王王月 綜述 邱維加 審校

關鍵詞:CT灌注:MR灌注;MR擴散加權成像;急性腦缺血

中圖分類號: R445;R743 文獻標識碼: A 文章編號: 1008-2409(2009)06-1177-04

急性缺血性腦血管病(acute ischemic cerebral vascular disease, AICVD)、心血管疾病 、惡性腫瘤組成當今人類病死率最高的三大疾病,其中急性缺血性腦血管病是三大疾病中發(fā) 展最快、恢復最慢、死亡最多、致殘最嚴重的疾病,給社會、家庭和患者帶來沉重的經濟和 精神負擔,如何提高該病的診療水平一直是醫(yī)學界的重點研究項目。醫(yī)學影像學檢查是腦梗 死診斷的重要環(huán)節(jié),近年來,隨著CT和MRI技術的不斷發(fā)展,急性腦缺血的早期診斷已成為 可能,并且能夠明確病灶的部位、范圍以及病變區(qū)域的血流動力學改變。筆者就CT灌注、MR 灌注及MR擴散加權成像的基本原理及其在急性腦缺血應用價值等方面進行了綜述。

1 灌注成像的原理

1.1 CT灌注原理

Mile于1991年首先提出了CT灌注成像(CT perfusion imaging, CTP)的概念[ 1]。CTP是在周圍靜脈團注碘對比劑的同時,在對比劑首次通過受檢組織的過 程中利用螺旋CT 對選定的興趣層面連續(xù)動態(tài)掃描采集信號,所得數(shù)據(jù)經工作站計算獲得每一像素的時間-密度 曲線(time-density curve, TDC)[2,3],利用時間-密度曲線可計算出反 映腦組織血流灌注 情況的多個參數(shù),如腦血流量(cerebral blood flow, CBF)、腦血容量(cerebral blood vol ume, CBV)、平均通過時間(mean transit time, MTT)、對比劑峰值時間(time to peak, TT P )等。利用這些參數(shù)組成新的數(shù)字矩陣,經偽彩處理得到上述各參數(shù)的彩色圖像。腦CT灌注 成像CT的理論基礎來源于核醫(yī)學的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律(central volumeprinciple)理論:CBF=CBV/MTT。CT增強掃描所使用的碘對比劑基本能滿足觀察腦血流動 力學變化示蹤劑的條件, 且腦組織內對比劑濃度變化與CT增強值的改變呈線性關系。因此,在血腦屏障完整, 無對比劑外滲的情況下, 可以通過CT增強掃描前后不同時相CT圖像密度變 化來觀察腦組織血流動力學狀態(tài), 進行腦血流灌注測量。

1.2 MR灌注原理

MR灌注成像(MRperfusion imaging, MRPI)是用來反應組織局部血管分布 和血流灌注情況的磁共振檢查技術,可以通過一些參數(shù)提供感興趣區(qū)域血流動力學方面的信 息。灌注過程是指血流從動脈向毛細血管網(wǎng)灌注,然后匯入靜脈的過程。一般僅指細胞外液 的交換過程,而不涉及細胞內液的液體交換。為了測定這個過程,必須用一種媒體來代替血 液,從而可以通過體外設備借助對媒體的追蹤來了解血流灌注的情況。MRI灌注成像時常用G d-DTPA對比劑,Gd-DTPA可以引起局部的T1、T2、T2*的縮短, T1的縮短可以導致信號強 度增 高, 而T2、T2*縮短則導致信號強度降低。由于采用團注技術, 對比劑濃度很高, 此時T2 、T 2*效應占主導作用, 因此在對比劑首過期間表現(xiàn)為信號強度迅速下降, 其降低幅度與對比 劑 濃度成指數(shù)關系。這樣就可以使用T2*WI序列獲得組織的時間-信號曲線, 轉換為濃度-時 間 曲線, 從而計算出相對腦血流量(relative cerebral blood flow, rCBF)、相對腦血容量( relative cerebral blood volume, rCBV)、平均通過時間和對比劑峰值時間等參數(shù)[4 ]。

1.3 MR擴散加權成像原理

MR擴散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)是建立在MR 重要成像要素之一——流動效應上的一種成像方法,其觀察的是微觀水分子流動的擴散現(xiàn) 象。在均質的水中,如果不設定水分子的活動范圍,水分子的流動擴散是一種完全隨機的熱 運動。但由于人體組織器官內存在各種各樣的宏觀及微觀屏障,水分子的活動在不同方向上 受到不同程度的限制。在非均一的磁場環(huán)境下,因水分子擴散而產生的質子隨機活動會造成 MR信號的下降,而MR機本身就擁有一個用于空間定位的不均勻梯度磁場,所以水分子的擴散 在MR圖像上可造成MR信號的下降。但是在梯度磁場較小時,它的作用是很微弱的。當在3D空 間(X、Y、Z軸)任一方向上使用預先準備的高場強梯度磁場時,水分子擴散造成的MR信 號改變便可以在圖像上顯示出來。

