DTI對腦白質(zhì)疏松癥的相關(guān)研究

周世維　張健

摘要：腦白質(zhì)疏松癥（leukoaraiosis，LA）是近年來腦白質(zhì)病變中極為常見的一種，是導(dǎo)致老年人群認(rèn)知障礙、步態(tài)異常、吞咽困難、進(jìn)行性癡呆的典型因素，目前缺乏有效的治療手段，一旦得病將增加很多家庭負(fù)擔(dān)。所以，盡早發(fā)現(xiàn)病情與及時干預(yù)防治成了現(xiàn)在的熱點。磁共振彌散擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）作為一種新型檢查技術(shù)，可以無創(chuàng)性地觀察腦白質(zhì)在大腦內(nèi)的走形及形態(tài)。本文就LA的特征及DTI對LA的作用及意義進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：腦白質(zhì)疏松;認(rèn)知障礙;步態(tài)異常;磁共振彌散張量成像

【Abstract】 leukoaraiosis （LA） is a very common white matter disease in recent years. It is a typical factor leading to cognitive impairment， abnormal gait， dysphagia and progressive dementia in the elderly. At present， there is a lack of effective treatment， which will increase the burden of many families in case of illness. Therefore， early detection of the disease and timely intervention and prevention have become hot spots. Magnetic resonance diffusion tensor imaging （DTI）， as a new examination technique， can noninvasively observe the shape and shape of white matter in the brain. This paper discusses the characteristics of La and the function and significance of DTI to LA.

【Key words】 leukoaraiosis; Cognitive impairment; Abnormal gait; Magnetic resonance diffusion tensor imaging

隨著人口老齡化的增加，老年性疾病逐漸被人們重視起來，其中腦白質(zhì)病以腦白質(zhì)疏松癥（leukoaraiosis，LA）最為常見。LA是一個影像學(xué)診斷術(shù)語，它由各種原因引起的以斑點或斑片狀彌漫性腦缺血為典型代表的神經(jīng)脫髓鞘疾病，雖然最早由Hachinski在1987年提出來[1]，但現(xiàn)在仍是世界研究的熱點，尤其是其發(fā)生機制及預(yù)后防治。LA患者典型的表現(xiàn)為慢性、進(jìn)行性癡呆，認(rèn)知功能下降，思維加工速度減慢，步態(tài)異常等。彌散加權(quán)張量成像（DTI）作為傳統(tǒng)擴散加權(quán)成像（DWI）進(jìn)一步發(fā)展的新型成像技術(shù)，可以有效、無創(chuàng)地追蹤腦內(nèi)白質(zhì)纖維束。本文就LA的發(fā)生機制及DTI的診斷優(yōu)勢進(jìn)行論述。

1、LA的臨床概述

1.1、LA的發(fā)病機制

作為腦白質(zhì)病變的典型代表，LA的診斷率在老年人群中逐漸增加，并且有年輕化的趨勢。病人在患病后出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙的機制非常復(fù)雜，汪蘭等認(rèn)為是皮層-皮層環(huán)路和額葉-皮層下環(huán)路神經(jīng)纖維受損; 病灶累及額葉-皮層聯(lián)絡(luò)纖維、額葉深部白質(zhì)纖維及杏仁核、海馬、扣帶回等神經(jīng)環(huán)路，從而造成產(chǎn)生信息提取延遲、錯誤信息增加[2]。LA的發(fā)病機制諸多，在腦白質(zhì)疏松區(qū)域，主要的病理表現(xiàn)為血管周圍間隙增大，免疫組化顯示LA的病理變化主要是以神經(jīng)元丟失、少突膠質(zhì)細(xì)胞凋亡、枝狀突變性星形細(xì)胞增生、脫髓鞘、軸突破壞和膠質(zhì)增生為特征[3、4]。目前也有研究表明，LA的形成與頸動脈粥樣硬化斑塊有關(guān)，其中不穩(wěn)定斑塊破裂脫落后，通過顱內(nèi)Willis動脈環(huán)易在遠(yuǎn)端形成血管的微栓塞，最終形成LA[5]。由于腦血管缺血缺氧所致發(fā)病在LA中是否擔(dān)任重要原因還未可知，也有人認(rèn)為，血腦屏障的破壞和內(nèi)皮損傷也是其發(fā)病的原因。許多關(guān)于血腦屏障的研究證明，輕度認(rèn)知障礙患者腦脊液中tau蛋白、炎癥介質(zhì)和C反應(yīng)蛋白水平顯著升高，與認(rèn)知損傷的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[6]。這也進(jìn)一步說明關(guān)于血腦屏障的假說是有證可循的。LA被認(rèn)為是血管認(rèn)知障礙的最常見原因，也有較高的梗死、運動功能障礙和殘疾風(fēng)險。

