静脉注射钆对比剂增强MRI揭示人嗅觉区脑脊液分布与引流新机制

《Fluids and Barriers of the CNS》：Imaging the distribution and drainage of fluid in the human olfactory regions using intravenous Gadolinium-based contrast agents (GBCA) enhanced MRI

本研究针对脑脊液(CSF)经嗅觉通路清除机制在人类活体研究中存在的争议，通过创新性应用动态磁敏感对比成像(cDSC MRI)技术，系统分析了静脉注射钆对比剂(GBCA)后在颅内/外嗅觉区的分布动力学。研究发现颅内嗅觉区CSF的GBCA浓度显著低于颅外区域，且颅外信号增强主要源于外周血供而非CSF跨筛板引流，为解释既往鞘内注射与静脉注射研究结果的矛盾提供了关键证据，对优化神经影像学研究方法具有重要意义。

　　

脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）的循环与清除对维持中枢神经系统健康具有至关重要的作用。在动物模型中，嗅觉通路已被证实是CSF排出的重要途径——CSF可沿嗅神经穿过筛板进入鼻腔黏膜的淋巴系统。然而，这一机制在人类活体中的证据却存在显著矛盾：采用鞘内注射（Intrathecal, IT）钆对比剂（Gadolinium-Based Contrast Agents, GBCA）的磁共振成像（MRI）研究显示，示踪剂从颅内到颅外嗅觉区（如鼻黏膜）的通过量极微；而使用静脉注射（Intravenous, IV）示踪剂的研究却观察到鼻黏膜区域的显著增强信号。这种差异使得人类嗅觉通路在CSF清除中的作用机制成为未解之谜。

为解决这一争议，由周欣怡（Xinyi Zhou）等人开展的研究发表在《Fluids and Barriers of the CNS》上，该研究采用静脉注射GBCA结合高分辨率cDSC MRI技术，首次在健康人群中系统分析了GBCA在嗅觉区颅内（如嗅球）与颅外（如鼻甲、鼻中隔）区域的动态分布规律。研究不仅揭示了颅内外区域的药代动力学差异，还为既往相互矛盾的研究结果提供了合理解释。

本研究采用动态磁敏感对比成像（cDSC MRI）技术，通过超长回波时间（TE>1s）有效抑制血液与脑实质信号，专用于检测CSF中的GBCA浓度变化。研究纳入25名健康志愿者（48.9±19.5岁，14名女性），在静脉注射GBCA后立即及4小时进行两次MRI扫描。通过手动勾画多个颅内/外嗅觉相关感兴趣区域（ROI），并分别进行基于全ROI和基于体素的统计分析，量化各区域GBCA诱导的信号变化与浓度。

区域兴趣（ROI）分析结果

立即注射后，颅外嗅觉区（上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲和鼻中隔）呈现显著信号变化，而颅内嗅觉区（嗅球、直回）及筛板区域未检测到明显改变。时间曲线显示颅外区域信号在注射后10-20秒开始上升，50-70秒达到平台期。4小时后，颅外区域GBCA浓度显著下降，而颅内区域浓度维持稳定。

体素水平分析结果

所有嗅觉区均检测到具有显著信号变化的体素，其中颅外区域体素比例显著高于颅内区域。在面部淋巴结中，信号变化主要分布于周边淋巴通道区域，中心血管区未见明显变化，证实cDSC MRI有效抑制了血管信号干扰。颅外区域GBCA浓度约为颅内区域的1.3-2倍，且4小时后颅外信号范围与强度均减弱，颅内则保持稳定。

讨论与结论

本研究通过优化成像方法与分析策略，明确区分了颅内与颅外嗅觉区在静脉注射GBCA后的不同反应。颅外区域（如鼻甲与鼻中隔）的显著增强主要源于该区域血管缺乏血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB），GBCA可直接从血池渗透至淋巴液或黏膜分泌物中，反映的是外周淋巴循环而非CSF清除过程。相比之下，颅内嗅觉区CSF的GBCA浓度与其他脑区（如脉络丛、硬脑膜）相当，表明确有少量GBCA通过生理屏障进入CSF，但其浓度远低于颅外区域。

这一发现合理解释了既往研究的矛盾：鞘内注射研究直接观察CSF引流，故颅外信号微弱；而静脉注射研究中颅外高强度信号主要来自血管渗透而非CSF来源。因此，在使用静脉注射示踪剂研究CSF动力学时，必须分离颅内与颅外区域，并考虑其各自血供特点。

本研究首次在健康人群中系统比较静脉GBCA在嗅觉通路的分布，为活体研究CSF清除机制提供了重要方法学依据。尽管未能直接证实嗅觉通路是否为人类CSF主要排出途径，但明确了静脉GBCA-MRI在相关研究中的适用范围与解释限度。未来需结合长效追踪与分子影像技术进一步探索人类CSF引流的多路径机制。