动脉自旋标记在血流动力学异常引起的血管性认知障碍中的应用进展

何春丽，李丽娟，李仙，马琳

动脉自旋标记在血流动力学异常引起的血管性认知障碍中的应用进展

何春丽，李丽娟，李仙，马琳

海南医学院第一附属医院神经内科，海南海口 570102

随着人们生活水平的不断提高，脑血管疾病的发生率逐渐升高。血流动力学异常使患者脑部血液循环发生障碍，出现微小梗死灶，颅内继发微结构和完整性纤维传导受阻，大脑内脑网络功能受损，进而出现不同程度的认知功能障碍。动脉自旋标记可利用一种无创内源性示踪剂对血管性认知障碍进行评估，这对于血管性痴呆的预防有重要意义。本文对动脉自旋标记在血流动力学异常引起的血管性认知障碍中的应用进展进行综述。

脑血管疾病；血管性认知障碍；动脉自旋标记；脑血流量

脑卒中是第三大死亡原因，是血管性认知障碍的常见原因，是一个从量变到质变的过程。脑血管损伤会增加患者二次脑卒中的易感性，甚至逐渐发展为痴呆，其发病率愈来愈高，已成为不可忽视的疾病之一。血管性认知障碍是指一系列影响血管硬化的因素引起血流动力学异常，脑部血液环境出现平衡障碍，脑部血液分布不均，局部脑细胞和组织发生缺血、缺氧，脑部内环境遭到破坏，脑部网络连接功能被破坏，患者出现执行功能、注意力、计算力及视空间能力等相关认知域不同程度的损伤[1]。血流动力学异常引起相应脑区脑灌注减少是血管性认知障碍患者进展的重要因素之一。而脑灌注不足可诱导血-脑脊液屏障及神经元损害，加速认知下降恶性循环[2]。研究发现，动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）对早期全脑血流量改变较为敏感，可较好地显示病灶灌注特点，可对血流动力学异常引起的脑血管认知障碍开展研究。本文对ASL在在血流动力学异常引起的血管性认知障碍中的应用进展进行综述。

1 ASL概述

大量临床研究表明，血管性认知障碍患者会出现相关脑区灌注不足，测量脑灌注逐渐成为临床评估大脑认知功能下降不可缺少的工具之一。ASL是一种利用无创内源性示踪剂标记血流获取各感兴趣脑区灌注情况的新技术，可监测血流动力学异常，反映脑组织中被标记的水分子含量变化，进而呈现不同程度灌注阶梯区及缺损区的脑血流量图[3]。ASL被视为是磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的补充，可直观、有效地反映血流动力学异常灌注局灶性损害。ASL通过脑血流量（cerebral blood flow，CBF）反映血流动力学异常引起的认知障碍严重程度[4]。其具有无创性、安全性高、非侵入性等特点，大部分患者可接受，亦有益于造影剂过敏患者。

2 引起血管性认知障碍的血流动力学因素

高血压、糖尿病、心房颤动、肥胖、高同型半胱氨酸血症是引起血管性认知障碍常见的血流动力学因素。大量相关研究结果支持上述因素与血管性认知障碍之间的相关性。Csikai等[5]研究证实，高血压患者动脉壁的改变与血管性认知障碍密切相关，其主要影响执行功能、信息处理速度、记忆等认知域。糖代谢异常与血管性认知障碍的发生亦有较大关系，其可降低大脑内葡萄糖的利用率，这种慢性能量损失可能会损害大脑的认知功能[6]。Antal等[7]研究发现，糖尿病可慢性加重神经认知症状，加速执行功能、数字记忆、抽象推理、可视化空间能力等认知域下降。已有学者阐述了心房颤动与血管性认知功能的关系[8]。Koh等[9]研究证实与心房颤动相关的各种神经病理学变化，这些变化可能代表心房颤动与血管性认知障碍之间可能存在的联系。Anselmino等[10]研究发现，心房颤动可触发大脑血流动力学变量的更高可变性，这种变性可导致严重的血流动力学事件，继发于脑血流和脑血管节律变化的低灌注可能导致缺血或血流清除血管内微栓子的能力受损，进一步增加痴呆的发生风险。

近年来，肥胖也被认为是认知障碍发生、发展的重要要素之一。Paulo等[11]研究发现,长期高热量饮食下诱发的肥胖小鼠表现出明显的长期认知记忆障碍，可能与突触可塑性受损有关。另一项大鼠模型研究发现，肥胖组大鼠的海马神经可塑性降低，且突触蛋白信使RNA水平明显降低，记忆功能下降[12]。

高同型半胱氨酸可引起多种疾病，是引起动脉粥样硬化相关危险因素之一。高同型半胱氨酸是蛋白质代谢的一种中间产物，可通过氧化应激诱导细胞损伤，产生活性氧毒物，增加神经元变性，与认知功能障碍相关[13-14]。Kim等[15]研究发现，血清同型半胱氨酸浓度与认知障碍的风险呈正相关。综上，识别可改变的危险因素对延缓和改善认知功能具有重要意义。

