岳倩，徐香玖，王治民，周星

1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州730000

2.甘肅省人民醫(yī)院放射科，蘭州730000

在我國腦血管疾病的致死率、致殘率已成為第一位原因，其中缺血性腦梗死約占80%[1]。早期診斷和及時、有效的治療對預(yù)后意義重大，因此，早期關(guān)注梗死區(qū)的神經(jīng)功能受損程度和缺血情況對臨床治療方案的選擇及評估預(yù)后具有重要的參考意義。本研究通過擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)和動脈自旋標記(arterial spin labeling,ASL)成像技術(shù)獲得的量化數(shù)據(jù)，探討其在急性缺血性腦梗死診斷中的臨床應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

搜集我院2013年1月至2015年1月行腦卒中3.0 T MRI評估檢查的病人共114例，其中僅有25例患者經(jīng)臨床和影像學(xué)明確診斷為單側(cè)急性或亞急性腦梗死，男18例，女7例；年齡50～83歲，平均65.2歲；超急性期腦梗死5例(發(fā)病后6 h內(nèi))，急性期16例(6～72 h)，亞急性期4例(3～15 d)。主要臨床表現(xiàn)：頭暈、嗜睡、肢體乏力或偏癱、言語不清及視野缺損等。納入標準：(1)發(fā)病急且病情較重的缺血性腦梗死患者；(2)所選患者均為首次患病且生命體征平穩(wěn)；(3)病灶均為單側(cè)單發(fā)；(4)所選患者均無MRI檢查禁忌；(5)所選患者均同時做了DTI和ASL成像技術(shù)；(6)知情同意。

1.2 檢查方法

采用SIEMENS Skyra 3.0 T超導(dǎo)型MR掃描儀和分析軟件，20通道頭頸聯(lián)合線圈，進行常規(guī)MRI、DTI及ASL檢查。

1.2.1 DTI檢查

所有病例均采用單次激發(fā)自旋回波-回波平面序列(spin echo-echo plane image，SE-EPI)橫軸面掃描，b值1000 s/mm2，TR 3700 ms，TE 95 ms，在20個方向施加擴散敏感梯度場，NEX為2，層厚4 mm，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，層間距0 mm，掃描時間4 min 39 s。將DTI數(shù)據(jù)傳輸至工作站，在梗死區(qū)畫出感興趣區(qū)，同時畫出鏡像區(qū)，獲得FA值和ADC值；將DTI序列與MPRAGE序列進行融合，對所有病例進行白質(zhì)纖維束成像(DTT)。

1.2.2 ASL檢查

本院SIEMENS Skyra 3.0 T掃描儀ASL為脈沖式動脈自旋標記技術(shù)(PASL)，采用平面回波成像(EPI)序列進行掃描，掃描參數(shù)：TR 5000 ms，TE 36.34 ms，間隔式掃描時相40個，層厚3 mm，層間距0 mm，掃描時間2 min 5 s，F(xiàn)OV 192 mm×192 mm。手動畫出血流灌注異常區(qū)及鏡像區(qū)的大概范圍，得到rCBF值。