1.2、LA的臨床表現(xiàn)

LA在臨床的表現(xiàn)主要是認(rèn)知功能出現(xiàn)不同程度的障礙，比如對情感表達(dá)不確切、思維加工速度減慢、判斷能力下降、記憶力減退等。LA的認(rèn)知障礙病情程度似乎與病變部位、大小、程度息息相關(guān)。一項使用彌散張量纖維束成像技術(shù)研究年齡對長白質(zhì)束的影響的研究表明，前束的FA值與后束的FA值分別主要與執(zhí)行任務(wù)能力和視覺記憶任務(wù)能力有關(guān)，此外，連接額葉區(qū)域的白質(zhì)束與執(zhí)行功能任務(wù)的表現(xiàn)高度相關(guān)，而更多連接后部區(qū)域的束與視覺記憶測試的表現(xiàn)有明顯關(guān)系[7]。LA也會致患者有步態(tài)異常、跌倒、行動緩慢的傾向。這可能是由于腦內(nèi)傳導(dǎo)運動感覺的白質(zhì)束遭到破壞，無論是視覺，還是體感和運動輸入都依賴于完整的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這對于人體維持平衡是至關(guān)重要的[8]。Tekin S等人通過研究證明額葉-皮質(zhì)通過5條平行的額葉-皮質(zhì)下回路投射到基底節(jié)、丘腦和紋狀體，白質(zhì)束完整性的喪失導(dǎo)致皮質(zhì)下-皮質(zhì)投射的中斷，從而影響人類的運動和感覺，進(jìn)一步導(dǎo)致人們摔倒[9]。WeiYi Zhang等人利用DTI檢查技術(shù)，使用FA值來量化白質(zhì)束的完整性，研究發(fā)現(xiàn)LA病人大腦內(nèi)胼胝體、扣帶回、內(nèi)囊前肢、腦腳、前冠和額枕束的FA值顯著降低，之前的研究想要確定影響平衡和步態(tài)功能的特定白質(zhì)束[8]。LA的臨床表現(xiàn)會隨病情嚴(yán)重程度有不同的體現(xiàn)，其中還包括感情淡漠、尿失禁、各種慢性疾病、吞咽困難等。0ACE735E-D86E-4B72-842D-147C7533B9DC

2、DTI概述

2.1、DTI原理

DTI作為一種比較新穎的檢查方式，屬于MRI的特殊形式，可以根據(jù)體內(nèi)水分子的移動方向進(jìn)行繪圖，在診斷腦白質(zhì)病變中比常規(guī)MRI更具權(quán)威性。彌散是一種三維運動過程，可以按彌散運動方式的不同將彌散分為兩種：一種是指在完全均勻的介質(zhì)中，分子的運動由于沒有不受阻礙，向各個方向運動的距離是相等的，此種彌散方式稱為各向同性（isotropic）彌散，例如在純水中水分子的彌散即為各向同性彌散，在人腦組織中，腦脊液及大腦灰質(zhì)中水分子的彌散近似各向同性彌散。另一種彌散具有方向依賴性，在按一定方向排列的組織中，分子向各個方向彌散的距離不相等，則稱為各向異性（anisotropic）彌散。DTI通過量化腦內(nèi)水分子定向擴散，能無創(chuàng)地顯示出人體腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束的解剖位置、走形、微觀結(jié)構(gòu)的變化[10]。

2.2、DTI參數(shù)

