使用多回声时间的血脑界面对水渗透性的试验研究

作者：王鋆泉 北京市朝阳区六里屯社区卫生服务中心(北京城建老年病医院)

对多teASL信号的建模。单个受试者在流入时间增加时的代表性T2应用程序图，解剖参考图像以红色表示皮质ROI，以便说明。T2应用程序在增加流入时间拟合到单室模型的个别受试者. 在TI=值分别为1000ms和1500 ms时，所有受试者的平均皮质信号均符合双室模型。使用双室模型，在TI=值为1000ms和1500 ms时，测定个体受试者的ASL信号的血管内分数。平均参数和相关误差（± std）显示，每个标记代表单个动物。***表示p<为0.001。
我们观察到T2应用在大脑皮层区域的流入时间逐渐增加，从TI=400 ms的21.6±2.6 ms到TI=3500 ms的34.0±2.6 ms（p=0.0003），每个流入时间都有代表性的T2应用图。TI=400 ms的T2应用对应于动脉血T2在94.2%的9.4T校准实验，TI=3500 ms的T2应用为34.0±2.6 ms，接近于皮质组织的T2值（~37ms）。这提供了证据，表明随着TI的增加，该技术对标记的血水通过BBI转移到小鼠大脑血管外的血管外组织非常敏感。
在TI=1000 ms和1500 ms中，T2=27.2±T2 ms和T2=31.2±1.0 ms和EV ms的贡献相对平衡，位于T2IV~20 ms和T2EV~37 ms之间。“因此”，该分析通过拟合ASL信号到双指数模型来分离IV和EV在这些中间TIs上的信号贡献。血管内部分提供了居住在静脉腔室的标记血液水与来自动脉血液的“快速腐烂”信号的比例。据报道，随着TI从1000 ms增加到1500 ms，血管内组分从0.50 ± 0.07显著降低到0.30±0.06（p=0.0005）。我们注意到在1000 ms时16.0±1.7 ms和在1500 ms时16.3±2.6 ms之间的一致性。平均动脉传输时间（δa）计算为δa=157±29 ms，从动力学双室灌注模型拟合，计算平均皮质交换时间为395±54 ms。
应用多teASL评价AQP4在BBI对水的渗透性中的作用
将带有标记的血水交换到皮质组织中的时间。A.所有动物的平均交换时间图（比例尺图）和用于个体分析的大脑皮层区域的解剖参考，以供说明目的。B.单个动物的平均皮质交换时间测量值。C. 个体动物的平均皮质动脉传输时间（δa）。D. 个体动物的平均皮质CBF E.个体动物的平均皮质ADC。显示组均值参数和相关误差（±std）（n=9）。*表示p<为0.05。
使用multi-TE ASL成像协议来绘制交换时间，我们观察到比WT小鼠（343±91 ms小鼠增加了31%；p=0.01）。这反映了在没有AQP4通道的情况下，标记的血管水进入血管外皮质组织的运动较慢。采用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）检测AQP4的表达
WT动物的T2IV测量值为19.7±3.3 ms，Aqp4-/-动物值为20.4±2.3 ms。WT动物的T2EV =值为35.8±1.3 ms，Aqp4-/-动物的T2EV =值为37.4±0.8 ms。
WT小鼠、δa=166±40 ms和Aqp4-/-小鼠、δa=166±16 ms（p=0.535）的血管水到脑皮质区的动脉转运时间没有明显差异。这提供了证据，在两个动物队列中没有明显的差异。动脉转运时间也与之前在WT小鼠的单独队列中测量的结果一致WT小鼠的平均皮质CBF为310±57ml/100g/min，Aqp4-/-小鼠的平均皮质CBF为273±54ml/100g/min（p=0.188），这也表明两组动物之间的脑血流动力学保持保留。综上所述，这表明动物组之间皮质交换时间的测量差异不是由于动脉血供动态的改变。两组小鼠的实质水流动性没有可测量的差异，WT小鼠的ADC值为8.85±0.32x10-4mm2/s，Aqp4-/-小鼠的ADC值为8.83x10-4mm2/s（p=0.869）。数据显示，AQP4水通道的缺失对δa、CBF或ADC的测量没有显著影响，这与之前的报道一致，表明该小鼠模型的表型相对温和，在病理生理条件下仅与野生型动物有明显差异。
在本研究中，我们开发了一种无创技术来评估小鼠脑内使用多回声时间（多te）的血脑界面（BBI）对水的渗透性。我们的研究结果表明，该技术对AQP4的存在很敏感，因为在没有这些水通道的情况下，检测到通过BBI的估计水通量速率降低了31%。我们没有记录到其他更确定的定量MRI参数的显著变化：动脉传输时间（δa），缺乏AQP4水通道时的脑血流（CBF）和表观扩散系数（ADC）。这突出了多teASL方法在对AQP4介导的脑内水渗透性的无创评估中的敏感性。AQP4在脑清除通路中发挥的新作用表明，AQP4是阿尔茨海默病等神经系统疾病的一个新的成像靶点。