2 灌注成像在急性腦缺血中的應用

2.1 CT灌注的應用

應用CT灌注評價腦缺血,其臨床價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面:①早期顯示腦缺血病灶:Mayer等[5]研究顯示,對于急性腦缺血,灌注CT成像最早 可在 出現(xiàn)癥狀30min后顯示病灶,異常灌注區(qū)表現(xiàn)為CBF下降,CBV正常或輕度升高,嚴重時下 降,MTT基本正?；蜓娱L,TTP延長或消失。邱維加等[6,7]研究顯示腦CT 灌注成像 能較好地評價腦的灌注狀態(tài),顯示梗死、缺血的部位和范圍,可理想地應用于缺血性腦梗死的 早期診斷中,并為溶栓治療提供診斷依據(jù)。CT灌注技術可早于常規(guī)方法顯示腦缺血灶就在于 它是一種功能性影像技術。②評價腦缺血的程度:缺血的腦組織是否會發(fā)展成梗死,取決于腦組織對缺血的耐受性 、CBF下降程度、缺血持續(xù)時間三個因素。③顯示腦缺血半暗帶 (ischemic penumbra,IP):目前對腦缺血最有效的治療方法就是溶 栓治療,其目的在于及時恢復血流以挽救功能尚可恢復的腦組織,即半暗帶組織。Koenig 等[8]對發(fā)病6h以內的急性腦缺血患者進行檢查,發(fā)現(xiàn)半暗帶的敏感性為90%,特異 性100%。

腦缺血區(qū)病灶中心CBF比值可以區(qū)分可逆與不可逆。Klotz等把CBF比值定為0.2是缺血腦組織 存活的最低限值,CBF比值<0.2時,說明腦組織細胞已壞死,CBF比值在0.2～0.35時,溶栓治療 效果明顯[9]。邱維加等[10]研究顯示腦CT灌注成像能很好地評價腦血流 動力學改變,準確顯 示缺血腦組織的部位和范圍,計算出多種參數(shù)圖像及缺血半暗帶閾值,為指導臨床溶栓治療提 供依據(jù)。

2.2 MR灌注的應用

MR灌注可用來評價組織微循環(huán)的灌注情況,敏感地反應腦缺血區(qū)。正常情況下,不同部位(灰質、白質、基底節(jié)區(qū)等)的腦組織灌注狀況是有區(qū)別的。人類 缺血性病灶的核心梗死區(qū)的CBF為8～34ml?100g-1?min-1,IP的CBF為20～2 5ml?100g-1?min-1,3 h內的早期溶栓治療能挽救CBF<12 ml?100g-1?min-1的可逆性損傷組織。 腦血管狹窄或阻塞后 ,缺血區(qū)毛細血管灌注壓(capillary perfusion pressure,CPP)降低,MTT延長,但腦血管啟 動自動調節(jié)機制代償性擴張,使局部的CBV增加以維持正常的CBF;當CPP持續(xù)下降,血管擴展 達到極限,CBV 不能繼續(xù)增加反而下降時,CBF開始下降。因此MTT對缺血的敏感性最高,而CBF 、CBV的特異度和準確性較高。

2.3 MR擴散加權成像的應用

DWI對超急性腦梗死病灶有很高的敏感性和特異性。超急性腦梗死在DWI上可通過近似彌散系 數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)定量分析來區(qū)分病灶的中心壞死區(qū)、正常腦組 織和IP。超急性期腦梗死病灶中心區(qū)ADC值迅速下降,是由于細胞膜和細胞器缺血使細胞外水 的擴散能力降低,DWI表現(xiàn)為異常高信號,病灶周圍的鄰近正常腦組織區(qū)域,即擬定的IP區(qū)ADC 值可見輕度下降,動態(tài)觀察可見其信號強度與正常腦組織類似。ADC下降程度與組織損傷程度 有一定相關性,ADC較對側明顯減低(40%～60%)的區(qū)域代表不可逆性梗死灶,而ADC較對側輕度 下降(75%～90%)的區(qū)域則代表可逆性損傷區(qū),即IP。在急性腦卒中病例中也發(fā)現(xiàn)受累腦區(qū)AD C值隨缺血時間延長而逐漸減低, DWI異常信號區(qū)域也隨時間延長而逐漸擴大。IP因發(fā)生梗死 部位和病灶大小不同而在影像上顯示為不規(guī)則區(qū),且由于治療時間的早晚及治療手段的不同 而呈動態(tài)變化。這部分腦組織雖有缺血損傷,但仍有恢復正常的可能,因為細胞膜離子泵尚能 維持細胞內外離子梯度[11-16]。

