第七节 脑小血管病
脑小血管病(cerebral small vessel disease,CSVD)是指多种病因影响脑穿支小动脉、微动脉、毛细血管、微静脉及小静脉所引发的一系列临床、影像及病理综合征。CSVD按病因共分为六型,即小动脉硬化(1型)、散发性和遗传性脑淀粉样血管病(cerebral amyloid angiopathy,CAA)(2 型)、不同于脑淀粉样血管病的遗传性或基因性小血管病(3型)、炎症及免疫调节性小血管病(4型)、静脉胶原病(5型)和其他(6型),其中以1型和2型最常见。本节将重点叙述这两个类型:1型也被称为年龄和血管危险因素相关性小血管病或高血压性小血管病,以血管中膜平滑肌细胞丢失、纤维蛋白样坏死、脂透明变性、微粥样斑块、微动脉瘤、管腔狭窄、管壁增厚、节段性动脉结构破坏为病理特征;2型以淀粉样蛋白在中小动脉、毛细血管、静脉管壁的进行性沉积为特点,主要累及软脑膜和皮层,严重时可见血管扩张破坏,导致管壁碎片形成、血液外漏,可伴有微动脉瘤样扩张和管腔闭塞。CAA不仅见于老年人并随年龄增长而加重,还是阿尔茨海默病的病理标记,与MRI显示的微出血、白质病变(white matter lesions,WMLs)和微梗死有关。
CSVD损伤脑实质的病理生理机制尚未完全明确,具有多样性,目前瀑布假说认为,危险因素和基因因素共同作用于小血管,引起平滑肌细胞丢失、血管腔狭窄、管壁增厚及破坏、微动脉瘤形成、淀粉样蛋白沉积,从而脑血流减少、自动调节功能下降、少突胶质细胞凋亡、血-脑屏障破坏和炎性反应,导致慢性弥漫性亚临床缺血、急性重度局部缺血和血管破裂,最后发生不完全性梗死、局部完全坏死、显微镜下出血或肉眼可见出血合并大片脑实质破坏。主要危险因素包括高龄、高血压、糖尿病、吸烟等。CSVD占全球卒中病因的20%,不仅是脑出血常见病因,也是血管性痴呆和混合性痴呆(血管性痴呆合并阿尔茨海默病)的最常见病因,另外,与大部分无症状脑血管病(silent cerebrovascular disease)密切相关。
1型CSVD临床表现复杂多样,起病形式可缓可急。通常早期缺乏明显临床表现,但可在影像学检查上找到支持证据,被称为“无症状(silent)”CSVD。对于已有症状的患者,临床表现主要包括认知障碍、抑郁、步态异常、尿失禁和急性卒中。其中,认知障碍(血管性痴呆)最为常见,起病隐匿且进展缓慢,表现为信息处理速度减慢、回忆能力受损、持续性注意力下降、执行功能障碍等。步态异常表现为慢步态、步长不对称、步幅缩短等,可引起跌倒。急性卒中多为皮层下梗死,可反复出现,临床表现取决于卒中部位,如纯运动性轻偏瘫、纯感觉障碍、感觉-运动性卒中、构音障碍-手笨拙综合征和共济失调性轻偏瘫。一系列临床功能评估和测试量表、专科查体能针对特定临床类型来筛查患者、评估病情严重程度。目前实验室诊断指标普遍缺乏特异性。另外,虽然基因检测可用于鉴别散发型和遗传型CSVD,例如NOTCH3基因突变可用于诊断常染色体显性遗传性脑动脉病伴皮质下梗死和脑白质病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy,CADASIL)(见第八章第八节),但不作为常规检查手段。
2型CSVD以反复脑叶出血、进行性认知功能下降、短暂性神经功能障碍为主要临床表现。轻度CAA可见于无临床症状老年人群,也可以表现为认知功能缓慢隐匿下降。重度CAA的急性临床表现为反复和/或多发脑叶出血、快速进展的认知功能减退和短暂性神经功能缺损等。急性脑出血是非创伤性CAA老年患者就诊的首要原因。
CT是诊断急性脑出血的首选影像学检查,能在急性神经功能障碍的疾病谱中快速识别急性大出血(macrohemorrhage,直径> 5mm)、蛛网膜下腔出血及硬膜下出血等其他颅内出血。CT还可以显示脑萎缩、较明显的WMLs和发病12h以上的急性腔隙性梗死,但受敏感度、分辨率、显示病变范围与实际范围欠一致的局限,不推荐作为诊断CSVD的常规检查手段。然而近期有学者结合CT出血征象和APOEε4基因型成功构建了中重度CAA相关脑叶出血的预测模型,即爱丁堡标准,敏感性及特异性分别高达100%、96%,有望将CT应用到CAA的诊治领域,尤其适用于急症及经济欠发达地区。
