多發(fā)硬化患者看似正常腦白質(zhì)區(qū)MRI應(yīng)用進(jìn)展

石秋宏綜述，王曉明審校

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110004)

多發(fā)硬化(multiple sclerosis, MS)是一種免疫介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性脫髓鞘疾病，女性多發(fā)[1]。診斷MS的核心證據(jù)是病變在時間和空間上的播散[2]。臨床上MS分為緩解復(fù)發(fā)型(relapsing remitting MS, RRMS)、原發(fā)進(jìn)展型(primary progressive MS, PPMS)和繼發(fā)進(jìn)展型(secondary progressive MS, SPMS)。MS癥狀和體征多樣，主要特點有肢體無力、感覺異常、眼部癥狀及共濟失調(diào)等，具體發(fā)病原因和機制尚不清楚，除遺傳因素外，多種環(huán)境因素均與MS密切相關(guān)[3]。MS患者看似正常腦白質(zhì)(normal appearing whiter matter, NAWM)是指常規(guī)MR T1WI和T2WI表現(xiàn)正常的白質(zhì)，而在非常規(guī)序列檢查中可發(fā)現(xiàn)NAWM存在細(xì)微病變。常規(guī)MR序列圖像以解剖學(xué)顯示為主，不能定量分析；而非常規(guī)MR檢查較常規(guī)MR更敏感，可顯示早期病變。MR多種序列及技術(shù)的應(yīng)用，對早發(fā)現(xiàn)、早診斷及早治療MS具有重要價值。本文對MRI評估MS患者NAWM區(qū)中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 病理生理機制

MS是由免疫介導(dǎo)的神經(jīng)元疾病，炎癥細(xì)胞攻擊中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘，導(dǎo)致大腦和脊髓神經(jīng)軸突損傷、脫髓鞘和膠質(zhì)細(xì)胞增生，白質(zhì)和灰質(zhì)均可受累[4]。NAWM區(qū)存在膠質(zhì)細(xì)胞增生、炎癥細(xì)胞浸潤、水腫、髓鞘變薄、軸索變性等[5]。MS多位于血管周圍，以靜脈為中心，沿靜脈分布，在多數(shù)MS病變中可檢測到中央靜脈[6]。研究[7]發(fā)現(xiàn)MS患者NAWM區(qū)血管壁常見水腫樣、洋蔥皮樣改變及淋巴細(xì)胞浸潤；NAWM區(qū)彌漫靜脈炎產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子，引起缺血致代謝降低，進(jìn)而導(dǎo)致腦實質(zhì)損傷。此外，有學(xué)者[1]發(fā)現(xiàn)MS早期即可出現(xiàn)腦萎縮，并認(rèn)為腦萎縮的加速發(fā)展是反映疾病進(jìn)展的參數(shù)之一。MS患者的NAWM區(qū)還可見鐵沉積及軸索變性[8-11]。上述研究表明，NMWM雖未形成典型的脫髓鞘斑塊，但已出現(xiàn)缺血、炎性細(xì)胞浸潤及髓鞘損傷等改變，腦損傷隨病情發(fā)展而加重。

2 MRI在MS患者NAWM區(qū)診斷中的應(yīng)用

應(yīng)用MR新技術(shù)可提高NAWM微小病變的檢出率，如三維準(zhǔn)連續(xù)脈沖動脈自旋標(biāo)記技術(shù)(3D pseudocontinuous arterial spin labeling, 3D pCASL)、體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion imaging, IVIM)、擴散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)、擴散峰度成像(diffusional kurtosis imaging, DKI)以及MRS等。

2.1NAWM血腦屏障通透性變化及灌注改變 馬笑笑等[11]采用3D pCASL定量分析RRMS微循環(huán)的灌注情況，發(fā)現(xiàn)NAWM區(qū)腦血流量明顯降低，提示MS病灶可能由于長期缺血而致閉塞性小靜脈炎，最終導(dǎo)致病灶產(chǎn)生。有學(xué)者[12]認(rèn)為多數(shù)MS病灶存在靜脈病變，因此建議將病灶內(nèi)靜脈改變補充為MR診斷MS的標(biāo)準(zhǔn)之一。Paling等[13]采用MRI比較33名健康志愿者腦白質(zhì)與35例RRMS患者NAWM區(qū)動脈血流動力學(xué)參數(shù)和腦血流量的差異，發(fā)現(xiàn)RRMS患者NAWM區(qū)對比劑到達(dá)時間延長、腦血流量升高，可能是繼發(fā)于血管擴張、血管橫截面積增加。MS背景下炎癥和膠質(zhì)細(xì)胞活動增加可致動脈血管擴張。IVIM成像能定量檢測組織微環(huán)境的灌注特點。尹平等[14]發(fā)現(xiàn)IVIM可定量分析RRMS病灶與NAWM區(qū)組織的擴散及灌注特點，有助于推測病灶的病理改變，為損傷分類及鑒別診斷提供幫助。Moll等[15]分析MS患者NAWM區(qū)磁化傳遞率(magnetic transfer ratio, MTR)和DTI參數(shù)異常與病理生理機制的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)MS患者NAWM區(qū)的病理改變與和病灶的距離有關(guān)：靠近病灶的NAWM區(qū)微細(xì)改變可能與小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和軸突的病理改變有關(guān)，遠(yuǎn)離病灶的微細(xì)變化可能與皮質(zhì)區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化有關(guān)。

