FLAIR、DWI联合MRA在脑梗死中的应用研究

李伟 龙晚生 陈曼琼 罗学毛 吴国昌 何义改 广东省江门市中心医院放射科 (江门 529030)

FLAIR、DWI联合MRA在脑梗死中的应用研究

李伟 龙晚生 陈曼琼 罗学毛 吴国昌 何义改 广东省江门市中心医院放射科 (江门 529030)

目的：比较常规磁共振成像(T2WI、T1WI)、液体衰减反转恢复成像(FLAIR)、磁共振弥散加权成像(DWI)和磁共振血管成像(MRA)对早期脑梗死的价值。方法：72例早期脑梗死患者，包括超急性期 23例 ，急性期 49例。全部患者行脑常规MRI、FLAIR、DWI和 3D-TOF-MRA检查。结果：23例超急性期脑梗死的 DWI、 常规MRI、FLAIR和 3D-TOF-MRA的阳性检出率分别为 100%、0%、39.1%和78.2%； 49例急性期脑梗死的 DWI、常规MRI、FLAIR和 3D-TOF-MRA阳性检出率分别为 100. 0%、83.7%、91.8%和 80. 0%。DWI扫描发现脑梗死发病<6小时、6～24小时、24～72小时病灶ADC值分别为0.34 ±0.03、0.41 ±0.03、0.45 ±0.04，与对侧正常脑组织ADC比较有显著性差异(P<0.05)。结论：在早期尤其是超急性期脑梗死诊断方面，DWI优于常规MRI、FLAIR和3D-TOF-MRA；FLAIR优于常规MRI ，对皮层和脑室旁病灶显示更佳；FLAIR、DWI联合 MRA能够提供更丰富的诊断信息。

脑梗死 磁共振成像 磁共振血管成像 液体衰减反转恢复成像 磁共振弥散加权成像

脑血管疾病是造成人类死亡和致残的重要病因，也是老年人认知障碍的主要原因 ，其发病率有继续上升的趋势。脑血管疾病中75%是缺血性脑血管疾病。对发病 3 h 内的急性脑梗死及时有效的治疗，在降低致残率、病死率 ，改善患者生存质量及长期预后方面已获得肯定。随着影像学的发展，脑梗死早期诊断的敏感性和准确性有了明显提高。

FLAIR成像采用反转恢复脉冲序列消除CSF信号，及采用长TE获得重T2加权像。反转时间的选择，保证既消除CSF信号，又允许脑组织恢复磁化。由于FLAIR序列消除了CSF对病变显示的影响而使病灶的检出率大大提高，尤其对脑表面及脑室周围的病变。由于CSF信号被消除后，病变组织成为图像中最亮的部分，因此病灶显示的清晰度也优于SE T2加权像。

磁共振弥散加权成像(DWI)基于水分子的自由运动，是唯一能反映水分子弥散特性的成像技术。由于一些病理变化能够改变脑的弥散特性， 因此DWI能够根据水分子的弥散特性改变显示和判断组织的病理改变 对病变进行定性和定量分析。对超急性期脑缺血有高度的敏感性、特异性和准确性。

3D-TOF-MRA基于饱和、流入增强、流动去相位效应，将预饱和带置于3D块上端以饱和静脉及反向动脉，脑动脉未被饱和而产生MR信号。可无创性的显示急性脑梗死患者病变血管的数目、部位、狭窄程度和侧支循环建立情况。

FLAIR、DWI 和MRA 已成为对急性脑梗死进行影像学评价的重要方法。本文通过对72例早期脑梗死患者行FLAIR、DWI 和MRA 检查，探讨三者联合应用在急性脑梗死中的临床价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

