ESWAN联合DTI在脑微出血中的研究现状.pdf

M M IMONTHLY综述M M IVol 32No.7Jul.2023ESWAN联合DTI在脑微出血中的研究现状1251一张新仑，张凤翔（通讯作者），杨金花1.鄂尔多斯市中心医院（内蒙古鄂尔多斯0 17 0 0 0）2.鄂尔多斯市中心医院影像科（内蒙古鄂尔多斯0 17 0 0 0）【摘要】脑微出血（Cerebral microbleeds，CM Bs）是一种相对常见的神经MRI发现，与诸多疾病的发生有密切的关系，但早期发现仍是临床中的难题。增强梯度回波T2加权血管成像（Enhanced gradient echo T2s t a rweightedangiography，ESW A N）可以早期、敏感的检测和定量分析CMBs，弥散张量成像（Difussion Tensor Imaging，DTI)可以反映 CMBs 中白质微观结构的损伤。本文即是对近年来影像学在 CMBs中的研究现状进行综述。关键词：脑微出血；磁共振成像；DTI；ESW A NResearch Status of ESWAN Combined with DTI in Cerebral MicrobleedsZhang Xinlun,Zhang Fengxiang(corresponding author),Yang Jinhua1.Imaging Department,Baotou Central Hospital(Baotou,Inner Mongolia 017000)2.Imaging Department,Ordos Central Hospital(Ordos,Inner Mongolia 017000)【A b s t r a c t】Ce r e b r a l mi c r o b l e e d s （CM Bs)i s a r e l a t i v e l y c o mmo n n e u r o l o g i c a l M R I d i s c o v e r y,a n d h a s a c l o s erelationship with the occurrence of many diseases,but early detection is still a difficult problem in clinical.Blood vesselgradient echo T2*weighted imaging(Enhanced gradient echo T2-star weightedangiography ESWAN)CMBs can early,sensitive detection and quantitative analysis,Difussion Tensor Imaging(DTI)can reflect the damage of white mattermicrostructure in CMBs.This paper reviews the research status of imaging in CMBs in recent years.Key words:cerebral microhemorrhage;magnetic resonance imaging;DTI;ESWAN脑微出血（Cerebral microbleeds，CM Bs)是血液成分在脑组织中小范围的慢性累积，其患病率随年龄的增长而增长。研究表明健康人群中，CMBs的患病率在3%15%之间；在患有神经系统疾病的队列中，患病率可达8 3%-94%。在脑出血患者中约有47%-8 0%的患者存在CMBs，对于缺血性卒中患者，CMBs发生率约18%-7 1%，而对于认知障碍和痴呆患者，发生率约17%46%2 。CMBs可以通过增强梯度回波 T2*加权血管成像(Enhanced gradient echo T2-star weightedangiogra-phy，ESW A N)检测并进行定量分析，近年来随着学者对脑微出血的深入研究，探索CMBs 的微观结构改变成为了研究的热点，其中弥散张量成像(Di-作者简介：张新仑，男，内蒙古自治区鄂尔多斯人，研究生，医师，研究方向：中枢神经影像学。fussion Tensor Imaging，D T I）技术成为了主流研究手段。