王 勇，張 暉，王 哲(綜述)，劉懷軍(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，石家莊050000;2.河北省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，石家莊050051;3.河北醫(yī)科大學(xué)臨床學(xué)院計算機(jī)教研室，石家莊050031)

腦白質(zhì)疏松癥(leukoaraiosis，LA)是一種非特異性的大腦白質(zhì)病變，是由多種原因引起的廣泛的室周區(qū)腦白質(zhì)損害。它可以和腦白質(zhì)其他各類疾病合并發(fā)生，見于腦血管疾病、腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、一氧化碳中毒和多發(fā)硬化等，其中LA最常合并發(fā)生腦血管疾?。?］，在腦血管疾病中腔隙性腦梗死及腦出血時LA的發(fā)生率最高。在日常臨床工作中，LA與室旁區(qū)急性腔隙性腦梗死病灶在常規(guī)磁共振(如快速自旋回波序列、液體反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列)檢查中表現(xiàn)的信號強(qiáng)度極其相似，在通常遇到的老年發(fā)病患者中是鑒別的難點(diǎn)。由于急性腔隙性腦梗死特別是多發(fā)的、癥狀輕微的腔隙性腦梗死可能是引發(fā)老年血管性癡呆的重要危險因素，在腦白質(zhì)疏松病灶中及時發(fā)現(xiàn)急性腔隙性腦梗死灶對改善患者的預(yù)后具有重要意義?，F(xiàn)就近年來國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用高場強(qiáng)磁共振的擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技術(shù)對LA、急性腔隙性腦梗死病變及兩者關(guān)系的研究予以綜述。

1 DTI的基本原理

1.1 擴(kuò)散及擴(kuò)散張量的概念 分子的擴(kuò)散運(yùn)動表現(xiàn)為隨機(jī)平移運(yùn)動，即布朗運(yùn)動。根據(jù)分子沿空間某一個方向擴(kuò)散的距離相等或不相等，將擴(kuò)散的方式分為兩種:①指在完全均質(zhì)的溶液中，分子的運(yùn)動由于沒有障礙，向各個方向運(yùn)動的距離是相等的，此種擴(kuò)散方式稱為各向同性擴(kuò)散，如在純水溶液、腦脊液及大腦灰質(zhì)中，水分子的擴(kuò)散呈現(xiàn)為各向同性。②擴(kuò)散具有方向依賴性，如在按方向排列的高度密集組織中，分子向各個方向擴(kuò)散的距離不相等，稱為各向異性擴(kuò)散。磁共振技術(shù)中的DTI序列就是針對這一特點(diǎn)可以在多個方向施加擴(kuò)散梯度，并分別進(jìn)行采集，繼而得出多種數(shù)據(jù)，通過計算得出多種圖像，量化水分子的各向異性，從而觀察組織微觀結(jié)構(gòu)信息。因此，在顯示LA和腔隙性腦梗死等方面具有很大的優(yōu)勢。

1.2 DTI技術(shù)及各項參數(shù) Bammer等［2］于1994年將DTI引入到磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)領(lǐng)域，用于描述所有方向擴(kuò)散的張量，它是通過對每個體素進(jìn)行計算而獲得的。為了準(zhǔn)確地描述擴(kuò)散張量，每一個體素必需有至少6個不同方向的數(shù)據(jù)，增加擴(kuò)散敏感梯度的作用方向(最多可達(dá)642個)，可使三維空間的數(shù)據(jù)采集更加均勻，使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。Taber等［3］指出DTI可以精確地計算出水分子擴(kuò)散的方向和速度，因此其對揭示腦白質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)十分敏感。

磁共振DTI技術(shù)首選序列是單激發(fā)自旋回波序列。它是目前臨床實(shí)際應(yīng)用中發(fā)展最快的掃描技術(shù)，即整個空間的原始數(shù)據(jù)可在一次激發(fā)后通過在梯度方向上連續(xù)變換梯度場來產(chǎn)生梯度回波。