3 ASL在血管性认知障碍中的应用

3.1 脑白质病变（white matter lesion，WML）与血管性认知障碍的相关性

流行病学调查结果显示，WML在60岁人群中的患病率为21%，在80岁人群中的患病率为95%[16]。WML为脑血管性疾病的一种表现，是认知障碍的第二大常见原因，是血管性认知障碍的影像学标志物，虽无神经元损伤，但却可使大脑血流量大大减少，被认为其与认知功能密切相关[17]。脑白质损伤有多种危险因素，包括年龄、高血压和糖尿病等。年龄和高血压被认为是脑白质损伤最重要的危险因素[18]。随着年龄的增长，WML是中老年人群常见的影像学表现，长期WML使纤维连接性减弱引起脑灌注不足，常表现为对称性、幕上性及脑室周围性。Longstreth等[19]研究认为，白质级别越高，认知功能和步态受损的可能性越大。白质病变的病理生理机制复杂，以破坏胶质血管为主，并诱导细胞水肿、血-脑脊液屏障被破坏、组织慢性缺氧状态，从而引起WML。额叶皮质下回传导通路受阻，皮质-皮质短连接回路被破坏，引起血流动力学异常，导致该脑区脑血流量减低。Bolandzadeh等[20]研究表明，脑白质病变部位与认知功能存在相关性，以执行功能/处理速度、记忆等认知功能下降为主。WML的分布可能是认知能力下降的预测因素[21]。WML在ASL成像中可呈现病变缺血状态的低灌注图，进而可探索局部脑灌注血流量变化与认知功能下降受损的临床相关性。

3.2 不同梗死部位与血管性认知障碍的相关性

血管性认知障碍被认为是整个大脑的一种动态状态，具有弥漫性，是大脑血管和小脑血管的改变，包括影响皮质下白质微循环的改变。白质高强度、血管周围间隙增大、近期皮质下梗死、脑微出血（cerebral microbleed，CMB）被视为影像学标志物，其梗死部位脑血流量的改变与认知功能障碍存在相关性[22]。在影像学中，CMB表现为一种小的、卵形的、低信号的病变，归因于高血压和心脑血管危险因素，主要影响基底神经节和脑深部白质血管，随着严重程度的增加会逐渐累及大脑其他区域[23]。在利用ASL标记感兴趣区域（region of interest，ROI）的研究中，与没有CMB的患者相比，有CMB患者显示出区域CBF下降的趋势，ROI数据显示额叶、顶叶和楔前叶皮质区域的CBF减少。血管周围间隙增大被认为是血管性认知障碍中最早和最一致的神经影像学发现之一，直径＜3mm的空隙，CBF减少常见于基底神经节、半卵圆中心和中脑区域。“近期皮质下梗死”又称为“腔隙性梗死”或“腔隙性卒中”，约占急性缺血性卒中的25%[24]。这大多是由小动脉血管硬化和穿透性动脉血管闭塞引起的血流动力学异常所致的腔隙性梗死病灶，常发生在皮质下半球穿通动脉或小动脉血管的灌注区域；内囊后肢、半卵圆形、豆状核、丘脑外侧/前区和幕下区（脑干/小脑）等区域脑血流量下降，呈现不同程度的认知功能下降[25]。

认知功能包含记忆、执行、言语、视空间、计算、注意力等，是人类特有的高级神经活动中最有意义的通路。若脑网络传导通路出现功能紊乱，机体识别周围事物能力、交流能力和自知能力减退。脑损伤位置是血管性认知障碍的潜在决定性因素之一。大量研究表明，不同梗死部位存在不同程度的认知域受损，二者之间存在一定的相关性。Weaver等[26]研究表明，左额颞叶、左丘脑和右顶叶部位等的梗死与脑卒中后认知障碍密切相关。执行功能主要受额叶皮质、丘脑、基底节等部位支配，当这些部位梗死、神经网络缺陷时，会出现大脑的模块化加工能力下降，即执行功能下降[27]。颞叶主要控制言语、记忆方面，当该脑区出现低灌注时会发生言语功能紊乱或记忆减退等认知受损[28]。视空间、空间记忆功能主要位于枕叶，此功能区血流动力学异常出现低灌注区时会出现相应认知功能障碍。因此，当受损脑区出现梗死病灶时，利用ASL成像时可出现相应认知域的低灌注区，更直观地呈现出梗死灶低血流量区，从而可探究病灶与认知相关性，这对卒中后早期干预治疗和精准康复训练有重要指导意义。

3.3 供血区域及定位

ASL技术可覆盖全脑功能灌注，血流动力学异常时可呈现脑血管相应供血区域灌注的改变。皮质动脉和穿支动脉的血流动力学差异可能会影响相应脑区的灌注。脑后动脉供血区脑灌注与脑白质损伤的严重程度与认知能力下降相关。这种区域性低灌注可能是由高血压、高龄等相关危险因素引起血流动力学异常。对于急性缺血性卒中患者，局部灌注或侧支循环信息对治疗非常重要。ASL灌注是一种新的非侵入性技术，可同时测量CBF和定位供血动脉的供血区域，精确地定位和区分大脑不同供血区域，对研究和诊断脑血管疾病有重要意义[29]。Lee等[30]利用ASL将病灶侧与对侧血流信号比值用于急性大脑中动脉梗死的评价，血管未再通患者的信号比率较高。Mccullough-Hicks[31]等研究显示，ASL序列亮血管征对大血管闭塞的定位正确率为60.4%，而脑血管造影（digital substraction angiography，DSA）发现大血管闭塞的定位正确率为63.5%，两者相比未见明显差异，但ASL为无创、无辐射性，肾功能不全者亦可做。Hwang等[32]研究发现，超选择性ASL灌注MRI可提供与DSA相似的信息，可精确定位一条特定动脉的标记及评估灌注的范围。

4 小结与展望

近年来，具有挑战性的ASL技术逐渐成为脑灌注MRI的评估方法。在急性缺血性卒中患者中，半暗带侧枝循环血供的来源可能可见。在慢性脑血管疾病中，脑灌注损伤的程度和严重程度可可视化，可用于指导治疗或预防干预，并在痴呆、肿瘤、检测和随访动静脉畸形等方面有重要作用。控制血流动力学异常引起的脑血管疾病危险因素对于减轻脑卒中后认知功能障碍的负担至关重要。

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（2022–10–30）

（2023–10–03）

R743

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.30.029

马琳，电子信箱：13976921939@163.com