動脈自旋標記在血流動力學異常引起的血管性認知障礙中的應用進展

何春麗，李麗娟，李仙，馬琳

動脈自旋標記在血流動力學異常引起的血管性認知障礙中的應用進展

何春麗，李麗娟，李仙，馬琳

海南醫學院第一附屬醫院神經內科，海南海口 570102

隨著人們生活水平的不斷提高，腦血管疾病的發生率逐漸升高。血流動力學異常使患者腦部血液循環發生障礙，出現微小梗死灶，顱內繼發微結構和完整性纖維傳導受阻，大腦內腦網絡功能受損，進而出現不同程度的認知功能障礙。動脈自旋標記可利用一種無創內源性示蹤劑對血管性認知障礙進行評估，這對于血管性癡呆的預防有重要意義。本文對動脈自旋標記在血流動力學異常引起的血管性認知障礙中的應用進展進行綜述。

腦血管疾病；血管性認知障礙；動脈自旋標記；腦血流量

腦卒中是第三大死亡原因，是血管性認知障礙的常見原因，是一個從量變到質變的過程。腦血管損傷會增加患者二次腦卒中的易感性，甚至逐漸發展為癡呆，其發病率愈來愈高，已成為不可忽視的疾病之一。血管性認知障礙是指一系列影響血管硬化的因素引起血流動力學異常，腦部血液環境出現平衡障礙，腦部血液分布不均，局部腦細胞和組織發生缺血、缺氧，腦部內環境遭到破壞，腦部網絡連接功能被破壞，患者出現執行功能、注意力、計算力及視空間能力等相關認知域不同程度的損傷[1]。血流動力學異常引起相應腦區腦灌注減少是血管性認知障礙患者進展的重要因素之一。而腦灌注不足可誘導血-腦脊液屏障及神經元損害，加速認知下降惡性循環[2]。研究發現，動脈自旋標記（arterial spin labeling，ASL）對早期全腦血流量改變較為敏感，可較好地顯示病灶灌注特點，可對血流動力學異常引起的腦血管認知障礙開展研究。本文對ASL在在血流動力學異常引起的血管性認知障礙中的應用進展進行綜述。

1 ASL概述

大量臨床研究表明，血管性認知障礙患者會出現相關腦區灌注不足，測量腦灌注逐漸成為臨床評估大腦認知功能下降不可缺少的工具之一。ASL是一種利用無創內源性示蹤劑標記血流獲取各感興趣腦區灌注情況的新技術，可監測血流動力學異常，反映腦組織中被標記的水分子含量變化，進而呈現不同程度灌注階梯區及缺損區的腦血流量圖[3]。ASL被視為是磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的補充，可直觀、有效地反映血流動力學異常灌注局灶性損害。ASL通過腦血流量（cerebral blood flow，CBF）反映血流動力學異常引起的認知障礙嚴重程度[4]。其具有無創性、安全性高、非侵入性等特點，大部分患者可接受，亦有益于造影劑過敏患者。

2 引起血管性認知障礙的血流動力學因素

高血壓、糖尿病、心房顫動、肥胖、高同型半胱氨酸血癥是引起血管性認知障礙常見的血流動力學因素。大量相關研究結果支持上述因素與血管性認知障礙之間的相關性。Csikai等[5]研究證實，高血壓患者動脈壁的改變與血管性認知障礙密切相關，其主要影響執行功能、信息處理速度、記憶等認知域。糖代謝異常與血管性認知障礙的發生亦有較大關系，其可降低大腦內葡萄糖的利用率，這種慢性能量損失可能會損害大腦的認知功能[6]。Antal等[7]研究發現，糖尿病可慢性加重神經認知癥狀，加速執行功能、數字記憶、抽象推理、可視化空間能力等認知域下降。已有學者闡述了心房顫動與血管性認知功能的關系[8]。Koh等[9]研究證實與心房顫動相關的各種神經病理學變化，這些變化可能代表心房顫動與血管性認知障礙之間可能存在的聯系。Anselmino等[10]研究發現，心房顫動可觸發大腦血流動力學變量的更高可變性，這種變性可導致嚴重的血流動力學事件，繼發于腦血流和腦血管節律變化的低灌注可能導致缺血或血流清除血管內微栓子的能力受損，進一步增加癡呆的發生風險。