MRI是诊断CSVD的最佳影像学检查,比CT具有更高软组织分辨率和多参数成像的优势,能更好识别脑萎缩、小的皮层和皮层下梗死、血管源性腔隙(lacune)、WMLs、血管周围间隙(perivascular spaces,PVSs)、脑微出血(cerebral microbleeds,CMBs)以及铁沉积。满足CSVD诊断要求的最简化 MRI序列应当包括 T1WI、T2WI、T2-FLAIR、弥散加权成像(DWI)以及T2*磁敏感加权成像(SWI)或梯度回波(GRE)序列。T1WI用于辨识血管源性腔隙和扩大的PVSs、灰质和白质,评价脑萎缩。T2WI可以观察脑结构,区分与白质高信号(white matter hyperintensities,WMHs)和PVSs相混淆的血管源性腔隙,识别陈旧性梗死。T2-FLAIR有助于确定WMHs、皮层或大的皮层下梗死,鉴别与PVSs和血管源性腔隙相混淆的WMLs。DWI对急性缺血灶的显示最为敏感,甚至可以显示发病后数周的病变。T2*W-SWI或GRE序列在检测出血、CMBs和铁沉积上独具优势。另外一些高分辨率MRI技术虽然尚处于研究阶段,但由于可以反映脑灌注、脑血管反应性(cerebrovascular reactivity,CVR)、血 -脑屏障通透性、功能与结构连接、微结构完整性等信息,从而有望成为CSVD的影像学生物标记,例如动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)、血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent,BOLD)、动态对比增强磁共振成像(dynamic contrast enhanced MRI,DCE-MRI)、弥散张量成像(DTI)以及磁敏感转化等。
脑部主要表现为新发小皮层下梗死、腔隙、WMHs、扩大的PVSs、CMBs和脑萎缩,可随时间发生动态变化,不仅表现为数量增多、体积增大或程度加重,也可消失或转化,例如新发小皮层梗死在1年后复查时有10%的病灶消失,30%~80%转化为WMHs,20%~94%进展为腔隙。近20年学术领域对CSVD缺乏统一的影像术语和定义,一定程度上阻碍了相关临床诊疗和科研学术交流。神经影像学血管改变报告标准(Standards for Reporting Vascular Changes on Neuroimaging,STRIVE)是致力于规范CSVD科研标准的国际协作组织,在2013年推荐了CSVD相关MRI及CT成像技术的基本标准,归纳总结出以MRI为主的CSVD常见影像学征象并统一了术语及其定义。美国心脏协会和美国卒中协会在2017年联合发表声明,建议使用STRIVE标准来概括和规范CSVD的影像学特征术语,包括新发小皮层下梗死、可能的血管源性腔隙、可能的血管源性WMHs(MRI)或白质低密度(CT)、PVSs、CMBs和萎缩,并对其定义进行了阐述,如表3-7-1。
1) 新发小皮层下梗死:位于穿支小动脉分布区,直径约3~20mm,以DWI呈高信号为特征,T2WI和T2-FLAIR亦呈高信号并且可以持续数周,T1WI呈低信号,见图3-7-1。
2) 可能的血管源性腔隙:大多为慢性皮层下梗死,少数源自小的深部出血灶,表现为位于皮层下的圆形或卵圆形病灶,直径3~15mm。腔隙在T1WI呈低信号、T2WI呈高信号,通常在T2-FLAIR表现为中心低信号,边缘环状高信号,后者代表神经胶质增生,见图3-7-1。当病变空腔内液体信号不完全被抑制时,则只表现为高信号。若腔隙边缘在T2*WI上出现环状低信号,则提示病变来自陈旧性深部出血。
3) 可能的血管源性WMHs:病理改变可能由多种因素引起并呈现多样性,这也可能与疾病的不同阶段有关,如脱髓鞘、少突胶质细胞丢失、轴突破坏、神经胶质密度降低、空泡形成及水肿等。WMHs按部位可分成脑室旁和深部两类,通常双侧对称分布,可累及包括脑桥和脑干在内的白质,也见于深部灰质。基底节周围WHMs与年龄、深部CMBs、WMHs总体积和基底节明显扩大的PVSs有关。WMHs形态与疾病发展阶段、严重程度有关,大小多变,可呈结节、斑片状或融合状,见图3-7-2;在T2WI及T2-FLAIR呈高信号,T1WI呈等或低信号但高于脑脊液信号,DWI呈等信号。
