磁化传递成像(magnetization transfer imaging，MTI)技术是由Wolff等^[1]提出，是对大分子结构微观神经病理变化敏感性较高的MRI技术，它能显示常规MR扫描下未能发现的确切病灶。目前该技术在神经系统疾病的应用已经比较广泛，尤其在多发性硬化(multiple sclerosis, MS)、癫痫等疾病的研究进展较快，笔者对这些疾病的研究进展进行综述。

1　MTI的基本原理及主要特点

1.1　基本原理

       人体组织中质子存在两种不同状态，即自由水和结合水，也称自由池和结合池。自由池质子即自由运动的水分子，它的MRI波谱线较窄，T2弛豫时间较长，所以自由池质子可以直接产生大量的MRI信号，而结合池质子即与大分子蛋白质等物质结合的水分子，它的MRI波谱线较宽，T2弛豫时间较短，所以很难直接产生MRI信号。磁化传递(MT)技术是利用连续偏共振射频脉冲，使结合池中的氢质子受到激励而饱和，而自由池中的氢质子不被激励，结合池与自由池之间存在动态的化学交换和偶极交联作用，从而将饱和状态传递到邻近的自由池，产生图像对比。

1.2　MTI主要特点

       MTI技术主要特点：增加对比度和提高组织特征。增加组织对比度是通过施加偏共振饱和脉冲抑制周围组织的信号强度实现的，主要包括磁共振血管成像(magnetic resonance angiography, MRA)和提高钆的强化效果。提高组织特征是通过磁化传递率(magnetization transfer ratio, MTR)来反映组织中大分子蛋白质含量的变化，进而了解生物组织学特性^[2]。研究表明白质髓鞘化及轴突密度可以由白质MTR反映，而灰质MTR则反映的是神经元大小、数量的变化及细胞膜成分的变化。MTR可由下列公式计算^[3]：MTR= (M0-MS)/M0。式中M0为不附加MT脉冲时的信号强度，MS为附加MT脉冲的信号强度。

1.2.1　增加对比度

       MRA由于其无创、无辐射、无需对比剂等优点，已逐渐成为常用的诊断血管病变手段，但由于背景组织抑制不充分和远端小血管易饱和等缺点易造成末梢血管显示欠佳^[4]。而磁化传递对比时间飞跃法MRA(magnetization transfer contrast time of flight MRA, MTC-TOF-MRA)是一种较新的MRI技术，它可以充分抑制背景组织信号，使末梢血管清晰可见。这可能和脑组织与血液中所含水的状态不同有关，脑组织内主要是结合水，其谱线较宽，T2弛豫时间较短，而血管中血液以自由水为主，当施加偏共振射频脉冲时，血液不被抑制，而脑组织受到激励而被抑制，因此使末梢血管与背景组织对比度增加，末梢小血管显示清楚。向阳等^[5]对比3D-MTC-TOF法与常规3D-TOF法对脑血管分支的显示指出，3D-MTC-TOF法对1~2级分支及3~4级分支的显示率分别为100%、73%，而后者的显示率为69%、14%，可见3D-MTC-TOF法对大脑血管分支尤其是远端分支的显示率明显优于常规3D-TOF法。同时利用MTC技术能发现末梢小血管的动脉瘤、动静脉畸形、海绵状血管瘤等微小疾病。另外，MTI技术能提高钆(Gd-DTPA)的增强作用。钆高效、低毒，其增强效应是水与钆离子间的相互作用，但由于存在血脑屏障，钆剂进入正常脑组织量较少，增强效果不明显，若当脑组织发生病变时，血脑屏障被破坏，钆剂进入病变组织量增多，使其信号明显高于正常组织。当施加偏振脉冲时，病变组织由于钆浓度升高，受磁化传递影响较小，而背景组织由于含结合水较多而被饱和抑制，使其信号强度下降，从而对钆的增强有协同作用。而且使用MTI技术，即使减少钆的用量也能达到同样的增强效果，甚至效果更好。因此，增强扫描联合使用MTI技术与钆对比剂，能达到减轻对患者身体损伤及经济负担的目的。