DTI技術(shù)可以量化水分子的各向異性，觀察組織微觀結(jié)構(gòu)信息。各向異性擴(kuò)散運(yùn)動在理論上可以用有效擴(kuò)散張量D來描述。Dxx、Dyy和Dzz代表X、Y和Z三個方向分子擴(kuò)散運(yùn)動，非對角量Dxy、Dxz和Dyz表示某一方向的擴(kuò)散與垂直方向分子位移的關(guān)系。要得到三維空間的擴(kuò)散張量圖像，必須先得到沿著各個梯度場方向的擴(kuò)散加權(quán)圖像，再通過多元線性回歸的方法計算出D值［4］:

DTI常用的表達(dá)指標(biāo)有平均擴(kuò)散系數(shù)(average diffusion coefficient，ADC)與部分各向異性比率(fractional anisotropy，F(xiàn)A)等。FA值是擴(kuò)散張量中的各項異性成分與整個擴(kuò)散張量的比值，范圍在0(各向同性擴(kuò)散)到1(各向異性擴(kuò)散)。0代表擴(kuò)散不受限制，如腦脊液的FA值接近0;對于非常規(guī)則的具有方向性的組織，其FA值則大于0，如大腦白質(zhì)纖維FA值接近1。FA值的變異度較小且所成圖像的信噪比更高。另外，擴(kuò)散的各向異性還可反映腦內(nèi)纖維束的情況［5］。目前擴(kuò)散張量纖維束成像是根據(jù)從DTI中得出的數(shù)值重建獲得的，它是直觀描述白質(zhì)纖維束空間分布的技術(shù)，是目前唯一能在活體顯示白質(zhì)纖維束走向的成像技術(shù)，可以分析功能纖維與病灶的空間關(guān)系［6－7］。

2 DTI在LA中的診斷價值

LA是由多種原因引起的廣泛的室周區(qū)腦白質(zhì)損害，是1987年加拿大神經(jīng)學(xué)家 Hachinski等［8］首先提出的一個影像學(xué)術(shù)語，用來描述頭顱CT檢查時所見的腦室周圍及半卵圓中心區(qū)腦白質(zhì)對稱性分布的斑片狀或彌漫性低密度灶，邊緣模糊，常呈月暈狀。LA病灶在MRI上現(xiàn)為稍長T1、長T2的斑片狀或彌漫性信號灶。目前文獻(xiàn)多用ADC值及FA值來描述腦白質(zhì)稀疏組織的擴(kuò)散異常。

有學(xué)者研究表明LA患者腦白質(zhì)DTI有特征性改變，即ADC值增加的同時FA值減低［5］。LA患者在ADC圖上表現(xiàn)為輕度的高信號，在FA圖上表現(xiàn)為低信號。這種變化與LA患者病灶的軸索缺失和膠質(zhì)細(xì)胞增生相一致，尤其是軸索缺失，與ADC值增加、FA值降低關(guān)系十分密切。軸索可產(chǎn)生明顯的水?dāng)U散屏障，當(dāng)軸索缺失時導(dǎo)致組織內(nèi)水成分增加，屏障程度減弱，從而引起DTI相關(guān)參數(shù)改變。比較嚴(yán)重的LA，疏松區(qū)域的ADC值、FA值變化更明顯。研究結(jié)果表明，LA病灶DTI下的ADC、FA值與病灶本身的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，LA越嚴(yán)重，ADC值增加、FA值減低越明顯［6］。因此，可以通過監(jiān)測DTI的指標(biāo)來判斷和觀測LA的進(jìn)展。

3 DTI在急性腔隙性腦梗死中的診斷價值

腦梗死是中老年常見的腦血管性疾病，占全部腦血管病的75%，其致殘率和致死率均較高，早期診斷和治療對患者的預(yù)后和提高病后生活質(zhì)量方面具有很大的價值［9］。

由于腔隙性腦梗死病灶較小，發(fā)病又較隱匿，患者臨床癥狀常不典型，在其發(fā)病的超早期和早期不易被MRI的常規(guī)掃描序列發(fā)現(xiàn)，從而易造成對該病的延誤診斷。磁共振彌散加權(quán)成像在急性期腔隙性腦梗死的診斷中具有其他影像學(xué)檢查方法(如CT、MRI)無法比擬的優(yōu)勢［10］。磁共振彌散加權(quán)成像只是在三個方向施加擴(kuò)散梯度，而DTI則至少要在6個方向施加擴(kuò)散梯度，因此DTI比磁共振彌散加權(quán)成像更能反映病變區(qū)域的水分子擴(kuò)散狀況［11］。DTI可以定量分析梗死區(qū)域及其周圍腦組織的水分子擴(kuò)散的改變，部分學(xué)者正是根據(jù)這些變化來對疾病進(jìn)行診斷及分期的。