2008年10月～2010年5月神经科住院和门诊的72例脑梗死患者，男45例，女27例，年龄46 ～81岁，平均( 58.9 ±8. 8)岁。临床表现为颈内动脉/椎2基底动脉系统缺血症状，包括患侧肢体无力、瘫痪、感觉障碍、失语、头晕、恶心、呕吐和共济失调等。发病后6 h内(超急性期)者23例，6～72 h (急性期)者49例，其中6～24 h者22例， 24～72 h者27例。所有患者均经CT检查排除脑出血。

1.2 仪器与方法

采用Philips Achieva 1.5T 双梯度MR扫描仪，梯度场强66mT/m和33mT/m，梯度切换率90mT/m/s 和180mT/m/s，头颅SENSE正交鸟笼式线圈行MRI检查。72例均行常规MRI、FLAIR、EPI-DWI以及3D-TOFMRA检查。

常规MRI检查：T1W I行轴位、冠状位及矢状位扫描，TR/TE= 690/15 ms，矩阵192×256，FOV 23cm，激励次数2，层厚5mm，间距1mm，层数20；FSE序列T2W I行轴位扫描，TR/TE = 4200/90ms，矩阵192 ×256，FOV 23 cm，激励次数1，回波链长度16，层厚5mm，层间距1mm，层数20。

FLAIR检 查：T2W 序 列 轴 位 扫 描， TR/ TE=11000/135ms，TI =1800 ms，矩阵256×256，FOV 23cm，层厚5mm，层间距1mm，层数20。

DWI检查：采用SE 序列单次激发回波平面成像，轴位扫描，TR/ TE=2000/70ms，矩阵256×256，翻转角90˚， FOV23cm，激励次数2，b1=0s/mm2，b2=1000s/mm2 ，扫描时间为0min22s，层厚5mm，层间距0mm，层数20。分别在层面选择、相位编码和频率编码3个方向施加扩散敏感梯度。DWI 原始图像通过机器自配工作站软件自动生成ADC 图。

3D-TOF-MRA检查：轴位扫描，TR/TE=19/3.5ms，激励次数1，偏转角20˚， 单个3D块，层厚1mm，间隔-0.6 mm，160～180层，范围包括整个Willis环、大脑前、中、后动脉主干及其主要分支。扫描时间4 min25s，扫完毕后进行MIP后处理重建。

1.3 数据处理

选取感兴趣区( regions of interest , ROI) ，单一病灶患者选用病灶最大层面，多病灶患者选取最大病灶的最大层面，然后选取病灶中心5×5 像素大小区域为感兴趣区，注意避开血管和脑沟。同时取其对侧相应部位为健侧感兴趣区。如对侧相应部位有异常信号，避开并选取离其较近的一点为ROI。然后测定各自的ADC 值，每例均重复3 次， 取平均值。利用病灶的ADC 值与对侧的ADC 值计算rADC值( relative apparent diffusion coefficient, rADC)：rADC = (ADC患侧/ADC对侧)×100%。

将患者DWI上病灶按照所在位置分为前循环和后循环两类。前循环包括颈内动脉、大脑前、中动脉； 后循环包括椎- 基底动脉、大脑后动脉、小脑上动脉、小脑前下动脉、小脑后下动脉。目标血管按Heiserman[13]提出的分类法分成三级：正常、狭窄(管径< 正常伴信号部分丢失，但远端可见血流信号)、闭塞(盲端， 远端无血流信号)。

分别计算常规MRI、FLAIR、DWI和MRA检查的阳性检出率。依据MRI梗死面积将脑梗死分为2类[1]：大面积脑梗死(≥1.5cm2)和腔隙性脑梗死(<1.5 cm2)，并与MRA各种异常表现比较。

1.4 统计学处理

采用SPSS 13.5 软件，数据以 ±s表示，病灶中心ADC 值与健侧相应部位ADC 值作配对t 检验； 不同时间段的ADC 值、rADC 在方差齐性检验后采用单因素方差分析。所有检验效能采用P < 0.05。

