三维梯度回波血管成像与PWI在缺血性脑卒中的应用研究

赵莲萍，凌雪英，高 伟，刘晓丹，黄 力

缺血性脑卒中(acute ischemic stroke)是常见的脑血管病，致残率高，评价缺血脑组织的血流动力学改变对卒中的诊治有重要参考价值。临床常用MR灌注成像评价脑血流动力学改变，随着梯度回波技术的发展，近来不少作者利用该技术在研究中发现脑梗死后小静脉的异常改变[1-4]，但这种小静脉的变化与灌注成像的关系，尚未见文献对此予以统计。本文利用动态磁敏感对比增强(dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion weighted MR imaging,DSC-PWI)灌注来评价缺血脑组织的血流灌注状态，以三维梯度回波血管成像(3D T2 star weighted angiography，3D SWAN)观察缺血病灶周围的小静脉改变，对比分析两者之间的联系。

1 材料与方法

1.1 一般资料

纳入缺血性脑梗死患者29例(男17例，女12例)，年龄33～88岁(平均年龄64岁)，起病3小时～7天，其中10例患者在治疗一周左右复查头颅MR，共39例次MR扫描。纳入标准：①单侧大脑半球梗死灶，病灶直径大于1 cm，②排除出血性脑卒中，③排除小脑、脑干等部位脑梗死者，④可配合MR扫描，顺利完成以下MR扫描序列者：T1WI、T2WI、3D SWAN、DSC-PWI。

1.2 MR扫描方法

MR检查采用GE Signa 1.5T MR扫描仪，梯度场切换率为120 mT/ms，8通道头颈联合线圈。扫描参数见表1。DSC-PWI使用马根维显对比剂(1 ml含钆喷酸二葡甲胺469.01 mg)，0.2 mmol/kg，5 ml/s团注。MR扫描各序列的详细参数见表1。

1.3 图像后处理

原始数据用GE ADW 4.2工作站Functool软件处理，DSC-PWI数据通过灌注分析软件可算出相对脑血容量(relative cerebral blood volume，rCBV)、相对脑血流量(relative cerebral blood fl ow，rCBF)和平均通过时间(relative mean transmit time，rMTT)参数图。3D SWAN数据经最小密度投影(minimum intensity projection)重建为minIP图，观察病灶周围小静脉显示化。根据DSC-PWI血流参数图将患者病侧的血流灌注状态判断为以下四种状态[5]：①侧支循环建立(rMTT延长，rCBV增加或正常)，②再灌注(rMTT缩短或正常，rCBV增加、rCBF轻度增加或正常)，③过度灌注(rCBV、rCBF显著增加)和④灌注不足(rMTT延长，rCBV减少，rCBF明显减少)，为便于统计分析，将侧枝循环建立、再灌注和过度关注合并为灌注增加；经两名有经验的神经放射学医师以对侧大脑半球小静脉为参照，将3D SWAN序列上病灶周围小静脉显示化判断为相对显示多、粗、黑与相对显示稀、细、浅两种(小静脉变化以两个层面以上改变为标准)。

1.4 统计学方法

采用四格表资料的卡方检验进行统计学分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

39例次缺血性脑梗死患者中，26例次病灶周围小静脉显示多、粗、黑，有23例次血流灌注增加，其中19例次血流灌注呈侧支循环建立(图1～5)，1例再灌注，3例次过度灌注；3例次灌注不足；13例次病灶周围小静脉显示稀、细、浅，其中3例次血流灌注状态呈侧支循环建立，9例次灌注不足状态(图6～10)，1例再灌注，无过度灌注(表2)。经四格表资料的卡方检验，病灶周围小静脉改变与血流灌注状态之间的差异有统计学意义(P＜0.05)。

表1 MR扫描参数Table 1 MR scan parameters

表2 39例次缺血性脑梗死患者3D SWAN小静脉改变与DSC-PWI灌注状态Table 2 The vessels changes on 3D SWAN and perfusion manifestation of 39 person-time

3 讨论

3.1 缺血性脑卒中的血流动力学变化

各种原因引起脑血管狭窄/闭塞均可致相应供血区的脑组织缺血，部分患者血管可再通，使局部脑组织血流再灌注，若灌注过度将导致再灌注损伤，甚至梗死后出血性转化，部分病例由于颅内外多种侧支循环的存在[6]，可以导致不同程度的代偿特定区域的灌注不足。脑血管的狭窄/闭塞程度与相应的侧支循环开放程度及建立速度都是影响局部脑组织灌注的因素。一般认为，起病越急，闭塞血管的管径越粗大，侧支循环不能及时建立，脑组织发生缺血坏死越严重；反之，闭塞发生的速度越慢，可以逐渐建立有效而充分的侧支循环，闭塞血管供血区灌注可代偿，脑组织损害程度轻，预后越好[7-9]。除此之外，侧支循环的形成与血管的先天发育状况、血压、血液黏度及侧支代偿血管的血流量等相关。侧支循环包括一级侧支循环即Willis环的前、后交通动脉和次级侧支循环如软脑膜支吻合、皮质内血管吻合、硬膜与软膜血管间的吻合、硬膜血管间的吻合、颅外血管的吻合等，均在很大程度上决定了缺血脑组织的残余灌注。尽管侧支循环对脑梗死患者的预后具有重要意义，但有时也有一定的负面影响，尤其当大面积脑梗死伴丰富侧支循环而治疗不当时[10]，容易导致梗死后出血性转化。

