大面积脑梗死再灌注损伤的磁敏感加权成像与临床对照研究

张 清，杨志宏，伍建林，张竞文，苗延巍

脑梗死再灌注损伤是脑梗死治疗过程中的继发改变，其中梗死后出血是最为重要的病理改变之一。以往对脑梗死后出血的检测主要依赖于CT检查，但其敏感性、特异性仅为63.0%和57.7%[1]。研究表明MRI可检出所有超急性期及急性期的梗死后出血[2]，在急性脑梗死后T1WI增强检查出现脑实质强化是提示即将出血的重要征象，但不能预测出血的程度，显示微小出血灶不敏感。磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging, SWI)是一种更新的T2*技术，对小静脉及血液代谢产物极为敏感[3]，对于显示脑梗死后出血比CT和常规MRI更加有效。本研究通过对21例大面积脑梗死患者的SWI检查及随访，旨在探讨SWI新技术在脑梗死再灌注损伤等方面的临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

收集2007年7月－2008年3月期间经临床和影像确诊的21例脑梗死患者的MR检查资料。按照Adamas标准[4]，梗死灶面积＞3 cm2，并累积两个以上解剖部位的大血管主干供血区的脑梗死称为大面积脑梗死，本组21例均符合标准且纳入本研究。其中男14例，女7例，年龄20～83(平均60岁)。依发病时间分以下五期：超急性期3例(发病后6小时内)，急性期7例(7～24小时)，亚急性期5例(1～7天)，稳定期4例(8～14天)；慢性期2例(大于15天)。所有病例在MR检查期间均行营养血管神经(胞二磷胆碱1 g，qd)和抗血小板聚集药物治疗(阿司匹林100 mg，qn)，未行溶栓治疗。

1.2 方法

1.2.1 NIHSS评分：采用美国国家健康研究所脑卒中分级量表(National Institutes of Health stroke scale，NIHSS)，由神经内科主治医师对所有21例患者的临床症状与状态进行评分。

1.2.2 MR成像方法：应用美国GE Signa HD 1.5 T Echospeed磁共振扫描仪。采用8通道头部表面线圈，MR扫描序列包括：自旋回波(SE)矢状位T1WI、轴位T1WI、FSE T2WI、扩散加权成像(DWI)和磁敏感加权成像(SWI)。显示脑梗死患者自发性出血的程度和小血管的数目。

1.2.3 SWI数据处理及测量：将SWI采集的原始数据传输到GE Adw 4.3工作站应用SWI和Functool软件对图像进行处理。MR图像观察内容包括：脑梗死内有无出血、出血面积及梗死区周围小血管数量与大小。应用SPIN(signal process in neuroimaging，美国Wayne State University提供)专业软件测量SWI显示的梗死区出血面积与最大梗死面积的比值以及周边微小血管数量。

1.2.4 统计学分析：应用SPSS 16.0统计学分析软件，对大面积脑梗死后有无出血、出血量的程度及周围微小血管的显示程度，与临床NIHSS评分变化进行Spearman相关性分析，以P＜0.05为有统计学意义。

2 结果

2.1 大面积脑梗死再灌注损伤出血程度与NIHSS评分相关性

本组21例大面积脑梗死病例随诊中，16例（76.2%）发生自发性梗死后出血，其中重度出血者4例，占25.0%；中度出血者有5例，占31.3%；轻度出血者7例，占43.8%，见表1。经Spearman相关性分析，脑梗死后重度出血程度与临床NIHSS评分的变化有良好的正相关性(rs=0.765, P=0.001)(图1、2)。

表1 大面积脑梗死后自发性出血程度与相应NIHSS评分结果(n=16)

2.2 大面积脑梗死灶周围小血管显示程度与NIHSS评分相关性

本组21例大面积脑梗死病灶周围有14例显示低信号的小血管影，占67%，在SWI上观察尤为清晰和明显，呈弯曲和/或扩大的线与条状低信号影。

根据显示血管数目和粗细将其分为3度：II度为明显显示，血管数目＞10条，且直径大于对侧小血管；I度为轻度显示：血管数目1～10条，血管直径与对侧相仿；0度为未显示。本组病例中表现为II度者有10例(47.6%)，I度者有4例(19.0%)，0度者为7例(33.3%)(见表2和图3)。本组小血管显示程度与临床NIHSS评分值的Spearman相关分析无显著相关性(rs=0.408, P=0.066)。

表2 大面积脑梗死灶周围小血管显示程度与NIHSS评分结果(n=21)

3 讨论

3.1 脑梗死后再灌注损伤的机制与表现

脑梗死后再灌注损伤是指发生脑梗死后一定时间内，梗死组织的血液重新恢复供应，其功能不仅没有恢复，却出现更加严重的脑功能障碍，称之为脑梗死后再灌注损伤(cerebral ischemic reperfusion,CIR)[5]。CIR在解剖形态学上主要表现为梗死后周围水肿和梗死后出血，其中梗死后出血是最为严重的表现，也是临床治疗所必须关注的问题。

