正常成年人腦血管、腦脊液生理流動(dòng)模式的PC MRI 觀察

邵演明 劉祝華

近年來(lái)，隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展，PC MRI 流體定量技術(shù)作為一種直接、快速、無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射測(cè)量腦部流體學(xué)的方法，為腦部流體動(dòng)力學(xué)研究提供了新的方法，目前已被廣泛應(yīng)用于腦流體動(dòng)力學(xué)循環(huán)障礙疾病的診療當(dāng)中。其測(cè)量的可復(fù)性與準(zhǔn)確性已被證實(shí)[1-2]?！伴T-克里二式學(xué)說(shuō)”認(rèn)為：生理?xiàng)l件下，由于顱骨堅(jiān)韌不具備順應(yīng)性，心動(dòng)周期內(nèi)顱內(nèi)壓及顱內(nèi)總?cè)莘e是相對(duì)恒定的，為維持顱內(nèi)壓的穩(wěn)定，顱內(nèi)動(dòng)脈、靜脈、腦脊液循環(huán)處于動(dòng)態(tài)平衡[3]。PC MRI 技術(shù)目前被應(yīng)用于腦積水等疾病的研究報(bào)道較多，對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈、靜脈、腦脊液循環(huán)流體動(dòng)力學(xué)模式的整體研究較少。本研究通過(guò)對(duì)健康成年志愿者的雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈、頸內(nèi)靜脈、基底動(dòng)脈及中腦導(dǎo)水管行PC MRI 測(cè)量來(lái)探討其生理流動(dòng)模式。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

招募38 名健康成年志愿者，其中女性25 名，男性13 名，年齡18 ～64 歲，平均（38.9±15.2）歲，心率（74.1±11.2）次/分；入選標(biāo)準(zhǔn)：既往無(wú)心、腦、血管病史，心率60 ～100 次/min，率齊，排除高血壓、糖尿病、心腦血管疾病、頸椎病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等影響腦部血液、腦脊液循環(huán)的相關(guān)疾病。所有志愿者行PC MRI 測(cè)量前均先行3T 常規(guī)MR 平掃包括T1WI、T2WI、FLAIR 序列，以排除顱內(nèi)病變。

1.2 儀器設(shè)備、掃描方法及后處理

使用philips3.0T Achieva 多源超導(dǎo)成像系統(tǒng)，16 通道頭頸線圈。

1.2.1 常規(guī)掃描參數(shù) T2-TSE 矢狀位掃描、TOF-MRA、3DPC MRV。

1.2.2 PC MRI 定位及參數(shù) 頸內(nèi)靜脈（internal carotid artery，IJV）、頸內(nèi)動(dòng)脈（internal carotid artery，ICA）、測(cè)量定位于C3椎體水平，距頸總動(dòng)脈分叉約2 cm 以上，避免湍流的影響[4]，基底動(dòng)脈（basilar artery，BA）測(cè)量選取中間段[5]。測(cè)量采用TOFMRA、MRV 圖像定位，掃描線分別垂直ICA、BA、IJV。中腦導(dǎo)水管（cerebral aqueduct，CA）采用T2-TSE 正中矢狀位定位，掃描線垂直導(dǎo)水管中間段；運(yùn)用2D-QFLOW 序列：TR/TE=25/3.5 ms，F(xiàn)OV 150×100 mm，層厚5 mm，無(wú)間隔，矩陣256×256，NSA 2 次，心臟相位 16 ，反轉(zhuǎn)角度20°，ICA、IJV、BA、導(dǎo)水管編碼速率預(yù)置分別為：100 cm/s、70 cm/s、100 cm/s、20 cm/s[4，6]，編碼方向由足向頭，采用外周脈搏門控、流動(dòng)補(bǔ)償、無(wú)相位卷折技術(shù)。

1.2.3 后處理 將掃描所得原始圖像傳至Philips 后處理工作站。調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拇皩挕⒋拔?，在T1-FFE 幅度圖像上繪制流體斷面興趣區(qū)（region of interest，ROI）；由Philip Q-FLOW 軟件自動(dòng)生成時(shí)相—流速曲線圖（圖1 ～4），并記錄每個(gè)相位點(diǎn)、心動(dòng)周期的相關(guān)流速、流量等流體動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。上述操作由2 位有經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師獨(dú)立完成，數(shù)據(jù)取兩者平均值。

