3D ASL在脑白质疏松患者早期脑血流动力学变化评估中的临床应用

周建国, 符大勇, 卢明聪, 孟 云, 杨晓明

随着我国人口老龄化日趋明显以及影像技术的快速发展与应用，脑白质疏松(leukoaraiosis,LA)的发病率与检出率明显增加，LA与脑卒中、抑郁、认知及运动功能障碍等密切相关[1]。其病理改变主要包括神经纤维脱髓鞘、胶质细胞增生、细胞水肿以及凋亡等[2]。由于LA病程发展具有不可逆性，应尽早采取临床干预及治疗措施[3]。磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术的发展为LA程度评估提供客观的影像学依据[4,5]，但目前尚无针对LA患者早期脑血流动力学改变的研究。本研究利用三维动脉自旋标记(3D Arterial spin labeling,3D ASL)成像技术评估LA患者脑灌注状态，着重探讨LA早期血流动力学变化特点，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年1月-2020年4月于我院行MRI检查的不同程度LA患者90例，男49例，女41例，年龄42～66岁，平均(51.4±6.3)岁。健康志愿者30例，男16例，女14例，年龄40～62岁，平均(49.2±6.1)岁。入组标准：(1)均行MRI常规序列及3D ASL检查；(2)既往无脑卒中病史或软化灶直径<1.5 cm且无明显临床症状；(3)年龄：40～70岁。排除标准：(1)非血管性脑白质病变(免疫、炎症、代谢、中毒等)；(2)颅内外动脉中重度狭窄或闭塞；(3)合并脑血管畸形、脑肿瘤者；(4)妊娠、哺乳期妇女。依据Fazekas量表判定LA程度(LA 0级、LA 1级、LA 2级、LA 3级)，每级患者或健康志愿者均为30例。该研究经患者、家属及健康志愿者知情同意，并通过院伦理委员会批准。

1.2 检查方法 3D ASL成像采用GE Discovery 750 3.0T磁共振机，32通道头部相控线圈。具体扫描序列包括：T1WI、T2WI、T2FLAIR、DWI、3D ASL。3D ASL具体参数：TR/TE=5369 ms/10.5 ms；FOV:24 cm×24 cm；分辨率：512×8；NEX：3；标记后延迟时间(post labe1ing delay,PLD)：1525 ms。

1.3 数据处理与分析 依据T2FLAIR序列图像，采用Fazekas量表[6]判定LA程度，无脑白质异常信号定义为LA 0级；侧脑室周围白质区散在斑点状病灶定义为LA 1级；双侧脑室周围白质区局限性、非融合性或部分融合性斑片状病灶定义为LA 2级；病变融合成片，并累及整个脑室周围白质定义为LA 3级。3D ASL后处理使用Functool软件，依据脑血流量(cerebral blood flow,CBF)伪彩图于基底节上1层或2层面，测量皮质分水岭的前区及后区CBF值；于侧脑室消失前的最后一个层面行放射冠CBF测量，在侧脑室消失后的第一个层面行半卵圆中心CBF测量[7]。感兴趣区范围设定为(200±20)mm2，同时在半卵圆中心CBF测量过程中尽量规避脑沟裂表面动脉血流所致的容积效应。

2 结 果

LA 2、3级皮质分水岭及皮质下分水岭CBF值均明显低于LA 0级；LA 1级皮质分水岭CBF值与LA 0级无统计学差异(P>0.05),而皮质下分水岭CBF值低于LA 0级，差异有统计学意义(P<0.05)(见表1、图1)。

表1 不同程度LA分水岭区CBF值比较 (ml/min×100 g)

3 讨 论

LA是一种临床常见的神经系统退行性病变，与缺血性卒中、认知功能减退及抑郁等均具有一定相关性[1]。脑白质主要由有髓纤维及胶质细胞组成，有髓纤维的髓鞘具有保护和营养神经纤维的作用，亦可使神经动作电位呈“跳跃式”快速传导。LA病变发生后不仅可出现因神经传导速度减慢而导致的运动、感觉障碍，也会导致患者出现认知等神经精神症状。发生于脑室周围的病灶可导致思维分析速度减慢以及抑郁情绪，而病灶位于皮质下深部时可导致患者神经心理功能变差[8]。LA病理学诱因主要为脑白质区神经纤维和细胞结构提供营养支持的毛细血管网长期的慢性低灌注[9]，影像技术的快速发展及MRI技术的推广应用，LA检出率明显增加，其于T2FLAIR可敏感显示为双侧脑室旁及半卵圆中心白质区对称分布的点状、斑片状及融合性高信号[10,11]。由于目前对于LA的影像评估方法多采用视觉评估，缺乏量化标准[12]，对于脑灌注成像亦多评估不同程度LA病变区域脑灌注水平[13,14]，尚无利用灌注评估技术量化LA早期血流动力学改变。由于分水岭区对于脑缺血状态反映较为敏感，本研究通过分析不同程度LA患者脑分水岭区灌注状态，旨在寻求敏感量化LA早期CBF改变的影像方法。

脑分水岭为供血动脉分布的交界区，依据大脑供血动脉差异分为皮质分水岭和皮质下分水岭，皮质分水岭又分为大脑前动脉和大脑中动脉供血区交界的皮质前区、大脑后动脉和大脑中动脉供血区交界的皮质后区；皮质下分水岭为大脑中动脉皮质与深穿支的边缘带。3D ASL灌注成像通过射频脉冲标记颈部动脉血液中的水分子，经过一段时间延迟，当被标记的血液流入脑组织后,将釆集成像平面得到的标记像与未标记相进行剪影，通过生成CBF伪彩图敏感区分脑灌注状态并可通过测量CBF值进行量化[15]。由于该技术无需注射造影剂，且不依赖于血脑屏障的破坏，利用CBF值量化脑组织血流量更为客观[16]。本研究利用3D ASL成像技术观察不同程度LA患者脑分水岭区灌注状态，结果显示：LA 2、3级皮质分水岭前区、后区及皮质下分水岭区CBF值均明显低于LA 0级，这亦与既往的研究[17]相符。LA 1级皮质分水岭前、后区与LA 0级无统计学差异，然而皮质下分水岭区CBF值略低于LA 0级，差异有统计学意义(P<0.05)。LA 1级皮质前、后区CBF未见明显降低与该区良好的侧支血流代偿[18]相关，然而皮质下分水岭区血供主要来源于大脑前动脉的浅表穿支和大脑中动脉豆纹动脉的深穿支，表浅穿支为颈内动脉的最远端且灌注压最低，深穿支亦缺乏侧支循环[19,20]，因此皮质下分水岭区对LA血流动力学改变更为敏感。

综上所述,利用3D ASL这一无创、便捷的灌注成像技术量化皮质下分水岭CBF，可用于评估LA患者早期血流动力学改变，为临床治疗方案的选择提供影像学依据。本研究不足之处在于入组病例数不足，3D ASL原始数据后处理过程中，对于分水岭区CBF值测量采用人工勾画方式，由于容积效应的存在可导致定量CBF的不准确，寄希望于进一步研究中加以规避。

图1 男，55岁，头晕入院。图1A、C、E：T2 FLAIR提示LA 1级；图1B、D、F:皮质分水岭前区、后区及皮质下分水岭区CBF测量