Cramer等[16]采用動態(tài)對比增強MRI比較MS患者與健康者血腦屏障的通透性，發(fā)現(xiàn)MS患者腦室旁NAWM通透性高于健康人，并認(rèn)為可將通透性逐漸下降作為評價免疫調(diào)節(jié)治療療效的指標(biāo)之一。Lund等[17]定量比較注射對比劑前后RRMS患者NAWM區(qū)與健康人T1的差異，發(fā)現(xiàn)增強后RRMS患者NAWM區(qū)T1時間顯著短于健康人，提示NAWM區(qū)血腦屏障完整性被破壞。在MS的發(fā)展過程中，血腦屏障破壞出現(xiàn)較早，評估NAWM區(qū)血腦屏障完整性對MS的診斷、監(jiān)測以及療效驗證至關(guān)重要。尹平等[18]采用動態(tài)對比增強MR聯(lián)合Tofts模型進(jìn)行后處理，發(fā)現(xiàn)MS患者NAWM區(qū)存在微血管滲透及灌注異常，提示其血腦屏障通透性已發(fā)生變化。上述研究結(jié)果有所差異，可能與納入研究的樣本量較少和疾病處于不同階段等因素有關(guān)。

2.2NAWM白質(zhì)纖維束病變 MS病變多位于腦白質(zhì)，DTI可顯示白質(zhì)纖維束的完整性(white matter tract integrity, WMTI)，反映NAWM微觀病變。有學(xué)者[19]采用DKI對比觀察MS患者NAWM(病例組)和健康志愿者(對照組)WMTI及NAWM病變的性質(zhì)和程度，并記錄2組平均擴散系數(shù)(mean diffusivity, MD)、FA和WMTI指標(biāo)，包括軸突擴散率、軸突含水量(myelin water fraction, MWF)、彎曲度、徑向軸索外擴散率，發(fā)現(xiàn)病例組MD和徑向軸索外擴散率顯著高于對照組，而FA、MWF、軸突擴散率和彎曲度均低于對照組，且胼胝體MWF與擴展殘疾狀態(tài)量表(expanded disability status scale, EDSS)評分密切相關(guān)。Bonnier等[20]采用DTI發(fā)現(xiàn)早期MS患者軸突變性，F(xiàn)A值下降。Chen等[21]發(fā)現(xiàn)MS患者NAWM區(qū)FA值低于對照組，而MD值高于對照組。Temel等[22]對MS患者病灶、病灶對側(cè)NAWM區(qū)、病灶旁白質(zhì)彌散系數(shù)進(jìn)行定量分析，并觀察彌散系數(shù)與EDSS的相關(guān)性，結(jié)果顯示彌散系數(shù)與EDSS無相關(guān)，且MS病灶FA值最低，其次為病灶旁、病灶對側(cè)NAWM區(qū)，由此認(rèn)為越遠(yuǎn)離病灶，NAWM區(qū)FA值越高。Banaszek等[23]采用DTI分析NAWM區(qū)是否存在纖維束走行分布異常，發(fā)現(xiàn)與健康人相比，MS患者NAWM區(qū)FA值均下降，其中下縱束、額枕下束、左側(cè)小腦中腳、右側(cè)上縱束尤為明顯，可能是由于小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞缺失所致。上述結(jié)果提示，F(xiàn)A值可作為無創(chuàng)評估MS患者NAWM區(qū)微結(jié)構(gòu)改變的神經(jīng)影像學(xué)標(biāo)志物之一。