2 结果

2.1 早期脑梗死常规MRI、FLAIR、DWI表现

72例脑梗死患者病灶分布为额叶2 例、 颞叶4例、枕叶5例、 丘脑5 例、基底节6 例、半卵圆中心4 例、小脑8例、 脑干9例、多发病灶29 例。其中大面积病灶26 例。其中有25例伴有陈旧病灶。

23例超急性脑梗死中，常规MRI、FLAIR、MRA、DWI分别检出0、9、18、23例，灵敏度为0%、39.1%、78.2%、100.0%；49例急性脑梗死中，常规MRI、FLAIR、MRA、DWI分别检出41、45、38、49例，灵敏度为83.7%、91.8%、77.6%、100.0%(表1)。9例超急性期脑梗死FLAIR序列显示右侧颞顶叶或基底节区稍高信号灶。45例急性期脑梗死FLAIR序列显示基底节区、大脑皮层、小脑或脑干梗死灶。49例急性期脑梗死中，DWI异常高信号与T2WI异常高信号面积相等或相似者32例，DWI异常面积大于T2WI者11例，DWI异常面积小于T2W I者6例。FLAIR序列与FSE序列T1WI、T2WI所示病灶范围基本一致，FLAIR序列显示病灶边界较FSE序列T2WI清晰，脑皮层和室管膜旁病灶在FLAIR序列上显示更清晰。患者甲为男性，38岁，左下肢麻木无力1d，其FLAIR、DWI和MRA扫描见图1；患者乙为女性，73岁，右下肢麻木无力6d，头晕2d。其FLAIR、DWI和MRA扫描见图2。

表1 早期脑梗死常规MRI、FLAIR、DWI、MRA检出率比较

2.2 MRA表现与脑梗死类型的关系

脑MRA异常表现有3种类型：①动脉闭塞，表现为动脉血流中断和远端不显影； ②动脉狭窄，表现为动脉腔节段性狭窄，其远端分支减少或显影差，少数动脉表现为该段动脉血流中断，但其远端动脉仍显影；③动脉硬化，主要表现为动脉管腔粗细不均，边缘欠光整，呈串珠样改变。26例大面积脑梗死的MRA表现为动脉闭塞15例、动脉狭窄9例、动脉硬化2例和正常0例；46例腔隙性脑梗死的MRA表现为动脉闭塞4例、动脉狭窄15例、动脉硬化14例和正常13例(表2)。大面积脑梗死MRA发现脑动脉异常高于腔隙性脑梗死( P <0.05)。

表2 MRA异常表现与MRI脑梗死类型的关系

2.3 各期脑梗死病灶ADC与rADC值

DWI扫描发现脑梗死发病<6h、6～24h、24～72h病灶ADC值分别为0.34 ±0.03、0.41 ±0.03、0.45 ±0.04，与对侧正常脑组织ADC比较有显著性差异(P<0.05)(表3)。

表3 不同时段脑梗死灶的ADC值及rADC值

图1 为患者甲FLAIR、DWI、MRA扫描。图1A为FLAIR扫描，显示右侧脑室周围片状高信号；图1B为DWI扫描，显示右侧脑室周围片状高亮信号；图1C为MRA扫描，显示右侧大脑中动脉狭窄

图2 为患者乙FLAIR、DWI、MRA扫描。图2A为FLAIR扫描，显示双侧脑室周围脱髓鞘病变，左侧脑室旁小片状急性缺血灶与脱髓鞘相同，易混淆；图2B为DWI扫描，显示左侧脑室周围小片状高亮信号,不同于脱髓鞘；图2C为MRA扫描，显示左侧大脑中动脉狭窄