1.3 研究部位、內(nèi)容

分析ICA、IJV、BA、CA 興趣區(qū)流體在心動(dòng)周期內(nèi)的時(shí)相-流速曲線圖，觀察其在心動(dòng)周期內(nèi)的流速、流量、波峰位置變化情況，記錄截面面積、收縮期達(dá)峰流速（systolic peak velocity，PSV）、舒張期達(dá)峰流速（diastolic peak velocity，PDV）、平均流量（mean flux，MF）以及向上流量（upward flow，UF）、向下流量（downward flow，DF）、平均流速（mean velocity，MV）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理分析，計(jì)量資料均以（±s）表示，多組數(shù)據(jù)先行方差齊性檢驗(yàn)，若方差齊采用單因素方差分析，兩兩均數(shù)比較時(shí)采用LSD-t 檢驗(yàn)。P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 ICA“時(shí)相-流速曲線”

圖2 BA “時(shí)相-流速曲線”

圖3 IJV“時(shí)相-流速曲線”

圖4 CA“時(shí)相-流速曲線”

2 結(jié)果

本組38 名志愿者，心動(dòng)周期內(nèi)ICA、BA、IJV、CA：PSV、PDV、MV、MF（ 見(jiàn) 表1）；ICA、IJV、BA、CA 每博平均流量（見(jiàn)表2）；正常成人的R-IJV 回流占優(yōu)勢(shì)?？?cè)腼B血流量=ICA+BA：（10.71±1.28）mL/s ；頸內(nèi)靜脈引出血流量=（8.83±2.90）mL/s，行t檢驗(yàn)，t=4.32，P＜0.05，可認(rèn)為總?cè)腼B血流量大于頸內(nèi)靜脈引出血流量。

健康成年男、女性ICA、IJV、BA、CA：PSV、PDV、MV、MF 對(duì)比（見(jiàn)表3 ～5）；在心動(dòng)周期內(nèi)ICA、BA、IJV、CA：PSV、PDV、MV、MF 與性別差異無(wú)關(guān)。

中青年組、老年組ICA、IJV、BA、CA：PSV、PDV、MV、MF對(duì)比（見(jiàn)表6 ～8）；在心動(dòng)周期內(nèi)ICA、BA、IJV、CA：PSV、PDV、MV、MF 與年齡有關(guān)，老年組ICA：PSV、PDV、MV、MF 均較中青年組降低，IJV、BA、CA 各項(xiàng)數(shù)值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

繪制ICA、BA、IJV、CA 在心動(dòng)周期內(nèi)“時(shí)相-流速曲線”，ICA、BA 呈單向高幅流動(dòng)，曲線為“緩降-速升-緩降”型（圖1、3）；IJV 呈單向低幅流動(dòng)，曲線為“緩降-緩升-緩降”型（圖2），CA 腦脊液呈雙向振動(dòng)式流動(dòng)，類似“正弦函數(shù)”型曲線（圖4）。

表1 健康成年人心動(dòng)周期內(nèi)ICA、IJV、BA、CA：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）（n=38）

表1 健康成年人心動(dòng)周期內(nèi)ICA、IJV、BA、CA：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）（n=38）

注：*與對(duì)側(cè)測(cè)定值行兩兩t 檢驗(yàn)，IJV：A（t=-3.9，P=0.00）、MV（t=3.46，P=0.01）、MF（t=-5.1，P=0.00），P ＜0.05，R-IJV：MV、MF 較L-IJV 增大

類別 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s）L-ICA 52.92±11.1230.40±8.3921.62±5.234.25±0.74 R-ICA 53.92±9.8029.09±6.9321.34±5.334.29±0.68 L-IJV 29.30±16.7015.72±10.8510.27±6.752.69±1.89 R-IJV 37.33±23.3417.46±23.0714.36±6.42* 6.14±3.06*BA 55.22±6.6025.69±21.4922.19±7.412.17±0.61 CA 4.75±1.564.11±1.770.05±0.090.007±0.006

表3 健康成年男性、女性ICA：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

表3 健康成年男性、女性ICA：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

分組 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s）L-ICA R-ICA L-ICA R-ICA L-ICA R-ICA L-ICA R-ICA男（n=13） 54.10±9.1655.78±8.4929.20±6.7329.38±5.3020.51±4.0919.92±2.534.21±0.714.32±0.60女（n=25） 52.30±12.1452.96±10.4531.02±9.2128.94±7.7422.20±5.7322.08±6.244.26±0.774.28±0.73 t 值 -0.51 -0.900.70 -0.201.051.510.20 -0.16 P 值 0.610.380.500.840.300.140.840.87

