基于磁共振成像的缺血性卒中病因及發(fā)病機(jī)制研究概述

婁昕

缺血性卒中病因及發(fā)病機(jī)制的準(zhǔn)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(xué)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(jī)制進(jìn)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(jī)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(xué)的支持。由此可見，臨床影像學(xué)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(jìn)磁共振成像技術(shù)的研發(fā)及特征性影像學(xué)診斷指標(biāo)的提出，為基于影像學(xué)的卒中病因及發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究打開了新的局面。2015年國際醫(yī)學(xué)磁共振學(xué)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(xué)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(xué)會放射學(xué)分會于2016年發(fā)布了《動脈自旋標(biāo)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(xué)會放射學(xué)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(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)一步的影像學(xué)技術(shù)，如三維準(zhǔn)連續(xù)式ASL，可通過設(shè)置不同標(biāo)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(jìn)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(jìn)步，進(jìn)一步助推了基于影像的病因及發(fā)病機(jī)制研究。2017年，全球首臺臨床7.0T磁共振獲得了歐盟CE認(rèn)證和美國食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的臨床準(zhǔn)入許可，至今全球已有100余臺7.0T MR設(shè)備裝機(jī)使用。磁場強(qiáng)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(jìn)展，在探索疾病發(fā)病機(jī)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(dá)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步認(rèn)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?xì)浠衔铮覛浜耍?H）的磁旋比大、信號強(qiáng)，所以通常采用1H來進(jìn)行成像。事實上，除了傳統(tǒng)的以1H進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)下或超極化狀態(tài)下才能被檢測到信號。當(dāng)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(biāo)志物[15]，也是確定卒中發(fā)生時間和確定患者是否進(jìn)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(dāng)出現(xiàn)酸中毒時，無機(jī)磷酸鹽（phosphate，Pi）相對信號強(qiáng)度顯著升高，α-ATP和β-ATP相對信號強(qiáng)度顯著降低，缺血性腦組織pH值與磷酸肌酸（phosphocreatine，PCr）信號強(qiáng)度及PCr指數(shù)正相關(guān)，與Pi信號強(qiáng)度負(fù)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(jìn)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(zhǔn)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(xué)改變[19]。

目前，神經(jīng)影像的進(jìn)展雖然極大地提升了對缺血性卒中病因及發(fā)病機(jī)制的認(rèn)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(zhǔn)確判斷；其次，針對卒中病因及發(fā)病機(jī)制判斷的某些關(guān)鍵影像學(xué)指標(biāo)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(jìn)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(jìn)，掃描協(xié)議的優(yōu)化，將進(jìn)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(xué)技術(shù)和方法，并加強(qiáng)基于深度學(xué)習(xí)對影像數(shù)據(jù)的處理和信息整合，將進(jìn)一步提升神經(jīng)影像在缺血性卒中病因及發(fā)病機(jī)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(qiáng)多學(xué)科協(xié)作，將進(jìn)一步提升缺血