喻 黎，欧阳林

[厦门大学附属东南医院(联勤保障部队第九○九医院)医学影像科，福建 漳州 363000]

随着城市化进程加快、交通事故增加和局部战争频繁发生，全球创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)发病率逐年升高，且其死亡率和长期致残率均较高[1]。TBI后血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)破坏不仅可导致神经炎症反应和脑水肿等继发性病理改变[2-3]的发生，还与阿尔茨海默病、外伤后癫痫(post-traumatic epilepsy，PTE)等疾病发生有关[4-5]。BBB破坏是引起继发性脑损伤的关键病理事件，BBB可作为治疗TBI的靶点[6]，但临床评价TBI后BBB改变的方法有限。有学者利用伊文思蓝、辣根过氧化物酶、台盼蓝染料[7]和放射性核素[8]等光镜示踪剂对TBI引起的BBB损伤进行定性和定量研究，但存在辐射危害或需要进行体外评价等，不适用于体内重复评估。CT可评估BBB损伤的部位和程度，但其敏感性较低。MR灌注加权成像(perfusion weighted imaging，PWI)的快速发展为临床评价TBI后BBB改变提供了可能。本文围绕MR PWI评估TBI后BBB改变研究进展进行综述。

1 TBI后BBB病理生理改变

TBI由外力引起，可对大脑血管系统和邻近神经元造成毁灭性影响[9]。既往TBI研究主要集中于神经元，忽略了脑血管系统和神经胶质细胞。目前TBI后血管系统和神经血管单位的变化越来越引起重视[10]。BBB是多细胞血管结构界面，能选择性限制化合物和细胞的血脑交换，进而严格调控中枢神经系统微环境[11]。TBI造成原发性血管损伤，在超微结构层面可见内皮细胞破裂、内皮细胞空泡化、血源性蛋白质及红细胞外渗；创伤造成的脑微血管壁完整性破坏会迅速激活凝血级联反应[12]，使周围脑组织广泛发生血管内凝血，产生的血管内血栓主要阻塞小静脉，也可少量阻塞小动脉，电子显微镜可显示小静脉血小板和白细胞-血小板聚集物形成。这种创伤后血管内凝血类似于脑缺血后发生的无复流现象，可致周围脑组织血流量显著减少。

2 MR PWI

MR PWI主要包括对比剂增强灌注成像和毋须注射对比剂的动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)成像，前者又分为以T1权重为主的动态对比增强MRI(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)与基于T2*权重的动态磁敏感对比增强MRI(dynamic susceptibility contrast enhanced MRI，DSC-MRI)。DCE-MRI现已成为检测BBB破坏的主要MR PWI技术。

2.1 DCE-MRI DCE-MRI通过静脉注射对比剂重复获取T1WI，测量随时间变化的信号强度，从而半定量分析或定量分析有关微循环参数。利用时间-强度曲线(time-intensity curve，TIC)分析可进行半定量测量，得到相对增强强度、最大增强强度、最大相对增强强度及达峰时间等参数。两腔室模型是药代动力学的基础模型。BBB将组织分为血管腔与血管外细胞外间隙(extravascular extracellular space，EES)。利用药代动力学模型，可获得容积转移常数(volume transfer constant，Ktrans)、速率常数、EES容积分数(volume fraction of extravascular extracellular space，Ve)及血管内容积分数等定量参数[13]。Ktrans是对比剂从血管内部进入EES的转移常数，Ktrans增大意味着毛细血管渗透性增高，内皮细胞受损严重[14]。此后分别依据不同假设条件提出了许多其他药代动力学模型，如Toft-Kety双室线性模型、Extended Toft-Kety双室线性模型及Patlak单室模型[15]等。

2.2 DSC-MRI DSC-MRI技术快速测量团注顺磁性对比剂后MR信号变化，是首过法灌注成像。高浓度钆对比剂能产生明显的T2和T2*弛豫，使T2加权自旋回波和T2加权梯度回波序列图像信号下降；与T1信号增强具有较短的作用半径不同，T2敏感性效应可延伸至周围数毫米处，故对毛细血管床等低血管密度区域对比剂的存在极为敏感。BBB正常状态下类似单室模型，血管内对比剂不能进入EES而在局部产生磁敏感梯度，增加周围组织弛豫率，使信号强度降低。利用快速成像序列，在对比剂第一次通过之前、期间以及之后每隔一段时间进行重复成像，可探测信号强度变化，得到TIC，再根据对比剂浓度、弛豫率与信号强度之间的关系生成时间-对比剂浓度曲线，利用去卷积公式计算得到相对脑血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)、相对脑血容量(relative cerebral blood volume，rCBV)及平均通过时间等参数。BBB被破坏后，对比剂进入EES，可使rCBV值低于真实值[16]。BOXERMAN等[17]利用线性拟合消除对比剂渗漏导致的T1信号改变的干扰，并获得代表对比剂从血管内进入EES的渗透性系数K2。

