Radiology：BOLD功能磁共振成像在烟雾病中的应用

评估脑组织缺血性风险是脑血管疾病诊断的一项基本任务。目前临床上可通过使用CT、MRI或SPECT监测脑组织血流量，以达到检测脑缺血的目的。然而，大脑存在一种被称为自动调节的代偿机制，其目的是在发生缺血性 病变时以维持恒定的脑血流量，因此直接使用脑血流量作为评估脑缺血的参考指标将会产生极大的误差。因此，在脆弱的大脑中检测缺血风险的一种更敏感的方法是测量脑血管储备，即在需要时脑组织接收更多血流的潜力。脑血管储备在动脉狭窄、卒中、小血管疾病等各种脑血管疾病中是一项十分有效的参考指标，但目前测量脑血管储备的方法都十分繁琐。

在临床和科学研究中，脑血管储备的测量需要通过注射某些药物(如乙酰唑胺)或让患者吸入二氧化碳或进行屏气来对患者的血管活性进行测评。因此，利用静息态(RS)血氧水平依赖(BOLD)功能MRI数据通过呼吸和血液二氧化碳水平的自然变化来评估脑血管反应性(CVR)十分有价值。据我们所知，该成像技术尚未在健康对照和烟雾病患者的大队列中进行系统性优化和临床试验。

近日，发表在Radiology杂志的一项研究通过将RS CVR mapping与参考标准CO2吸入CVR进行比较确定了其最佳时间过滤窗口，进一步优化和评估了RS CVR MRI技术，并证明了其与神经外科治疗的关系，为临床提供了一个更便捷、直观的评价脑血管储备的影像学手段，为进一步评估脑组织缺血情况提供了新的思路。

本项研究回顾性评估了2008年12月至2010年9月期间在170个健康对照中收集的RS BOLD功能MRI数据，将RS CVR mapping与参考标准CO2吸入CVR进行比较以确定最佳时间过滤的最佳频率范围。接下来，将优化的RS方法应用于一项新的前瞻性队列，该队列由50名在2014年6月至2019年8月期间接受影像学检查的烟雾病患者组成。最后，采用Mann-Whitney U检验比较手术前后大脑半球的CVR值。

总共对170名健康对照者（平均年龄±标准差，51岁±20； 105名女性）和50名烟雾病患者（平均年龄，41岁±12； 43名女性）的100个大脑半球进行了评估。基于时间过滤频率[0，0.1164 Hz]的RS CVR maps与CO₂吸入的CVR结果产生了最高的空间相关性（r = 0.74）。在烟雾病患者中，有77条大脑中动脉（MCA）狭窄。未接受手术的组（n = 30）的MCA供血区的RS CVR低于接受手术组的RS CVR（n = 47）（平均值，0.407相对单位[ru] ±0.208 vs 0.532 ru±0.182，P = .006），在CO₂吸入CVR数据中也是如此（平均值为0.242 ru±0.273 vs 0.437 ru±0.200; P = .003）。

图1 （A）三名具有代表性的烟雾病患者的RS、CVR maps和TOF磁共振血管造影(MRA)图像。箭头表示狭窄的MCAs。颜色条表示相对CVR值。（B）直方图显示50例烟雾病患者的RS和CO₂ CVR maps之间的空间相关性(r值)。

图2 箱形图显示:行或未行血运重建术两大脑半球之间的（A）静息态(RS)、（B）吸入二氧化碳的的脑血管反应性(CVR)值。灰色符号代表各个半球。框的中央条、底部和顶部边缘分别表示中位数、第25百分位和第75百分位。须表示最小值和最大值，不包括异常值。红色叉表示异常值。r.u =相对单位。

本研究表明，使用静息态（RS）血氧水平依赖性（BOLD）功能MRI评价脑血管反应性（CVR）mapping为临床提供了一种无创且便捷的测量脑血管储备的影像学手段，同时也为临床提供了一个评价烟雾病患者血运重建术的治疗效果的参考标准。基于RS的CVR mapping监测是脑血管疾病的有效成像标记物，例如深度学习等其他数据驱动的方法可用于进一步明确参考BOLD信号中CO₂的作用并增强CVR mapping的特异性。

原文出处：

Peiying Liu,Gongkai Liu,Marco C Pinho,et al.Cerebrovascular Reactivity Mapping Using Resting-State BOLD Functional MRI in Healthy Adults and Patients with Moyamoya Disease.DOI:10.1148/radiol.2021203568