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        擴散張量成像和動脈自旋標記對急性缺血性腦卒中腦損傷的評價

        2015-12-13 05:44:10岳倩徐香玖王治民周星
        磁共振成像 2015年7期
        關(guān)鍵詞:白質(zhì)缺血性病灶

        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。

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