1.2.2　提高组织特征

       脑组织细胞膜的主要成分是卵磷脂、胆固醇、脑苷脂等，脑内的MT效应正是与这些物质含量的多少有关，脑苷脂被认为与脑组织的磁化传递效应关系最密切。同时，磁化传递还受pH值的影响^[6]。因此，可以用MTI技术对神经系统疾病定量定性分析。目前澳大利亚卒中预防研究中心开展了一项研究，对198例老年志愿者进行MR扫描，然后对白质高信号(white matter high, WMH)和外观正常白质(normal-appearing white matter, NAWM)区域的MTR图作局部分析，用液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)序列评估损伤的严重程度及体积，发现WMH的MTR较NAWM的明显下降，而且WMH严重程度的得分越高，下降就越明显。但不同的受试者之间的NAWM的MTR差异很小；因此，可以用MTR定量分析WMH区域的组织损伤^[7]。目前MTI多采用局部分析法和整体分析法，即ROI法和基于体素的全脑分析法，两种方法各有特点。局部分析仅对ROI进行分析，病变组织及正常脑组织均可，操作简单，但与操作者对ROI的选择关系密切，误差较大，也不能对全脑弥漫性病变进行分析。整体分析受主观影响较小，而且能够提供全脑信息，尤其对NAWM病变比较敏感，但操作相对复杂。

2　MTI在神经系统疾病的研究

       MTI既可单独使用来增强不同组织的对比度，还可与对比剂合用提高强化效果。定量分析又可以提供组织特征，通过定量分析常能检测常规MRI检查阴性的微观神经病理改变。因此MTI被广泛应用于神经系统疾病的研究。

2.1　MS

       MS好发于中青年，是神经系统常见的炎症性脱髓鞘疾病，也是自体免疫性疾病，与病毒遗传或感染密切相关。依据病程进行分类，MS分为5型：复发-缓解(relapsing-remitting, RR)型、原发进展型、继发进展型、进展复发型及良性型。由于其致残率较高，而病程与预后密切相关，因此早期诊断、早期治疗尤为重要。

       目前，利用MRI诊断MS的检查手段已得到普遍认可，T2WI能较敏感地显示MS宏观病变，但常规T2WI也有自身对病变显示不足的特点。一方面部分MS患者早期存在隐匿性损伤，T2WI不能充分评估其病情的进展；另一方面MS存在多种组织病理学的改变(轴索损伤、髓鞘再生、水肿等)，T2WI均提示为高信号，缺乏特异性。于是，MRI各种新技术被广泛用于MS的诊断，包括MTI、液体FLAIR序列、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy, MRS)等。但开展较为成熟的是MTI，它可从微观水平对MS病变做定性、定量分析，从而为临床诊断提供更多的依据。MTI对MS病理组织学特异性较常规MRI高，并能发现早期的微小病理变化，还能提供MS病灶大脑分布图，为MS临床分型提供依据。MTR与病程及MS的类型也有关^[8]，病程越长，下降越明显。类型不同，下降程度不同，进展型MS较RR型明显。

       以往的研究表明MS属于白质病变，但最近研究发现，MS中也存在灰质的损伤^[9]。Davies等^[10]选取早期RR型患者23例(平均病程约为1.9年)和健康志愿者19例进行研究。MS患者中表现正常白质(NAWML)和表现正常灰质(NAGM)的MTR较对照组明显减低，而且NAGM的MTR减低率较NAWM明显。提示在MS患者病程早期存在NAWM和NAGM的潜在异常，这也在MS患者的尸检及活检报告中证实^[11]。NAWM确有微观病理变化的存在，包括血管周围渗出、片状水肿、胶质细胞增生、髓鞘异常等。这些病理变化影响磁化传递能力，引起MTR值的下降^[12]。

       MS除发生在脑组织外，还常累及颈髓和视神经等部位。张琴等^[13]研究伴有颈髓病变的MS患者时，对照组、颈髓MS斑块组、正常表观颈髓(NACC)组间的MTR值差异均具有统计学意义(P<0.05)，MS斑块组、NACC组平均MTR值均较对照组下降。提示MTI对神经系统疾病的伴随病变及伴随病变的隐匿性损伤也具有意义。

2.2　癫痫

       癫痫是由大脑神经元过度放电导致的一过性神经系统功能障碍，常伴有局部代谢、结构、受体及血流等病理生理变化，临床症状表现为感觉、运动、意识障碍等，并且具有长期性及反复发作等特点。因此，癫痫严重影响患者的工作、学习和生活质量，并给家庭带来严重的负担。癫痫的治疗主要是采用抗癫痫药物，但部分患者耐药性强，药物无法达到有效控制者属于难治性癫痫(intractable epilepsy，IE)^[14]。目前，治疗IE最有效的措施为手术切除，MRI对癫痫灶定位比较敏感，但部分患者在常规MRI下不能正常地显示病变区域^[15]，MTI对脑神经病理变化敏感性较高，即使常规MRI扫描阴性的疾病，如MS^[16]，在MTR图像也能显示异常脑部病变区域，病理显示这些区域存在胶质细胞增生、神经元水肿等。