1CMBs 的组织病理学基础CMBs的组织病理学尚未完全阐明，目前已知高血压引起的脂质透明质病和纤维透明质病会影响深穿支小动脉，导致血管壁细胞外基质和血管平滑肌细胞的破坏和降解，而脑淀粉样变（CCA）会使淀粉样蛋白沉积在皮质动脉和软脑膜动脉，导致血管壁发生炎症、氧化、应激和细胞调亡，这些都会使血管的内、中、外膜不同程度受损3。一旦血管壁这种天然的防御机构被破坏，红细胞在内的血液成分会经损后的血管壁渗出或漏出，这会导致含铁血黄素在局部的沉积或巨噬细胞吞噬含铁血黄素后在小范围内的聚集，这些改变使其磁化率出现一12 52 一变化，从而能被MRI发现 4。2CMBs的MRI特征随着磁共振技术的不断发展，ESWAN成像技术逐渐被人们认识，这也为检测和定量分析CMBs指明了新的方向。一直以来如何在 MRI上识别CMBs 并与其他诊断相鉴别的标准几乎所有文献都是不同的。直到有一个专家组提出了 CMBs 的诊断指南，（1)直径小于10 mm，（2）卵圆形、球形、圆形或点状，（3)边界清楚（IV)T2*-GRE及SWI上明显的低信号，（4）除外其他相似影像学表现的疾病 5。这旨在将 CMBs与其他颅内原发性出血性病变区分开来，比如脑出血、蛛网膜下腔出血和铁表面沉着症，以及由所谓的继发性出血（如动静脉畸形)引起的出血性残余物、海绵状畸形和非出血性病变以及 SWI上的非出血性低信号病变（如钙化或血管留空影)6 3ESWAN及DTI成像技术：3.1ESWAN增强梯度回波 T2*加权血管成像序列（ES-WAN)作为SWI的发展产物，是近年来新兴的磁共振成像技术，它对血液代谢物、铁蛋白、钙化等磁敏感物质敏感，比T2*WI更能显示微出血和小静脉。ESWAN更具优势的是它可以依据人体不同组织在磁敏感特性上的差异，一次采集就可以获得不同权重的相位图及幅值图等信息，还可获得相位值、T2值、R2值等定量参数 7 8 。对比常规磁敏感序列（SWI）它不仅具有高信噪比、高磁敏感率、高分辨率的优点而且能显著缩短检查时间，避免复杂的后处理。在ESWAN序列上CMBs病灶呈低信号影，这是由于血液成分的聚集使顺磁性物质在局部的增加，表现出在其他常规MRI序列上无法出现的的信号缺失区域，但是在ESWAN序列上发现的CMBs对应的低信号区域的直径明显大于组织病理学检查中对应的含铁血黄素沉积范围，这就是所谓的“绽放效应”，它因所使用的MRI序列参数不同而有显著差异。相位图：反映了组织中磁化率的差异，只与组织间磁性物质的含量有关，与水分含量和质子密度无关。它可以测量相应相位值（PV），PV是评估与现代医用影像学2 0 2 3年7 月第32 卷第7 期铁代谢相关疾病铁吸收的标记物，是测量铁含量最敏感的指标，其灵敏度是R2值的8 倍 8 。近年来通过PV值对病灶内铁含量的测定成为学者研究的热点，PV代表弛豫过程中质子发生迁移的角度，即质子的相位信息。质子迁移可能发生在正方向或负方向，抗磁物质产生质子正迁移并增加相位值，而顺磁物质产生质子负偏移并降低相位值 9。CMBs病灶中含有大量脱氧血红蛋白、含铁血黄素等多种顺磁性物质，使CMBs内的质子发生负偏移，因此CMBs的相位值减低，在相位图上呈现为低信号。脑内钙化属于抗磁性物质，钙化周围的质子发生正迁移，质子相变方向与顺磁性物质相反，因此在相位图上呈高信号，以此区分于CMBs。其局限性在于过滤后相位图对微量钙化的敏感性高于CT，但当出现大量钙化时会混淆、显示不清。幅值图：主要反映组织间信号强度的差异，可以清楚地显示不同的组织结构 10 。CMBs中的脱氧血红蛋白、含铁血黄素等顺磁性物质会造成磁场不均匀，使顺磁性物质聚集的部位信号丢失，从而在幅值图上呈现为低信号。但是其无法获取病灶内的定量参数，所以在临床相关领域应用受限。T2*值：T2*值是指有效横向弛豫时间，T2*值受顺磁性物质含量、质子密度、水含量和水分子运动状态的影响。R2*值：R2*值是组织氧合水平的定量体现，与组织内脱氧血红蛋白浓度呈正相关，可定量评估局部组织中氧含量的变化，R2*值升高表示氧气含量少，脱氧血红蛋白增加，MRI信号减低。10 1CMBs的含铁成分在磁场中沉积时，引起磁场的不均匀性，改变了质子自旋的相位，加速了信号强度的衰减。因此，T2*值减小，R2*值增大。辛建英等人的研究表明R2*值还可以反映组织氧含量的改变 9，CMBs的R2*值增大，作者认为同样可以反映CMBs 病灶周围组织的缺血缺氧状态。