傳統(tǒng)的以1H進行磁共振成像外，大量自旋原子核如23Na、31P、129Xe攜帶豐富代謝和獨特示蹤信息，也可提供磁共振信號，這些非質(zhì)子原子核磁共振成像被稱為多核素磁共振成像。但在低場強下多核素磁共振成像的信噪比很低，并不能被很好地觀測到，只有在超高場強下或超極化狀態(tài)下才能被檢測到信號。當腦缺血發(fā)生時，病變區(qū)域氧和葡萄糖供應(yīng)減少，鈉-鉀泵功能受損，導(dǎo)致局部組織鈉濃度增加，利用23Na磁共振成像測得的鈉濃度是卒中后腦組織活性的潛在標志物[15]，也是確定卒中發(fā)生時間和確定患者是否進行溶栓治療的重要客觀依據(jù)[14]。31P磁共振波譜成像可以檢測體內(nèi)大分子代謝物，為檢測能量代謝情況提供重要信息。利用31P磁共振波譜成像對早期腦缺血的研究顯示，當出現(xiàn)酸中毒時，無機磷酸鹽（phosphate，Pi）相對信號強度顯著升高，α-ATP和β-ATP相對信號強度顯著降低，缺血性腦組織pH值與磷酸肌酸（phosphocreatine，PCr）信號強度及PCr指數(shù)正相關(guān)，與Pi信號強度負相關(guān)[16]。這表明在缺血性酸中毒期間，高能磷酸鹽代謝與腦pH值有關(guān)，研究表明在這期間對急性卒中進行治療可明顯提高療效。另外，對于129Xe磁共振成像而言，由于生物體內(nèi)沒有129Xe背景信號，吸入的超極化129Xe通過血液輸送到大腦，卒中發(fā)生導(dǎo)致的低灌注會降低病變區(qū)域的129Xe濃度從而可準確量化腦的灌注情況[17-18]。最近超極化129Xe磁共振成像也被用來監(jiān)測對大腦刺激響應(yīng)的腦血流動力學改變[19]。

目前，神經(jīng)影像的進展雖然極大地提升了對缺血性卒中病因及發(fā)病機制的認識，但仍然面臨以下挑戰(zhàn)：首先，對于多種病因共存的卒中患者，即使綜合了臨床和影像等信息，由于檢查手段的局限性，有時仍然難以做出準確判斷；其次，針對卒中病因及發(fā)病機制判斷的某些關(guān)鍵影像學指標仍然存在爭議，多個研究之間存在不一致性，尚需大宗病例的長期深入研究；最后，盡管磁共振成像已經(jīng)取得了長足的進展，但檢查速度較慢，不適用于危重患者，仍然是制約其臨床廣泛應(yīng)用的瓶頸，快速成像技術(shù)亟待解決。相信隨著磁共振成像硬件的提升，掃描技術(shù)的改進，掃描協(xié)議的優(yōu)化，將進一步拓展其臨床應(yīng)用場景。大力開發(fā)無創(chuàng)、快速識別卒中病因的影像學技術(shù)和方法，并加強基于深度學習對影像數(shù)據(jù)的處理和信息整合，將進一步提升神經(jīng)影像在缺血性卒中病因及發(fā)病機制研究中的權(quán)重。

總之，重視神經(jīng)影像在缺血性卒中診治中的作用，加強多學科協(xié)作，將進一步提升缺血