磁共振彌散張量成像對腦小血管病變的診斷效能研究*

許 超 馮天保 韓 煒 俞 茜

腦小血管病(cerebral small vessel disease，SVD)是指腦小血管的各種病變所導致的臨床、認知、影像學及病理表現(xiàn)的綜合征，主要包括多發(fā)腔隙性腦梗死、皮質(zhì)下動脈硬化性腦病、皮質(zhì)下動脈硬化性白質(zhì)腦病及腦淀粉樣血管病等[1]。SVD的發(fā)生及發(fā)展是眾多危險因素所共同導致，其中高血壓及年齡是最為明確的危險因素[2]。近年的研究發(fā)現(xiàn)，SVD與腦卒中、認知及情感障礙、步態(tài)不穩(wěn)及老化血管性癡呆及老年人慢性血管性認知障礙等諸多疾病密切相關，因而SVD的研究成為國際卒中界及國內(nèi)腦血管病研究的重點[3]。

磁共振彌散張量成像(diffusion tensorimaging，DTI)[4]是一種新的無創(chuàng)性白質(zhì)纖維束成像的功能性磁共振技術，可以反映大腦中與中風、精神分裂癥、多發(fā)性硬化癥及閱讀障礙有關的細微反常變化，還可揭示腦瘤與神經(jīng)細胞連接，引導醫(yī)療人員進行大腦手術[5-6]。目前，臨床常應用于腦缺血、腦白質(zhì)疏松及彌漫性軸索損傷，反映大腦的發(fā)育、成熟和退化等[7]。近年研究發(fā)現(xiàn)，DTI在判斷SVD方面有一定的指導作用[8]。為此，本研究分析探討DTI對SVD的診斷效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月至2020年1月延安大學附屬醫(yī)院心腦血管分院與延安大學附屬醫(yī)院救治的86例SVD患者，其中男性46例，女性40例；年齡32～54歲，平均年齡(45.15±5.10)歲；平均體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)為(21.12±1.45)kg/m2，平均病程為(5±3.50)d。依據(jù)成像序列上的不同信號表現(xiàn)將其分為急性期梗死組(12例)、慢性期梗死組(30例)及慢性缺血灶組(56例)3組。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核通過，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①均經(jīng)CT或MRI等檢查證實，影像學有腔隙性腦梗死或腦白質(zhì)疏松、腦微出血及擴大的血管周圍間隙；②所有患者無皮質(zhì)下及分水嶺梗死，皮質(zhì)下無直徑＞15 mm的病灶；③患者無明顯頸動脈狹窄；④患者神志清且配合檢查；⑤病灶均為非對稱性，即病灶為單側(cè)或病灶影像區(qū)無病灶者；⑥無腦外傷、腦占位性病變等其他疾病。

(2)排除標準：①患者存在顱內(nèi)腫瘤、顱腦閉合性損傷及多發(fā)性硬化等損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病；②患者心、肝、腎等重要器官存在嚴重功能紊亂；③患者認知功能存在一定程度的損傷；④嗜酒、吸毒或其他精神性藥物濫用者；⑤存在明顯的視力、聽力障礙，不能配合完成相關神經(jīng)心理學檢查；⑤因其他原因終止本次研究。

1.3 儀器設備

采用3.0T MAGNETOM Verio型MR掃描儀(德國西門子公司)。

1.4 檢查方法

所有患者采用3.0T MAGNETOM Verio型MR掃描儀進行DTI檢查。

(1)常規(guī)MRI檢查：包括液體衰減反轉(zhuǎn)恢復序列：①T1加權成像(T1weighted image，T1WI)，重復時間(repetition time，TR)為1875 ms，回波時間(echo time，TE)為24 ms；②T2加權像，TR為8600 ms，TE為165 ms；③矢狀位T1WI，TR為2956 ms，TE為24 ms；④橫斷位螺旋槳成像T2WI，TR為5000 ms，TE為93 ms；⑤彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)，TR為5000 ms，TE為75.9 ms。

