急性脑血管病继发性损害的影像学研究进展

急性脑血管病继发性损害的影像学研究进展

刘新黎王大明综述胡浩宇审校

山西省吕梁市人民医院风湿免疫科山西吕梁033000

【摘要】影像学技术的发展使无创观察急性脑血管病继发性损害成为现实，新的磁共振技术如弥散张量成像可以直接观察颅内纤维束的形态学变化，并量化评估，大量临床和动物实验研究已证实脑血管病继发性损害的常规磁共振序列特征和弥散张量成像参数与临床密切相关，现就其研究进展做一综述。

【关键词】继发性损害；华勒变性；核磁共振；弥散张量成像；脑梗死；脑出血

Thedevelopmentofimagingtechnology,non-invasiveobservationofsecondarydamageinacutecerebrovasculardiseasebecomeareality,newtechnologiessuchasmagneticresonancediffusiontensorimagingfiberbundlescandirectlyobservethebrainmorphologicalchangesandquantitativeevaluationofalargenumberofclinicalandanimalexperimentsstudieshaveconfirmedthatsecondarydamagetocerebrovasculardiseaseandsequenceofconventionalmagneticresonancediffusiontensorimagingandclinicalparametersiscloselyrelatedtonowbeacomprehensiveoverviewoftheprogressoftheirresearch.

【Keywords】secondarydamage;Walleriandegeneration;nuclearmagneticresonance;diffusiontensorimaging;cerebralinfarction;cerebralhemorrhage

中枢神经系统大部分神经元在其轴索或者胞体损伤后可出现萎缩，或者在与之相互联系的传出或传入神经元死亡后出现萎缩，前者即华勒变性(WallerianDegeneration,WD)，后一现象则称为经神经元变性或递质性神经元变性（transneuronealdegeneration）,由于两者都是继发于原发病灶损伤后在远隔部位出现的病理生理改变或变性，故又常称作继发性损伤（SecondaryDamage）或继发性变性(SecondaryDegeneration)。脑血管病的继发性变性是目前研究较多的领域，而且随着影像学技术的不断发展，无创观察继发性损害成为可能，如弥散张量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)可以直接观察纤维束的形态学改变，并量化评估损伤的程度。与脑血管原发灶本身的影像学特征与临床相关相似，继发性变性与脑血管病的临床关系也甚为密切，现就该领域的研究进展做一综述。

1、脑血管病继发性变性的病理生理机制及分期

1.1病理生理机制

卒中后继发性损害的发生机制，目前认为主要有三种方式：1、顺行性变性（AnterogradeDegeneration），如大脑中动脉(MiddleCerebralArtery,MCA)供血区皮质或皮层下梗死后,其远隔部位如大脑脚水平的锥体束纤维发生Wallerian变性。2、逆行性变性（RetrogradeDegneration），如皮层梗死后沿着丘脑上行投射纤维逆行所致丘脑继发性损害。3、递质性或经神经元变性（TransneurnealDegneration），如外囊出血时出现丘脑或黑质的继发性损害。

以卒中后皮质脊髓束华勒变性而言，其发生演变过程结合常规核磁共振序列改变，根据Kuhn等[1]的观点主要分为四个阶段:A第一个阶段以轴索结构完整性破坏和髓鞘轻微生化改变为特征，这一过程中枢神经系统明显较周围神经系统迟缓，持续时间一般在起病后4周以内，此时皮质脊髓束走行区域内常规MRI序列无明显信号异常；B第二阶段从第4周起至第14周，髓鞘蛋白崩解，髓鞘脂质尚保持完整，组织疏水性增加，常规MRIT2序列可见皮质脊髓束低信号；C第三阶段，随着髓鞘脂质成分崩解，胶质增生，局部水分子容积和结构均发生改变，组织具有亲水性，此时常规MRIT2序列可见皮质脊髓束高信号；D第四阶段，数年以后，出现结构上的萎缩，最为明显的就是CT或者MRI可见大脑脚的一侧性萎缩。近期DTI动态研究显示，自发病后不久（2天内）始，皮质脊髓束各个水平面的FA值进行下降是继发性变性的主要特点，该指标主要反映了纤维束的完整性。

