邵明冉，張冰，周飛，青釗，喬彤，倪玲，張鑫*

1.南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院醫(yī)學影像科，江蘇南京 210008；2.南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院血管外科，江蘇南京 210008；*通訊作者 張鑫 zhangxin@njglyy.com

約85%的腦卒中由腦缺血引起[1]。慢性腦缺血常不引起癥狀，但由其導致的血流灌注不足是卒中和血管性癡呆的重要風險因素[1]。因此，慢性腦缺血患者的腦血流灌注評估對于預防卒中及血管性癡呆具有重要意義。

動態(tài)磁敏感對比增強灌注加權成像（dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion weighted imaging，DSC-PWI）和CT 灌注成像（CT perfusion，CTP）是目前臨床檢測腦灌注的常用方法，但兩者均需要靜脈高速注射對比劑，存在對比劑不良反應的風險。CTP 掃描帶來的電離輻射也限制了其在慢性腦缺血患者中的應用。基于血氧水平依賴信號（blood oxygenation level-dependent，BOLD）靜息態(tài)功能磁共振（resting-state fMRI，rs-fMRI）是一種無創(chuàng)的功能磁共振方法。既往研究利用rs-fMRI 高時間分辨率的特性，應用時間移位分析（time-shift analysis，TSA）檢測BOLD 信號連續(xù)低頻振動的時間延遲，從而評估腦血流灌注變化[2]。在腦卒中患者中，TSA 方法檢測的時間延遲區(qū)域可與DSC-PWI 的平均通過時間（mean transit time，MTT）或達峰時間（time to peak，TTP）分布進行類比[3]。本研究納入單側重度頸動脈狹窄（carotid artery stenosis，CAS）的無癥狀患者，分析TSA 與DSC-PWI 評估腦血流灌注的一致性，比較基于rs-fMRI 的TSA 方法與DSC-PWI 的診斷能力。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2017年4月—2019年3月于南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院血管外科就診的無癥狀單側重度CAS 患者31例。所有患者均經(jīng)頸動脈超聲或CT 頸動脈成像確診，狹窄程度參考北美癥狀性頸動脈內(nèi)膜切除術試驗協(xié)作組標準[4]。納入標準：①年齡55～85歲；②單側重度CAS，動脈內(nèi)徑縮小程度70%～99%；③既往6個月內(nèi)無短暫性腦缺血發(fā)作、卒中或其他相關神經(jīng)癥狀；④無MRI檢查禁忌證。排除標準：①腦內(nèi)有新發(fā)及陳舊性腦梗死；②腦內(nèi)有其他病灶。所有患者均自愿參加本研究，并簽署知情同意書。本研究經(jīng)南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院倫理委員會批準（編號2017-105-01）。

1.2 MRI檢查 使用Philips Achieva 3T TX Medical Systems 進行MR 掃描，采用8 通道頭線圈。掃描過程中用配套泡沫墊固定頭部，掃描序列包括rs-fMRI、DSC-PWI、T1WI、T2WI、擴散加權成像（DWI）。

rs-fMRI 序列采用平面回波成像在橫斷位上進行采集，層數(shù)35層，TR 2000 ms，TE 40 ms，采集矩陣64×64，視野24 cm×24 cm，層厚3 mm，層間距1 mm，翻轉角90°，掃描時間約6 min。掃描過程中患者保持清醒、放松狀態(tài)，閉目且盡可能維持不思考狀態(tài)。

DSC-PWI 序列采用梯度平面回波成像在橫斷位上進行采集，層數(shù)34層，TR 2000 ms，TE 40 ms，采集矩陣96×96，視野24 cm×24 cm，層厚3 mm，翻轉角90°，共采集40個動態(tài)，掃描時間約88 s。

T2WI 序列采用快速自旋回波在橫斷位上進行采集，層數(shù)18層，TR 2332 ms，TE 80 ms，采集矩陣288×100，視野24 cm×24 cm，層厚6 mm，翻轉角90°，掃描時間約55 s；T1WI 序列采用自旋回波在橫斷位上進行采集，層數(shù)18層，TR 181 ms，TE 1.6 ms，采集矩陣288×100，視野24 cm×24 cm，層厚6 mm，翻轉角80°，掃描時間約50 s；DWI 序列采用平面回波成像在橫斷位上進行采集，層數(shù)18層，TR 2139 ms，TE 81 ms，采集矩陣144×113，視野24 cm×24 cm，層厚6 mm，翻轉角90°，掃描時間約80 s。