近年來，肥胖也被認為是認知障礙發生、發展的重要要素之一。Paulo等[11]研究發現,長期高熱量飲食下誘發的肥胖小鼠表現出明顯的長期認知記憶障礙，可能與突觸可塑性受損有關。另一項大鼠模型研究發現，肥胖組大鼠的海馬神經可塑性降低，且突觸蛋白信使RNA水平明顯降低，記憶功能下降[12]。

高同型半胱氨酸可引起多種疾病，是引起動脈粥樣硬化相關危險因素之一。高同型半胱氨酸是蛋白質代謝的一種中間產物，可通過氧化應激誘導細胞損傷，產生活性氧毒物，增加神經元變性，與認知功能障礙相關[13-14]。Kim等[15]研究發現，血清同型半胱氨酸濃度與認知障礙的風險呈正相關。綜上，識別可改變的危險因素對延緩和改善認知功能具有重要意義。

3 ASL在血管性認知障礙中的應用

3.1 腦白質病變（white matter lesion，WML）與血管性認知障礙的相關性

流行病學調查結果顯示，WML在60歲人群中的患病率為21%，在80歲人群中的患病率為95%[16]。WML為腦血管性疾病的一種表現，是認知障礙的第二大常見原因，是血管性認知障礙的影像學標志物，雖無神經元損傷，但卻可使大腦血流量大大減少，被認為其與認知功能密切相關[17]。腦白質損傷有多種危險因素，包括年齡、高血壓和糖尿病等。年齡和高血壓被認為是腦白質損傷最重要的危險因素[18]。隨著年齡的增長，WML是中老年人群常見的影像學表現，長期WML使纖維連接性減弱引起腦灌注不足，常表現為對稱性、幕上性及腦室周圍性。Longstreth等[19]研究認為，白質級別越高，認知功能和步態受損的可能性越大。白質病變的病理生理機制復雜，以破壞膠質血管為主，并誘導細胞水腫、血-腦脊液屏障被破壞、組織慢性缺氧狀態，從而引起WML。額葉皮質下回傳導通路受阻，皮質-皮質短連接回路被破壞，引起血流動力學異常，導致該腦區腦血流量減低。Bolandzadeh等[20]研究表明，腦白質病變部位與認知功能存在相關性，以執行功能/處理速度、記憶等認知功能下降為主。WML的分布可能是認知能力下降的預測因素[21]。WML在ASL成像中可呈現病變缺血狀態的低灌注圖，進而可探索局部腦灌注血流量變化與認知功能下降受損的臨床相關性。

3.2 不同梗死部位與血管性認知障礙的相關性

血管性認知障礙被認為是整個大腦的一種動態狀態，具有彌漫性，是大腦血管和小腦血管的改變，包括影響皮質下白質微循環的改變。白質高強度、血管周圍間隙增大、近期皮質下梗死、腦微出血（cerebral microbleed，CMB）被視為影像學標志物，其梗死部位腦血流量的改變與認知功能障礙存在相關性[22]。在影像學中，CMB表現為一種小的、卵形的、低信號的病變，歸因于高血壓和心腦血管危險因素，主要影響基底神經節和腦深部白質血管，隨著嚴重程度的增加會逐漸累及大腦其他區域[23]。在利用ASL標記感興趣區域（region of interest，ROI）的研究中，與沒有CMB的患者相比，有CMB患者顯示出區域CBF下降的趨勢，ROI數據顯示額葉、頂葉和楔前葉皮質區域的CBF減少。血管周圍間隙增大被認為是血管性認知障礙中最早和最一致的神經影像學發現之一，直徑＜3mm的空隙，CBF減少常見于基底神經節、半卵圓中心和中腦區域。“近期皮質下梗死”又稱為“腔隙性梗死”或“腔隙性卒中”，約占急性缺血性卒中的25%[24]。這大多是由小動脈血管硬化和穿透性動脈血管閉塞引起的血流動力學異常所致的腔隙性梗死病灶，常發生在皮質下半球穿通動脈或小動脈血管的灌注區域；內囊后肢、半卵圓形、豆狀核、丘腦外側/前區和幕下區（腦干/小腦）等區域腦血流量下降，呈現不同程度的認知功能下降[25]。

