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磁共振成像評(píng)估腦缺血后遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙的最新進(jìn)展

陸林清周達(dá)方婷易黎

【DOI】10.3969/j.issn.1007-0478.2016.01.022

1875年Brown-Sequard發(fā)現(xiàn)，腦部發(fā)生局部損害時(shí)，遠(yuǎn)離病灶的區(qū)域出現(xiàn)腦機(jī)能興奮或抑制的紊亂現(xiàn)象。后來(lái)由von Monakow將這一現(xiàn)象命名為遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙(diaschisis,DC)[1]，或稱神經(jīng)機(jī)能聯(lián)系不能。遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙發(fā)生的確切機(jī)制尚未清楚，但可能與血流動(dòng)力學(xué)改變、神經(jīng)傳導(dǎo)通路抑制、遲發(fā)型神經(jīng)元死亡等因素有關(guān)[2]。缺血腦卒中，除供血中心區(qū)局部腦血流及代謝均明顯減低外，在遠(yuǎn)離病灶的部位亦出現(xiàn)局部腦血流及代謝的降低，與遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙有關(guān)的臨床表現(xiàn)和腦卒中患者部分臨床癥狀相近，如果體征難以用原發(fā)病灶解釋，可能與遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙有關(guān)，這對(duì)臨床腦缺血的診療具有重要意義。遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙大致可分為以下類型[3]：對(duì)側(cè)大腦半球聯(lián)系不能(尤其是損傷灶的鏡像部位)、交叉性小腦神經(jīng)機(jī)能聯(lián)系不能(Crossedcerebral-cerebellar diaschisis, CCD)、同側(cè)半球聯(lián)系不能、丘腦聯(lián)系不能和腦干聯(lián)系不能等。近年來(lái),隨著檢測(cè)腦血流動(dòng)力學(xué)和代謝情況的技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，遠(yuǎn)隔功能障礙的研究越來(lái)越深入，該理論不僅解釋了許多臨床問題，同時(shí)發(fā)現(xiàn)它對(duì)臨床治療和功能康復(fù)恢復(fù)具有一定的指導(dǎo)意義，故越來(lái)越引起人的關(guān)注和重視。以往人們多采用133Xe,123I IMP標(biāo)記的PET或SPECT評(píng)價(jià)區(qū)域血流量、氧代謝率以及攝氧分?jǐn)?shù)等檢查方法研究遠(yuǎn)隔離效應(yīng)，但因價(jià)格昂貴、輻射線強(qiáng)，操作起來(lái)極為不便，使其臨床應(yīng)用和推廣受限。隨著磁共振軟硬件技術(shù)的不斷完善，遠(yuǎn)隔離機(jī)能障礙現(xiàn)象的研究層次也逐漸深入，本研究就磁共振成像對(duì)遠(yuǎn)隔離機(jī)能障礙的診斷價(jià)值做一綜述。

作者單位：518035北京大學(xué)深圳醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科[陸林清周達(dá)

方婷易黎(通信作者)]

1常規(guī)磁共振成像 (Magnetic resonance imaging,MRI)

MRI是利用原子核在強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)發(fā)生共振所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)圖像重建的一種成像技術(shù)，具有多參數(shù)成像的特點(diǎn)，常規(guī)MRI可清晰地顯示正常和病變組織的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，因此可以初步檢測(cè)出遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙現(xiàn)象。由于常規(guī)MRI檢查只能觀察到病變形態(tài)學(xué)方面的特點(diǎn)，無(wú)法探討遠(yuǎn)隔離效應(yīng)的功能層面的變化情況，使其在評(píng)價(jià)遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙方面受到了一定的限制。

2磁共振彌散加權(quán)成像(Diffusion Weighted Imaging,DWI)