2.3 ASL ASL技术以磁性标记进入大脑血液中的水质子作为内源性对比剂。ASL MRI中，动脉中的水质子在大脑供血血管中被磁标记，流经目标层面，与未标记的脑组织交换水质子，使局部脑组织磁化率发生改变；对标记前后的图像进行相减，重复此采集并进行平均，得到血流灌注图像。根据标记脉冲的不同，现有ASL技术可分为脉冲式ASL(pulsed ASL，PASL)、连续式ASL(continuous ASL，CASL)和基于流速的ASL。目前临床较多使用前两种与在其基础上发展来的伪连续式ASL(pseudo continuous ASL，pCASL)。利用CASL可测量多层灌注图像，具有信噪比(signal noise ratio，SNR)较高、成像范围较大等优点，但需长时间脉冲维持磁场方向和磁化方向夹角的稳定[18]。PASL操作简单方便，对硬件要求较低，但其SNR低，层面伪影处理及灌注均匀性均较差[19]。与PASL和CASL相比，pCASL汲取两者优势，具有灌注均匀、射频能量吸收率低、SNR高以及重复性好等优点[20]。BBB正常时，水分子只能通过扩散透过BBB，速度较慢，血管内水分子扩散速度快于血管外水分子[21]。结合DWI，ASL技术在两腔室模型下可量化毛细血管通透性，推导出作为区域BBB渗透率标志的渗透率-表面积乘积[22]。

3 MR PWI用于TBI

3.1 TBI后BBB损伤 YOO等[23]利用DCE-MRI定量分析轻度创伤性脑损伤(mild TBI，mTBI)合并脑震荡后综合征患者BBB损伤，分析对比T2高信号脑白质(white matter，WM)、正常表观脑白质(normal-appearing white matter，NAWM)和弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury，DAI)的Ktrans和Ve值，发现mTBI患者Ktrans和Ve值均高于对照组，进一步支持BBB损伤是TBI后的重要继发性损伤机制。为调查脑震荡高危人群BBB完整性有无改变，O'KEEFFE等[24]分析职业综合格斗选手和青少年橄榄球运动员的DCE-MRI和BBB生物标志物，结果表明职业综合格斗和青少年橄榄球运动的生物力学力量可致BBB破坏。PASCO等[25]利用DSC-MRI与DWI描述TBI实验模型中CBV、CBF以及脑水肿改变，发现损伤后1～5 h损伤区域内CBF减少70%～80%，表观弥散系数降低40%，在对侧非损伤半球也观察到短暂低灌注(40%～50%)，提示DSC-MRI可评估早期TBI血流灌注的改变。马军朋等[26]联合ASL和DWI分析TBI患者脑挫伤区和对侧镜区的rCBF及ADC值，结果表明ASL联合DWI可有效显示3个不同时期TBI患者脑微循环状态及变化情况，为临床早期治疗提供依据。

3.2 监测TBI后BBB变化 SHEN等[27]开发出利用表面线圈和基于梯度回波的脉冲序列测量BBB渗透率Ktrans值的MRI方法，获得的Ktrans图像具有良好的SNR、空间分辨率和空间覆盖能力；用于评估大鼠TBI后BBB渗漏的纵向进展，评价Ktrans值时空演化，发现Ktrans值在损伤1 h时增加，且随时间逐渐增加，第3天达到峰值，于第7天恢复到正常水平。许泽艳等[28]选用改良Tofts-Kermode两室血流动力学模型发现BBB损伤组大鼠相对Ktrans值在损伤后3 h轻度上升，24 h明显升高，第3天达到最大值，之后逐渐降低，第14天轻微上升；相比中枢神经系统特异性蛋白，DCE-MRI的Ktrans值可更精确评估TBI后BBB通透性变化。上述各项研究结果有所不同，可能与各实验中BBB损伤程度不同以及实验动物和方法差异有关。

3.3 预测TBI远期并发症 TOMKINS等[29]对37例TBI患者、包括19例PTE行脑电图和DCE-MRI检查，发现82.4% PTE患者BBB存在破坏，甚至在创伤后数年仍可观察到BBB破坏，而非PTE患者仅25%存在BBB损伤；70% PTE患者的慢波脑电图活动定位于脑BBB破坏相同区域，并与BBB破坏皮层体积有关，表明BBB破坏与PTE发生紧密相关。YU等[30]对TBI后第7天大鼠及对照组行DCE-MRI，测量双侧皮质、海马、丘脑和胼胝体MRI参数，发现与对照组相比，TBI组患侧大脑皮质Ktrans值更高，提示DCE-MRI可用于早期评估TBI后与长期认知相关的微观结构。

4 展望

MR PWI用于评估TBI患者BBB改变已显示出重要价值，但仍面临诸多挑战，如：扫描时间长，用于检查血流动力不稳定的TBI患者较为困难；TBI患者多无意识，无法了解其是否存在MR检查禁忌证；对于定量监测TBI后BBB的变化存在许多不足和局限。相信随着技术的不断进步，MR PWI将更加广泛地用于临床监测、治疗TBI后BBB的破坏及预后评估。