腔隙性腦梗死超急性期、急性期為細(xì)胞毒性水腫期，MRI難以觀測到，梗死的范圍僅能在出現(xiàn)血管源性腦水腫時才能觀察到。DTI能觀察到MRI不能觀察到的早期腦梗死灶，而且可以鑒別梗死所處的時期。在腔隙性腦梗死的急性期，局部梗死區(qū)的ADC值可在30 min內(nèi)降低30%～50%［12］，腦白質(zhì)的各向同性比腦灰質(zhì)受損更嚴(yán)重［13］。關(guān)于腔隙性腦梗死早期水分子擴(kuò)散異常的確切機(jī)制尚不清楚，目前公認(rèn)的學(xué)說是細(xì)胞毒性水腫學(xué)說。腔隙性腦梗死的超急性、急性期處于細(xì)胞毒性水腫期，細(xì)胞腫脹，細(xì)胞外間隙明顯縮小，水分子擴(kuò)散嚴(yán)重障礙，反映擴(kuò)散程度的ADC值明顯減低。由于細(xì)胞毒性水腫，髓鞘纖維腫脹，纖維束的間隙減小，使細(xì)胞外間隙變得迂曲，垂直于纖維走行的水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限甚至突然停止，使擴(kuò)散的各向異性增高，F(xiàn)A值較對側(cè)升高［14］。亞急性期處于血管源性水腫期，組織含水總量較前增加，水分子擴(kuò)散程度較前增加，ADC值逐漸恢復(fù)，出現(xiàn)假正?；?。FA值則表現(xiàn)為不可恢復(fù)的降低，其原因主要是細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致組織微觀結(jié)構(gòu)正常順序喪失，進(jìn)而發(fā)展為組織壞死，從而造成各向異性的顯著降低［15］。在慢性期，與對側(cè)腦組織相比，可以觀察到病灶的ADC值再正常化和隨后的逐漸升高，而 FA則明顯降低，甚至在2～6個月后仍如此［16］。因此，結(jié)合ADC值和FA值能夠預(yù)測腔隙性腦梗死的轉(zhuǎn)歸。

4 DTI技術(shù)在LA與腔隙性腦梗死鑒別中的價值

LA與腔隙性腦梗死急性期在MRI掃描序列中信號相似(T2WI上均呈高信號表現(xiàn))，在通常遇到的老年發(fā)病患者中是個鑒別的難點(diǎn)，當(dāng)兩者合并存在時容易造成對急性期腦梗死的漏診。應(yīng)用DTI技術(shù)時，前者的ADC值是增高的，后者的ADC值降低;兩者FA值也不同，前者的FA值降低，且隨LA的加重而降低;后者的FA值增加，隨著病情的進(jìn)展逐漸降低［17－19］。兩者之間FA值的不同可能與以下因素有關(guān):①組織的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如纖維的直徑和密度及其髓鞘化的程度。②組織的宏觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如纖維通道的相互連接，還有在大腦半卵圓區(qū)，大腦白質(zhì)纖維全部由軸索組成。ADC值是對水分子平均擴(kuò)散幅度的測量，F(xiàn)A是對水分子擴(kuò)散方向的測量，因此需要聯(lián)合應(yīng)用ADC圖和FA圖進(jìn)行評價［20］。

5 結(jié)語

DTI 技術(shù)可在活體無創(chuàng)性地反映腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)正常及病理下的部分微細(xì)改變，有望成為鑒別急性期腦梗死與腦白質(zhì)疏松以及其他腦白質(zhì)疾病的一種有效診斷技術(shù)。經(jīng)參數(shù)優(yōu)化和系列性回顧研究后，該技術(shù)可輔助臨床為腦白質(zhì)及部分灰質(zhì)疾病提供定性及定量診斷，從而更好地監(jiān)測疾病的進(jìn)展和轉(zhuǎn)歸，為臨床提供了一種新的較為精確的影像學(xué)診斷方法。

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