3 讨论

3.1 FLAIR在急性期脑梗死中的价值

FLAIR序列利用不同组织的T1弛豫时间不同，使翻转时间接近自由水的T1弛豫时间，从而使脑脊液(CSF)在90˚射频脉冲作用时纵向磁化矢量接近零，几乎不产生信号；而颅内其他组织的T1值明显短于CSF，在90˚射频脉冲作用时纵向磁化矢量已基本恢复，因此可以测到信号，所得图像为自由水信号为零的加权像[2]。由于FLAIR 序列抑制了自由水，故CSF呈低信号，而结合水未被抑制呈高信号。含结合水的病灶与正常脑组织的对比及与CSF的对比均显著增加，使病灶更易被发现。常规SE序列T2WI由于CSF产生的流动伪影以及部分容积效应，使位于大脑皮层、岛叶及脑室旁的小病灶不易显示[6]。本研究组结果发现，9例超急性期脑梗死患者T1WI、T2WI上仅显示为脑组织轻度肿胀和脑沟略变浅、模糊，但信号正常，而FLAIR序列可以看到相应部位呈稍高信号。急性期脑梗死患者中，45例FLAIR序列显示出梗死灶，而常规MRI只发现41例，且FLAIR序列对病灶的显示较T1WI、T2WI更清晰。表明FLAIR序列对皮层及脑室旁病灶的显示优于常规T2WI，FLAIR序列显示病灶的边界也较T2WI清晰。由于FLAIR序列仍然依赖于血脑屏障破坏后血管源性水肿的出现才能检出病灶，因此对超急性期脑梗死病灶检出率较低[7]。本研究组23例超急性期脑梗死患者中只有9例显示异常高信号。再者FLAIR序列对于脑干等部位病变显示不如常规T2WI清楚，所以FLAIR 序列不能完全代替FSE序列，二者应结合应用，以提高病变的检出率。

3.2 DWI在早期脑梗死中的价值

在脑梗死的早期，其主要的病理变化是细胞毒性水肿，细胞外水分子进入细胞内，使细胞内外水分子比例改变，局部细胞内水分子弥散减弱，但总的含水量不变[3]。DWI是惟一能反映分子弥散特性的成像方法，对水分子弥散运动的敏感性达88%～100%， 特异性达86%～100%，尤其是在超急性期脑梗死中，可以发现梗死的组织中常规MR不能发现的早期脑梗死灶[4]。超急性期脑梗死常规T2WI、T1WI无异常变化，说明血脑屏障无明显破坏，无血管源性水肿出现。在急性期，由于出现血管源性水肿，脑梗死灶在T2WI上为异常高信号，T1WI上为低信号，脑梗死ADC值则逐渐回升，在亚急性期，甚至出现假正常化[5]。本研究组结果表明，超急性期脑梗死的ADC值大幅下降，随后在急性期内患侧的ADC值及rADC值逐渐回升，但仍明显低于正常对照侧，与上述观点一致。本研究组结果显示脑颈死6 h内DWI、常规MRI、FLAIR和3D-TOFMRA诊断阳性率分别为100%、0、39.1%和78.2%；脑梗死6～72 h内DWI、常规MR、FLA IR和3D-TOFMRA诊断阳性率分别为100%、83.7%、91.8%和77.6%，表明DWI对早期脑梗死高度敏感[9]。目前对DWI上显示的异常高信号是否可逆有二种观点： ①超急性期脑梗死DWI显示异常高信号，代表梗死已存在，是不可逆的梗死核心[10]； ②超急性期脑梗死DWI所显示异常高信号区域不但包括梗死核心也包括周围缺血半暗带( ischemic penumbra, IP)[11]。T2WI上异常高信号代表最终梗死范围，DWI上病灶与T2WI不匹配区域为IP，这部分DWI异常高信号区域是可逆的。本研究组病例中有11例DWI显示梗死面积大于T2WI，说明有IP存在。