認知功能包含記憶、執行、言語、視空間、計算、注意力等，是人類特有的高級神經活動中最有意義的通路。若腦網絡傳導通路出現功能紊亂，機體識別周圍事物能力、交流能力和自知能力減退。腦損傷位置是血管性認知障礙的潛在決定性因素之一。大量研究表明，不同梗死部位存在不同程度的認知域受損，二者之間存在一定的相關性。Weaver等[26]研究表明，左額顳葉、左丘腦和右頂葉部位等的梗死與腦卒中后認知障礙密切相關。執行功能主要受額葉皮質、丘腦、基底節等部位支配，當這些部位梗死、神經網絡缺陷時，會出現大腦的模塊化加工能力下降，即執行功能下降[27]。顳葉主要控制言語、記憶方面，當該腦區出現低灌注時會發生言語功能紊亂或記憶減退等認知受損[28]。視空間、空間記憶功能主要位于枕葉，此功能區血流動力學異常出現低灌注區時會出現相應認知功能障礙。因此，當受損腦區出現梗死病灶時，利用ASL成像時可出現相應認知域的低灌注區，更直觀地呈現出梗死灶低血流量區，從而可探究病灶與認知相關性，這對卒中后早期干預治療和精準康復訓練有重要指導意義。

3.3 供血區域及定位

ASL技術可覆蓋全腦功能灌注，血流動力學異常時可呈現腦血管相應供血區域灌注的改變。皮質動脈和穿支動脈的血流動力學差異可能會影響相應腦區的灌注。腦后動脈供血區腦灌注與腦白質損傷的嚴重程度與認知能力下降相關。這種區域性低灌注可能是由高血壓、高齡等相關危險因素引起血流動力學異常。對于急性缺血性卒中患者，局部灌注或側支循環信息對治療非常重要。ASL灌注是一種新的非侵入性技術，可同時測量CBF和定位供血動脈的供血區域，精確地定位和區分大腦不同供血區域，對研究和診斷腦血管疾病有重要意義[29]。Lee等[30]利用ASL將病灶側與對側血流信號比值用于急性大腦中動脈梗死的評價，血管未再通患者的信號比率較高。Mccullough-Hicks[31]等研究顯示，ASL序列亮血管征對大血管閉塞的定位正確率為60.4%，而腦血管造影（digital substraction angiography，DSA）發現大血管閉塞的定位正確率為63.5%，兩者相比未見明顯差異，但ASL為無創、無輻射性，腎功能不全者亦可做。Hwang等[32]研究發現，超選擇性ASL灌注MRI可提供與DSA相似的信息，可精確定位一條特定動脈的標記及評估灌注的范圍。

4 小結與展望

近年來，具有挑戰性的ASL技術逐漸成為腦灌注MRI的評估方法。在急性缺血性卒中患者中，半暗帶側枝循環血供的來源可能可見。在慢性腦血管疾病中，腦灌注損傷的程度和嚴重程度可可視化，可用于指導治療或預防干預，并在癡呆、腫瘤、檢測和隨訪動靜脈畸形等方面有重要作用。控制血流動力學異常引起的腦血管疾病危險因素對于減輕腦卒中后認知功能障礙的負擔至關重要。

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（2022–10–30）

（2023–10–03）

R743

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.30.029

馬琳，電子信箱：13976921939@163.com