1.3 圖像處理及分析

所有原始圖像均在MMWP(multi modality work place)version：VE40工作站上使用Nervus 3D軟件進行分析，顯示出FA圖和DEC圖，在原始圖像病變高信號區(qū)(有病變的每個層面)手動畫出梗死面積，并畫出健側(cè)鏡像區(qū)，獲得定量參數(shù)即部分各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值與表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coeffi cient，ADC)值；通過纖維束成像軟件包及專業(yè)處理軟件進行分析得出白質(zhì)纖維束圖(DTT)，觀察纖維束的移位、連續(xù)性及破壞情況。將Perfusion Weighted序列進行分割，得到ASL灌注圖像，手動勾畫出與DTI圖像梗死區(qū)同層面、同位置、同尺寸區(qū)域，得到ASL定量參數(shù)-局部腦血流量(rCBF)，觀察梗死區(qū)的血流變化情況。測量時，盡量避開血管及脫髓鞘病變。若病變涉及多個層面，取其平均值進行分析。所有圖像均由兩名資深的MR診斷醫(yī)師共同分析、判斷。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，計量資料以±s表示。同一患者梗死側(cè)與對照側(cè)的FA值、ADC值及rCBF值采用配對設(shè)計t檢驗；控制年齡因素，對梗死區(qū)FA值、ADC值與rCBF值進行多變量偏相關(guān)分析；3個不同時期梗死灶的FA值、ADC值與rCBF值之間的相關(guān)性采用Spearman秩相關(guān)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2名資深的診斷醫(yī)師對每位患者梗死側(cè)rCBF圖與ADC圖的面積進行目測評估，發(fā)現(xiàn)所有患者rCBF圖的梗死面積明顯大于ADC圖。本研究中25例腦梗死患者梗死區(qū)的FA值均較對側(cè)降低，ADC值中有8例病側(cè)高于對側(cè)，17例病側(cè)低于對側(cè)，局部白質(zhì)纖維束均有中斷征象，其中24例rCBF值降低(低灌注)(圖1，2)，僅有1例為高灌注。缺血性腦梗死患者梗死區(qū)與對照區(qū)比較，經(jīng)配對設(shè)計t檢驗顯示：FA值(t=6.920，Sig.(2－tailed)=0.000，P＜0.05)，ADC值(t=2.069，Sig.(2－tailed)=0.049，P＜0.05)，rCBF值(t=3.110，Sig.(2－tailed)=0.005，P＜0.05)(表1)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。采用多變量偏相關(guān)分析，對梗死區(qū)FA值、ADC值與rCBF值進行偏相關(guān)分析，均未見明顯相關(guān)性(P＞0.05)(表2)；不同發(fā)病時期梗死區(qū)的FA值、ADC值和rCBF值進行單因素方差分析，結(jié)果示3個時期的FA值、ADC值和rCBF值均無差異(P＞0.05)(表3)。

圖1 左側(cè)半卵圓中心急性缺血性腦梗死。A、B：DTT圖，病灶白質(zhì)纖維束走形中斷、破壞；C：FA偽彩圖，病灶纖維束中斷； D：FA圖，病灶呈低信號；E：ADC圖，病灶呈低信號；F：ASL圖，病灶區(qū)腦血流量明顯降低 圖2 右側(cè)側(cè)腦室旁急性缺血性腦梗死。A,B：DTT圖，病灶白質(zhì)纖維束走形中斷、破壞；C：FA偽彩圖，病灶纖維束中斷；D：FA圖，病灶呈低信號；E：ADC圖，病灶呈低信號；F：ASL圖，病灶區(qū)腦血流量明顯降低Fig.1 Acute ischaemic cerebral infarction in the left Semi oval center.A,B:DTT map,site of lesion manifested as fi ber bundles running interruption,disruption.C:FA pseudo-color map,site of lesion manifested as fi ber bundles running interruption.D:FA,lesions showed a low signal.E:ADC,lesions showed a low signal.F:ASL,lesion area cerebral blood flow decreased obviously.Fig.2 Acute ischaemic cerebral infarction on t he right side of the lateral ventricle.A,B:DTT map,site of lesion manifested as fi ber bundles running interruption,disruption.C:FA pseudo-color map,site of lesion manifested as fi ber bundles running interruption.D:FA,lesions showed a low signal.E:ADC,lesions showed a low signal.F:ASL,lesion area cerebral blood fl ow decreased obviously.

表1 腦梗死患者梗死區(qū)與對照區(qū)FA值、ADC值及rCBF值的比較(×10-3 mm2/s)Tab.1 Comparison of FA,MD and rCBF values of cerebral infartion patients between infarct and contrast areas(×10-3 mm2/s)

3 討論

缺血性腦梗死起病急、有效救治時間短，它在演變的過程中首先出現(xiàn)的是局部腦血流量(rCBF)的變化，rCBF在一定程度上可以即時反映腦組織的血流動力學(xué)改變，目測其梗死范圍。根據(jù)量化的rCBF信號數(shù)據(jù)，可以將其分為正常灌注、高灌注和低灌注(梗死區(qū)/鏡像區(qū)：＞1.1為高灌注，0.9～1.1為正常灌注，＜0.9為低灌注)；灌注正?；蚋吖嘧⒁话闾崾绢A(yù)后良好[2]，但Wang等[3]認為高灌注是否有利于臨床預(yù)后并不能一概而論；腦梗死發(fā)生時，腦組織微結(jié)構(gòu)的改變不但影響了水分子的擴散能力，同時也影響了水分子的擴散各向異性，DTI對擴散具有較高的敏感性，能夠發(fā)現(xiàn)在常規(guī)MRI上顯示正常的超急性病灶，是DWI檢查的延伸，并在三維空間內(nèi)直觀顯示白質(zhì)纖維束的走行，量化擴散各向異性的信號數(shù)據(jù)，以評估組織結(jié)構(gòu)的完整性[4-5]。FA值和ADC值是描述腦白質(zhì)纖維各向異性特征的主要參數(shù)，尤其是FA值的大小與髓鞘完整性、纖維致密性及平行性密切相關(guān)，能夠反映白質(zhì)纖維束是否完整[6]，而ADC值反映的是腦實質(zhì)水分子整體的擴散率，ADC值越大水分子的擴散能力越強，信號下降越多，可以反映細胞內(nèi)水腫情況。ADC值下降代表了細胞毒性腦水腫，升高則為血管源性腦水腫[7-8]。

