复发缓解型多发性硬化患者脑内病灶动态对比
2021-12-7 来源：不详 浏览次数：次本文原载于中华放射学杂志年第10期
多发性硬化（multiplesclerosis，MS）是一种最常见的中枢神经系统炎性脱髓鞘疾病，其发病机制尚不完全清楚。基于T1WI的动态对比增强MRI（dynamiccontrast-enhancedMRI，DCE-MRI）是近年来出现的一种定量灌注成像分析方法，能准确地测量正常脑组织的灌注值[1]。目前用此方法分析MS灌注和渗透特点的报道较少[2,3]，对DCE-MRI是否能准确定量分析MS患者病灶的微循环改变还需更多研究。本研究中，笔者采用DCE-MRI结合Patlak模型处理渗透性参数，采用去卷积模型处理灌注参数，定量分析反映MS患者病灶微血管渗透性的标记物及灌注参数，绘制灌注伪彩图，以期进一步研究MS患者病灶病理生理及血流动力学改变。
资料与方法一、临床资料
回顾性分析年1月至年6月我院临床确诊的复发-缓解型MS（relapsing-remittingMS，RRMS）患者23例，均满足年McDonald临床诊断标准[4]。其中女15例、男8例；年龄19~78岁，平均（44±16）岁。病程0.3~18.0年，中位病程4.5年。18例患者接受MRI检查时处于缓解期，检查前3个月内未接受激素治疗，进行常规随访复查；5例患者临床症状复发（其中仅1例患者有强化病灶），在MRI扫描前3个月也均未接受激素治疗。所有患者均无心脑血管疾病及其他小血管缺血表现，检查前均签署知情同意书。
二、检查方法
采用美国GESignaHDxt3.0TMRI系统和头部8通道相控阵线圈，成像方案包括常规平扫T1WI、T2WI及DCE-MRI灌注扫描。常规扫描参数如下：轴面T1WI,TRms,TE24ms，矩阵×，激励次数（NEX）1；轴面T2WI，TRms，TE98ms，矩阵×，NEX1；液体衰减反转恢复（fluid-attenuatedinversionrecovery,FLAIR）序列，TRms，TEms，矩阵×，NEX1，扫描范围从颅顶至枕骨大孔，层厚均为5.0mm，无间隔，FOV24cm×24cm。常规MRI扫描后行DCE-MRI灌注扫描，采用3D快速扰相梯度回波（spoiledgradientrecalledecho，SPGR）序列先行多反转角（3°、6°、9°、12°、15°）扫描，再行动态增强扫描。动态增强扫描共35期，前3期完成后注射对比剂，使用双筒高压注射器，经肘前静脉团注钆双胺注射液（GE药业上海有限公司），剂量0.2ml/kg，流率2.0ml/s，注射完毕后立即用20ml生理盐水以相同流率冲洗连接管道及静脉，推注对比剂同时启动扫描。扫描参数如下：矩阵×，NEX1，TR6.ms，TE2.8ms，FOV24cm×24cm，层厚5.0mm，空间分辨率1.5mm×0.9mm×5.0mm，带宽31.25kHz，灌注时反转角12°。以侧脑室体部为中心，共扫描12层，灌注扫描时间4min，每期6s，共40期，采集帧图像。动态对比增强扫描后行常规T1WI增强扫描。
三、数据后处理