此外，T2*还受水含量、质子密度和水分子运动自由度的影响。3.2DTI弥散张量成像(DTI)的基本原理是依据水分子在不同组织中的扩散程度不同，反映组织内部结构和组织完整性。在神经系统中通过测量脑白质中水分子的运动来评估大脑白质的完整性及微观结构变化。近年来，DTI技术的发展使揭秘病理学细节成M M I MONTHLY Vol 32 No.7 Jul.2023为可能，如脑白质轴突及髓鞘的微观改变，这些改变可以通过一些定量参数来反映。在DTI 众多参数中，各向异性分数（FA）、平均扩散系数（MD或表观扩散系数ADC）、轴向扩散系数（AD)和径向扩散系数(RD)参数是最常用的 )。DTI也有其局限性：(1)对病变检测的特异性较低；(2)DTI 的信噪比较低，会增加扫描时间，而要提高信噪比只能牺牲图像质量；(3)弥散梯度会引起涡流；（4)磁场的不均勾性会使图像变得扭曲 12 FA：D T I 技术是用三维椭球体来代表空间内水分子弥散的特征，其沿椭球体三轴方向上的弥散系数由大到小依次表示为入i、入，和入，FA定义为三者之间的差异性，是分析各向异性最常用的参数，反映水扩散方向性的程度，并与轴突、髓鞘的破坏是相关的，因此，FA值降低表明白质结构受损。在CMBs中FA值通常是减低的，这也意味着CMBs对大脑白质纤维的破坏有一定作用 13。另有研究表明，脑微出血本身并不会引起神经纤维的破坏，但是其周围的血浆渗出会引起炎症反应的持续状态，从而引起神经的损伤 14。MD或ADC，是三个特征弥散系数入、入和入，的平均值。MD值与细胞膜密度成反比，与组织内水分含量正相关，对细胞质、水肿和坏死敏感 14。故MD的增加常表明血管源性或细胞毒性水肿，或表示损伤后出现的细胞聚集。在CMBs中通常 MD值是升高的，在一定程度上也反映了脑微出血病灶周围的细胞水肿状态。【13 轴向扩散系数（AD)：代表了水分子空间内弥散最快方向上的弥散系数，可反映轴突传导方向结构的变化。AD随着出生后大脑的成熟而增加，但它与轴突损伤有关，因此在轴突损伤后，AD常常减小 15。径向扩散系数(RD)：代表了弥散受限方向上的平均弥散系数。RD 是一种假定的髓磷脂标记物，随着髓磷脂对白质组织的损伤而增加，同时它还受轴突直径和密度的影响 15。FA在检测微观结构变化方面是高度敏感的，但它对变化的类型不是高度特异性的。据Alexander等人的分析，FA的减小可以与 AD的减少、MD、R D 的增加相对应，因此建议多定量参数联合应用，如FA、A D、RD 和 MD，以更好地表达CMBs 白质的微观结构的损伤 16 。一12 53 一4ESWAN联合DTI在CMBs的临床应用4.1阿尔兹海默病（AD)CMBs已经被证明会增加认知障碍患者以及健康人患痴呆症和认知功能下降的风险 17 。在鹿特丹研究中 CMBs 的数量与认知能力的下降程度有关，18 当CMBs达到或超过4个时，认知功能障碍更加明显；当CMBs达到或超过5个时，除记忆功能外，所有认知功能均下降，因此CMBs 可能是一个潜在的认知障碍的微血管标志物 19。据此分析ESWAN和DTI对CMBs的定量分析，可以一定程度上反映AD与铁沉积和白质微结构损伤的关系。4.2脑卒中CMBs伴有腔隙性梗死的发生率比动脉粥样硬化血栓形成或心源性栓塞引起脑梗死更常见，这提示微出血可能与小血管脂透明质化相关 2 0 。既往研究显示，高血压、脑梗死、脑出血患者均可发生CMBs，而且脑出血患者CMBs发生率更高 2 1CMBs在大脑中有规律的分布，最常出现在皮质-皮质下和基底节区域，很少出现在脑干和小脑 2 1。CMBs 也可以被解释为慢性高血压引起的一种靶器官损害，多发CMB病灶提示终末期微血管病变 2 。研究表明，多数首发或再发脑出血的部位与CMBs发生的部位基本一致，提示CMBs和脑出血可能存在相似的病理生理机制，CMBs 的部位可能预示未来脑出血的部位 2 3。ESWAN联合DTI可以为脑出血的发生提供一定的临床参考价值。4.3脑淀粉样病变(CAA)CMBs常见于脑淀粉样血管病（CAA），主要影响枕叶的浅血管，其次是额叶、叶和顶叶，而深灰核、白质和脑干通常不受影响 2 4。CAA对血管壁的破坏使血管透性增加，血液成分经受损的血管壁渗出或漏出到周围脑实质内，引起CMBs的发生。Marco Pasi等人研究发现 CMBs在小脑内的定位有助于临床区分以 CAA为主要原因的自发性脑出血患者和以非CAA（高血压等）为主要类型的相关患者。