CIR发病机制主要与自由基的生成、细胞内钙超载、兴奋性氨基酸毒性、白细胞的浸润、血小板和补体的激活等导致内皮细胞损伤，微血管结构发生改变，梗死后血流的过度灌注以及血脑屏障的破坏等有关[6]。大面积脑梗死后由于脑水肿，特别是血管源性水肿，使脑梗死周围毛细血管受压而发生缺血坏死，血管内皮破损，随着侧支循环的开放，已经发生坏死的毛细血管破裂引起梗死周边斑点片状出血[7]。本研究21例大面积脑梗死中有16例均可见不同程度出血，多发生在梗死灶周边皮质区及皮质下脑组织，且呈斑片状融合。

CIR所致脑出血分为自发性出血和医源性出血两种。前者是脑梗死在病变自然演变过程中出现的，影像学显示其发生率为50%；病理资料显示有50%～70%栓塞性脑梗死灶可发生出血。后者是指急性脑梗死在溶栓过程中发生的出血，发生率为5.6%～43.3%。一般在3～6小时以内的超急性期脑梗死适合进行溶栓治疗，但实际上许多患者往往超过了该时间窗，多不能进行溶栓治疗，故CIR所致的自发性出血更多见。本组收集21例大面积脑梗死患者均未使用溶栓药治疗，自发性出血有16例，占76.2%，较文献报道偏高，可能与SWI对出血极为敏感有关，本组多为轻中度出血，多位于皮质下及邻近脑实质，可能与侧支循环大多属于柔脑膜皮质血管有关。

3.2 SWI显示脑梗死灶微小出血及定量评价出血程度

脑梗死微量出血的存在可能增加溶栓治疗或使用其他强烈的抗凝药物引起出血的风险性，因此，及早明确是否伴有出血对临床治疗用药的选择是至关重要的[8]。本组病例中，在大面积脑梗死的急性期，SWI即可发现粟粒状多发微小出血灶，在亚急性期随访发现病变扩大融合，临床症状加重，临床NIHSS评分也增加，因此，笔者认为显示多发微小出血的患者应停止进行溶栓治疗，慎用强烈抗凝药物，以预防出血面积的扩大而加重脑功能损伤。本研究还发现多数CIR所致的自发性出血并不影响患者的神经功能的恢复，这些出血多为轻中度出血(12例，占75.0%)，出血部位多位于皮质及皮质下脑组织，以及豆纹动脉分布的基底节区，其出血量往往小于梗死面积的1/3，无明显占位效应。这说明早期斑点状出血属于局部血流的再灌注，是血管再通的表现，从而判定此时局部缺血的脑组织有部分存活[9]。因此，急性脑梗死再灌注损伤的自发性单发微小出血灶可能是脑梗死的一个自然演变过程，是血管再通的表现，有利于患者的神经功能恢复。对于多发粟粒状微小出血灶，应密切观察，可能是弥漫性出血倾向的表现。多发微小出血可形成斑片状融合，并伴有一定的占位效应，会加重患者的临床神经症状，易造成更多的脑梗死后遗症。本组16例自发性梗死后出血中有4例为重度出血，其出血面积大于梗死灶最大面积的30%，有轻中度占位效应，临床NIHSS评分增高2～3分，并且出现无炎症性发热、头痛、躁动以及情绪障碍等症状。在对其随访过程中，发现部分出血可吸收、减少，最后形成的含铁血黄素沉积范围减小，另外，多量出血往往伴有脑梗死后遗症的出现，除神经功能障碍外，还多伴有抽搐、性格改变等症状。

3.3 SWI显示与评价脑梗死灶周围微小血管

动物试验显示在脑缺血发生以后，病变周围侧支循环可以迅速建立，部分血流可迅速恢复而形成缺血局部的高灌注[10]。及早有效的侧支循环的建立，再灌注的形成，有利于挽救缺血半暗带，使得缺血区域得到血液再供应, 以增加氧和其他营养物质，同时也能带走缺血组织产生的代谢产物，如自由基、酸性产物、炎性因子等，以达到保护神经细胞的作用，另外，再灌注可将药物包括对抗再灌注损伤的药物带到病灶区内，以达到治疗的目的[11]。然而，持续高灌注最终亦会导致脑梗死。因此，对脑梗死后周围的血管侧支循环监测具有重要的临床意义。