(2)DTI檢查：采用平面回波序列，在15個方向行彌散權重采集，彌散梯度因子b值取1000 s/mm2，軸位掃描，層距為0 mm，層厚為5 mm，層數(shù)為28層，視野為2 4 c m×2 4 c m，激勵次數(shù)(N E X=1，TR/TE=6600 ms/87.6 ms)，掃描時間為130 s。

1.5 觀察與評價指標

(1)圖片處理：原始圖像傳入西門子多功能圖像工作站(Leonardo，Siemens)后，運用軟件對DTI原始圖像進行處理。調(diào)節(jié)圖像的形態(tài)、圖像閾值并行降噪處理，通過計算系統(tǒng)自動生成平均彌散系數(shù)(average diffusion coefficient，DCavg)圖和各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)圖。

(2)計算DCavg及FA值：選擇側(cè)腦室周圍、基底節(jié)區(qū)和半卵圓區(qū)中直徑＜15 mm的病灶中感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)，范圍為20～50 mm2，根據(jù)Functool軟件的對稱軸，劃取對側(cè)相應區(qū)域同樣大小ROI的正常腦組織，分別測量病區(qū)及正常腦組織的DCavg值和FA值。

(3)彌散張量纖維束成像(diffusion tensor tractography，DTT)：運用軟件的白質(zhì)纖維素示蹤功能，在FA圖像上放置ROI，顯示雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束圖。ROI放置在兩側(cè)大腦腳處、兩側(cè)內(nèi)囊后肢前2/3處，觀察雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束的完整及疏密情況，分析病灶對皮質(zhì)脊髓束的影響。

1.6 統(tǒng)計學方法

采用SPSS20.0軟件進行統(tǒng)計學數(shù)據(jù)分析。所有計量資料均符合正態(tài)分布，以均值±標準差()表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；采用Pearson相關分析法分析DCavg及FA值的關系。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 SVD患者3個層次病灶及健灶的DCavg及FA值比較

在86例患者中共發(fā)現(xiàn)SVD病灶98個，其中SVD病灶患區(qū)的DCavg值明顯高于健側(cè)，F(xiàn)A值明顯低于健側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(t=3.392，t=25.490；P＜0.05)；大腦腳患區(qū)的DCavg值明顯高于健側(cè)，內(nèi)囊后肢患側(cè)的FA值明顯低于健側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(t=4.323，t=11.320；P＜0.05)；大腦腳兩側(cè)FA值及內(nèi)囊后肢兩側(cè)的DCavg值差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，見表1。

表1 SVD患者3個層次病灶及健灶的DCavg及FA值比較()

表1 SVD患者3個層次病灶及健灶的DCavg及FA值比較()

注：表中SVD為腦小血管?。籇Cavg為平均彌散系數(shù)；FA為各向異性分數(shù)

2.2 SVD患者病灶MR成像表現(xiàn)

在98個病灶中，75個病灶表現(xiàn)為纖維束走行自然、形態(tài)完整，13個病灶表現(xiàn)為纖維束受壓、推移，10個病灶表現(xiàn)為纖維束中斷，見圖1和圖2。

圖1 右側(cè)腦室旁急性期腦梗死患者MR成像

圖2 右側(cè)放射冠急性期梗死患者MR成像

2.3 病灶MR成像3組之間DCavg及FA值比較

根據(jù)患者T1加權成像(T1weighted image，T1WI)、T2WI及DWI序列上的不同信號表現(xiàn)，急性期梗死組T1WI呈等信號及低信號表達，T2WI呈高信號表達，DWI高信號表達；慢性期梗死組T1WI呈低信號表達，T2WI呈低信號表達，DWI成像呈等信號及低信號表達；慢性缺血灶組T1WI呈等信號及低信號表達，T2WI呈高信號表達，DWI呈低信號表達。DCavg及FA值顯示，3組患灶DCavg值差異無統(tǒng)計學意義(F=1.480，P＞0.05)；FA值在3組患灶差異有統(tǒng)計學意義(F=796.360，P＜0.05)，組間比較差異有統(tǒng)計學意義(t=3.789，t=33.228，t=52.439；P＜0.05)。采用Pearson相關分析得出，DCavg與FA呈明顯負相關(r=-0.561，P＜0.01)，見表2。