以 CAA为主要类型的自发性脑出血患者主要表现为发生在小脑浅层的CMBs，而以非CAA为主要原因的脑出血患者主要表现为深部或者混合型小脑CMBs25。ESW A N联合DTI可以通过CMBs的发生的位置判断患者脑出血的病因。一12 54 一4.4创伤性脑损伤(TBI)TBI发生的原因可能是撞击直接造成神经元损伤后，启动一个分化的过程，导致神经胶质组织继发性损伤，脑血管损伤和脑血管功能障碍在继发性损伤的病理过程中起着核心作用 2 6-2 7 。在老年组TBI患者中，能发现多发的CMBs，而在年轻组 TBI患者中，CMBs的数量明显较少 2 8 。在TBI中，CMBs通常位于肼眠体和灰白质交界处，表现为发生在血管周围间隙的放射状病灶 2 9。Hay 等人指出，40%死于急性期的创伤性脑损伤患者和47%生存超过1年或以上的创伤性脑损伤患者在灰白质及血管周围出现多灶性的CMBs30。ESW A N联合DTI可以在一定程度上提示TBI 的严重程度并对白质纤维的破坏提供影像学证据。4.5抗凝药物的应用在临床上，抗凝治疗被广泛用于治疗房颤或血栓栓塞性疾病，但它具有引发大出血、脑出血的风险。纵向研究表明 CMBs 的存在是抗凝相关性脑出血的一个强有力的预测因子，这也引起了人们对CMBs 患者使用抗凝治疗安全性的担忧 31-2 。一项荟萃分析显示，抗凝治疗与卒中或无卒中患者的CMBs 高患病率相关，接受抗凝治疗的患者在 1 年后出现新的CMBs的风险更大 33-34。另有研究表明，他汀类药物的使用会增加脑叶CMBs发生，而与深部脑白质的CMBs的发生无关，这也进一步说明他汀类药物的使用与 CAA之间具有一定的潜在关系 35。ESWAN联合DTI能够及早发现CMBs并能定量分析局部含铁血黄素沉积和白质微结构的损伤，进一步为临床抗凝治疗提供一定预警作用。综上所述，CMBs 的发生与诸多疾病有密切关系，但目前无法通过临床手段获取到脑微出血的活检证据，只能依靠影像学手段进行研究。所以ES-WAN和DTI序列可作为CMBs相关研究中的重要手段，能提供CMBs的组织病理学及白质微观改变的一系列影像学证据，进而为临床诊疗工作提供更多的价值。参考文献1 Giyab O,Balogh B,Bogner P,Gergely O,Toth A.Mi-crobleeds show a characteristic distribution in cerebral fatembolism.Insights Imaging.2021 Mar 31;12(1):42.2 Litak J,Mazurek M,Kulesza B,Szmygin P,Litak J,Ka-现代医用影像学2 0 2 3年7 月第32 卷第7 期mieniak P,Grochowski C.Cerebral Small Vessel Disease.Int J Mol Sci.2020 Dec 20;21(24):9729.3 Lee J,Sohn EH,Oh E,Lee AY.Characteristics of Cere-bral Microbleeds.Dement Neurocogn Disord.2018 Sep;17(3):73-82.4 Noebauer-Huhmann IM,Pinker K,Barth M,MlynarikV,Ba-Ssalamah A,Saringer WF,Weber M,BeneschT,Witoszynskyj S,Rauscher A,Reichenbach JR,Tratt-nig S.Contrast-enhanced,high-resolution,susceptibil-ity-weighted magnetic resonance imaging of the brain:dose-dependent optimization at 3 tesla and 1.5 tesla inhealthy volunteers.Invest Radiol.2006 Mar;41(3):249-55.5 Petrault M,Casolla B,Ouk T,Cordonnier C,BerezowskiV.Cerebral 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