磁共振灌注成像在中枢神经系统疾病中的临床应用及研究进展

发表时间:2018-05-30 ? 来源:《系统医学》2018年5期 ? 作者:包圆圆 鲍海华
[导读]:此文就PWI基本原理及其在脑肿瘤、高血压脑出血、烟雾病、脑梗死、脑泡性包虫及多发性硬化等中枢神经系统中的应用作一综述。
青海大学 ??青海 ?西宁 ?810000

[摘要]磁共振灌注成像( Perfusion weighted imaging,PWI)是最近几年来发展比较迅速的功能成像技术之一,该技术能在分子水平反应组织微血管分布和血流灌注情况并通过相关参数可以准确的提供脑组织微循环流动力学方面的信息,随着该技术多年来的不断成熟使得无创性评价脑组织活力及功能成为了可能,因而广泛的应用于中枢神经系统疾病。此文就PWI基本原理及其在脑肿瘤、高血压脑出血、烟雾病、脑梗死、脑泡性包虫及多发性硬化等中枢神经系统中的应用作一综述。
[关键词]:磁共振灌注成像;中枢神经系统;临床应用
The clinical application and research progress of MR perfusion weighted imaging in central nervous system disease
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Abstract??MR perfusion weighted imaging (PWI)-One of the most rapidly developing functional imaging techniques in recent years , can reflect the information of tissue microvascular distribution and blood perfusion at molecular level, and provide accurate information about circulatory dynamics of cerebral microcirculation through related parameters.With the development of The technology over the years, noninvasive evaluation of brain viability and function has become possible. Therefore, it has been widely applied in central nervous system diseases.This article reviews the basic principles of PWI and its applications in brain tumors, hypertensive intracerebral hemorrhage, moyamoya disease, cerebral infarction, cerebral alveolar echinococcosis and multiple sclerosis.
Key words MR perfusion-weighted imaging; Central nervous system;
Clinical application
磁共振灌注成像(perfusion-weighted imaging,PWI)是近几年发展比较迅速的磁共振成像技术之一,可以通过相关参数获取有关脑组织微循环方面的信息。PWI通过分析脑内病变血流动力学的变化在中枢神经系统疾病的研究方面获得了许多收获,本文就PWI原理及近几年来PWI在中枢神经系统的应用进展作统一综述。
1 PWI原理
磁共振灌注成像(Perfusion-weighted imaging ,PWI)是利用“首过效应”采用回波平面成像技术观察脑血流动力学改变,将组织对比剂浓度的变化转
变为弛豫时间的改变,并运用示踪剂血流动力学理论,通过时间-浓度曲线算出灌注参数值。常用于神经系统卒中、肿瘤、炎症、癫痫、外伤等疾病的诊断、鉴别诊断、疾病分级、疗效预测及评估[1]。灌注主要是用来描述血流通过组织血管网的情况,通过测量一些血流动力学参数,来无创地评价组织血流灌注状态。灌注主要分为动态磁敏感对比增强磁共振成像(DSC-MRI)和自旋标记技术(ASL)两种,而动态磁敏感对比增强磁共振成像又分为T1*灌注和T2*灌注,T2*灌注只用于颅内,相反T1*灌注则用于除颅脑组织以外的所有部位的灌注,T1*灌注和T2*灌注适用范围最大的不同点在于颅脑组织存在着血脑屏障,这种屏障的存在可以阻止某些物质通过颅脑组织,从而使得对比剂的T1效应不明显。
1.1?DSC-MRI
该方法主要是在需要在静脉团注血管内顺磁性对比剂的同时进行快速扫描当对比剂首次通过受检组织时由于T2*缩短效应造成局部磁场均匀性下降使所在区域信号强度短暂性降低,动态测量上述变化可获得局部脑血容量(rCBV),局部脑血流量(rCBF) 及平均通过时间(MTT),达峰时间(TTP)等微循环参数,并同时生成脑血容量图(CBV map),以此来评价中枢神经系统疾病的脑血流动力学变化[2,3]
1.2?ASL
该方法主要是使用内源性对比剂无需额外注入外源性对比剂,主要利用动脉血质子自旋标记(arterial spinlabeling,ASL),流动敏感交互式反转恢复(flow-sensitive alternating inversion recovery,FAIR)序列,是以动脉血中水质子作为内源性示踪剂,采用反转恢复序列,得到成像平面标记及未标记的水质子图像,二者相减得到反映组织灌注信息的伪彩图[1]。但是ASL只有CBF这一个参数,相比于DSE-MRI存在着一定的限制,且提供的灌注信息相对单一。
