扩散峰度成像评估血压控制正常高血压患者脑实质微结构改变

王伟新，刘 明，张秋奂，杨柳青，陈 虹，李 杰，郭鹏德

(北京中医药大学东方医院放射科，北京 100078)

原发性高血压是最常见的慢性心脑血管疾病之一[1]，为脑卒中的重要危险因素[2-4]，而当血压控制理想且无脑卒中时，常规影像学检查鲜有异常发现。扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging， DKI)通过探查非高斯水扩散特性反映组织微观结构变化，近年来逐渐用于高血压研究，但尚处于探索阶段，结论各异[5-6]。本研究探讨DKI对评估血压控制正常的高血压患者脑实质微观结构改变的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年10月—2018年6月22例于北京中医药大学东方医院就诊的原发性高血压患者(观察组)，男14例，女8例，年龄41～66岁，平均(53.2±7.9)岁；血压均控制在《亚洲高血压患者管理共识》[7]建议范围内(<140/90 mmHg)。纳入标准：①无脑血管病、糖尿病、高脂血症等可能导致脑灰质及白质结构改变的疾病史；②无神经系统疾病史，无长期服用影响神经系统药物史；③无严重肝、肾功能损害；④无心脏起搏器等MR检查禁忌证。另选19名性别、年龄与观察组相匹配的健康志愿者作为对照组，男8名，女11名，年龄40～64岁，平均(52.3±7.2)岁，血压均在正常范围内，既往无高血压等基础疾病。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery MR750 3.0T 扫描仪，8通道头颈联合线圈。DKI扫描前先行常规T2W扫描，以排除脑实质内器质性病变。以Propeller序列采集T2WI，参数：TR 9 406 ms，TE 110 ms，层厚6 mm，层间距1 mm，层数24，FOV 240 mm×240 mm，矩阵512×512，激励次数1，带宽62.5 kHz，扫描时间1 min 43 s。采用BRAVO序列获取3D-T1WI结构像，参数：TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，TI 450 ms，FA 12°，FOV 256 mm×256 mm，矩阵256×256，层厚1 mm，层间距0，激励次数1，带宽31.25 kHz，扫描时间4 min 39 s。DKI采用单次激发自旋-平面回波序列，参数：TR 4 793 ms，TE minimum，层厚3.0 mm，层间隔0，层数46，FOV 240 mm×240 mm，矩阵128×128，30个扩散编码方向，b值为1 000、2 000 s/mm2，带宽250 kHz，加速因子2，扫描时长5 min 2 s。

1.3 图像后处理及分析 将DKI原始数据传至GE AW 4.6后处理工作站，选取Functool软件包中的DKI后处理模块。由2名工作10年以上的影像科技师(主管技师及以上职称)进行后处理操作，意见不一致时经协商达成一致。分别于显示额叶、顶叶、尾状核头、内囊前肢、内囊膝、内囊后肢、背侧丘脑、壳核、苍白球、枕叶、红核、黑质、颞叶、脑桥、小脑最佳的层面各选择1个约15～30 mm2的圆形ROI，获取平均扩散峰度(mean kurtosis, MK)(图1)、峰度各向异性(kurtosis anisotropy， KA)、轴向峰度(axial kurtosis，AK)及径向峰度(radial kurtosis， RK)值，测量2次，取平均值；左右侧分别记录，测量对称部位时，将ROI从一侧复制、粘贴至对侧。尽量使所有受试者的ROI保持在相同层面。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。计量资料均符合正态分布，采用±s表示，组间比较采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

观察组右额叶、右内囊膝及右小脑MK值均低于对照组，右顶叶MK值高于对照组；脑桥KA值低于对照组；左顶叶、右苍白球AK值低于对照组，左红核、右小脑及脑桥AK值高于对照组；右内囊膝、右小脑及左枕叶RK值低于对照组，右壳核RK值高于对照组；组间差异均有统计学意义(P均<0.05)；见表1。2组间其余各脑区MK、MK、AK及RK值差异均无统计学意义(P均>0.05)。

3 讨论

高血压是心脑血管疾病的危险因素之一，发病机制复杂，病因尚未完全明确，虽已建立遗传、环境、肥胖、盐敏感、血管内皮功能障碍等模型来探讨原发性高血压的发病机制并取得了一定进展，但其病死率和致残率仍较高。血压长期增高可加速颅内血管病变，促进脑卒中发生[8]。既往研究[9]显示，高血压合并短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack， TIA)患者对高血压的知晓率约50%，控制率仅8%。JENNINGS等[10]研究发现，原发性高血压可引起局限性脑灰质萎缩，即使血压控制良好，亦不能完全阻止脑灰质萎缩的趋势。LIDIA等[11]认为老年高血压患者长期处于高血压状态，一方面可加快脑萎缩进程，另一方面还可提高脑白质密度，上述改变可独立存在。良好血压控制可减缓高血压患者脑白质病变，延缓脑萎缩发展速度。