3.3 MRA在早期脑梗死中的临床应用

MRA作为MR常规扫描的补充，现已应用于血管性疾病的筛选检查[5]。MRA应用最广泛的二项技术是时间飞跃法( time of flight, TOF) 和相位对比( phase contrast, PC)法。这二种血管成像技术无需引入任何对比剂，就可获得较高质量的MRA影像，且操作简便易行，对患者无创伤性，使其在某些方面能够替代传统有创的血管造影。TOF血管成像应用最广，分为2D-TOF、3D-TOF法二种。本研究组均采用3D-TOF 法，因为与PC 法相比，TOF法分辨力较高，对较大和较小血管分支的阻塞均能显示。本研究组72例早期脑梗死3D-TOF-MRA发现56例异常，3D-TOF-MRA显示血管病变与MRI所示的脑梗死病变基本吻合。大面积脑梗死主要以动脉闭塞为主，腔隙性脑梗死主要以动脉狭窄、硬化为主，与文献报道一致[1]。13 例腔隙性脑梗死在MRA上表现正常，原因在于腔隙性脑梗死发生在细小的穿支动脉，难以被MRA发现。

3.4 DWI 与MRA 在急性脑梗死中的比较研究

DWI在脑梗死超急性期、急性期均能清楚的显示并定位病灶；MRA 能较清楚地显示颅内大血管狭窄或闭塞。DWI 所显示的病灶与MRA 所示血管异常之间关系报道较少。本研究组的72例行MRA检查的患者在DWI 上均显示病灶，但MRA上有16例未见明显异常，其余56例MRA均提示血管狭窄或闭塞， 狭窄和闭塞的血管与DWI显示病灶解剖定位有很好的一致性。前循环中9 例和后循环中7例MRA未见异常的患者可见DWI上腔隙性脑梗死，考虑与小动脉闭塞有关。这与Warach等[12]报道直径2cm 以下的脑梗死的MRA上常不能显示血管异常一致。MRA能清晰地显示脑血管的Willis环，大脑前、中、后动脉和椎-基底动脉主干及其主要分支。而对于细小的动脉，由于饱和作用及空间分辨率的影响，MRA 对其闭塞不敏感。

需要注意的是3D-TOF-MRA图像中，由于涡流导致的信号丢失可以出现局限性血管狭窄伪影和血管夸张作用，使得MRA在血管狭窄诊断方面特别是局限性狭窄诊断方面准确性降低。此外，由于MRA成像时间比其它常规MRI序列要长(大约4～5min) ，部分急性脑梗死患者特别是昏迷和躁动的患者无法接受检查，或者即使完成检查图像质量也不能满足影像诊断要求，使得MRA尚不能作为急性脑梗死常规MR检查手段来使用。

4 结论

FLAIR序列对早期脑梗死的诊断及皮层、脑室旁病灶的显示优于常规T2WI、T1WI，FLAIR序列显示病灶的边界较常规T2WI、T1WI清晰；DW I对早期脑梗死的诊断优于常规MRI、FLAIR和3D-TOF-MRA，而且在判断IP方面也有重要的临床价值；3D-TOFMRA能检出较大梗死区供血血管，为临床溶栓治疗提供依据。FLAIR、DWI和3D-TOF-MRA 联合使用能提高早期脑梗死的检出率，并提供更多的脑血管病变病理信息。

[1] 康永军, 王新怡. MRI与MRA对脑梗死的诊断应用[J]. 中国医学影像技术, 2000, 16 (7) : 541-543.

[2] Rydberg JN, Hammond CA, Grimm RC, et al. Initial clinical experience in MR imaging of the brain with a fast fluid attenuated inversion recovery pulse sequence. Radiology, 1994,193 (3): 173-178.

[3] Kidwell CS, Alger JR, Di Salle F, et al. Diffusion MRI in patients with transient ischemic attacks[J]. Stroke, 1999, 30 ( 6 ) : 1174 -1180.

[4] Moseley ME, Kucharczyk J, Mintorovith J, et al. Diffusion–weighted MR imaging of acute stroke: correlation with T2 - weighted and magnetic susceptibility – enhanced MR imaging in cats[J]. AJNR, 1990,11 (3) : 423 - 429.

[5] 韩静,叶慧义,马林. 磁共振血管成像和CT血管成像在中枢神经系统疾病的应用[J]. 中国实用内科杂志, 2005, 25 (5) : 389-391.