表2 病灶MRI成像分組之間的DCavg及FA值比較()

表2 病灶MRI成像分組之間的DCavg及FA值比較()

注：表中DCavg為平均彌散系數(shù)；FA為各向異性分數(shù)

3 討論

SVD是腦血管病的一種亞型，主要累及向基底節(jié)和放射冠供血等穿支動脈，此類血管完全閉塞會導致腔隙性梗死，不完全閉塞會使腦白質(zhì)損害，因此臨床癥狀以認知功能障礙或癡呆為主，其中血管性認知障礙最為常見[9]。隨著人口老齡化情況的嚴重及人類生活水平的提高，SVD的發(fā)病率逐年上升，并日益受到關注[10]。

DTI是DWI的發(fā)展和深化，能有效觀察和追蹤腦白質(zhì)纖維束的非侵入性檢查方法，是利用組織中水分子擴散運動存在的各向異性來探究組織超微結構的成像方法，主要用于腦部的觀察、追蹤，腦發(fā)育和腦認知功能的研究，腦疾病的病理變化以及腦部手術的術前計劃和術后評估等[11]。DTI最常用的參數(shù)為DCavg和FA。DCavg是反映水分子擴散能力的一種指標，F(xiàn)A是彌散各向異性與整個彌散的比值，其大小與髓鞘的完整性、纖維致密性及平行性有密切關系，反映白質(zhì)纖維束的完整程度[12]。DTT是一種無創(chuàng)性顯示活體白質(zhì)纖維束走行結構、與病灶位置關系及受損情況的方法，主要用于研究活體神經(jīng)纖維通道的結構、位置、軌跡、形狀、局部解剖及連接情況[13]。本研究中SVD的患側(cè)DCavg值明顯高于健側(cè)，F(xiàn)A值明顯低于健側(cè)，且患側(cè)DCavg值與FA值呈負相關關系，提示SVD病灶區(qū)域存在腦白質(zhì)纖維束結構的病理改變。FA值在3組患灶差異有統(tǒng)計學意義，其中慢性期梗死組FA值明顯低于慢性缺血灶組，提示慢性期腦梗死的纖維束破壞程度大于慢性期缺血性灶。

鄧少烽等[14]研究表明，DCavg值和FA值與執(zhí)行功能、信息處理的速度和工作記憶等認知能力關系密切，因此FA值被認為是比T2WI更好地反映認知能力的指標。皮質(zhì)脊髓束是腦內(nèi)較大的白質(zhì)纖維束，主要支配肢體運動功能，因此SVD患者出現(xiàn)一定程度的肢體功能障礙，可能是皮質(zhì)脊髓束出現(xiàn)不同程度的損傷所致。楊名霞等[15]研究認為，皮質(zhì)脊髓束與病灶的空間關系對患者的運動功能及預后情況存在重要意義。本研究中通過DTT技術獲得患者的皮質(zhì)脊髓束圖像，了解皮質(zhì)脊髓束的數(shù)量、走向及受損影響程度，患者多為單個SVD病灶，其對皮質(zhì)脊髓束的數(shù)量、走行等情況影響不大，但發(fā)現(xiàn)大腦腳處的DCavg值、內(nèi)囊后肢處的FA值存在明顯差異，表明SVD病灶對皮質(zhì)脊髓束存在一定程度的損傷，但其對皮質(zhì)脊髓束的損害程度仍不足以產(chǎn)生明顯的臨床癥狀。

4 結論

SVD患者病灶的DCavg值出現(xiàn)一定程度升高，F(xiàn)A值一定程度下降，DTT圖像可反應SVD對皮質(zhì)脊髓束的影響情況，較傳統(tǒng)MRI檢查技術相比，DTI在診斷SVD方面具有較高的臨床參考價值。但由于本研究樣本數(shù)量較少，試驗時間較短，未具體研究DTT在診斷SVD方面的特異度，未來將以此方面進行研究。