表4 健康成年男性、女性IJV：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

表4 健康成年男性、女性IJV：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

分組 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s）L-IJV R-IJV L-IJV R-IJV L-IJV R-IJV L-IJV R-IJV男（n=13） 29.24±21.8539.22±29.3716.99±12.4210.52±35.379.20±7.8613.61±8.052.43±2.075.06±2.92女（n=25） 29.33±13.8236.35±20.1515.06±10.1621.07±12.4710.82±6.2014.75±5.542.82±1.826.70±3.03 t 值 0.48 -1.04 -0.010.32 -0.65 -0.460.571.62 P 值 0.630.320.990.760.520.650.570.12

表5 健康成年男性、女性BA、CA：PSV、PDV、MV、MF、UF、DF （ ±s）

表5 健康成年男性、女性BA、CA：PSV、PDV、MV、MF、UF、DF （ ±s）

類別 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s） UF（mL/s） DF（mL/s）BA 男（n=13） 53.25±6.3222.36±25.1923.05±4.692.11±0.552.11±0.550女（n=25） 56.25±6.6327.42±19.6321.74±8.552.19±0.642.19±0.640 t 值 1.370.63 -0.610.410.41 -P 值 0.180.540.550.680.68 -CA 男（n=13） 4.73±1.134.67±1.160.05±0.020.007±0.0060.049±0.0210.049±0.015女（n=25） 4.77±1.773.83±1.980.06±0.040.004±0.0030.040±0.0230.044±0.022 t 值 -0.09 -1.64 -1.031.701.21 -0.81 P 值 0.930.110.310.110.240.42

3 討論

3.1 PC MRI 測(cè)量目標(biāo)流體“時(shí)相-流速曲線”的解讀

利用流動(dòng)質(zhì)子與靜止組織的相位差來(lái)測(cè)量血液、腦脊液的流速的PC MRI 技術(shù)對(duì)特定方向的速度變化敏感，而靜止組織及其它方向的速度變化信號(hào)將會(huì)被取消，故能準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)地顯示血流、腦脊液流動(dòng)模式并評(píng)估其幅度[7]。PC MRI“時(shí)相-流速曲線”以直角坐標(biāo)系描述，橫軸代表心動(dòng)周期時(shí)間值，單位ms；縱軸代表ROI 質(zhì)點(diǎn)流體流速，單位cm/s。縱軸表示的流速為矢量，與編碼方向相同取正值，相反則為負(fù)值。因ICA、BA 流向與編碼方向同向，縱軸為正值流速，反之IJV 縱軸為負(fù)值流速，CA 流向呈正反雙向，故縱軸為正負(fù)值流速。繪制流體斷面興趣區(qū)（ROI），2D-Qflow 軟件即可自動(dòng)生成16 個(gè)時(shí)相位置ROI 質(zhì)點(diǎn)的PSV、PDV、MV、MF、UF、DF。

表2 ICA、IJV、BA、CA 每博平均流量比較（mL， ±s）（n=38）

表2 ICA、IJV、BA、CA 每博平均流量比較（mL， ±s）（n=38）

類別 每搏向下流量 每搏向上流量 凈流量ICA 08.54±1.158.54±1.15 IJV 8.83±2.9008.83±2.90 BA 02.17±0.612.17±0.61 CA 0.046±0.0200.043±0.0230.005±0.004

表6 中青年組、老年組ICA：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

表6 中青年組、老年組ICA：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

分組 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s）L-ICA R-ICA R-ICA R-ICA L-ICA R-ICA L-ICA R-ICA中青年組（n=26） 56.41±8.5956.67±7.2532.69±7.3531.56±5.1823.11±4.9923.35±4.784.44±0.624.36±0.62老年組（n=12）45.35±12.5247.98±12.1325.43±8.6623.75±7.4318.40±4.3716.99±3.683.83±0.824.15±0.83 t 值 2.772.32.523.290.954.492.312.56 P 值 0.010.040.020.010.010.000.030.02

表7 中青年組、老年組IJV：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

表7 中青年組、老年組IJV：PSV、PDV、MV、MF （ ±s）

分組 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s）L-IJV R-IJV L-IJV R-IJV L-IJV R-IJV L-IJV R-IJV中青年組（n=26） 29.33±17.4937.90±27.176.63±11.0617.49±26.6410.79±7.0515.17±6.622.66±1.956.00±2.98老年組（n=12）29.23±15.5836.11±12.3913.74±10.5917.41±13.329.13±6.1912.62±5.852.75±1.856.45±3.33 t 值 -0.12 -0.28 -0.77 -0.01 -0.74 -1.20 -0.15 -0.40 P 值 0.990.780.450.990.470.240.88 -0.70

