陈 旺, 黄琦馨综述, 胡文立审校
脑小血管病(cerebral small vessel disease, CSVD)涵盖了由多种病因引发的,影响脑内小动脉(直径100~400 μm)、微动脉(直径40~100 μm)、毛细血管、微静脉与小静脉的临床、影像和病理综合征。当前,对脑小血管的定义不仅包括上述的血管,还进一步扩展至这些血管周围2~5 mm 的脑实质和蛛网膜下腔内的血管结构[1]。
2013年,国际血管改变神经影像标准1(Standards for Reporting Vascular Changes on Neuroimaging 1,STRIVE-1)小组明确了CSVD的6种核心影像学特征,包括近期皮质下小梗死(recent small subcortical infarct,RSSI)、推测为血管源性的腔隙、推测为血管源性的脑白质高信号(white matter hyperintensity,WMH)、血管周围间隙(perivascular space,PVS)、脑微出血(cerebral microbleed,CMB)和脑萎缩[2]。到2023年,基于STRIVE-1的基础上,STRIVE-2对CSVD的影像学特征进行了更新和扩充。新的修订不仅保留了原有的6 种核心特征,还新增了皮质表面铁沉积(cortical superficial siderosis,CSS)和皮质微梗死这2 项核心影像学特征;此外,偶发弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)阳性病变被纳入新的影像学特征[3]。
RSSI是指一条与神经功能缺失症状一致的穿通动脉分布区的近期小梗死。在T1WI 序列中这种病变呈现为低信号,而在T2WI和T2-FLAIR 序列中为高信号,轴位直径不超过20 mm,但在冠状或矢状位可超出这一直径。此病变有时也被称为腔隙性梗死、腔隙性卒中或腔隙综合征,但鉴于“腔隙”主要用于描述空腔状改变,STRIVE-2 讨论组推荐继续使用RSSI作为规范描述。
“近期”通常指的是过去大约3 周内,包括超急性期、急性期以及部分亚急性期。RSSI 主要分布在内囊后肢、半卵圆中心、豆状核、丘脑前外侧以及脑干和小脑的幕下部位。在鉴别诊断时,需要与脉络膜前动脉梗死进行区分,后者通常位于尾状核头部并呈逗号状。而那些基底节区和内囊轴位直径超过20 mm 的病灶,一般由多个穿通动脉闭塞导致,被称为纹状体内囊梗死,这类梗死与大脑中动脉粥样硬化或颈动脉重度狭窄等明确病因相关,不归类为RSSI[4]。
病理上,RSSI 的产生与内源性穿通动脉的硬化(指年龄和血管病危险因素相关的脑小血管病)有关[5]。需注意其他可能导致RSSI 的原因,例如心脏或颅外血栓栓塞,或大动脉与穿通动脉的粥样硬化[6]。当多个动脉区域出现RSSI 时,可能是栓塞的原因,但在没有可识别栓子源的严重CSVD 中也可能出现[2]。与穿通动脉起源点较近的长形RSSI可能与母动脉或穿支动脉的粥样硬化有关[7]。
根据STRIVE-1的定义,RSSI重点在于影像学特征。但在STRIVE-2 中,基于是否存在神经功能缺失症状,被分类为RSSI和偶发DWI阳性病变。RSSI通常表现为急性发病的5 种经典症状:纯感觉卒中、纯运动偏瘫、共济失调轻偏瘫、构音障碍手笨拙综合征和感觉运动卒中[8]。当RSSI与非典型神经行为异常相关或没有局灶性神经功能缺失时,STRIVE-2 描述其为新兴的CSVD 特征,即偶发DWI 阳性病变,但这不被视为CSVD的核心特征。
RSSI可能的结局有多种,包括病变消失、直径小于3 mm 的腔隙、周围有含铁血黄素的腔隙、仅留有一个小的含铁血黄素斑点,或相邻白质出现帽状或轨迹状的高信号。
在磁共振成像(MRI)上,腔隙表现为位于皮质下的圆形或卵圆形液体充满的空腔,其信号与脑脊液相似。在T1WI 序列中,它呈现为低信号,而在T2WI 序列中为高信号。在T2-FLAIR 序列中,腔隙呈中心低信号,外围则有一个高信号环。部分血管源性腔隙,T2-FLAIR序列可见未被抑制的中央高信号,但T1WI 和T2WI 序列上仍表现为脑脊液信号。腔隙的可能来源包括RSSI、皮质小出血、偶发的DWI 阳性病变或WMH的最终演变结果。