Faizy等[24]采用髓鞘水成像(myelin water imaging, MWI)發(fā)現(xiàn)MS患者NAWM區(qū)MWF是健康志愿者的37%，而另有研究[25]報道NAWM區(qū)MWF值為健康志愿者的6%～23%，可能是由于MWI技術(shù)不同所致。Huang等[26]采用高場強DWI比較MS病灶和NAWM軸索的差別，發(fā)現(xiàn)MS病灶軸索直徑大于NAWM區(qū)，而密度低于NAWM區(qū)。

2.3NAWM生化改變 MRS是目前唯一能對活體組織進(jìn)行生化代謝定量以及定性分析的檢查方法。Sun等[27]采用多體素MRS分析MS患者NAWM區(qū)的氮-乙酰天門冬氨酸(N-acetylaspartate, NAA)、膽堿(choline, Cho)、肌酸(creatine, Cr)、脂質(zhì)(lipid, Lip)、乳酸(lactic acid, Lac)等產(chǎn)物的代謝變化，發(fā)現(xiàn)MS患者NAA/Cr下降，且Cho/NAA比率升高；與健康志愿者相比，MS患者頂葉NAWM區(qū)NAA/Cr的減少幅度明顯高于額葉和枕葉，提示MS患者病變不僅僅出現(xiàn)在常規(guī)序列所示病灶處，而是存在廣泛的軸突功能障礙，且NAWM區(qū)代謝異常與不同腦葉相關(guān)。曾春等[28]采用長回波點分辨率波譜和激勵回波采集模式比較MS病灶、NAWM區(qū)和對照組不同代謝物的比率，發(fā)現(xiàn)差異有統(tǒng)計學(xué)意義。陳璇等[29]采用多體素短回波時間比較RRMS病灶及病灶對側(cè)NAWM區(qū)、健康對照組NAA/Cr、Cho/Cr和Lac+Lip/Cr，發(fā)現(xiàn)NAWM區(qū)代謝存在異常，提示NAWM區(qū)存在隱匿性損害。Aboulenein等[30]認(rèn)為NAA值下降是反映MS患者NAWM病變加重的指標(biāo)之一。Obert等[31]對36例MS患者進(jìn)行2年隨訪(每6個月1次)，發(fā)現(xiàn)SPMS患者NAWM區(qū)NAA水平明顯下降，而RRMS患者NAWM區(qū)Ins/NAA變化與EDSS評分呈正相關(guān)。Tiberio等[32]指出NAWM區(qū)NAA水平下降可在一定程度上逆轉(zhuǎn)，采用適當(dāng)?shù)闹委煾深A(yù)可挽救軸突損傷。上述研究結(jié)果提示MRS可早期發(fā)現(xiàn)NAWM的生化改變，對預(yù)測MS新病灶的發(fā)生有較高價值。

2.4診斷NAWM后處理技術(shù) Shepherd等[8]采用可精確測量T2值的新回波調(diào)制曲線算法分析RRMS患者，發(fā)現(xiàn)其NAWM區(qū)T2值微小改變，可能與軸突和髓鞘的炎癥以及神經(jīng)退化有關(guān)。紋理分析通過提取、比較圖像的灰度、亮度、顏色、粗糙度等特征，能定量顯示像素值及其排列方式的細(xì)微變化。劉衛(wèi)芳等[33]采用灰度差分統(tǒng)計法和游程長矩陣比較健康者腦白質(zhì)、MS病灶及其NAWM的8種紋理特征差別，發(fā)現(xiàn)NAWM區(qū)8種紋理特征參數(shù)均處于正常腦白質(zhì)與MS病灶之間，符合從正常腦白質(zhì)經(jīng)MS隱匿性病變到有形病灶的病理發(fā)展過程，并認(rèn)為紋理分析可揭示MS的隱匿性病變。Abbasian Ardakani等[34]發(fā)現(xiàn)采用主成分分析和線性判別分析診斷NWMA區(qū)的敏感度和特異度均較高。上述研究結(jié)果提示，計算機后處理技術(shù)的應(yīng)用對微小病變的檢出更敏感，對診斷NAWM具有重要參考價值。

3 展望

越來越多的研究從分子、細(xì)胞、病理等水平分析NAWM區(qū)改變，提出NAWM與疾病進(jìn)展具有相關(guān)性。隨著多種MR長期動態(tài)觀察技術(shù)、掃描技術(shù)及后處理技術(shù)的成熟，NAWM病灶將更易于檢出。明確NAWM病理生理學(xué)機制與影像學(xué)改變的關(guān)系，可為評估治療效果、檢測復(fù)發(fā)等提供有價值的信息。