本组病例中，SWI发现有14例在超急性期、急性期和亚急性期梗死灶的周围出现小血管影，SWI和Phase图像均呈低信号影，多位于侧脑室和皮质周围，随访发现有微小血管明显显示的病例，其临床NIHSS预后评分较轻度和无微小血管显示的略好，虽然统计学无明显差异(rs=0.408，P=0.066)，但笔者认为可能是本研究样本量较少，选择的患者病情相对都较轻有关系。另外，笔者还发现这些微小血管在伴有再灌注损伤引发出血后不再显示，提示这些微小血管参与了病变周围的侧支循环，是属于脑梗死后血流再灌注的一个组成部分，表现了梗死后脑血流动力学的一个状态。这些微小血管在SWI上显示的原因可能为：①急性脑梗死后，局部血氧饱和度明显降低，去氧血红蛋白增多，促使其微小血管显影；②急性脑梗死后，由于血流动力学改变，使周围小血管血流速度减慢，从而在SWI上显示；③急性脑梗死后，侧支循环的建立多位于皮质区，多是柔脑膜皮质的侧支循环血管，其流速慢且局部组织血氧饱和度减低，从而得以显示。随着柔脑膜皮质侧支循环的建立，梗死区缺血组织部分再灌注形成，加上血脑屏障的破坏，从而导致再灌注损伤，并发梗死后出血。梗死后出血的量与患者的年龄、梗死的时间、患者基础血管疾病等有关系[12]。梗死后再灌注损伤导致的自发性出血，是血管再通的表现，因此，随着血管的再通，梗死周围血管的血流动力减小，血流流速恢复正常，血氧饱和度有所提高，导致这些微小血管显影的消失。通过本组病例，笔者认为SWI能够监测急性脑梗死病变区周围的侧支循环，为临床治疗及预后判断提供有价值的信息。

3.4 对脑梗死预后的评价

由于SWI的高磁化敏感性，不仅可以显示脑梗死病灶周围的静脉和血流缓慢的小血管，还可以显示较大血管内的血栓。在本组大面积脑梗死病例中，部分病例在超急性期、急性期和亚急性期病灶SWI即显示沿大血管主干走行的信号缺失影，考虑是血栓本身和血管阻塞导致远端的低血流量相关的动脉血氧饱和度降低所致。该低信号影在稳定期和慢性期消失，部分呈等信号，反映了血栓内去氧血红蛋白成分机化、吸收和胶质增生的过程，同时也可能是部分血管再通导致局部血氧饱和度有所恢复，从而使梗死血管走行区的低信号影消失。因此，SWI有望成为无创评价脑梗死发生、发展与预后的影像学有效手段。

由于本组各期随访病例数较少，且患者病情相对较轻，部分研究结果需进一步增加病例和动物实验证实。此外，SWI检测脑出血时，磁敏感效应产生的信号不仅由去氧血红蛋白产生，还有其他原因如脑组织内铁和神经胶质增生等，因此增加了SWI信号表现评价的复杂性。但SWI对血氧水平的变化和微量出血的敏感性和相对有效性，将在临床脑梗死患者的定量诊断评价、治疗随访以及判定预后等方面发挥重要的作用。

[1]Berger C, Fiorelli M, Steiner T, et al.Hemorrhagic transformation of ischemic brain tissue, a symptomatic or symatomatic? Stroke, 2001, 32(6): 1330-1335.

[2]Arnould MC, Grandin CB, Peeters A, et al.Comparison of CT and three MR sequences for detecting and categorizing early (48 hours) hemorrhagic transformation in hyperacuter ischemic stroke.AJNR Am J Neuroradiol,2004, 25(6): 939-944.

[3]Haacke EM, Xu Y, Cheng YC, et al.Susceptibility weighted imaging (SWI).Magn Reson Med, 2004, 52(3):612-618.

[4]Adams HP Jr, Bendixen BH, Kappelle LJ, et al.Classification of subtype of acute ischemic stroke.Definitions for use in a multicenter clinical trial.TOAST Trial of Org 10172 in Acute Stroke Treatment.Stroke,1993, 24(1): 35-41.

[5]Larrue V, von Kummer R, Müller A, et al.Risk factors for severe hemorrhagic tranformation in ischemic stroke patients treated with recombinant tissue plasminogen activator, a secondary analysis of the European-Astralilasian acute stroke study (ECASS Ⅱ).Stroke,2001,32(2): 438-441.

[6]Pan J, Konstas AA, Bateman B, et al.Reperfusion injury following cerebral ischemia: pathophysiology, MR imaging, and potential therapies.Neuroradiology, 2007,49(2): 93-102.

[7]Trouillas P, von Kummer R.Classification and pathogenesis of cerebral hemorrhages after thrombolysis in ischemic stroke.Stroke, 2006, 37(2): 556-561.

[8]Sehgal V, Delproposto Z, Haddar D.Susceptibilityweighted imaging to visualize blood products and improve tumor contrast in the study of brain masses.J Magn Reson Imaging, 2006, 24(1): 41-51.

[9]Vernooij MW, Ikram MA, Wielopolski PA, et al.Cerebral Microbleeds: Accelerated 3D T2*-weighted GRE MR Imaging versus Conventional 2D T2*-weighted GRE MR Imaging for Detection.Radiology, 2008, 248(1): 272-277.

[10]Schaffer CB, Friedman B, Nishimura N, et al.Two-photon imaging of cortical surface microvessels reveals a robust redistribution in blood flow after vascular occlusion.PLoS Biol, 2006, 4(2): 258-270.

[11]Li P, Murphy TH.Two-photon imaging during prolonged middle cerebral artery occlusion in mice reveals recovery of dendritic structure after reperfusion.J Neurosci, 2008,28(46): 11970-11979.

[12]Kastrup A, Gröschel K, Ringer TM, et al.Early disruption of the blood-brain barrier after thrombolytic therapy predicts hemorrhage in patients with acute stroke.Stroke,2008, 39(8): 2385-2387.