       遇涛等^[17]证实，常规MRI表现阴性的皮质不良导致的IE存在异常神经病理变化。癫痫的病理生理超微结构的变化：(1)神经细胞变性、水肿、坏死等；(2)胶质细胞反应性增生；(3)有髓神经纤维的轴突变性，髓鞘结构的板层显示不清，部分髓鞘碎裂；无髓纤维的纤维样结构增多。国外学者在利用MTI研究常染色体显性遗传额叶癫痫时发现，常规扫描阴性的患者部分脑区存在MTR信号减低^[18]，提示MTI比常规MR扫描对癫痫患者大脑微观神经病理变化的敏感性高。该学者认为，MTR信号与结合水中大分子物质浓度、邻近自由水量、胶质细胞增生等有关^[18]；MTR值降低，反映白质脱髓鞘或轴突膜的损伤。Diniz等^[19]的研究也证实了这一点，在颞叶癫痫患者中，MTR降低区域存在着脑萎缩及神经元损伤等病理变化。

       Rugg-Gunn等^[20]对采用不同检查方法检查的42例部分发作癫痫患者对比发现，常规MRI检查为阴性的15例患者的部分脑区MTR值明显降低，其中14例患者与脑电图结果一致，有1例患者MTR存在异常，而EEG阴性。证明MTI比脑电图敏感性高。另外，该学者在应用MTI研究大脑皮质发育不良引起的癫痫中发现，9例患者中有7例存在灰质异位^[20]，灰质异位在常规MRI下与正常的灰质是无法区分的，但由于在该区域存在神经元损伤和轴突减少，造成了大分子物质破坏及邻近自由水增加，使自由水与结合水间磁化传递能力下降，进而被MTR检测到。

2.3　阿尔兹海默病(Alzheimer Disease，AD)

       AD是一种以认知功能障碍和记忆丧失为主要特征的神经退行性疾病。其主要病理学特点为淀粉样蛋白沉积、神经纤维缠结及神经元数量减少等。临床主要表现为记忆力减退，语言、定向力障碍，性格和行为异常等，这些障碍严重影响患者的生活质量，并给家庭带来严重经济压力及精神负担。目前我国老龄化人口日益增加，老年性痴呆发病率变得越来越高，因此对老年性痴呆症早期诊断变得尤为重要。

       AD病理改变是脑萎缩渐进的过程^[21]，从嗅皮层开始，然后海马、杏仁核、海马旁回，逐步向大脑其他部位蔓延。有学者认为内侧颞叶萎缩现已成为诊断AD的标准之一^[22]。MTI是基于自由池与结合池动态交换，MTR值与大分子物质数量密切相关，AD发病时脑组织大分子物质发生改变，因此MTI能反映AD早期微观病理变化。对于轻度认知障碍的患者，常规MR扫描阴性患者的海马区域MTR值较对照组减低^[23]。这与Schuff等^[24]的研究相符，轻度认知功能障碍AD患者海马的体积减少约15%~25%。另外，Ridha等^[25]分析脑组织体积与MTR及简易精神状态量表(MMSE)的相关性，结果脑组织体积与MTR及MMSE均呈正相关。Ropele等^[26]的研究也证实，在海马、丘脑区域，MTR与认知功能呈正相关，并且左侧比右侧更明显。表明脑萎缩越严重，认知障碍越严重，MTR下降越明显。AD患者的尸检也显示，AD患者脑组织普遍萎缩，但以海马区域、杏仁核等更明显^[27]。

3　展望

       MTI不仅具有常规MR扫描的无创、无辐射等优势，而且对常规扫描阴性的患者敏感性较高，能够反映中枢神经系统疾病的微观病理变化。目前MTI技术开展比较广泛，既包括癫痫、AD等脑器质性疾病，也用于抑郁症^[28]、双向情感障碍^[29]等精神疾病。可以预想MTI在中枢系统疾病发展空间巨大，既可以为手术切除病灶提供较准确的术前定位，也可为临床早期诊断提供一定的依据。当MTI与DTI、静息态功能MRI等联合应用时，将从形态和功能水平为疾病的病理生理机制研究、早期诊断、疗效观察、预后判断提供更多有用的生物学表征。