根据STRIVE-1 的定义,腔隙的轴位直径范围是3~15 mm。但在STRIVE-2 中,仅规定了其最大直径为15 mm,并未设定3 mm 的最小直径限制。这是因为RSSI 可以演变为直径小于3 mm 的腔隙[9]。腔隙与直径≥3 mm 的PVS 的主要鉴别在于,根据切片方向的不同,PVS 可能呈圆形、卵圆形或线性,且在T2WI或T2-FLAIR序列上无明显的高信号环[10]。
WMH 在T2WI和T2-FLAIR 序列中表现为脑白质区域的高信号,而在T1WI 序列中为等或低信号。初期,WMH 病变常呈小帽状,主要分布在额叶或枕角;随着病情的进展,这些病变会逐渐延伸,并可能与皮质下白质区域相融合。除非特别说明,皮质下灰质和脑干的白质高信号改变通常不包含在该特征分型中。除血管源性WMH 外,多种其他因素如遗传、自身免疫反应、代谢疾病、中毒、肿瘤和感染也可导致白质病变,并在影像上呈白质高信号[11]。针对这些病变的鉴别诊断可以通过结合病史、临床症状、影像学分析以及基因检测来进行。
对于WMH 的定量评估,现有的自动分割技术能够更精确、快速地评估WMH 的负荷及其进展。尽管当前已有多种半自动和全自动方法用于评估白质高信号,但它们在可重复性和比较性方面仍需进一步验证[12]。与此同时,基于深度学习的算法正在被研发和优化,但其有效性仍在探索中[13]。当前,已有的Fazekas 视觉评分量表及其改良版已经经过验证,被广泛应用于临床实践中[14]。
PVS 在影像学上呈现为围绕并沿着血管走行的间隙,平行于血管时为线状,垂直于血管时为圆形或椭圆形,信号与脑脊液相似。在T1WI和T2-FLAIR 序列中呈低信号,而在T2WI 序列中呈高信号。其直径通常小于3 mm;当直径超过15 mm 时,被称为巨大或瘤样PVS。PVS 常见于基底核(Ⅰ型)、皮质下(Ⅱ型)和脑干(Ⅲ型),而小脑较为罕见。除非PVS位于WMH 中,其边缘通常不会呈现高信号环,这一点与腔隙病变不同,腔隙的边缘会出现高信号环。
特别是在基底节核和半卵圆中心,PVS 最为显著;此时,需要与基底节区的正常血管发育凹陷进行鉴别。尽管Potter 等[15]于2015 年为临床实践提出了PVS 的视觉评分法,该方法在敏感性上存在一定的局限。最近,Paradise[16]提出了一个新的PVS 视觉评分法。目前,有一些基于图像后处理的计算方法可用于量化PVS 的数量、体积及单个PVS 的长度和宽度。
CMB是由于脑小动脉、小静脉、毛细血管的破裂所致,表现为脑实质内出血。其在T2*加权梯度回波(gradient-recalled echo,GRE)和磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)序列上由于血液中含铁血黄素的顺磁性特性,呈现为清晰、均质的小圆形或椭圆形低信号灶,而在其他常规序列如T2-FLAIR、T1WI和T2WI中通常不可见。
对于CMB 的直径,一般认为其范围在2~5 mm之间,但在某些情况下其可达10 mm,这一上限有助于与较大的脑出血进行鉴别[17]。CMB 可以分布在多个脑区,包括皮质、皮质下、深部灰质和白质。在SWI 和T2*-GRE 序列中,需注意钙化、空气和脑血管畸形也可能呈低信号,但这些可通过CT、T2WI、T2-FLAIR及MRA进行鉴别。
不同的CMB 分布有助于判断其病因,如脑叶的CMB 倾向于指示CAA,而深部的CMB 则更可能与高血压性小血管病相关。常用于CMB 定量评分的方法包括微出血解剖评分量表(Microbleed Anatomical Rating Scale,MARS)和观察者脑微出血评分量表(Brain Observer Microbleed Scale,BOMBS)[18,19]。
脑萎缩的特点是脑体积的全面减少,这与由脑外伤和脑梗死引起的局部体积缩小不同。在头部的CT 或MRI 上,脑萎缩的特征表现为脑体积缩小、脑室明显扩大和脑沟脑回增宽。随着影像技术的进步,我们现在可以更加精确地量化脑萎缩的程度。
