研究目的多发性硬化症（multiple sclerosis,MS）是一种中枢神经系统（central nervous system,CNS）的自身免疫性神经退行性疾病,其特征表现为病灶中的炎症、脱髓鞘、神经胶质增生和神经轴突丢失,多位于侧脑室周围,伴反应性胶质增生,也可有轴突损伤。病变可累及大脑白质、脊髓、脑干、小脑和视神经。一般认为,MS的基本发病机制是中枢神经系统髓磷脂或髓磷脂样抗原的免疫耐受性下降,在氧化损伤、抗原呈递和T细胞共同刺激下进一步促进了炎性吞噬反应的发生。随着病灶的继续进展,继而引起病灶内脱髓鞘和轴突损伤,这也是MS病灶的典型特征。作为一种神经退行性病灶,MS和其他神经退行性病灶一样,也会造成认知障碍,损害身体健康,严重者甚至会造成身体的残疾,严重影响着患者的生活质量。其中,神经轴突损伤被认为是不可逆转的致残的重要病理基础,并且越来越多的证据表明,神经轴突的损伤从疾病发生的最早阶段就已经开始。研究表明,多发性硬化常常累及皮质和深部灰质核团,在MS患者的病灶中显示了异常高的铁沉积。铁沉积的来源可能是髓磷脂/少突胶质细胞碎片、巨噬细胞中浓缩的铁或损伤的脑血管的出血产物。MS病灶中常见的铁含量变化可能与脱髓鞘疾病中的炎症活动（例如,活跃的髓磷脂吞噬作用和细胞内铁耗竭）和氧化性组织损伤有关。然而,还有一些研究发现铁与髓磷脂形成的生物合成酶密切相关。公众意见分歧,迄今为止铁沉积对于MS病灶中细胞和微结构变化的影响仍然是一个悬而未决的问题。磁敏感加权成像（susceptibility-weighted imaging,SWI）目前已经广泛应用于包括多发性硬化症（multiple sclerosis,MS）在内的众多神经系统疾病的影像检查中。本研究的目的旨在利用SWI、弥散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）和动态磁化率对比（dynamic susceptibility contrast,DSC）灌注磁共振成像研究MS病灶中由于铁沉积而引起的SWI信号变化与病灶组织血流灌注以及微结构变化之间的关系,以更好地了解MS病灶的组织微结构变化。研究方法本研究自2012年1月至2016年12月期间共招募了46例（其中28名女性,18名男性）经临床确诊的复发-缓解型MS患者。所有患者均使用20通道阵列头线圈的3.OT Trio MR扫描仪（Siemens Medical Solutions,Erlangen,Germany）进行图像采集。分别对患者进行常规TI加权成像（T1WI）、磁共振压水（FLAIR）成像、磁敏感加权成像（SWI）、弥散张量成像（DTI）、动态磁化率对比（DSC）灌注成像。采用3-5ml/sec的速度进行Gd造影剂注射,每次注射剂量为10-20 ml（0.075 mmol/kg）。注射对比剂10分钟后进行对比后的T1WI扫描。以上所有序列中的图像层厚都是相同的。完成所有序列扫描所用的时间约为45分钟。使用机器内部的图像处理软件（SPIN）进行SWI图像的数据处理。SWI扫描的原始幅度和相位用来生成最小强度投影（MIP）,并使用倍增因子来增强磁敏感效应。对SWI最小强度投影（MIP）的幅度和相位信息进行处理。根据其在SWI-MIP上相对于周围正常白质的信号将MS病灶分为3种类型:Ⅰ型:低信号病灶;Ⅱ型:等信号病灶,Ⅲ型:高信号病灶。使用DTI Studio离线进行DTI数据分析,生成弥散张量图像以构建平均扩散率（mean diffusivity,MD）和各向异性分数（fractional anisotropic,FA）。使用Olea Sphere中的灌注分析软件包处理DSC数据。首先对数据进行包括运动校正在内的预处理,然后进行空间和时间滤波处理。然后将标准单值分解（SVD）技术应用于预处理的数据,以生成平均通过时间（MTT）,脑血流量（cerebral blood flow,CBF）和校正后的脑血容量（Cerebral blood volume,CBV）图。不同病灶类型之间用相对测量值（即rCBF,rCBV）进行比较。最后,使用 tkregister2（Free Surfer,Massachusetts General Hospital,Harvard Medical School）软件将扩散和灌注图与其相应的常规T1WI、FLAIR成像以及SWI图像进行手动匹配,以进行ROI的选择和分析,所有序列的ROI保持一致。