2?PWI在中枢神经系统疾病中的应用
2.1PWI在烟雾病患者脑血流动力学中的应用
??烟雾病(Moyamoya 病)又名脑底异常血管网病,以双侧颈内、大脑前、中动脉起始段进行性狭窄或闭塞,颅底血管代偿形成异常血管网为特征的脑血管疾病,因其在脑DSA中的异常血管网模糊不清,形似烟雾,而将其命名为Moyamoya 病 又称Willis 环自发性阻塞性疾病[4]。该病诊断金标准是DSA,可直观的显示增生的异常血管。CT及MR 血管成像(CTA及MRA) 等血管成像技术应用广泛,不仅能观察烟雾病血管的形态,而且对诊断和评价烟雾病起着一定的作用,但是烟雾病有很多的侧枝循环这使得临床病情与血管成像不相符。当有效的侧枝循环形成时,患者的临床病情可得到缓解,因而上述检查不足以精确评价烟雾病。因此需要一种技术能够评价颅内的血流灌注情况。而磁共振灌注成像的相应灌注参数rCBF、rCBV、MTT及TTP这四种参数的结合可以无创且高效的评价脑灌注情况,此外还能定性地提供诊断依据、定量提供脑组织微循环信息,评价脑灌注情况、观察脑梗灶周围侧枝循环的情况,除此之外还可以提供术前手术依据及观测预后情况[4]。研究指出:若烟雾病患者血管病变区域的CBF与正常灌注相比无明显不同,甚至发生高灌注或 rCBF过低时 ,不宜搭桥手术[5-6]。单侧烟雾病患侧rMTT 和 rTTP 延长 ,rCBF和 rCBV减低 。烟雾病患者随着缺血进一步进展 ,局部血流量继续下降趋势 ,rCBF的分布由额叶向枕叶移位 ,呈现以后循环为主的分布特征[7-8]
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2.2PWI在脑胶质瘤分级中的应用
颅内肿瘤多种多样可发生于任何年龄段,较多颅内肿瘤中胶质瘤最常见,约占发病率的60-70%。常规的MRI平扫及增强检查在颅内肿瘤定性方面获得了普遍的肯定,但在胶质瘤的分级方面则有一定的限制。研究表明,肿瘤血管生成与肿瘤生长情况以及肿瘤的恶性程度有着一定的相关性,因此,要对肿瘤进行分级,首要是对肿瘤血管生成情况进行准确评估。 常规增强扫描不能提供关于肿瘤血管生成的信息[9-11]。 而MRI 灌注成像恰巧能弥补这样的不足,能够提供相应的灌注参数进而对肿瘤组织的灌注情况进行准确评价[12]。 胶质瘤级别越高,其CBF值越高,相应肿瘤恶性程度越高[13]。 rCBV值反映了血管增生程度,血管生成活性与胶质瘤分化程度密切相关 ,刘亚虎[14]发现高级别胶质瘤的实质部分及周边水肿区的rCBV值比单发脑转移瘤高,表明胶质瘤血供比转移瘤丰富。高级别胶质瘤周围水肿区多呈高灌注与胶质瘤呈浸润生长 、肿瘤周围水肿区肿瘤血管生成以及血管通透性增大有关。
2.3PWI在脑泡性包虫中的应用
泡性包虫是棘球绦虫的幼虫寄生于人体而发生的寄生虫病,肝脏包虫病感染最为多见,可随血液进入颅内从而引起脑泡性包虫。肝脏泡性包虫的侵袭性生长方式与肝癌极其相似,而肝癌的新生血管在疾病的发生发展中起着重要的作用,研究发现泡球蚴组织中确实存在血管新生的迹象[15]。相应的,Senturk 等[16]研究发现,脑泡性包虫灌注结果显示病灶内部的rCBV值较低,病灶周边rCBV值较高,这提示病灶周边有新生血管生成的可能。脑泡性包虫病呈不断方式向外生长,周围组发生慢性炎性肉芽肿,因而与颅内其他肉芽肿性疾病难鉴别。磁共振灌注成像通过外源性团注造影剂能多方面得到关于组织微循环灌注的信息,为脑泡型包虫病与其他颅内炎性肉芽肿性疾病的诊断及鉴别诊断提供可靠依据[15]
2.4PWI在急性脑梗塞中的应用
急性脑梗塞是严重影响人类健康的常见病及多发病,尽早发现并准确判断可以挽救的组织,通过积极的治疗可降低死亡和致残率,大大提高患者的生活质量。因而如何做到早诊断对该病的发生发展尤为重要 。而PWI能提供脑组织微循环灌注信息,能够提供缺血区血液动力学的改变。DW1和PWI的联合应用 ,可早期判断急性脑梗塞缺血的范围和组织的血流灌注情况 ,及时发现急性脑梗塞的可逆性损伤区并进行及时溶栓 ,使缺血脑组织恢复血流从而尽最大可能挽救可能挽救的脑组织 [17]。ASL-CBF对动脉通过时间特别敏感,因而在显示缺血性脑梗塞患者低灌注区域时与MTT或TTP上的显示最为接近。在缺血性脑梗死中,我们能根据rASL值的变化,推测梗塞局部组织的灌注变化,这对临床动态观察复查和有手术禁忌症的患者有着重大的意义[18]
2.5PWI在高血压脑出血中的应用
???高血压脑出血在脑出血中是最常见的,因其起病急且病情易变化等特点,使其死亡率及致残率均较高。血肿周围组织的继发性改变是影响患者预后的主要因素,其主要机制有以下几个方面:血肿周围的占位效应、脑组织血流量降低、血肿成分及其降解产物的毒性作用及炎症反应等等,其中加重患者病情的主要原因是血肿的扩大及周围组织的水肿使得神经功能受到不同程度的损害[19-21]。在脑出血发病第14d,血肿周围1cm区域、血肿周围损伤区域的rCBF显着低于血肿远隔区域,说明在亚急性其血肿周围组织中依旧存在明显低灌注。脑出血后血肿周围组织中CBF下降的低灌注现象可能会持续相当长的时间[22]。Yonezawa等 [23]?的动物实验结果也表明,血肿同侧额叶、基底节区的CBF下降可持续至出血后30天。高血压脑出血血肿周围组织存在明显的低灌注,磁共振灌注成像能提供血肿周围组织的灌注情况改变,从而为脑出血的病情评估提供有价值的信息[22]
总之,随着近年来磁共振技术的快速发展,磁共振灌注成像技术在临床的应用也越来越广泛,其独特的能提供脑血流灌注及血流动力学信息的功能 ,对中枢神经系统疾病的临床治疗有着重要的指导作用。
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