對比劑采用0.5 mmol/ml 釓雙胺注射液（歐乃影）經(jīng)肘正中靜脈注射，速度4.0 ml/s，用量10 ml。

1.3 數(shù)據(jù)處理 rs-fMRI 數(shù)據(jù)使用REST-Time Shift Analysis 工具包（https://github.com/K-Z-W/Time_ Shift_Analysis）進行處理。預處理包括：①去除前10個時間點以保證縱向磁化達到穩(wěn)定狀態(tài)，使患者適應掃描產(chǎn)生的噪聲；②時間層校正；③頭動校正；④空間平滑，使用半高寬為6 mm 的高斯核處理；⑤去線性漂移；⑥去協(xié)變量；⑦濾波（0.01～0.08 Hz）。1名患者因頭部移動過大（平動＞3 mm 或轉動＞3°）被剔除。使用全腦平均序列的均值作為參考時間序列，提取每個體素的時間序列，并將這個時間序列分別向前、后移動3個TR（-6 s、-4 s、-2 s、2 s、4 s、6s）。每移動一個TR，計算相應時間序列與參考時間序列的相關值。確定最大的相關值，并將其分配到對應的體素，獲得全腦體素的TSA 參數(shù)圖。

分別由1位神經(jīng)影像專業(yè)副主任醫(yī)師及1位主治醫(yī)師對所有患者的TTP 參數(shù)圖和TSA 結果圖進行雙盲判讀和感興趣區(qū)（ROI）勾畫。以TTP 參數(shù)圖上同一層面大腦中線兩側對稱區(qū)域為標準，將患者分為非缺血組與缺血組，并以所有ROI 內(nèi)兩側TTP 的差值是否＜2 s進行驗證[5]：ΔTTP＜2 s 者納入非缺血組；ΔTTP≥2 s 者納入缺血組。對于非缺血組患者，參照ASPECT評分，在側腦室體層面分別勾畫大腦前動脈皮層區(qū)（A區(qū)）、大腦中動脈M1 段上方前皮質(zhì)區(qū)（M1區(qū)）、大腦中動脈M2 段上方前皮質(zhì)區(qū)（M2區(qū)）和大腦中動脈M3段上方前皮質(zhì)區(qū)（M3區(qū)）作為ROI，補充ROI 的形狀及大小，提取ROI 的TTP 平均值和TSA 延遲時間平均值，并分別與對側同一腦區(qū)相減，得到ΔTTP 和ΔTSA 延遲時間（均為絕對值）[6]。對于缺血組患者，以幕上腦所有層面灌注延遲區(qū)域作為ROI，提取ROI的TTP 平均值和TSA 延遲時間平均值，并分別與對側同一腦區(qū)相減，得到ΔTTP 和ΔTSA 延遲時間（均為絕對值）。

1.4 統(tǒng)計學方法 應用SPSS 22.0 軟件，計量資料以x±s表示。各組患者年齡比較采用獨立樣本t檢驗；患者性別和頸動脈狹窄側別差異比較采用χ2檢驗。所有患者 ΔTTP 和 ΔTSA 延遲時間的相關性采用Spearman 相關分析。P＜0.05表示有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 臨床特征 非缺血組患者平均年齡（66±7）歲，男12例、女5例，左、右側頸動脈狹窄分別有8例、9例；缺血組患者平均年齡（69±9）歲，男12例、女2例，左、右側頸動脈狹窄均7例。兩組患者年齡、性別和頸動脈狹窄側別比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

2.2 腦血流灌注分析 17例（54.8%）未在TTP 參數(shù)圖上發(fā)現(xiàn)明顯缺血，14例（45.2%）發(fā)現(xiàn)明顯缺血。非缺血組中，A區(qū)、M2區(qū)和M3區(qū)的ΔTTP 與ΔTSA 延遲時間呈正相關（r＞0.5，P＜0.05），其中M3區(qū)相關程度最高（r=0.678，P=0.003）。缺血組中，缺血區(qū)ΔTTP與ΔTSA 延遲時間呈正相關（r=0.641，P=0.013；表1、圖1）。

圖1 非缺血組與缺血組各腦區(qū)ΔTTP值與ΔTSA值的相關性分析。A～D分別為非缺血組A區(qū)、M1區(qū)、M2區(qū)、M3區(qū)，E為缺血組

表1 非缺血組與缺血組各腦區(qū)ΔTTP值與ΔTSA值及相關性

2.3 典型病例 典型非缺血患者（圖2）A區(qū)、M1區(qū)、M2區(qū)和M3區(qū)的ΔTTP延遲時間分別為0.07 s、0.50 s、0.16 s和0.11 s，對應腦區(qū)ΔTSA值分別為0 TR、0.32 TR、0.06 TR和0.06 TR。典型缺血患者（圖3）缺血區(qū)包含7568個體素，ΔTTP為3.34 s，ΔTSA延遲時間為1.84 TR。

圖2 男，70歲，非缺血患者，右頸內(nèi)動脈狹窄，狹窄程度約80%。A為感興趣區(qū)；B.TTP 參數(shù)圖上未見明顯的灌注延遲區(qū)，TSA 結果圖灌注延遲區(qū)近似對稱分布于腦室周圍及白質(zhì)區(qū)域，符合健康人腦的延遲分布

圖3 男，65歲，缺血患者，右頸內(nèi)動脈狹窄，狹窄程度約85%。A為感興趣區(qū)；B.TTP 參數(shù)圖可見右側大腦半球廣泛低灌注，TSA 結果圖顯示缺血區(qū)域和程度與TTP 相比均有較好的相關性