数据后处理采用OmniKinetics软件（通用电气医疗集团，中国）进行渗透和灌注参数分析。（1）采用Patlak血流动力学模型，计算反映微血管渗透性的影像生物学标记物，即容积转移常数（Ktrans）、对比剂血管内容积（Vp）及脑灌注参数，包括脑血流量（CBF）、脑血容量（CBV）。（2）绘制灌注及渗透伪彩图。（3）数据测量以及ROI的选取：由2名工作10年以上的有丰富经验的放射科医师进行手动勾画，分别选取脑内扫描范围内所见非增强病灶（本组中强化病灶例数较少，不纳入统计分析）、病灶旁看似正常脑白质（normal-appearingwhitematter，NAWM）及远离病灶NAWM区勾画多个ROI，意见不一致时协商讨论后判定。参考Moll等[5]将离病灶≤5mm的区域确定为病灶旁NAWM区，选取对侧相应大脑半球无病灶的区域为远离病灶NAWM区，以排除因生理性灌注差异导致的假阳性结果。病灶纳入标准：直径5mm病灶纳入研究对象，选择病灶最大中心层面勾画，ROI的大小随病灶大小适当调整（范围在20~30mm2内）。
四、统计学方法
采用SPSS21.0软件对数据进行正态分布检验及方差齐性分析，结果显示数据不符合正态分布，Ktrans、Vp、CBF、CBV采用中位数（上四分位数，下四分位数）表示。采用SAS9.2软件对非强化病灶、病灶旁NAWM、远离病灶NAWM3个部位的4个指标分别进行Kruskal-WallisH秩和检验，再用Nememyi法对Kruskal-WallisH秩和检验显示差异有统计学意义的指标进行两两比较，P0.05为差异有统计学意义。
结果一、常规MRI显示RRMS病灶
23例RRMS患者平扫FLAIRT2WI上发现直径5mm的非强化病灶88个（图1,图2），最大病灶约2.0cm×1.8cm，病灶主要位于额、顶、颞叶，侧脑室旁病灶最多，部分病灶融合，其中1例在T1WI增强图像上显示增强病灶9个，其中环形强化4个、结节状强化5个，该例患者MRI扫描结束后入院进行了激素冲击疗法。
二、DCE-MRI中MS患者的微血管渗透、灌注参数及灌注伪彩图
MS患者非强化病灶的Ktrans明显高于远离病灶NAWM区，差异有统计学意义（χ2=7.，P0.05），病灶旁NAWM区与非强化病灶及远离病灶旁NAWM区的Ktrans差异均无统计学意义（χ2值分别为0.、3.，P值均0.05）。Vp和CBF在3个部位间比较差异均无统计学意义。非强化病灶的CBV明显高于远离病灶的NAWM区，差异有统计学意义（χ2=6.，P0.05）；病灶旁NAWM区与非强化病灶及远离病灶旁NAWM区的CBV差异均无统计学意义（χ2值分别为2.、1.，P值均0.05）。具体结果见表1。
渗透参数伪彩图Ktrans图及Vp图显示MS患者非强化病灶、NAWM区主要呈低渗透性（蓝色为主）。Ktrans图显示远离病灶NAWM区明显更低（深蓝色为主），非强化病灶显示渗透性较NAWM高（红蓝色为主）；Vp图显示病灶区中心渗透性较高（橙色及浅蓝色），远离病灶的NAWM区值渗透性较低（深蓝色）。灌注参数CBF图及CBV图显示非强化病灶及病灶旁NAWM区为高灌注（橙黄绿色），提示病变有部分血管扩张；远离病灶NAWM灌注伪彩图显示深蓝绿色（图3，图4，图5，图6）。
讨论一、DCE-MRI结合单室Patlak模型定量分析MS的原理
基于T1WI的DCE-MRI对血管渗透性、血管外细胞外液间隙（extravascularextracellularspace,EES）血流改变都很敏感[6]，能准确对大脑微血管渗透性及灌注特点进行定量分析[1,7,8]。DCE-MRI的主要参数包括Ktrans和Vp，Ktrans代表血浆向EES的容积转移常数，主要反映血浆速度及血管表面渗透性[9]。Vp是血浆内对比剂占整个体素内对比剂的百分比，可反映细胞密度。当体素内细胞密度增大时，EES会减小，而Vp则会相应增加。Patlak模型是单室线性模型，计算速度快，能提供简单可靠的结果[10]。Cramer和Larsson[2]的研究表明Patlak模型非常适合分析MS这种血脑屏障渗透性发生微小变化的疾病。因此，我们在本研究中选择Patlak模型进行后处理。