3.2 3D SWAN病灶周围小静脉变化与DSC-PWI灌注状态的关系分析

三维梯度回波血管成像(three-dimensional T2 star weighted angiography，3D SWAN)一种快速三维采集、薄层重建的梯度回波血管成像技术，与磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging，SWI)类似，均是基于T2*技术，不使用180°射频脉冲，其图像可充分显示组织之间内在的磁敏感特性的差别，脑组织中的顺磁性物质会导致组织的磁性产生变化，使不同磁敏感度的物质在3D SWAN上可以区别出来，如静脉血、血红蛋白产物及铁离子等。3D SWAN经最小密度投影重建后去除动脉信号，静脉显示为低信号，本研究采用该序列观察缺血性脑梗死病灶周围的小静脉变化。正常脑小静脉在3D SWAN上呈两侧大脑半球对称分布、走行自然条状信号影，脑缺血后由于缺血灶周围的血流动力学改变和代谢变化，相应区域脑小静脉也会随之发生一定的改变。陈家祥等[1]对126例脑缺血患者进行SWI扫描，在缺血病灶内发现增粗的低信号异常血管。有研究者认为这种梗死灶内部或周围静脉血管的变化主要与血中的去氧血红蛋白含量变化相关[2,3]，去氧血红蛋白含量越高，血氧水平越低，相位变化越大，小静脉与周围脑组织间的影像对比越好，反之则反。SWI静脉血管的多少反映了局部大脑氧代谢率高低与局部脑血流的快慢的比率，大脑氧代谢率高，血流缓慢，脑静脉血管显示多，反之减少[4]。高明勇等[4]以SWI结合MR灌注对18例脑梗死患者进行分析，发现梗死灶内或周围静脉发生异常，同时其MR灌注亦有不同表现，但未进行统计学分析。本文对39例次脑梗死患者的3D SWAN小静脉改变与DSC-PWI表现进行对比分析，并追踪观察部分病例的治疗后改变。本组资料中，26例次病灶周围小静脉显示多、粗、黑，有23例次在DSC-PWI表现为血流灌注量增多(19例次呈侧支循环建立，1例次再灌注，3例次过度灌注)，其中5例次入院时MR灌注表现为病灶周围侧支循环建立，SWAN示相应区域小静脉显示多、粗、黑，治疗1周左右复查时，SWAN显示梗死周围区域小静脉仍粗于对侧，PWI示MTT逐渐恢复正常，MTT参数图所示的异常灌注区明显较前缩小。13例次梗死灶周围小静脉显示稀、细、浅，9例次呈灌注不足，其中1例治疗1周后复查，PWI仍示MTT延长，CBF低于对侧，MTT参数图所示的异常灌注区未见明显缩小。因此，笔者推测，病灶周围小静脉显示多、粗、黑可能是预后较好的一个征象，尽管梗死周围区域脑组织处于供血不足状态，但是氧代谢仍活跃，导致摄氧分数(oxygen extraction fraction，OEF)增加，局部毛细血管和小静脉内的去氧血红蛋白浓度增加，因去氧血红蛋白具有顺磁性效应，导致SWAN信号降低；而梗死灶周围小静脉显示稀、细、浅，可能提示预后不良，这种征象可能是因为梗死灶周围区域脑组织缺血、脑细胞功能明显受损导致氧代谢降低甚至停止，局部毛细血管和小静脉内缺乏去氧血红蛋白，不能引起SWAN的磁性改变。然而在本研究中，尚存在7例次不同表现的病例，3例次病灶周围小静脉显示多、粗、黑者呈灌注不足状态，其中2例次为大面积脑梗死并累及皮层，1例为33岁不明原因脑梗死的青年患者；4例次病灶周围小静脉显示稀、细、浅者血液灌注量增加(3例次侧支循环建立状态，1例次再灌注)，其中3例次伴有梗死后出血性转化。本组资料经四格表资料的卡方检验，病灶周围小静脉改变与脑组织血流灌注状态的差异有统计学意义(P＜0.05)，提示这两者之间存在关系。

3.3 总结

缺血性脑梗死病灶周围小静脉的改变间接体现了缺血脑组织的血流动力学状态，小静脉显示多、粗、黑者可能提示局部脑组织血流灌注量增加(如梗死后侧支循环建立)，可能是预后较好的一个征象，但对存在严重缺血性损伤的患者在这种状态下需慎用溶栓药/抗凝药，以防梗死后出血性转化；小静脉显示稀、细、浅者与梗死后灌注不足相关，可能反映脑组织严重缺血，脑细胞功能明显受损，预后不佳。大面积脑梗死并累及皮层、梗死后出血性转化可能会影响小静脉改变对灌注状态评价的准确性。

本组病例仅纳入单侧大脑半球缺血性脑梗死的患者，以使3D SWAN和DSC-PWI序列可以自身相对正常的对侧大脑半球为参照，观察缺血侧大脑半球的小静脉变化和血流灌注状态；所有数据均经两名有经验的神经放射学医师读片作出判断，意见不一致时经讨论协商决定，减小了观察者偏倚。目前，关于缺血性脑梗死患者3D SWAN病灶周围小静脉改变与DSC-PWI灌注状态之间的联系，在公开文献中尚未见报道，需要大样本临床资料来证实，病灶周围小静脉改变对预后的价值也值得进一步研究。

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