2、脑梗死继发性变性的MRI特征和机制

2.1常规MRI

早在1983年，Stovring[2]等开始用CT进行脑梗死后锥体束继发性损害的研究，发现大面积幕上脑梗死一年以后，在大脑脚和脑桥出现萎缩等继发性损害的改变，由于CT只能进行轴位检查，而且低位脑干的显示欠佳、检出率低的缺陷，限制了该技术在继发性损害的进一步研究。随着影像学技术的发展，MRI在临床上的应用，该研究有了进一步的发展。

1988年，Kuhn[1]等首先采用MRI技术回顾性分析了一组白质纤维束有异常信号和/或脑干单侧萎缩的病例（23例），其中主要是脑梗死病例（17例）和脑出血病例（2例），他们观察到纤维束的T1低信号和T2高信号是WD的特征之一，纤维束的信号改变可以连续也可以不连续，主要累及皮质脊髓束，也可累及胼胝体和皮质脑干束。第二年，Kuhn等进一步动态观察了一组起病后不久即开始MRI评估的脑梗死病例，发现发病4周后开始出现病灶侧皮质脊髓束的条带状T2低信号改变，范围从内囊一直向下延伸至延髓，而发病第10—14周，这些区域的T2低信号突然转变为明显的高信号；而皮质脊髓束的T1像在发病18周后才出现异常信号（低信号）。

2.2弥散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)

DWI在传统MRI基础上对组织内水分子的弥散性加以显示的成像技术，可以检测早期细胞损害时自动调节障碍及体液从细胞外向细胞内的到水分子弥散运动改变，因此对组织病变较常规MRI敏感.

Mazumdar等[3]用DWI研究6例脑损伤新生儿，损伤后2天内可以发现在患侧锥体束继发性损害的异常信号，远远早于常规MRI。尽管如此，DWI仅对被检组织在一个或三个方向上施加弥散梯度磁场，只有ADC一个标量来描述组织中水分子的弥散度，尚不能准确量化所检组织的总体弥散量，也不能反映组织水分子弥散的各向异性的特点.

2.3弥散张量成像（diffusiontensorimagingDTI）

DTI是一种新的功能磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging,MM)技术，是在常规MRI和弥散加权成像(diffusion-weightedimaging,DWl)基础上发展起来的，可检测到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，在MRI中，组织的对比度不仅与每个像素内组织的T1、T2弛豫时间和质子密度有关，还与受检组织每个像素内水分子的弥散现象有关。弥散是指组织内部自由水分子的不规则随机运动即布朗运动。体外无限均匀流体中，分子的运动完全随机，即向各个方向运动的概率几乎相等，称为弥散的各向同性。DTI常用的描述指标为平均弥散量（meandiffusionoraveragediffusivity,MDorDav）和部分弥散各向异性(fractionalanisotropy，FA)，前者反映水分子的弥散幅度，后者代表水分子的弥散方向性。

尸体解剖、动物实验和神经影像学研究表明，局灶性脑梗死后可引起远隔部位继发性的神经纤维破坏和神经细胞丢失等继发性损害[4-7]。Werring等[8]2000年年首次将DTI在5例MCA供血区脑梗死，病程介于2-6个月之间的患者活体上进行一次性检测，结果发现病灶同侧下方的内囊、大脑脚和脑桥等部位总体FA值减少15%.MD无显著变化.Thomlla.G等[9]D对9例幕上脑梗死，病程介于2-16d的患者，，进行1次DTI检查结果发现，患者大脑脚处FA值减少13%，而MD无明显变化。由于FA值的大小主要反映纤维束的大小和排列方向的一致性，因此，研究结果提示，位于内囊的白质纤维束缺血坏死后，该纤维束顺行走向的远端部分（主要是锥体束）在大脑脚、脑桥等部位的纤维逐渐发生继发性的破坏，其可能的机制是华勒变性。同时提出DTI可以判断脑卒中的运动神经功能恢复的预后和锥体束继发性损害可能阻碍神经功能的恢复。梁志坚等[10]对12例幕上脑梗死进行动态研究，研究结果表明脑卒中后锥体束继发性损害在一定时间内随时间的推移而逐渐加重，并有可能阻碍神经功能恢复。