二、DCE-MRIPatlak模型各渗透、灌注参数及MS相关病理分析
MS是最常见的一种中枢神经系统慢性炎性脱髓鞘疾病[11]，病理过程包括炎性脱髓鞘、轴突消失及胶质细胞再生[12]。以往普遍认为NAWM不会出现微循环异常[13]，但是由于MS病灶空间的多发性及病灶对周围白质的影响，NAWM区也显示了隐匿性损害。Moll等[5]将离病灶距离5mm的NAWM区定义为远离病灶的NAWM区，距离病灶1~4mm的NAWM区为病灶旁的NAWM区。其研究结果显示NAWM区的病理改变与离病灶的距离有关：离病灶近的NAWM区会出现邻近白质的轴索肿胀、增大的小胶质细胞数量增多，而远离病灶的NAWM区则无病理改变。本研究表明病灶旁NAWM区的Ktrans略高于远离病灶的NAWM区，但差异无统计学意义。这可能与处于非活动期病灶旁NAWM区存在一定代偿性炎性血管扩张有关，导致微血管的渗透性升高。
MS非活动期病灶主要包括两种病理改变，一种是胶质细胞增生，胶原纤维增殖而形成血管闭塞；另一种是损伤后炎症活动的重建导致部分血管扩张[3,12]。本研究结果显示非强化病灶的Ktrans明显高于远离病灶的NAWM区，但Vp值略低于远离病灶的NAWM区，提示病灶病理改变以血管周围炎症为主，一是由于血管炎性扩张，直接导致血管通透性增加；另外，NAWM区由于髓鞘蛋白、巨噬细胞和T细胞等浸润，单位体素内细胞密度增加，引起EES减少，微血管的渗透性也随之减少。
本课题组之前的研究显示非强化病灶有高、低灌注两种表现[12]，提示病理改变既有炎症后血管重建，又有血管内皮细胞增生、纤维沉积导致的血管闭塞。本研究结果显示非强化病灶的CBF、CBV高于NAWM区，非强化病灶的CBV明显高于远离病灶的NAWM区，这与之前的研究一致[3,5,14,15]，表明病理改变有炎症活动重建所导致的部分血管扩张，从而引起局部血流增加。这也提示病灶在血脑屏障破坏之前就有局部灌注的增加，该结果可以预测病灶的再活动性和（或）新病灶的形成[12]。另外，常规T1WI增强上没有强化的病灶，在DCE-MRI却显示灌注参数的改变，这也体现出DCE-MRI的一大优点。病灶旁NAWM区的CBF、CBV值略高于远离病灶的NAWM区，两者差异无明显统计学意义，提示病灶处于稳定期，没有明显的炎症再活动而引起的大量血管扩张。因此，渗透、灌注参数值可以为评估病灶内炎症活动、推测病理改变提供帮助。
活动病灶主要是病灶中心轴索破坏、胶质细胞增生、缺血性改变，病灶周围血管代偿性扩张，形成侧支循环[12,13]。以前的研究显示活动病灶可呈结节状或环形强化[3,12]，为高渗透性、高灌注特点，本研究中强化病灶的灌注特点也是一致的。本研究纳入的研究对象为RRMS，病灶主要处于非活动期，活动期病灶较少，我们没有作统计学检验，而仅是一般的统计学描述，我们将在后续工作中作进一步研究。
总之，本研究结果显示基于T1WI的DCE-MRIPatlak模型能定量分析MS患者非强化病灶及NAWM区的灌注及渗透特点，可以准确地反映MS的血流动力学改变，有助于推测病灶的病理改变，对损伤进行分类及鉴别。
利益冲突
利益声明 本研究与通用电气医疗集团无任何利益关系
参考文献（略）
（收稿日期：-12-31）
（本文编辑：张琳琳）
