多模态磁共振成像探索缺血性脑卒中后脑组织水肿分布机制及血脑屏障损伤的实验研究

To quantify the damage degree of hyperacute brain tissue including integrity, microstructure, morphology and blood-brain barrier is not only the basis evaluation of "tissue window", but also the premise of the choice for therapeutic measures.How to quantify these changes noninvasively and dynamically is still an unsolved problem,the difficulty lies in the lack of a comprehensive technology platform and appropriate observation index. Can the evolution of ischemic brain edema as a clue to evaluate the change of the damaged brain tissue in different periods and the lesion of blood-brain barrier? The study found that magnetic resonance imaging on the basis of previous techniques can distinguish between intracellular edema and vasogenic edema, thus obtaining curative effect in guiding treatment. This study use the animal model of MCAO rats for research, and detect the evolution and quantified degree of the cytotoxic edema and vasogenic edema in the different period of ischemia brain tissue, including the neuronal integrity and the lesion of blood brain barrier. Using the quantitative indicators from the magnetic resonance imaging technique such as DWI-MRS, DKI, SWI as a platform,respectively evaluate the changes in intracellular water content, neuronal integrity and iron hemoglobin leakage. At the same time, we validate the results through the different pathologic examination and construct the imaging platform which is used to evaluate the ischemic tissue window, then explore the distribution and evolution mechanism of edema after ischemic injury, ultimately, lay the foundation for clinical application.

量化缺血性脑组织超急性期的损伤程度包括微观组织结构完整性、形态及血脑屏障是"组织窗"评价的基础，也是选择治疗措施的前提。如何实现无创、动态、量化这些变化仍是一个未解决的问题，难点在于缺乏综合性技术平台及合适的观察指标。能不能以缺血后脑水肿的分布及演变为线索，评价不同时段受损脑组织的变化及血脑屏障损伤?本研究在结合前期基础上发现磁共振成像技术可以区分细胞内水肿及血管源性水肿并在指导治疗中取得疗效。本项目拟采用MCAO大鼠动物模型为研究对象，研究不同缺血时段脑组织细胞毒性水肿与血管源性水肿的演变及量化，同时包括神经元完整性、血脑屏障损伤。以磁共振成像包括DWI-MRS、DKI、SWI所得量化指标为平台，分别评价细胞内含水量的变化、神经元完整性、含铁血红蛋白的渗出，同时以不同病理检查验证结果，构建评价缺血后的组织窗影像学平台，探索缺血损伤后水肿的分布及演变机制，为临床应用奠定基础。

量化缺血脑组织超急性期的损伤程度包括微观组织结构完整性、形态及血脑屏障是“组织窗”评价的基础，也是选择治疗措施的前提。如何实现无创、动态、量化这些变化仍是一个未解决的问题，难点在于缺乏综合性技术平台及合适的观察指标。能不能以缺血后脑水肿的分布及演变为线索，评价不同时段受损脑组织的变化及血脑屏障损伤?本研究在结合前期基础上发现磁共振成像技术可以区分细胞内水肿及血管源性水肿并在指导治疗中取得疗效。本项目的立意与基本思路主要针对脑缺血损伤后，多模态磁共振新技术及新序列成像可以量化不同时段、不同类型的脑水肿，评价受损脑组织的神经元完整性，以及根据漏出的含铁血红蛋白综合评价血脑屏障损伤，作为时间窗的必要补充为临床治疗提供“组织窗”评价体系。主要涉及多模态磁共振成像技术利用、改进与评价，生物医学影像分析方法，动物实验和病理检查的验证，临床的初步应用。主要针对目前针对时间窗评价的单一性， BBB 通透性评价的非量化以及片面性；同时不能在活体组织连续、动态的分析，只能依靠离体标本的病理检查。近期内虽然国外少部分学者对活体内 BBB 通透性进行前期研究，但存在准确性差、特异性低等缺陷。拟解决的科学问题包括：1.采用的磁共振多模态成像能不能反映缺血脑组织损伤后的特征性改变；2.缺血后脑组织水肿的演变在不同病理条件下是否存在规律；3.多模态磁共振成像技术及影像学分析平台能不能应用于临床。本研究中通过SD大鼠（180只）实验成像，发现在不同脑缺血的时期，脑组织特征性改变包括：含水量、血脑屏障、神经元损伤以及微循环方面可以反映在多模态磁共振图像；同时随着病变的演进，各个量化指标的变化存在一定的规律。尤其本研究中设计的多模态序列在反映微循环方面存在一定优势。临床方面，得到初步的应用，在不同模态比较中，以常规序列+高阶弥散序列+微循环灌注评价方面得到了证实。