4) PVSs:可见于基底节下部、半卵圆中心和颞叶,沿血管走行分布,形态与MRI平面有关,可呈小圆形、卵圆形或线状,边界清楚,轮廓光滑,见图3-7-3。明显扩大的PVSs具有占位效应,PVSs广泛扩大与血管源性腔隙、WMHs有关,呈较大囊状或腊肠样,见图3-7-2。PVSs在T1WI和T2-FLAIR呈低信号,T2WI呈均匀高信号,DWI呈等信号。
5) CMBs:代表着血管周围组织的含铁血黄素沉积,分布不对称。病变在T2*WI、SWI或GRE具有特征性,呈直径约5~10mm的小圆形信号缺失灶,见图 3-7-4;在 DWI、T1WI、T2WI和 T2-FLAIR呈等信号而难以显示。值得注意的是,CMBs在磁敏感序列具有晕染伪影(blooming artifact),表现为病变显示的大小超过实际范围,因此用SWI测量病变大小会出现过度评价。
6) 脑萎缩:表现为全脑或局部脑体积缩小,可对称或不对称,相应区域脑沟增宽、加深(外周性),脑室扩大(中央性),同时对应的脑回变窄,见图3-7-3。CSVD相关脑萎缩不包括脑梗死继发的局部脑体积缩小。
显示病变的能力有限。可能的血管源性腔隙和扩大的PVSs表现为低密度影,但前者边界通常模糊且中心密度更低,后者边界光滑清楚且密度均匀。白质低密度常表现为高于脑脊液密度的稍低密度影(图3-7-5a)。脑萎缩改变与MRI一致。
主要影像表现为脑出血、皮层微梗死(cortical microinfarcts,CMIs)、WMLs以及PVSs。
表现为脑叶出血和/或CMBs(直径≤5mm),可能代表不同的病因基础。脑叶出血具有特征性,常引起急性神经功能缺失,累及皮层-皮层下区域,尤其见于脑后部(图3-7-5a),也可累及小脑,但很少见于基底节、丘脑及脑干等深部脑实质,这与淀粉样沉积易累及颞枕叶的皮层-皮层下血管有关。脑出血常合并其他颅内出血;蛛网膜下腔出血和硬膜下出血也可单独出现,源自软脑膜血管受损,也可以继发于皮层-皮层下出血;脑室内出血通常源自脑叶出血。陈旧性出血可出现铁沉积(图3-7-5b~f),尤其在磁敏感序列(图 3-7-5f)上表现明显,呈斑片状低信号,若沉积在脑表面则呈曲线状或脑回样。
位于脑叶皮层内,直径通常小于15mm,FLAIR呈高信号,T1WI呈低信号,新发病灶在DWI呈特征性高信号。
通常不具有特异性,虽然也见于健康老年人群、阿尔茨海默病或轻度认知功能障碍者,但2型CSVD患者的病变程度更加明显,可以反映脑损伤程度,并且病变进展可作为早期治疗效果的观察指标。MRI显示的皮层下WMHs与脑叶CMBs有关,和半卵圆中心PVSs扩大程度一致。
表现与1型相同。有研究认为2型CSVD扩大的PVSs主要分布在半卵圆中心,与淀粉样物质沉积于浅表皮质血管一致,而1型CSVD则多见于基底节区。
目前临床诊断尚无统一标准,影像诊断需要依靠MRI扫描规范来广泛搜集CSVD的一系列征象,即新发小皮层下梗死、可能的血管源性腔隙、可能的血管源性WMHs或低密度、PVSs、CMBs和脑萎缩,同时密切结合患者的基本情况、患病因素、卒中、痴呆及抑郁等临床证据。由于无症状脑梗死、WMHs、CMBs对未来临床事件的发生具有预测价值,影像判读时不仅应重点描述,还要注意对比征象的纵向变化,可采用半定量或定量描述。Fazekas直观评分量表是最常用的视觉测量方法,用于半定量评估WMHs严重程度,如表3-7-2所示;微出血解剖评分量表(microbleed anatomical rating scale,MARS)用于统计不同解剖部位的CMBs数量,如表3-7-3所示。为减少诊断术语多样化给临床交流带来的不畅,建议影像报告采用STRIVE标准来描述病灶的分布、形态、数量、大小、信号及成分,以及是否与临床症状相关(部位及时间)、是否利用了特殊评分或测量方法。当无传统血管危险因素的年轻患者存在大量WMHs及腔隙时,应警惕罕见遗传型CSVD的可能,尤其是CADASIL(最常见的遗传型CSVD),需要全面评估偏头痛、认知受损等临床资料和家族史,必要时结合基因检测。