对于评估脑萎缩程度,目前主要有4 种方法:线性测量法、面积法、目测法和容积测量法。其中,线性测量和目测法操作简便,适合用于脑萎缩的初步筛查。面积法则主要适用于有脑室扩大或胼胝体明显变化的患者,而容积测量法则能提供更为精确的评估结果[20]。
CSS 是指软脑膜和浅表皮质的线性含铁血黄素沉积。这种沉积可能由凸面蛛网膜下腔出血、血管畸形、梗死的出血性转化或创伤引起。在老年人中,这种沉积主要是由于脑淀粉样血管病导致的凸面蛛网膜下腔出血,有时还可能引起继发性皮质缺血性损伤。在影像学上,T2*-GRE 或SWI 序列显示为皮质表面的线性低信号。根据涉及的范围,可以将其分类为局灶型(涉及少于3 个脑沟)和弥漫型(涉及4个或更多脑沟)[21]。CSS是预测脑淀粉样血管病未来临床状况的关键指标,如再出血风险、功能减退和出血后痴呆。
皮质微梗死是指位于大脑皮质内、最大直径不超过4 mm 的梗死灶。这是衰老过程中最常见的梗死类型,其在尸检中的发现率为16%~42%[22]。虽然与小血管病相关,但心源性或动脉源性微栓塞也可能是其原因。
常规MRI 能够检测到较大的皮质微梗死,即那些直径在0.5~4.0 mm 之间的梗死灶。通常包括使用三维(3D)T1WI 和T2-FLAIR 序列检测,以及通过DWI 序列检测到的近期内产生的超敏感病变[22,23]。虽然超高场MRI 提升了对微小病变的灵敏度,但仍然只能观察到在病理层面上能够观察到的小部分病变。
皮质微梗死在T1WI 序列中呈现为低信号,在T2和T2-FLAIR 序列中呈现为高信号,在T2*-GRE 序列中呈现为等信号,常呈楔形[24]。
偶发DWI 阳性病变是指在MRI 上偶然发现的轴向直径不超过20 mm 的DWI 高信号病变,且这些病变与近几周神经系统局灶性缺失症状无关。与RSSI类似,这些病变可由内源性小血管硬化导致;也可能由心源性或动脉栓塞,或是血流动力学的变化,如血压下降引起。
在DWI 图像上,小的高信号病变会在ADC 图像上对应为低信号或等信号。值得关注的是,在T2-FLAIR 或T2WI 中这些病变也可以呈现为高信号,在T1WI 上则呈现为低信号。当DWI 阳性病变伴随T1WI 上的高信号时,表明这些病变具有出血成分,这可能是梗死出血转化或原发性出血的表现。
偶发DWI 阳性病变可能演变为WMH、腔隙、CMB,或者可能完全消失。
在常规检查中,首选3T-MRI。随着技术的进步, 3D 或容积MRI 在临床实践中的应用也越来越多。常用的CSVD 核心影像采集方案包括T1WI、T2WI、T2-FLAIR、DWI、T2*-GRE和SWI。
在高级功能成像方面,弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)在WMH 的诊断和评估方面尤为重要。通过DTI 分析建立的连接组学可以更为精确地定位WMH 引发的功能障碍区域和功能连接性[25,26]。动态对比增强MRI 技术(dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging,DCE-MRI)可以有效评估血脑屏障的完整性[27]。相较于3T-MRI,7T-MRI 能更精确地描绘皮质微梗死。而PET 更多用于量化脑代谢的变化,在区分血管性和退行性认知障碍中具有重要意义。
在未来的研究中,有几个重要方向值得关注:(1)研究由CSVD 导致的自发性脑出血远隔部位DWI 阳性病变是否应被认定为一种新的影像特征[28];(2)深入研究如何更准确地区分由CSVD 本身引起的RSSI 与由其他非CSVD 因素引起的RSSI[3];(3)确定导致RSSI 和偶发DWI 阳性病变的具体CSVD 病因[3]。通过发展更先进、更精确的影像技术和算法,我们能够深化对CSVD 病理生理的理解,发掘更具代表性的预测指标,提高早期诊断和干预的可能性,从而有助于延缓疾病的进展。
利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。
作者贡献声明:陈旺、黄琦馨负责文献收集及撰写论文;胡文立负责拟定写作思路、指导撰写文章并最后定稿。