脑梗死远隔区继发性损害的弥散张量成像

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Cereb rovasc D is Fore ign M ed Sc,i Ju ly 15, 2005∀ V ol 13, N o. 7
综述
脑梗死远隔区继发性损害的弥散张量成像
梁志坚, 曾进胜
摘要 尸检和动物实 验已证实脑梗死远隔区的继发性 损害。由于受到 研究方法 和手段的 限制, 临床 研究一直滞后。近年来, 弥散张量成像技术在这一领域的临床应用取得了一些新的 进展。 关键词 脑梗死; 继发性损害; 弥散张量成像
D iffusion Tensor Im ag ing of Secondary Dam age in R em ote A reas A fter C erebral Infarction
Zh i Jian L iang, Jin Sheng Z eng
Departm ent of N eurology, the F irstH osp ita l of Sun Y at Sen Un iversity, Guangzhou 510080, C h ina
张量的本质是一幅三维空间的方向矢量图, 因 此 DT I能够显示每个方向上的水分子移动, 从而可 以弥补 DW I的不足, 能发现 DW I尚不能识别的细 微病变, 具有显示组织分子弥散的各向异性的优点。
国外医学脑血管疾病分册 2005年 7 月第 13卷第 7期
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DT I对磁共振设备要求较高, 需要一个可迅速变化 的高强梯度磁场 [ 不低于 30 mT / ( m s) ] , 而且需 要至少从 6个方向采集数据 [ 3 ] 。常用的描述指标包 括弥散度、平均弥散 度 ( averaged diffusiv ity, Dav ) 、 弥散各向异性 ( diffusion an isotropy, DA ) 、各向异性 分数 ( fractional an isotropy, FA ) 和 ADC 等。
2001年, P ierpaoli等 [ 5] 应用 DT I技术和 T 2加权 成像对一侧内囊后肢腔隙性梗死 1年以上的 7例患 者进行研究, 在从原发病灶到脑干下部的不同水平 的下行运动通路上对患侧和健侧的 T 2加权信号强 度 ( T 2 w eighted signal intensity, T 2SI)、定向平均弥 散系数 ( orientationa lly averaged diffusion coefficient) 和 DA 这 3项指标进行比较。结果发现, 与健侧相 比, 患侧的内囊 ( 原发梗死灶 ) 、中脑大脑脚、脑桥上 部和下部 4个部位的总体 T 2加权信号强度 ( 10% ) 和定向平均弥散系数 ( 18% ) 明显增高, 而 DA 则比 对侧大幅度下降 ( 40% ) , 但脑桥上部两侧的 DA 无 明显差异。对于每个部位而言, 梗死灶的 T 2SI和定 向平均弥散系数最高, 其他部位从上到下依次下降; DA 也有类似的变化。由于所有患者都处于腔隙性 梗死的慢性期, 上述信号异常被认为是梗死灶远侧 纤维束的继发性变性所致。局部纤维束破坏导致水 分子弥散度增高和水分子沿纤维长轴弥散度降低, 前者表现为 T 2S I和定向平均弥散系数增高, 后者表 现为 DA降低。 7例患者中有 4例两侧 T2SI信号无 显著差异; 1例两侧定向平均弥散系数无差异; 所有 患者的患侧 DA 较健侧显著降低。这说明 T 2加权 成像对锥体束破坏的敏感性不如 DT I, 而在 DT I中 又以 DA 敏感性最高。在该研究中, 脑桥上部两侧 DA 无明显差异可能是由于该处锥体束纤维相对分
3 结语 目前, 对卒中后梗死灶远隔部位继发性改变的
H erve等 [ 8] 对 9例孤立性 M CA 梗死患者和 10 例年龄相匹配的健康志愿者进行了前瞻性研究。所 有患者和对照者按预定计划在病程的第 7天、第 1、 3和 6个月时对丘脑进行 T 1加权液体衰减翻转恢 复 ( flu id attenuated inversion recovery, FLA IR) 成像、 DW I和 DT I检查。结果发现, 患者在第 7天和 1个 月之间梗死灶同侧丘脑的 Dav略有下降趋势, 但无 统计学意义; 在第 1~ 6个月期间患侧丘脑的 Dav值 则显著增加。在第 7天至 6 个月时, 患者的患侧丘 脑体积逐渐缩小, 而各向异性无明显变化。动物实 验也得出相似的结果 [ 9] 。M CA 梗死发病 1 个月后 同侧丘脑出现的 Dav持续升高反映了丘脑内局部水 分子弥散运动受到的限制逐渐减少, 其最可能的原 因是由迟发性胶质细胞或轴索损害导致的细胞膜累