表8 中青年組、老年組BA、CA：PSV、PDV、MV、MF、UF、DF （ ±s）

表8 中青年組、老年組BA、CA：PSV、PDV、MV、MF、UF、DF （ ±s）

分組 PSV（cm/s） PDV（cm/s） MV（cm/s） MF（mL/s） UF（ml/s） DF（mL/s）BA 中青年組（n=26） 56.11±6.5425.08±25.8322.08±8.512.17±0.612.17±0.610老年組（n=12） 53.31±6.6127.03±5.8422.43±4.492.17±0.622.17±0.620 t 值 1.217 -0.365 -0.169 -0.015 -0.015 -P 值 0.2370.720.8670.9880.988 -CA 中青年組（n=26） 4.63±1.454.27±1.970.06±0.030.008±0.0060.045±0.0250.047±0.021老年組（n=12） 5.02±1.833.78±1.260.05±0.030.004±0.0030.040±0.0180.043±0.018 t 值 0.640.920.962.740.600.63 P 值 0.530.360.350.010.550.53

3.2 頭頸部血管、中腦導(dǎo)水管腦脊液的“時(shí)相-流速曲線”特征與顱內(nèi)壓的平衡調(diào)節(jié)

研究得出健康成人兩側(cè)ICA 血流參數(shù)無(wú)明顯差異，兩側(cè)IJV：MV、MF 數(shù)值有明顯差異，P＜0.05，右側(cè)占優(yōu)勢(shì)，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道：正常人群中右側(cè)靜脈竇優(yōu)勢(shì)分流多見(jiàn)的情況[8]相符。BA 流量顯著小于ICA；CA 向下流量大于向上流量，故CA 內(nèi)腦脊液凈流量向下流入第四腦室，但凈流量并不大，對(duì)顱內(nèi)壓平衡起著精細(xì)調(diào)節(jié)作用。通過(guò)對(duì)腦血管、中腦導(dǎo)水管“時(shí)相-流速曲線”的分析，我們可以推斷：腦血流、腦脊液及腦組織順應(yīng)性共同參與顱內(nèi)壓的平衡調(diào)節(jié)，動(dòng)脈供血觸發(fā)的顱內(nèi)壓升高，腦組織的擴(kuò)張引起靜脈、腦脊液的被動(dòng)排出，以緩沖急劇升高的顱內(nèi)壓；舒張期動(dòng)脈低灌注，而靜脈也隨之排出減少，顱內(nèi)壓呈下降趨勢(shì)，此時(shí)的腦組織“回縮”，三腦室、側(cè)腦室擴(kuò)張，壓力降低，通過(guò)CA 回抽四腦室的腦脊液流入緩沖。這四者間相互協(xié)調(diào)、相互配合共同維持著顱內(nèi)壓、顱內(nèi)總?cè)莘e的動(dòng)態(tài)平衡。

3.3 腦血管、中腦導(dǎo)水管腦脊液“時(shí)相-流速曲線”的臨床應(yīng)用價(jià)值

研究表明：血管、腦組織的順應(yīng)性與顱內(nèi)壓均會(huì)影響顱內(nèi)血流和腦脊液的流動(dòng)模式，腦動(dòng)脈硬化、高血壓、血管源性癡呆、老年性癡呆、腦積水等疾病能引起腦血管或腦組織順應(yīng)性的相應(yīng)改變[9-12]。腦血流“時(shí)相-流速曲線”直觀顯示血液的流動(dòng)模式。腦脊液的“時(shí)相-流速曲線”不單反映腦室系統(tǒng)的壓力變化，也解釋蛛網(wǎng)膜下腔出血逆流到腦室系統(tǒng)的機(jī)制，且反映了腦血管及腦組織的順應(yīng)性。腦動(dòng)靜脈、腦脊液流速曲線波峰位置、幅度、形態(tài)的研究是探討病理狀況下顱內(nèi)循環(huán)、腦組織順應(yīng)性變化的基礎(chǔ)。這種流速波峰位置的打破或者出現(xiàn)時(shí)相順序的改變、幅度的變化以及每博流量和方向的改變等均可能提示血管、腦組織發(fā)生病理性順應(yīng)性改變和循環(huán)路徑的障礙。

故PC MR 流體定量技術(shù)作為直接、快速、無(wú)輻射、無(wú)創(chuàng)傷性的測(cè)量腦血流、腦脊液流速、流量的有效方法，為研究腦脊液的循環(huán)動(dòng)力學(xué)提供了新的有效方法，可廣泛應(yīng)用于腦血流、腦脊液循環(huán)障礙疾病的診斷和治療。