平均彌散率（mean diffusivity，MD）：MD反映分子整體的彌散水平（平均橢球的大?。┖蛷浬⒆枇Φ恼w情況。MD只用來表示水分子彌散的大小，而與水分子彌散的方向無關(guān)。MD值與組織內(nèi)所含自由水分子成正比，因此MD對細(xì)胞數(shù)量、壞死程度及水腫及其敏感。各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）：是水分子各向異性成分占整個彌散張量的比例，是DTI中最常用的標(biāo)量單位，它的變化范圍從0～1。0代表彌散不受限制，比如腦脊液的FA值接近0;對于非常規(guī)則的具有方向性的組織，其FA值大于0，例如大腦白質(zhì)纖維FA值接近1[11]。FA值標(biāo)志著軸突完整性，它假定變性可以改變擴散橢球的形狀，使它對纖維的微觀結(jié)構(gòu)完整性高度敏感[12]。正因FA值對纖維結(jié)構(gòu)有高度敏感性，能夠影響其的主要因素包括白質(zhì)纖維髓鞘結(jié)構(gòu)的完整性、腦白質(zhì)纖維密度、腦白質(zhì)纖維束方向的一致性、平行性以及白質(zhì)纖維束的直徑[13]。

2.3、彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，DTT成為了DTI的進(jìn)一步延伸，它能夠清楚地顯示大腦內(nèi)白質(zhì)如何連接、其空間結(jié)構(gòu)及完整性，通過對細(xì)胞外水分子的擴散變化表現(xiàn)出神經(jīng)纖維束的走行，可以直觀地對比分析病變情況?；谟嬎鉊TI每個體素中的方向信息，纖維束成像可用于重建與三維空間中已知神經(jīng)解剖學(xué)相對應(yīng)的白質(zhì)纖維束軌跡[14]。這也是相對于常規(guī)DTI而言，DTT更適用于評估神經(jīng)束的原因。

3、DTI對LA診斷價值

腦內(nèi)信息傳遞主要通過腦神經(jīng)纖維束，而DTT技術(shù)可以將腦內(nèi)神經(jīng)纖維三維立體地展現(xiàn)出來。Zhao等人的實驗證明，LA組與健康對照組相比，LA患者的MD值升高，而FA值降低，同時，LA程度越重，MD值越高，兩者呈正相關(guān);LA等級越重，F(xiàn)A值越低，且呈負(fù)相關(guān)，LA患者腦白質(zhì)DTI參數(shù)的變化與LA的發(fā)病機制和病理基礎(chǔ)密切相關(guān)[15]。這一實驗也說明了LA患者由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和組織微結(jié)構(gòu)的喪失，各向異性顯著降低，致使FA值降低。軸突是自由水分子擴散的屏障，軸突若缺失，腦內(nèi)屏障功能可能受到損害，從而導(dǎo)致組織內(nèi)水分子的增加，引起DTI測量數(shù)值的變化。目前，人們普遍認(rèn)為執(zhí)行功能障礙與前額葉紋狀體通路損傷有關(guān)[16]。 前額葉-紋狀體通路損傷可能導(dǎo)致前額葉自上而下的控制受損，導(dǎo)致執(zhí)行功能障礙綜合征[17]，其特征是執(zhí)行控制、工作記憶、顯性反應(yīng)抑制以及精神運動遲緩異常。一些研究表明，WML主要影響前額葉紋狀體通路的結(jié)構(gòu)和功能[18]，擾亂神經(jīng)元之間以及前額葉皮質(zhì)和皮質(zhì)下中樞之間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終導(dǎo)致執(zhí)行功能障礙[19]。

結(jié)論

LA是腦小血管病的典型表現(xiàn)之一，其引起的認(rèn)知障礙、運動功能障礙是比較棘手的難題，造成許多家庭負(fù)擔(dān)，影響百姓生活。目前對LA的發(fā)生機制已經(jīng)比較確定，但還是有不同的假說提起。傳統(tǒng)MRI對于檢測LA的特征性病變不夠深入，DTI作為一門新技術(shù)，利用DTT可以完美呈現(xiàn)腦內(nèi)神經(jīng)纖維束的立體空間結(jié)構(gòu)及其完整性，目前已有很多研究證明DTI對于LA的診斷價值。早期診斷、早期防治LA是我們?nèi)蘸髴?yīng)該關(guān)注的熱點。

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