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浙江大学医学院附属第二医院放射科神经影像研究室基于联影高端科研型 3T 磁共振系统，利用多层同时激发成像技术 (MultiBand) 的静息态功能磁共振成像 (rsfMRI) 技术计算了血管功能参数，探索相关指标与血管危险因素、脑实质损伤及认知的关系。研究结果表明，血液通过时间增加、颈内动脉信号波动下降和脑血流量 (CBF) 下降与血管风险因素和认知障碍相关。
近日，该研究成果以 “An investigation of cerebral vascular functional properties in middle-to-old age community people with high vascular risk profiles” 为题发表于国际权威期刊《Journal of Magnetic Resonance Imaging》[1] (IF=4.40)。浙江大学医学院附属第二医院放射科章瑶为第一作者，导师黄沛钰博士及孙建忠主任技师为通讯作者。
血管变性是导致老年人脑部疾病的重要原因，各种病理因素引起的血管损伤始于中年，最终可能导致严重的卒中事件，或引起老年认知障碍。为了在早期发现和干预，一些 MRI 影像学特征如脑白质高信号 (WMH)、腔隙灶、血管周围间隙扩大 (PVS) 和微出血等已被广泛用于反映脑血管退变。然而，这些下游脑实质标志物可能无法及时、直接地反映血管生理状态。
近年来，一些研究探索了使用 rsfMRI 方法评估血管健康的可能性。有研究表明，颈内动脉 (ICA)、全脑及上矢状窦 (SSS) 的 rsfMRI 信号波动存在显著相关，且不同部位存在时间延迟。该现象可能是血管自发运动产生的低频振荡波 (sLFO) 通过脑血管系统传播的结果，其中 ICA 处 rsfMRI 信号的波动可能是由血管自发运动过程中动脉容积变化导致的。通过对不同部位 rsfMRI 信号开展时移分析，可以计算血液通过时间，反映血管功能特性。
高性能磁共振系统及多层加速技术能够极大提升 rsfMRI 的时间和空间分辨率，提高对颈内动脉、上矢状窦等颅内血管信号波动测量的准确性。该研究分析了血液通过时间、ICA 信号波动、脑血流灌注三种标记物与血管危险因素、脑实质损伤标志物及认知障碍的关系。
本研究纳入 202 名社区受试者 (42-80 岁，男性/女性: 127/75)，收集基本人口学信息、血管危险因素等临床资料。基于 rsfMRI 计算血液通过时间和颈内动脉信号波动标准差 ICAstd，采用 pCASL 序列计算了平均灰质脑血流量；采用结构像 (3D T1W & T2
FLAIR) 对腔隙灶进行视觉评估，采用基于深度学习的的分割方法定量评估 WMH, 作为脑实质损伤标志物；采用 MoCA 和 MMSE 量表进行认知功能评估。rsMRI 采集方法：联影高端科研型 3T 磁共振系统，32 通道头线圈。GRE-EPI 序列，TR=0.7 s，TE=33 ms，多层 (MultiBand) 加速因子=7，重复 700 次；翻转角=52°，FOV=210 × 210 mm，体素大小=2.5 × 2.5 × 2.5 mm；63 层轴位扫描。rsfMRI 后处理方法：如图 1 所示，上排为提取感兴趣区域 (ROI) 的示例。从高分辨率 T1W/T2W 图像中分割出 ICA (红色) 和 SSS (浅蓝色) 结构，通过高分辨率掩模配准，将 ROI 投射到低分辨率 rsfMRI 图像中。ROI 时间序列分析显示在灰色虚线框中，从预处理的 rsfMRI 图像中提取 ICAs 和 SSS 的平均时间序列，应用互相关分析，计算最大相关系数以及各时间序列与全脑平均信号之间的延迟时间 (Lag (ICA-SSS),
Lag (ICA-global)，Lag (global-SSS)）。统计分析：建立多元线性回归模型，研究血管危险因素 (高血压、高血脂、糖尿病和吸烟) 对脑血管健康的影响；采用多元线性和多变量二元逻辑回归分析，探索血管功能标志物对 WMH 体积和腔隙产生的影响；采用多元线性回归分析研究所有血管标志物与 MMSE 和 MoCA 评分之间的关联。![]()
图1. 处理流程图及分析程序
3.1 年龄、性别、血管危险因素对于血管功能标志物的影响年龄与 ICAstd 显著相关 (rho = −0.180)；男性较女性 Lag(ICA-SSS) 和 Lag(global-SSS) 更长 (rho = 0.333;
rho = 0.284) 、GM CBF 更低。更大的颅内容积与更长的 Lag (ICA-SSS) 和 Lag (global-SSS) 有关 (rho = 0.164;
rho = 0.184)。表1. 人口统计学因素与血管功能标志物的 Spearman 相关分析![]()
P < 0.05 代表 Spearman相关分析具显著意义。图2. 糖尿病与更长的 Lag (ICA-global) 指数相关 (Std β = 0.185,
p=0.009)
去除年龄、性别、颅内容积因素影响，较高的 ICAstd 对应于较低的腔梗发生率 (OR = 0.418)。
控制了年龄、性别、教育因素后，较大的 ICAstd、较高的灰质 CBF 与更好的 MoCA 评分显著相关 (β = 0.136、β = 0.154)。![]()
图3. 蒙特利尔认知评估量表（MoCA）得分与（a）双侧颈内动脉信号的标准偏差（ICAstd）和（b）总灰质脑血流量（GM CBF）之间的关联。标准化回归系数（β）和P值是通过多变量线性模型计算得出的，模型中已经对年龄、性别和教育水平进行了调整。ICAstd = 双侧颈内动脉信号的标准偏差；GM CBF = 总灰质的脑血流量
血液通过时间增加、ICAstd 下降和 CBF 下降与血管危险因素、脑实质损伤和认知障碍相关，在未来研究中有望作为血管功能标志物发挥作用。
联影高性能磁共振配备高密度头部专用线圈及多层同时激发成像技术 MultiBand，可获得高时空分辨率 fMRI 数据、助力神经科学探索！
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[1] Zhang, Y., Zhang, R., Hong, H., Wang, S., Xie, L., Cui, L., Li, J., Hong, L., Li, K., Zeng, Q., Zhou, Y., Zhang, M., Sun, J., & Huang, P. (2024). An Investigation of Cerebral Vascular Functional Properties in Middle-to-Old Age Community People With High Vascular Risk Profiles. Journal of magnetic resonance imaging : JMRI, 10.1002/jmri.29278. Advance online publication.