表2 在年齡控制下梗死區(qū)FA值、ADC值與rCBF值間偏相關(guān)系數(shù)及概率Tab.2 Partial correlation coeffi cient and probability of infarcted areas’FA,MD and rCBF values of patients in controlling for age

表3 不同時期腦梗死區(qū)的FA值、ADC值及rCBF值的差異(×10-3 mm2/s)Tab.3 Difference on FA,ADC and rCBF values of infarcted areas in different periods(×10-3 mm2/s)

本組25例患者中，rCBF低灌注面積明顯大于ADC圖異常信號區(qū)的有18例，小于ADC圖異常信號區(qū)的7例。由于ASL技術(shù)正處于早期發(fā)展階段，其本身存在許多不足之處，最突出的便是信噪比較低，另外，我院MR ASL為脈沖式(PASL)，相對于連續(xù)式ASL(CASL)而言，信噪比更低，因此不能夠明確畫出梗死區(qū)的邊界，只能通過目測比較梗死區(qū)在rCBF圖和ADC圖的大概范圍，若在rCBF圖上的面積大于ADC圖的，證明梗死區(qū)存在缺血半暗帶(PI)[9]，此區(qū)為臨床治療的關(guān)鍵[10-11]。所有患者梗死區(qū)在超急性期、急性期及亞急性區(qū)的FA值均較鏡像區(qū)顯著降低，ADC值中有8例病側(cè)高于對側(cè)，17例病側(cè)低于對側(cè)，缺血性腦梗死的梗死區(qū)與鏡像區(qū)有顯著的差異，與以往的研究具有良好的一致性。25例患者中僅有1例為高灌注，其余24例均為低灌注，其中部分低灌注內(nèi)可見條狀高信號區(qū)，此現(xiàn)象在其他文獻中也有報道[3，12-13]，Chalema等[2]認為局部高信號是由側(cè)支循環(huán)導(dǎo)致質(zhì)子留在動脈管腔內(nèi)造成的匍匐于腦表面，有別于再通后高灌注，并提示預(yù)后良好。在進行相關(guān)性分析時，控制年齡因素分析FA值、ADC值和rCBF值三者之間無相關(guān)性，可能與本研究所選取的年齡段比較局限有關(guān)；分別對3個不同時期的FA值、ADC值和rCBF值進行秩相關(guān)分析，結(jié)果顯示FA值、ADC值和rCBF值在不同時期均無統(tǒng)計學(xué)意義，表明本組病例中的不同時期的FA值、ADC值和rCBF值之間未發(fā)現(xiàn)明確相關(guān)性，是否相關(guān)還需更大樣本量、更深入的研究去證實。本研究結(jié)果與胡濤等[14]的研究一致。分析可能是由于本研究為回顧性研究，只采用了患者當(dāng)時期的數(shù)據(jù)而沒有對其進行連續(xù)多次檢查，同時也可能與病變部位、大小有關(guān)。以往研究僅限于用DTI或ASL單模態(tài)成像技術(shù)評估缺血性腦梗死，對于兩者的相關(guān)性國內(nèi)外均沒有做過相關(guān)報道。推測可能與以下因素有關(guān)：(1)樣本量過少，尤其是超急性期與亞急性期的患者很難配合完成長時間的掃描；(2)不同的患者梗死部位、大小及與白質(zhì)纖維束的關(guān)系不同。對此，應(yīng)該在技術(shù)層面上多做研究，通過選取更合適的參數(shù)值來縮短掃描時間，擴大樣本量，以便進一步研究。

本研究的不足之處在于：(1)樣本量過少，CT是大部分腦梗死患者的首選檢查手段，且即使選擇MRI檢查也僅限于常規(guī)序列；(2)DTI檢查易受運動干擾，需患者配合，該研究患者的情況都比較嚴重，很難避免運動偽影；(3)本組選取的年齡段比較集中，對于不同年齡段之間沒有做出明確的分析。