DWI是憑借人體組織間水分子彌散運(yùn)動(dòng)的差異而形成的各種影像學(xué)表現(xiàn)，展示了各組織的空間組成信息以及病理生理學(xué)改變時(shí)水分子微觀運(yùn)動(dòng)的功能狀況[4]。在活體腦組織中，水總是存在于細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外間隙，其運(yùn)動(dòng)受到細(xì)胞膜、核膜、軸突纖維鞘膜以及水分子與蛋白質(zhì)等大分子間相互作用的限制，其運(yùn)動(dòng)自由度小于自由水分子，稱為彌散的各向異性(anisotropy)，并用表觀彌散系數(shù)(apparentdiffusion coefficient ADC)來(lái)表示腦組織內(nèi)水分子的彌散度[5]。DWI可以檢測(cè)早期細(xì)胞損害時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)障礙及體液從細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)的到水分子彌散運(yùn)動(dòng)改變，因此對(duì)組織病變較常規(guī) MRI 敏感。Kang等報(bào)道2例大腦中動(dòng)脈梗死患者，在發(fā)病后12 d通過(guò)DWI發(fā)現(xiàn)大腦腳、腦橋出現(xiàn)高信號(hào)，由于腦干與基底節(jié)血管分布不同，因此推測(cè)為遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙[6]。Roe等對(duì)20例腦缺血新生兒行DWI研究，缺血10天內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)在遠(yuǎn)隔部位錐體束損害[7]。而Kirton等用DWI研究發(fā)現(xiàn)新生兒缺血性腦損傷中有不良結(jié)局的更容易發(fā)生遠(yuǎn)隔部位錐體束損害，且丘腦、胼胝體及紋狀體等為好發(fā)部位[8]。盡管如此，DWI 僅對(duì)被檢組織在1個(gè)或3個(gè)方向上施加彌散梯度磁場(chǎng)，只有 ADC 一個(gè)標(biāo)量來(lái)描述組織中水分子的彌散度，尚不能準(zhǔn)確量化所檢組織的總體彌散量，也不能反映組織水分子彌散的各向異性的特點(diǎn)[9]，在 DWI 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的彌散張量成像(diffusion tensor imaging DTI)技術(shù)，使得遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

3彌散張量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)

DTI是利用組織中水分子彌散運(yùn)動(dòng)存在的各向異性來(lái)探測(cè)組織微觀結(jié)構(gòu)的成像方法，通過(guò)計(jì)算水分子的彌散程度和彌散方向間接地評(píng)價(jià)大腦白質(zhì)纖維的完整性[4]。常用的描述指標(biāo)為平均彌散量(mean diffusion or average diffusivity, MD )、部分彌散各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)和表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)。FA反映神經(jīng)纖維走行方向的一致性和完整性；MD表示單位時(shí)間內(nèi)分子自由擴(kuò)散的范圍，MD越大，組織內(nèi)自由水含量越多；ADC用來(lái)描述不同水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的速度和范圍[10]。Liang等利用DTI對(duì)皮質(zhì)下腦梗死、腦橋梗死等進(jìn)行研究，已證實(shí)局灶性腦損傷后錐體束可發(fā)生順行性和逆行性繼發(fā)性損害[11-12]。Sylaja等利用DTI監(jiān)測(cè)一例23歲男性患者，右側(cè)大腦半球梗死后1周內(nèi)同側(cè)大腦腳出現(xiàn)異常信號(hào)，并出現(xiàn)小腦損害的癥狀和體征，提示遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙的存在[13]。Jiang等應(yīng)用DTI對(duì)14個(gè)急性腦梗死患者兩側(cè)大腦腳行纖維密度(fiber density，F(xiàn)D)及FA、MD測(cè)量，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的FA、MD沒有明顯差異，但病側(cè)的FD較對(duì)側(cè)明顯降低，認(rèn)為FD可作為提示急性腦卒中所致遠(yuǎn)隔部位白質(zhì)病變的敏感指標(biāo)[14]。利用DTI 各種參數(shù)研究腦梗死后遠(yuǎn)隔部位神經(jīng)纖維變性，不僅檢出率高，而且可以將這種變性轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷男盘?hào)，同時(shí)可以對(duì)這種變性進(jìn)行精確量化，且DTI 參數(shù)變化不同，有助于區(qū)分腦梗死和繼發(fā)性損害，這是常規(guī)MRI所辦不到的。