神经干被中断后，神经纤维的继发性变性从断端开始，以顺行性以及逆行性两个相反的方向沿神经纤维发展，存在于断端以远的部分纤维变性即顺行变性(anterogradedegeneration)，存在断端的近端部分纤维的变性即逆行性变性(retrogradedegeneration)[11-12]。Herve[13]等研究了9例MCA梗死后一周至六个月的丘脑DTI特征，发现卒中一个月后远离梗死病灶的同侧丘脑MD值呈进行性上升，而FA值没有变化，这种改变与Binkofski等报道的卒中后同侧丘脑PET氟脱氧葡萄糖代谢水平下降，及另两位作者在早期影像学研究中发现的卒中后同侧丘脑萎缩现象是一致的，这种丘脑微结构改变的意义未明，但显然与卒中的功能恢复有关。

除皮质脊髓束的华勒变性，黑质和丘脑的继发性损害也受到关注.杨艳梅，冯晓源等在动物实验中发现[14]，在脑缺血后1天MR扫描T2WI图像上黑质无异常信号影，第3天MRI扫描T2WI及DWI图像上患侧黑质可见高信号灶，ADC值减低。ogawaT，okuderaT等实验[15]发现，10例累及纹状体的大脑中动脉供血区梗死后9例第7天患侧黑质可见明显高信号（T2WI），1例患侧黑质未见高信号影，14天、28天、3个月及4个月10例患侧黑质均可见高信号影。这进一步表明患侧黑质T2WI所见高信号影并非另发生的梗死灶，而是纹状体梗死后的继发病灶。黑质的特征性改变可能是纹状体黑质GABA通路的继发性变性导致的水肿，而不是胶质增生、脱髓鞘或梗死；丘脑的信号改变提示铁质沉积，这可能与该区域内含转铁蛋白受体较脑部其他区域为多有关。

以上研究表明，DTI技术可以更早的发现和量化继发性变性损害，并提示随时间的推移逐渐发展和有可能阻碍神经功能的恢复。DTI是测量脑白质微观结构的敏感方法，是评价缺血性卒中发展过程的有效指标[16]。

上述卒中后继发性损害的研究基本上是脑梗死病例研究，脑出血继发性损害研究文献相比之下十分少见。

Fumeya等[17]的包含60例脑出血患者的研究发现，在早期远离病灶的锥体束在T2上无异常信号的患者运动功能恢复较好。然而，在早期远离病灶的锥体束在T2上出现异常信号的患者运动功能恢复不良。因此，认为脑出血早期出现锥体束继发性损害提示患者运动功能预后不良。ShirotaniT等[18]研究表明脑出血后远离部位锥体束神经纤维继发变性。

Moon等较早研究了脑出血的继发性变性影像学改变。作者回顾性研究了一组外囊出血病例，其中大部分病例经手术治疗，发现其中一部份病例（32%）的深部灰质（尾状核、壳核、丘脑、黑质）在起病后8—53天出现弥散加权高信号改变，由于外囊与丘脑、黑质之间缺少纤维联络，作者认为除了华勒变性外，另一种经典的变性形式：经神经元变性（transneuronaldegeneration）是可能的机制之一。Hideyuki等采用DTI技术前瞻性研究了一组起病5天内的幕上脑出血患者，发现皮质脊髓束病灶侧与对侧的各相异性比值（rFA）高于0.8的病例3个月后运动能力恢复明显较好。

总之，脑卒中后继发性损害的研究提示脑卒中不仅引起局灶性损害，还可继发与其相联络的神经纤维网络式的损害。目前，脑卒中后继发性损害已有广泛的研究，但其机制尚未明确，如何防治继发性损害并阐明其临床意义有待进一步研究。

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