使用Image J软件对扩散成像和灌注成像的定量参数进行分析。在常规的FLAIR,T1WI和SWI图像上识别病灶,在图像上手动选择感兴趣（regions of interest,ROI）,然后将其进一步匹配至相应的FA,MD,CBF和CBV图上。同样地,选取病灶周围正常白质进行感兴趣区的选择,并分别测量其扩散和灌注定量参数值。使用协方差的混合模型分析（ANC0VA）将每种类型的病灶与病灶周围正常白质以及三组不同类型的病灶之间进行弥散定量及灌注定量参数的比较,即FA值、MD值、rCBF值和rCBV值的比较。对每个灌注测量值进行单独的单变量分析。当P值<0.05时,差异被认为具有统计学意义。研究结果1.在Flair序列中共发现137个病灶,根据它们相对于周围正常白质的SWI强度分为三型,其中包括40个Ⅰ型、46个Ⅱ型和51个Ⅲ型病灶。Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型病灶的平均FA值分别为0.31±0.05,0.24±0.07、0.27±0.08;其相应的周围正常白质（NAWM）的平均FA值分别为0.49±0.11、0.52±0.09、0.45±0.12,与病灶周围正常白质相比,在所有类型的病灶中FA均显著降低（P<0.0001）。Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型病灶的平均MD值分别为1.16±0.27、1.42±0.34、1.27±0.36。其相应的NAWM的平均MD值分别为0.71 ±0.16、0.68±0.17、0.82±0.09。与病灶周围正常白质相比,所有类型的病灶的MD值则显著升高（P<0.0001）。2.Ⅰ型病灶与其相应NAWM在灌注定量参数方面没有明显统计学差异。Ⅱ型病灶的CBF为（158.6±77.1）ml/100 g/min,明显低于NAWM的（193.7±82.3）ml/100 g/min（P=0.04）。Ⅱ型病灶的CBV为（206.4±95.1）ml/100 g,明显低于NAWM的（257.4±89.1）ml/100 g（P=0.009）。Ⅲ型病灶的CBF为（297.6±126.5）ml/100 g/min,显著高于NAWM的（216.9±80.6）ml/100 g/min（P=0.0002）。Ⅲ型病灶的CBV为（385.9±142.9）ml/100 g,仍显著高于NAWM的（234.7±75.6）ml/100 g（P<0.0001）。3.Ⅰ型病灶的平均MD值和FA值分别为（1.13±0.32）mm2/s和（0.31 ±0.05）,Ⅱ型病灶的平均MD值和FA值分别为（1.41±0.03）mm2/s和（0.27±0.07）,Ⅲ型病灶的平均MD值和FA值分别为（1.27±0.04）mm2/s和（0.30±0.12）。与Ⅰ型病灶相比,Ⅱ型病灶的MD值明显升高（P<0.0001）,FA值明显降低（P=0.0004）。与Ⅰ型病灶相比,Ⅲ型病灶的MD值升高（P=0.036）,而在FA上两者则没有统计学差异（P=0.792）。与Ⅲ型病灶相比,Ⅱ型病灶的 MD 值升高（P = 0.047）,FA 值减低（P=0.047）。4.Ⅰ型病灶的平均rCBF和平均rCBV值分别为（1.05±0.46）和（1.05 ±0.42）,Ⅱ型病灶的平均rCBF和平均rCBV值分别为（0.86±0.34）和（0.86±0.41）,Ⅲ型病灶的平均rCBF和平均rCBV值分别为（1.39±0.41）和（1.67± 0.46）。与Ⅰ型病灶相比,Ⅱ型病灶的平均rCBF（P=0.036）和平均rCBV均降低（P=0.039）,Ⅲ型病灶的平均 rCBF（P=0.0003）和平均 rCBV（P<0.0001）均升高,与Ⅱ型病灶相比,Ⅲ型病灶的平均rCBF（P<0.0001）和平均rCBV（P<0.0001）均明显升高。其中Ⅲ型病灶的血流灌注值最高。研究结论首先,SWI图像上的低信号病灶的组织破坏程度明显低于SWI图像上的等信号和高信号病灶。其次,SWI图像上的高信号病灶的血脑屏障的破坏可能更加明显,这导致了潜在的血管炎性活动增强。第三,SWI图像上等信号病灶可能代表了慢性脱髓鞘斑块,其组织破坏程度最重,具有不可逆性。最后,MS病灶在SWI序列上表现为不同信号,不同SWI序列信号的病灶在磁共振弥散和灌注参数值方面又存在显著差异,此发现可能有助于发现髓鞘和轴突潜在的破坏途径及其与炎症活动相关的病理演化机制。