脑血管健康的影像标志物：定量测量、临床意义和未来方向( 六 ) _弥散张量成像

普及性低是目前CVD相关神经影像学工作的另一个局限。在对CVD导致认知衰退的研究中，迫切需要扩大研究样本人口学的多样性。痴呆和CVD的患病率在不同的人群中所有差异。据推测，血管疾病可能对人们的认知功能具有很大的影响。证据主要来自于流行病学研究， APOE4基因型在非白种人中表达引起痴呆的风险较小，而且血管性危险因素与黑人和西班牙裔人口的认知衰退有关。这些研究与神经病理学发现一致，即CVD在痴呆的黑人和西班牙裔人口中更为普遍。因此，为了适应老龄化人口不断变化的人口统计学特征，需要在不同人群中对这些影像标志物进行评估和验证。
定量成像的发展
在以病灶为中心的影像研究方法中，组织通常以二值化的方式被标记为病理性的或正常出现的结构。然而，使用DTI的研究表明， CVD会导致渐进性损伤，这就建立了WMH“半暗带”的概念。因此，二值化是人为的。基于视觉评定而不是为量化而开发的图像对比度方法来评估疾病负担是不合适的。简单地对T1加权或T2加权成像的任意值进行量化是不直接的，因为这些值并不对应于一个物理量。然而，定量弛豫测定法将弛豫时间（以ms测量）确定为组织的物理性质，从而提供了使用定量T1、T2和T2*图像来量化信号改变的基础。这些并非新颖的技术，但由于采集时间较长，除T2*外，很少应用于患者。加速采集时间的最新发展，例如使用k空间，可能会推动定量MRI的复兴。尤其是磁共振指纹法，这是一种基于字典的技术，用于在单个短图像采集期间从信号演变的独特模式获得多参数定量MRI数据。
先进的扩散模型及其在CVD中的应用
尽管张量模型经常被用来研究CVD中白质微结构的改变，但还有其他更先进的扩散模型，可以更好地描述复杂的脑白质微结构，从而提供更多的见解。自由水成像是一个双张量张模型，可以分离细胞外自由水和组织微结构对扩散信号的影响。使用自由水成像的研究表明， CVD所致的弥散变化主要由自由水含量的变化驱动。自由水本身已被作为临床症状的敏感标记物和老年人认知功能的强预测因子，以及用于揭示血压升高的触发事件的病理生理级联过程。这些研究结果提示由于血脑屏障功能障碍导致的细胞外水升高可能先于脑白质微结构改变和WMH的发生。
更为先进的弥散模型，如弥散峰度成像（DKI）或生物物理模型，例如，神经突方向弥散和密度成像（NODDI），通常需要更精细的采集方案，具有多重的弥散加权方向（多壳采集）。这会导致采集时间延长，并对MR仪器提出更高的要求。到目前为止，只有一项研究系统地评估了这些先进的、要求更高的弥散模型所带来的额外益处。该研究发现弥散峰度成像更有利于评估早期小血管病与认知缺陷的相关性。
病理和多模态成像研究以了解早期CVD变化
目前，用于确认早期CVD标志物的死前成像和死后病理验证研究数量很少。例如，弥散改变被认为主要是由游离水的增加而不是由白质束的变性所驱动的，这表明血管病理引起血脑屏障功能紊乱。然而，等人发现使用先进弥散模型计算的纤维密度指标对tau病理具有更高的敏感性。然而，除非有系统的组织病理学研究将CVD的特征与病理变化（例如，渗漏的血管，脱髓鞘）相联系，我们将无法辨别这些影像标志物的来源。