[6] Herskovits EH, Itoh R, Melhem ER. Accuracy for detection of simulated lesions: comparison of fluid attenuated inversion recovery, proton density weighted, and T2 weighted synthetic brain MR imaging[J]. AJR Am J Roentgenol,2001,176 (5): 1313-1323.

[7] Perkins CJ, Kahya E, Roque CT, et al. Fluid attenuated inversion recovery and diffusion and perfusion weighted MRI abnormalities in 117 consecutive patients with stroke symptoms[J]. Stroke, 2001, 32(12): 2774-2783.

[8] Warach S, Gaa J , Siewert B, et al. Acute human stroke studied by whole brain echo planar diffusion weighted magnetic resonance imaging[J]. Ann Neurol, 1995, 37 (2) : 231-239.

[9] Lovblad KO, Laubach HJ , Baird AE, et al. Clincal experience with diffusion weighted MR in patients with acute stroke[J]. AJNR, 1998, 19 (6): 1061-1069.

[10] Bryan RN. Diffusion weighted imaging of stroke: a brief follow up[J]. AJNR, 1998, 19(6): 1003-1100.

[11] 刘梅丽,崔世民,张雷莉,等. 磁共振扩散加权和灌注成像对超急性期脑梗死影像半暗带的研究[J]. 中华放射学杂志, 2002, 36(12): 1095-1099.

[12] Warach S, Li W, Ronthal M, et al. Acute cerebral is chemia: evaluation with dynamic contrast enhancement MR imaging and MR angiography[J]. Radiology, 1992, 182(1): 40-47.

[13] Heiseman JE, Drayer BP, Keller P, et al. Intracranial vascular stenosis and occlusion : evaluation with three dimensional time of flight MR angiography[J]. Radiology,1992,185(3): 667-686.

The Applied Research of FLAIR and DWI Combine with MRA in Cerebral Infarction

LI Wei LONG Wan-sheng CHEN Man-qiong LUO Xue-mao WU Guo-chang HE Yi-gai Department of Radiology, Jiangmen Central Hospital (Jiangmen 529030)

s:Objective: To compare the clinical value of conventional magnetic resonance imaging(T2WI, T1WI), fluid attenuated inversion recovery imaging(FLAIR), magnetic resonance diffusion-weighted imaging(DWI) and magnetic resonance angiography(MRA) in diagnosing early cerebral infarction.Methods: 72 cerebral infarction patients, of which 23 patients with hyperacute, acute in 49 cases. All patients underwent conventional brain MRI, FLAIR, DWI and 3D-TOF-MRA examination.Results: The positive detection rate of DWI, conventional MRI, FLAIR and 3D-TOF-MRA in 23 hyperacute cerebral infarction patients was 100%, 0%, 39.1% and 78.2%, respectively; The positive detection rate of DWI, conventional MRI,FLAIR and 3D-TOF-MRA in 49 acute cerebral infarction was 100.0%, 83.7%, 91.8% and 80.0% ,respectively. Cerebral infarction in 6 hours, 6 to 24 hours, 24 to 72 hours , the ADC values of DWI lesion were 0.34 ± 0.03,0.41 ± 0.03,0.45 ± 0.04,respectively ,Juxtapose to normal brain tissue ,have a significantly difference (P <0.05).Conclusion: Especially in the early diagnosis of hyperacute cerebral infarction, DWI is superior to conventional MRI, FLAIR and 3D-TOF-MRA; FLAIR is superior to conventional MRI, showed better on the cortex and periventricular lesions; FLAIR and DWI combined with MRA can provide more diagnostic information.

cerebral infarction; magnetic resonance imaging, magnetic resonance angiography, fluid attenuated inversion recovery imaging, diffusion weighted magnetic resonance imaging

1006-6586(2011)01-0049-05

TH834

A

2010-05-24

李伟，高级工程师

江门市科技攻关项目([江科]2010[73]-1)