4磁共振的灌注成像(Magnetic resonance perfusion imaging,MR-PWI)

MR-PWI是反映組織微血管灌注分布及血流灌注情況的檢查方法，能直觀反映腦組織中血流量的相對(duì)多少及病變組織灌注改變程度，它能夠客觀地反映腦組織血流灌注情況。與PET/SPECT技術(shù)比較，MR-PWI具有無(wú)創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、方便和無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)，可以多次重復(fù)檢查，并能夠提供準(zhǔn)確的腦血流灌注信息，與 DWI、結(jié)構(gòu)磁共振相結(jié)合，可以提高診療效率。MRI 的灌注成像包括動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)灌注加權(quán)成像(dynamic susceptibility contrast enhanced perfusionweighted-imaging，DSC-PWI)和動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling perfusion imaging，ASL-PI)[4]。

4.1ASL-PI

動(dòng)脈自旋標(biāo)記法(arterial spin labeling, ASL)，主要采用動(dòng)脈血液中的質(zhì)子成分作為內(nèi)源性對(duì)比劑，不需要外源性對(duì)比劑，利用脈沖序列標(biāo)記流入組織的血液質(zhì)子，來(lái)進(jìn)一步檢測(cè)并反映組織的血流動(dòng)力學(xué)情況。研究表明，ASL-PI 與 PET、SPECT 腦血流灌注顯像有良好的相關(guān)性[15-16]。管民等[17]對(duì)44例亞急性期行全腦MRI三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(dimensional-arterial spin labeling, 3D-ASL )成像技術(shù)檢測(cè)，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚?cè)小腦半球腦血流量，并計(jì)算不對(duì)稱指數(shù)，計(jì)算不對(duì)稱指數(shù)(asymmetric index, AI) 評(píng)判小腦低灌注程度，以 AI>10為CCD陽(yáng)性標(biāo)準(zhǔn)，CCD的檢出率為52.27%，因此認(rèn)為3D-ASL成像具有簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)的優(yōu)勢(shì)，有助于亞急性腦梗死患者CCD的檢出及隨訪。

4.2DSC-PWI

DSC-PWI成像基礎(chǔ)是團(tuán)注順磁性對(duì)比劑形成磁敏感差別的成像方法，主要反映血管內(nèi)的灌注狀態(tài),條件是要保持血腦屏障完整，即組織內(nèi)微循環(huán)保持穩(wěn)定[4]。主要通過(guò)測(cè)量遠(yuǎn)隔部位內(nèi)腦血流量(Cerebral blood volume，CBF)、腦血容量(Cerebral blood flow，CBV)及對(duì)比劑平均通過(guò)時(shí)間 (Mean transit time，MTT)、達(dá)峰時(shí)間 (Time to peak,TTP)的變化來(lái)判斷是否存在梗死遠(yuǎn)隔部位的血流量下降及新陳代謝的降低，以此評(píng)估是否存在遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙[18]。F?rster等[19]采用1.5T DSC-PWI技術(shù)，對(duì)39例幕上急性丘腦梗死患者進(jìn)行TTP、MTT、CBF、CBV等參數(shù)檢測(cè)，其中有9例患者(23.1%)出現(xiàn)低灌注情況，符合CCD標(biāo)準(zhǔn),與Lin等[20]的研究一致，但低于PET、SPECT對(duì)CCD檢出率，認(rèn)為PWI對(duì)CCD檢出率較低的原因可能為TTP顯示大腦輕度低灌注狀態(tài)時(shí)敏感性較低有關(guān)。國(guó)內(nèi)學(xué)者趙珊珊等應(yīng)用3.0T DSC-PWI技術(shù)檢測(cè)不同時(shí)期腦梗死患者CCD的陽(yáng)性率，發(fā)現(xiàn)急性期、亞急性期和慢性期腦梗死患者 CCD檢出率分別為41.46%、36.84%和52.38%，因此DSC-PWI對(duì)遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙的檢出率可能還與不同的磁共振場(chǎng)強(qiáng)造成圖像分辨率等各方面的差異及樣本量有關(guān)[21]。DSC-PWI檢査運(yùn)用4個(gè)參數(shù)來(lái)評(píng)判腦組織缺血情況,已經(jīng)被多數(shù)學(xué)者證實(shí)是一種發(fā)現(xiàn)CCD現(xiàn)象的優(yōu)越的檢測(cè)手段。