綜上所述，腦梗死患者的及早干預(yù)對于預(yù)后起著關(guān)鍵性的作用，越早溶栓效果越好，能夠顯著提高患者的生活質(zhì)量。與單模態(tài)相比，DTI和ASL多模態(tài)聯(lián)合兼顧腦組織微結(jié)構(gòu)的完整性和局部血流動力學(xué)改變，且可判斷PI的存在，實現(xiàn)了在無創(chuàng)基礎(chǔ)上判斷病情進展、評估預(yù)后和隨訪的需求，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

[References]

[1]Rosamond W,Flegal K,Furie K,et al.Heart disease and stroke statistics-2008 update:a report from the American heart association statistics committee and stroke statistics subcommittee.Circulation,2008,117(4):25-46.

[2]Chalema JA,Alsop DC,Gonzalez-atavales JB,et al.Magnetic resonance perfusion imaging in acute ischemic stroke using continuous arterial spin labeling.Stroke,2000,31(3):680-687.

[3]Wang DJ,Alger JX.The value of arterial spin-labeled perfusion imaging in acute ischemic stroke:comparison with dynamic susceptibility contrast-enhanced MRI.Stroke,2012,43(4):1018-1024.

[4]Ding QG,Chen ZH,Lu YM,et al.Preliminary study of diffusion tensor MR imaging in grading cerebral gliomas.Chin J CT MRI,2007,5(2):10-12.丁慶國,陳振湖,路永明,等.彌散張量成像在膠質(zhì)瘤分級中的應(yīng)用價值初探.中國CT和MRI雜志,2007,5(2):10-12.

[5]Wang H,Ma JX,Jia XW.Application of magnetic resonance diffusion tensor imaging in intracranial tumor.Chin J Magn Reson Imaging,2012,3(2):136-140.王紅,馬景旭,賈文霄.彌散張量成像FA值和ADC值在顱內(nèi)腫瘤病變中的應(yīng)用.磁共振成像,2012,3(2):136-140.

[6]James R,Carey KM,Anderson TJ,et al.fMRI analysis of ankle movement tracking training in subject with stroke.Exp Brain Res,2004,154(3):281-290.

[7]Cernak I,Vink R,Zapple DN,et al.The pathobiology of moderate diffuse traumatic brain injury as identifi ed using a new experimental model of injury in rats.Neurobiol Dis,2004,17(1):29-43.

[8]Zhang HD,Kong LM,Chen RW,et al.Effect of alcohol on diffuse axonal injury in rats brainstem:DTI study.Chin J Magn Reson Imaging,2013,5(1):348-453.張海都,孔令梅,陳若偉,等.大鼠急性酒精中毒合并彌漫性軸索損傷腦干的DTI研究.磁共振成像,2013,5(1):348-453.

[9]Chaves CJ,Silver B,Schlaug G,et al.Diffusion and perfusionweighted MRI patterns in borderzone infarcts.Stroke,2000,31(5):1090-1096.

[10]Fang JL,Wang XL.Brain magnetic resonance imaging technology introduction and application of acupuncture research.Chin Imaging J Int Tradit West Med,2012,10(2):190-192.方繼良,王小玲.腦功能磁共振成像技術(shù)簡介及針刺研究應(yīng)用.中國中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志,2012,10(2):190-192.

[11]Fu L,Li K,Sun LL,et al.The quantitative evaluation of ROI in MR brain perfusion maps generated by different commercial softwares.Chin Comput Med Imag,2013,19(5):455-458.付玏,李克,孫琳琳,等.不同后處理軟件包得到MR腦灌注圖像感興趣區(qū)的定量對比分析.中國醫(yī)學(xué)計算機成像雜志,2013,19(5):455-458.

[12]Zaharchuk G,EI Mogy IS,Fischbein NJ,et al.Comparison of arterial spin labeling and bolus perfusion-weighted imaging for detecting mismatch in acute stroke.Stroke,2012,43(7):1843-1848.

[13]Zaharchuk G.Arterial spin label imaging of acute ischemic stroke and transient ischemic attack.Neuro imaging Clin Nam,2011,21(2):285-301.

[14]Hu T,Huang HQ,Zheng XL,et al.ADC and FA values in diagnosis of cerebral infarction at acute and earlier chronic stage.Chin J Med Imaging Technol,2010,26(3):435-438.胡濤,黃穗喬,鄭曉林,等.ADC、FA值診斷急性期、慢性早期腦梗死.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2010,26(3):435-438.