表1 2组间各脑区差异有统计学意义的MK、MK、AK及RK值(±s)

表1 2组间各脑区差异有统计学意义的MK、MK、AK及RK值(±s)

组别MK右额叶右顶叶右内囊膝右小脑AK左顶叶右苍白球左红核观察组(n=22)1.02±0.071.32±0.161.15±0.171.14±0.170.84±0.091.04±0.111.12±0.10对照组(n=19)1.07±0.051.07±0.061.26±0.111.25±0.120.89±0.071.12±0.091.06±0.09t值2.36-6.532.572.342.032.28-2.12P值0.02<0.010.010.020.040.020.04组别AK右小脑脑桥KA脑桥RK右内囊膝右壳核左枕叶右小脑观察组(n=22)0.99±0.140.98±0.080.39±0.061.80±0.480.59±0.130.82±0.261.26±0.34对照组(n=19)0.88±0.120.93±0.060.45±0.052.12±0.360.50±0.091.05±0.391.56±0.34t值-2.56-2.043.042.40-2.422.182.79P值0.020.04<0.010.020.020.04<0.01

图1 观察组患者，男，63岁，各脑区左右侧测量MK值伪彩图 A.额叶、顶叶层面； B.尾状核头、内囊前肢、内囊膝、内囊后肢层面； C.丘脑、壳核、苍白球层面； D.枕叶、红核、黑质、颞叶层面； E.脑桥层面； F.小脑半球层面

DKI是DTI技术的延伸，采用四阶三维模式描述水分子扩散，对水分子扩散不均一性敏感，可定量测量组织内水分子的非高斯扩散，且不依赖于组织结构的空间方位，不仅可反映脑白质微结构改变，对脑灰质微结构改变同样敏感[12]。MK、KA、AK及RK是DKI的主要参数。MK大小取决于ROI内组织结构的复杂程度，组织结构越复杂，非正态分布水分子扩散越显著，MK越大。MK是DKI最有应用价值的参数，不依赖于组织结构的空间方位，对于评估灰质各向同性结构较FA更具优势。KA与FA相似，可由峰度的标准偏差推算。KA表示水分子的各向异性扩散程度，其值越大，越趋于各向异性扩散；KA增加提示组织结构趋于紧密和规则。AK为轴突方向上的扩散峰度平均值，而RK主要反映垂直于轴突方向(髓鞘等)的扩散峰度的平均值。

本研究结果显示，血压控制正常的原发性高血压患者右顶叶MK值，左红核、脑桥及右小脑AK值，右壳核RK值均较对照组高，原因可能在于细胞内水分子运动明显受限甚至停止、髓鞘纤维肿胀导致细胞外间隙缩小及垂直于白质纤维束方向的水分子扩散受限等[13]。与对照组相比，观察组右额叶、右内囊膝、右小脑半球MK值明显降低，脑桥KA值降低，左顶叶、右苍白球AK值降低，右内囊膝、左枕叶及右小脑RK值亦降低，原因可能为高血压患者水分子受限程度轻，自由水分子增多，使得MK、RK、AK减低；KA值减低可能是因为组织不可逆性坏死，髓鞘完整性、神经纤维密度及平行性遭到破坏，正常微观结构顺序紊乱，导致峰度各向异性减低[14]。这些MK、KA、AK及RK发生改变的脑区极有可能是高血压患者脑实质微结构最早发生改变的区域，尤其是右小脑部位，除KA外其他3项参数组间差异均有统计学意义。此外，高血压累及的各个脑区其水分子的非高斯运动程度不一致，提示高血压患者脑实质微结构改变不同步。

总之，血压控制在正常范围的高血压患者虽然血压得到良好控制，但其脑实质微结构已经发生改变，不仅累及脑白质区域，同样累及脑灰质区域。DKI能够评估血压控制正常的高血压患者脑实质微结构改变， MK、AK及RK可敏感监测脑白质变化，且AK与RK对脑灰质微结构改变比较敏感，KA值的改变区域较少，仅在脑桥有明显变化，其意义有待进一步研究。两侧大脑半球微结构改变并非完全对称，部分脑区存在差异，可能与两侧大脑半球的功能分区及结构复杂性程度不同有关。

本研究样本量少，有待继续扩大样本量，增加未控制或控制不佳的高血压患者进行对比分析，以进一步完善。