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高 [ 10] 。因此, 患侧丘脑弥散度增高和体积缩小可能 是皮质丘脑通路纤维的 W allerian变性所致, 各异向 性无明显变化可能与丘脑内缺乏束状纤维有关。另 外一项研究对 2例纹状体内囊梗死患者分别于发病 后 12 d、104 d和 288 d以及 5 d、35 d和 92 d大脑脚 DT I信号的 变化进行 了观察, 得到了 类似的 结果。 大脑脚 FA 持续下降和总体弥散度逐渐增高, 而 T 2 加权成像和定向平均弥 散系数无明显改变 [ 11 ] 。这 2 项 研究 可能更 真实 地反 映 了脑 梗 死 后继 发 性 损害 的自然过程。
尸检研究和动物实验已证实脑梗死灶的远隔部 位存在一系列结构和功能的改变 [ 1, 2] 。由于受研究 方法和手段的限制, 这种远隔部位损害的临床研究 一直进展缓慢。新的磁共振弥散张量成像 ( d iffusion tensor mi性改变提供了新的手段。
作者单位: 510080 广州, 中山大学第一医院神经内科
在这种状态下, 水分子的运动可认为是无限制的, 常 用弥散系数表示其运动自由度, 自由水分子弥散系 数为 25 ! 10- 4。在活体脑组织中, 水总是存在于细 胞内或细胞外间隙, 其运动受到细胞膜、核膜、轴突 纤维鞘膜以及水分子与蛋白质等大分子间相互作用 的限制, 其运动自由度小于自由水分子, 因此用表观 弥散系数 ( apparent diffusion coeffic ien,t ADC ) 来表 示脑组织内水分子的弥散度。由于不同部位的脑组 织特性不同, 其中的水分子弥散度也有所差异, 如轴 突内水分子更易沿长轴方向弥散。用弥散的各向异 性可以描述水 分子弥散的方向特性。 DW I正是在 传统 MRI基础上对组织内水分子的弥散性加以显 示的一种技术, 因此对组织病 变更为敏感。但 是, DW I只用弥散系数一个标量来描述组织中水分子 的弥散, 即只对施加弥散梯度磁场方向的水分子的 弥散敏感, 由于通常仅在 1个或 3 个方向上施加弥 散梯度磁场, 因此尚不能准确反映受检组织的总体 弥散量特性, 也不能评价不同组织分子弥散的各向 异性特性。
1 DTI技术的基本特性 DT I是 一 种 新 的功 能 磁 共 振 成 像 ( functional
m agnetic resonance im ag ing, Mf R I)技术, 属于弥散加 权成像 ( d iffusion w e ighted im ag ing, DW I) 的一种特 殊方式, 可检测到常规 MRI不能发现的功能和组织 结构的细微变化, 尤其是对活体中枢神经系统内纤 维束的细微变化具有高度的敏感性, 尚无其他手段 可以替代。
Abstract Secondary dam age in the rem ote areas after cerebral infarct ion has been identified by postm ortem and anim alm ode ls. C lin ica l invest igat ions have been lagged beh ind due to the lim itation of m ethods o r m eans. Som e new prog resses have ach ieved in the clinical applica t ion of diffusion tensor im ag ing techn ique in this fie ld. K ey W o rds cerebra l infarction secondary dam age d iffusion tensor im ag ing
散, 走向复杂, 预先设定兴趣面积和模拟纤维走向轨 迹困难, 以至于研究结果不能精确反映该处纤维束 的实际情况。由此可见, 应用 DT I研究神经系统纤 维病变时, 需要对局部神经结构有深入的了解。
W erring 等 [ 6] 对 5例 M CA 供血区梗死后 2 ~ 6 个月的患者和 5例与之相匹配的健康志愿者进行了 DT I研究, 以 Dav和 FA 为评价指标, 观察梗死灶、皮 质脊髓束沿线结构 ( 内囊、大脑脚和脑桥 ) 以及对侧 相应部位的变化情况。结果发现, 患者内囊、大脑脚 和脑桥处皮质脊髓束的总体 D av 增高, 而 FA 降低 15% 。这一研究结果与 P ierpao li等 [ 5] 的研究相似, 但弥散度下降幅度较小, 这可能反映了脑梗死处于 亚急性期或慢性期的早期, 白质纤维通路继发性改 变的程度较慢性期晚期轻。最近, Thom alla 等 [ 7] 对 9例 T 2加权成像证实的幕上脑梗死患者 ( 4例为纹 状体内囊梗死, 3例为累及内囊的腔隙性梗死, 2例 为 M CA 外周分支的区域性梗死 ) 进行了研究, 患者 在入院时均存在中至重度运动功能缺损, 在发病 2 ~ 16 d时进行 T1、T 2加权成像和 DT I检查, 6名年 龄相匹配的健康志愿者作为对照组。结果发现, 与 健侧相比, 患侧锥体束的 T 2SI和 Dav 无明显差异, 而 FA下降 13% ; 患者健侧锥体束与对照组相比无 明显差异。上述几项研究分别是在脑梗死病程的早 期、亚急性期和慢性期进行的横向观察研究, 大致反 映了脑梗死后锥体束继发性损害的趋势。