3 討論

在由缺血引起的腦卒中病例中，約20%由顱外動脈狹窄引起，以頸動脈狹窄最常見[7]。頸動脈狹窄所致顱內(nèi)腦血流灌注減低不僅是缺血性卒中的危險因素，也是血管性癡呆的重要病因[8-9]。PWI和CTP是目前臨床常用的評估腦血流灌注的方法，均需要注射對比劑；而且CTP 受電離輻射的限制，往往影響對慢性腦血流低灌注患者進行早期有效的干預。本研究利用rs-fMRI 的時間特性，通過TSA 方法對rs-fMRI 進行處理和分析，驗證其與PWI 的一致性，探究無對比劑使用、無電離輻射的前提下評估腦血流灌注的可行性。

TSA 方法是近年來應用rs-fMRI 高時間分辨率的特性，測量大腦灌注并定量計算腦組織灌注延遲的方法，其基本原理是，計算全腦時間序列的均值作為參考時間序列，提取每一個體素的時間序列，并以TR為單位分別將其向前和向后移動，找出相關性最大的對應的TR，并將其分配到該體素上，以得到全腦的TSA 結果圖。如果移位值小于0，提示該體素的BOLD信號存在延遲，反之則存在提前[10]。秦勤[11]研究表明，健康人腦存在BOLD 信號的生理性延遲，主要對稱分布于腦室附近及白質(zhì)區(qū)域，且腦脊液的延遲值大于白質(zhì)，與本研究結果相符。

Ni 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，TSA 方法可以替代DSC-PWI評估亞急性卒中患者的腦血流灌注。TSA 延遲結果與TTP 具有良好的相關性。本研究重點關注慢性腦缺血患者，以TTP 參數(shù)圖作為標準，將31例慢性頸動脈狹窄分為非缺血組和缺血組。ΔTTP值和ΔTSA值在計算過程中均以患者自身作為參照（ΔTTP值以對側腦區(qū)、ΔTSA值以全腦平均時間序列），在很大程度上消除了患者個體之間的差異，使得非缺血組和缺血組患者之間的數(shù)值具有可比性，即缺血組患者缺血區(qū)的ΔTTP值和ΔTSA值均顯著高于非缺血組的所有腦區(qū)。由于非缺血組患者不存在明顯的灌注異常區(qū)，本研究參照ASPECT評分，在側腦室體層面分別選取A區(qū)、M1區(qū)、M2區(qū)和M3區(qū)作為ROI。臨床上常以對稱腦區(qū)TTP 增高作為判斷灌注延遲的依據(jù)，因此對TSA 結果進行了類似的處理，使其在臨床意義上與TTP 保持一致。結果發(fā)現(xiàn)，在非缺血組中，A區(qū)、M2區(qū)和M3區(qū)的ΔTTP 與ΔTSA 延遲時間呈正相關，其中M3區(qū)相關程度最高；在缺血組中，缺血區(qū)ΔTTP值與ΔTSA值呈正相關。TSA 延遲時間與TTP 間存在較強的相關性，提示TSA 結果可以用于評估頸動脈狹窄患者顱腦血流的灌注情況，與Khalil 等[13]的研究結果類似。M1區(qū)和M2區(qū)ΔTTP 與ΔTSA 延遲時間的相關性相對較低，而A區(qū)和M3區(qū)的相關性較高，可能與ROI 的大小及位置有關。當ROI 面積較小，且更靠近大腦皮層時，其結果更容易受皮層血管影響[14]。同時，由于低灌注區(qū)域的體積和延遲程度不同，其對全腦平均時間序列貢獻的權重也有所不同，可能會使得低灌注區(qū)在TSA 延遲時間數(shù)值上出現(xiàn)波動[15]。

TSA 與DSC-PWI 比較具有明顯的優(yōu)勢：①TSA方法基于rs-fMRI 技術，其成像無需高速靜脈團注對比劑，避免了潛在的對比劑外滲及過敏風險；②TSA結果以患者自身的全腦平均時間序列作為參考，消除了由于循環(huán)功能不全所致對比劑分布偏差。Kroll 等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，rs-fMRI 通過描述功能性和非功能性的神經(jīng)網(wǎng)絡有助于進一步解釋缺血性卒中的病理生理學機制。

本研究也存在一些局限性：①樣本量仍然較??；②僅納入單側頸動脈狹窄患者。今后的研究將在加大樣本量的同時，納入雙側缺血病例，以檢測TSA評估復雜腦缺血的價值。

總之，本研究通過2種方法比較頸動脈狹窄患者腦血流灌注評估效果發(fā)現(xiàn)，基于BOLD-fMRI 的TSA方法與DSC-PWI 的TTP 參數(shù)具有良好的相關性，可以用于評估頸動脈狹窄致慢性腦缺血患者的早期腦血流灌注。