摘要
人类脑血管系统通过精细调节局部血流满足脑代谢需求，同时在急慢性阶段保护大脑免受血压波动影响。本文综述了脑血管结构与功能、其在疾病和神经退行中的作用，以及MRI技术的探测价值。系统介绍了测量脑血管生理的MRI方法及其在健康老化和疾病模型中的应用，特别聚焦心血管系统介导心搏波与脑血管疾病间的机制空缺。
亮点
研究主题：评估MRI测量脑血管功能的进展及其与心血管系统的相互作用。
方法突破：将先进MRI脑血管功能测量与心血管因素关联，特别关注健康老化与疾病状态下的差异。
1 脑血管功能
脑血管通过代谢底物输送和局部高灌注（功能性充血）支持大脑能量需求，近年研究发现其在脑废物清除系统（如血管周间隙脉动驱动的运输）中亦有关键作用。脑血管网络起自颈内动脉与椎动脉，汇合为基底动脉供应脑干和小脑，通过Willis环分层为大脑中动脉等最终支干，形成毛细血管床进行物质交换。动脉自旋标记（ASL）技术可追踪血液灌注动态，而最新MRI技术已构建健康脑动脉/静脉变异图谱，显示静脉解剖的空间异质性更高。
脑血管功能核心机制包括神经血管耦合——平滑肌细胞通过血管舒缩调节局部阻力，进而响应神经激活导致的血氧变化。脱氧血红蛋白浓度变化通过BOLD-fMRI信号间接反映局部神经活动，但需注意心血管系统对脑血流的全局调控。主动脉僵硬会直接影响进入脑血管的脉搏波能量，且衰老过程伴随动脉硬化加剧（如马拉松运动员动脉硬度显著低于久坐人群）。有氧运动可通过降低动脉僵硬改善脑血管反应性（CVR），这与载脂蛋白E4基因携带者运动后海马血流增强等研究相关，提示心血管健康对神经退行性疾病的保护机制。
2 脑血管健康与疾病
脑血管功能障碍与多数脑疾病相关，如缺血性/出血性卒中、小血管病（白质高信号/腔隙性梗死）、阿尔茨海默症（β淀粉样蛋白沉积）和多发性硬化（血脑屏障通透性增加）。研究显示高血压患者通过增加血管阻力维持脑灌注，但长期低灌注可能引发脑干自动中心激活导致交感神经过度兴奋。血脑屏障破坏（如脱氧血红蛋白外渗）在帕金森病、阿尔茨海默症等疾病中尤为显著。
3 脑微血管功能的MRI测量
ASL技术通过标记动脉水分子实现非侵入性CBF定量，适用于评估静息态与任务态血流变化。BOLD-fMRI和定量磁化率成像（QSM）可测量脑氧代谢（CMRO₂）及氧摄取分数（OEF），而基于水交换的ASL新方法（如多延迟ASL）可在无需外源对比剂情况下探测血脑屏障通透性早期变化。4D流动MRI和流入型MRI技术通过测量脉搏波传导时间（PWV）和血管顺应性，为动脉僵硬评估提供新视角。
4 MRI测量的应用
研究发现有氧运动通过增强海马区灌注（15-20分钟运动即可显现）改善认知，且载脂蛋白E4风险基因携带者获益更显著。心血管健康（如心肺适能）与脑血管反应性（CVR）存在双向关联：短期运动可能降低BOLD-CVR（可能与CO₂反应性适应有关），但长期训练（12个月）可改善动脉脉动性。基因风险研究显示，与平滑肌相关的基因变异可解释阿尔茨海默症中的白质高信号形成机制。
5 脑宏观血管功能的MRI测量
4D流动MRI可非侵入性测量Willis环的脉搏波传导速度（PWV），而流入型MRI通过单次心跳脉搏波形解析实现更高时间分辨率。动脉顺应性（如前/中/后大脑动脉的血容量变化）与横截面积变化（通过高分辨率T2加权MRI）的测量，为动脉僵硬与脉搏波缓冲能力关系提供证据。老年群体研究显示主动脉僵硬与基底动脉阻力增加介导的记忆力下降存在负相关。
6 结论
随着衰老，动脉缓冲心搏波的能力减弱，导致平滑肌损伤、血脑屏障破坏及神经退行。MRI技术（如ASL、BOLD、QSM）为解析脑血管健康机制和干预效果提供多维度工具。未来需深入探索系统性心血管与脑血管生理的关联网络。
作者贡献
Ian Driver：形式分析、初稿撰写；Kevin Murphy：概念化、审校。
利益冲突
无声明。
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