3 三種方法比較

3.1 CT灌注成像的優(yōu)缺點

CT灌注成像具有經濟實用,圖像的空間分辨率高,掃描設備簡單 ,成像時間短,能夠獲得多個腦血流動力學參數(shù)等優(yōu)點。結合常規(guī)CT圖像,CT灌注成像可以在 腦缺血性卒中發(fā)作的超早期顯示病灶,動態(tài)觀察腦內缺血性病變的位置、范圍及程度等腦血 流動力學變化,評價缺血腦組織的血流灌注情況,并且從影像學方面證實了半暗帶的存在。這 對指導臨床醫(yī)師選擇最佳治療方案盡早進行治療,尤其是進行接觸性溶栓治療及觀察療效具 有非常重要的意義。但是,也有不足之處,首先CTP的感興趣區(qū)及感興趣點需要人為選擇,因 此需放射診斷醫(yī)師與臨床醫(yī)師密切合作,才能提高診斷準確性;其次由于CTP成像需雙側對比 ,故在大腦雙側均有病變時或后循環(huán)病變時其敏感性下降,此時結合CTA可部分彌補該不足 [17]。

3.2 MR灌注成像的優(yōu)缺點

MR灌注成像可以反映組織的微血管結構和血流灌注情況, 提供血流動力學方面多參數(shù)的信息 , 對早期診斷和治療缺血性腦血管病有重要意義。MR血流灌注成像對時間分辨率要求較高, 用血管內造影劑,如Gd-DTPA在較短時間內能相應改變組織的磁化率,進而改變磁共振信號 強 弱來測量組織的血流動力學改變,然后在所得的各灌注圖上分別測量感興趣區(qū)的血流動力學 參數(shù),進行定量、半定量分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。在是否溶栓方面與CTP相同,而MRPI對急診腦 卒 中,特別對超早期缺血性腦卒中患者的應用,可能存在著很多影響因素,例如假牙、假 肢、電子裝置及金屬異物可影響其在臨床中的應用。

3.3 MR擴散加權成像的優(yōu)缺點

DWI對水分子的限制性彌散非常敏感,可早期顯示細胞毒性 水腫, 能反映腦組織損傷的病理狀態(tài),DWI診斷早期腦梗死的敏感性大大高于T2WI。DWI較常 規(guī)T1WI、T2WI能更早地發(fā)現(xiàn)缺血病灶[18]。有研究者報道DWI診斷超急性腦梗死的 敏感性和 特異性分別為88%～100%和95%～100%,被認為是目前最敏感的檢查方法[19]。然而 MRI有掃描時間過長、價格昂貴、部分患者不能耐受等不足。

4 存在的問題及展望

目前,哪種灌注參數(shù)可以更準確地反映腦缺血,對此仍沒有統(tǒng)一的定論[20-24]。Sc haefer等[ 20]研究發(fā)現(xiàn)MR灌注成像CBV、CBF、MTT圖診斷急性腦缺血的敏感度分別為74%、84%、84% ,特 異度分別為100%、96%、96%。Nuutinen等[21]研究發(fā)現(xiàn)PI異常與最終梗死體積有很 好的相關 性,相關系數(shù)為0.64。而Rivers 等[22]則認為CBF圖與最終梗死體積有很好的相關 性,相關系 數(shù)為0.55,MTT圖則高估了梗死程度,與最終梗死體積的相關系數(shù)為0.49。Seitz等[23]認為TT P圖延遲6s可以預測梗死病灶的最終體積。而Schaefer等[20]則認為CBV圖可以較好 地反映病 灶的最終梗死體積。Fiehler等[24]對腦梗死發(fā)作6h以內的32例患者進行了MR灌注 成像研究 ,結果表明,CBF圖上病灶大于50ml且CBF值小于12ml?min-1?100g-1 可以作 為預測病灶擴大的一個指標。與此同時,DWI與ADC值對腦缺血評價的貢獻同樣不能忽視。

綜上所述,CT、MR灌注成像能夠反映腦缺血的血流灌注情況,在目前哪種灌注參數(shù)可 以更準確地反映腦缺血還沒有統(tǒng)一定論的情況下,較DWI成像 和ADC值對腦缺血的評價更有優(yōu)勢,也同樣具有研究價值和發(fā)展前景。

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(收稿日期: 2009-08-15)

[責任編輯 高莉麗 王慧瑾]