目前公认的诊断标准为基于MRI的2010年改良Boston标准(modified Boston criteria),是在1995年经典Boston标准的基础上新增了表面铁沉积的诊断价值,将CAA(2型CSVD)的诊断等级由高到低分成四级:“确诊的CAA”“很可能的CAA并有病理支持”“很可能的CAA”和“可能的CAA”,其中前两项涉及病理诊断,后两项主要依靠影像学诊断,也是对经典版的修订之处(表3-7-4)。
近期基于CT的爱丁堡标准可用于诊断中重度CAA相关脑叶出血,该标准在确诊急性脑叶出血的前提下,结合CT可见的蛛网膜下腔出血、血肿指样突起和APOEε4等位基因等三个因素,将诊断可能性划为三个级别,即高度可能、中度可能及低度可能(表3-7-5)。
CSVD的主要影像特征之间、特征与其他疾病之间均存在混淆可能。
可能的血管源性腔隙位于皮层下,直径≥3mm,形态多呈圆形或不规则,FLAIR可见病变边缘呈环状高信号;同一患者既往MRI图像上可能有与之部位对应的急性梗死灶。PVSs沿血管走行,直径< 3mm,形态根据扫描平面的不同可为线状、圆形或卵圆形。除非PVSs恰好位于WMHs之内,否则病变边缘在FLAIR无高信号。扩大的PVSs可能与不伴胶质增生的慢性皮层下梗死相混淆,应仔细观察病变走行是否与血管伴行。
可能的血管源性腔隙以病灶内空腔形成为特点,在T1WI、T2WI、T2-FLAIR与脑脊液信号一致,而WMHs在T2-FLAIR上呈高信号。然而一些急性腔隙性梗死在后期并不形成空腔,与WMHs难以鉴别。
CMBs可能与其他一些T2*WI低信号物质相混淆,以下列举部分常见类型。脑深部小的陈旧自发性出血通常较CMBs大,形态欠规则且含有囊性空腔,病变边缘在T1WI、T2WI或T2-FLAIR上显示低信号。钙化和铁沉积在T2*WI上呈小的低信号灶,常见于双侧基底节,钙化还可分布在脉络丛、松果体、脑叶,在SWI相位图上呈高信号或高低混杂信号,有别于CMBs的无信号特点;CT显示钙化为高密度,亦有助于鉴别。软脑膜血管横断面的流空伪影位于脑沟内或脑表面,在GRE和T2加权自旋回波序列(T2-SE)上呈无信号,在连续层面呈线状结构,而CMBs呈点状、小结节状。出血性转移灶(黑色素瘤)在T1WI上呈高信号,病灶周围可见水肿(常见于近期发生瘤内出血之后)。海绵状血管瘤可利用质子密度加权像(PDWI)或T2WI序列鉴别,其中心呈高信号或高低混杂信号,代表瘤体内窦状腔隙淤滞的血液,边缘呈环状低信号,提示含铁血黄素沉积。弥漫性轴索损伤需结合外伤史、头部其他创伤性改变相鉴别。此外,颅骨的部分容积效应或磁敏感伪影可能干扰CMBs的显示及判读,常见于含气窦腔附近,如眼眶附近的额叶、乳突附近的颞叶。
2型CSVD的脑叶出血具有鉴别意义,同时CMBs主要分布在皮层、皮层-皮层下区,不常累及深部灰质和脑干,常合并蛛网膜下腔出血,在脑沟内可见表面铁沉积;APOEε4等位基因检测有助于诊断2型CSVD。WHMs在1型、2型分别主要分布在皮层下和基底节周围;1型WHMs与脑叶CMBs和半卵圆中心明显扩大的PVSs有关,而2型与高龄、高WMH负担、深部CMBs和基底节扩大的PVSs有关。PVSs在1型多见于基底节区,而2型以半卵圆中心分布为主;小梗死灶在1型多见于皮层下,2型多见于皮层。
多发性硬化(MS)和CSVD均多发白质高信号灶,容易混淆。MS常见于青壮年人,脱髓鞘斑多发于中线附近和侧脑室后角旁白质,常累及胼胝体,也可累及皮层下U形纤维,甚至皮层灰质。MS患者胼胝体及侧脑室周围脱髓鞘斑呈卵圆形斑块,其长轴与侧脑室体部长轴垂直,具有特征性;可合并脊髓病变。较严重的MS病灶在T1WI上呈明显低信号,可见强化,周围可伴轻度水肿,罕见出血。CSVD患者神经功能的症状轻微或无明显表现,多伴有高血压、糖尿病、心血管疾病,其WMHs不常累及胼胝体和U形纤维,在T1WI上等或略低信号,无强化或弥散受限。CSVD脑实质合并CMBs、腔隙性梗死、PVSs有助于鉴别。
高血压脑出血患者较年轻,出血部位常见于深部脑实质(基底节、丘脑、脑干)。CAA患者年龄偏大,好发部位在脑叶皮层及皮层下区域。