5功能性磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)

腦功能磁共振(fMRI)是根據(jù)人腦功能區(qū)被信號(hào)激活時(shí)血紅蛋白和脫氧血紅蛋白兩者之間比例發(fā)生改變，隨之產(chǎn)生局部磁共振信號(hào)的改變而進(jìn)行工作的[4]。fMRI有著較高的空間、時(shí)間分辨率、無(wú)輻射損傷及可重復(fù)進(jìn)行檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。局部腦缺血可造成神經(jīng)纖維通路中斷，使皮質(zhì)興奮性沖動(dòng)不能傳至與之有神經(jīng)纖維聯(lián)系的遠(yuǎn)隔部位，從而使遠(yuǎn)隔部位出現(xiàn)功能抑制，因此可通過(guò)檢測(cè)遠(yuǎn)隔部位功能情況判斷是否存遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙現(xiàn)象。Price等對(duì)4例Broca’s失語(yǔ)行fMRI檢查，其中3名患者在閱讀時(shí)出現(xiàn)病變對(duì)側(cè)顳下回后部功能降低，然而1名患者朗誦時(shí)出現(xiàn)功能增強(qiáng)并伴隨顳頂葉廣泛性激活，作者認(rèn)為局灶性病變所致的遠(yuǎn)隔部位功能激活依賴于特定任務(wù)，具有內(nèi)容敏感性[22]，提示當(dāng)某些臨床癥狀及體征無(wú)法用結(jié)構(gòu)影像結(jié)果解釋，可能存在功能網(wǎng)絡(luò)通路的中斷。

6磁共振波譜(magnetic resonance spectrospcopy,MRS)

1H-MRS是一種利用核磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用研究活體組織代謝變化的無(wú)創(chuàng)性生物化學(xué)分析方法。常用的反映代謝的指標(biāo)有N-乙酞天冬氨酸(Naa)，膽堿(Cho)，肌酸(Cr)等。腦梗死后可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)隔區(qū)域腦組織呈現(xiàn)低灌注狀態(tài)，1H-MRS可以通過(guò)探測(cè)某些異常代謝物和/或正常代謝物量的變化來(lái)監(jiān)測(cè)腦梗死后遠(yuǎn)隔離機(jī)能障礙的發(fā)生[23-24]，Chu等[24]采用1H-MRS對(duì)5例內(nèi)囊梗死患者與16例正常人對(duì)比檢查后發(fā)現(xiàn),梗死患者病灶同側(cè)大腦半球白質(zhì)Cr/NAA的比例明顯增高，提示同側(cè)大腦遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙的發(fā)生。

綜上所述，遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙可以通過(guò)常規(guī)MRI可以初步發(fā)現(xiàn)，而DWI、DTI、PWI以及fMRI、MRS可分別從組織、功能和生化代謝等方面發(fā)現(xiàn)和證實(shí)遠(yuǎn)隔功能障礙。利用磁共振影像學(xué)檢查及早發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)隔機(jī)能障礙，有利于改善神經(jīng)缺損癥狀及功能恢復(fù)。

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(2015-06-10收稿)

【中圖分類號(hào)】R445 R743

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1007-0478(2016)01-0070-03