MRI技术在缺血性脑卒中诊疗中的应用

张晓峥

（福建中医药大学康复医学院，福建 福州）

MRI技术在缺血性脑卒中诊疗中的应用

张晓峥

（福建中医药大学康复医学院，福建 福州）

近年来,随着磁共振成像技术的发展,缺血性脑卒中的早期诊断和治疗已成为可能。利用MRI技术可在卒中早期准确的检出缺血和梗死组织，及时挽救半暗带,有利于指导临床治疗，减少损害,改善预后和转归。本文对缺血性卒中检查常用的MRI序列进行综述,概述其在临床中的不同应用。

核磁共振成像技术；缺血性脑卒中；缺血半暗带

缺血性脑卒中(ischemic stroke, IS)又称脑梗死，是一种发生率高、致残率高、死亡率高的临床常见病。随着老龄化社会的到来,IS发病率逐渐增加,严重危害着人类的健康。如何实现对缺血性脑卒中的早期诊断和治疗一直是国内外临床医师关注的热点，而能否在卒中早期精确地判断缺血半暗带的存在,则是治疗缺血性卒中的关键，在临床治疗中具有非常重要的意义。

功能磁共振成像技术有助于确认可逆性缺血半暗带的存在与否,可为溶栓和神经保护治疗提供直观的影像学资料，已成为诊断脑梗死的重要标准。FLAIR、DWI、PWI、DTI、MRS等作为常用的功能磁共振技术,对缺血性脑卒中的早期诊治及预后转归具有重要的实用价值。

一 液体衰减反转恢复序列

液体衰减反转恢复序列（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）是一种脑脊液被抑制的T2加权像。在FLAIR上 CSF无信号，增加了病灶/背景、病灶/脑脊液的对比度，可清晰显示脑脊液周边的梗塞灶(如蛛网膜下腔、脑室周围、表浅脑皮层等)，不会出现常规T2WI上病灶邻近CSF边缘被掩盖的现象，能够提高病灶的检出率。但其信号采集时间较常规SE、T2WI序列长。

应用FLAIR技术可在卒中超早期(2h)发现流动缓慢或停滞的血管影，即高密度血管征(hyperintense vessels sign, HVS)。研究表明[1]在FLAIR像上，常出现于缺血区脑沟、脑裂的高信号血管征（HVS）是急性脑梗死有价值的间接征象，提示颅内大动脉严重狭窄或闭塞。FLAIR所示异常部位与低灌注相关，其与MRA所示血管部位的一致率达80%,与PWI所示低灌注区的一致率达88%[2]。

二 弥散加权成像和灌注加权成像

DWI可在缺血性卒中的超急性期显示脑梗死的具体部位,PWI可用来分析缺血病灶的灌注改变。大量实验和临床证据表明，联合DWI和PWI能够在卒中超早期检测到缺血性病变,有助于区分梗死核心区和缺血半暗带。DWI小于PWI的区域提示为缺血半暗带,见于80%～86%的缺血性卒中患者[3]。缺血损伤区大小的测量可用于指导临床实施早期溶栓治疗。目前认为, 6小时是抢救缺血半暗带的最有效时段。同时应用两种序列不仅能明确诊断还可在一定程度上判断预后,缺血半暗带较大且不可逆损伤较小者溶栓效果最好,缺血半暗带相对较小且不可逆损伤较大者溶栓效果尚可,无缺血半暗带者效果差。在中风后6.5h,PWI所示缺血损伤与NIHSS(美国国立卫生院卒中量表)评分相关性较强, 当灌注缺损体积缩小时,即便DWI异常信号扩大,患者的神经功能损害症状可明显改善,若灌注缺损没有减小,则临床预后较差。在缺血早期，DWI和PWI能够为预测最终的神经功能损害程度提供有价值的信息[4]。

（一）弥散加权成像

弥散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)可敏感地检测水分子的弥散速度，弥散快的区域表现为低信号,弥散慢的区域表现为高信号。弥散通常用来描述水分子等颗粒由高浓度向低浓度的扩散运动。脑缺血时组织中水分子的弥散运动减弱,在DWI图像上表现为界限清楚的高信号区。DWI不但对扩散敏感，对呼吸、脉搏、脑脊液流动等生理活动也敏感，因此用表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)来表示活体中测到的扩散。ADC可作为DWI的宏观表现，脑缺血时ADC值下降，此时DWI上表现为高信号。DWI信号与ADC,两者信号强度相反,DWI信号越高，ADC值越低。目前认为其病理机制是细胞毒性水肿:缺血组织微循环障碍,能量代谢不足,导致钠钾泵衰竭,钾离子大量外流,钠离子内流,细胞内渗透压升高,使得细胞外水分子大量进入细胞内，水分子弥散速度下降，DWI呈现高信号,ADC值降低。

现已公认DWI是诊断早期脑缺血最敏感和准确的方法，DWI能清楚显示脑组织的缺血范围及程度并预测缺血结果，广泛应用于超急性和急性脑梗死的诊断和治疗中。DWI可较早地发现缺血病灶，其显示病灶最早在起病2h, 而T2WI最早在12h。临床研究显示，部分病人在发病30min至数小时即可在DWI图像上呈现高信号改变。但其敏感性的持续时间较短,1周左右敏感性降低,可出现假阴性。其次，DWI在发现小的卒中病灶方面比常规T2WI敏感，有研究显示，发病6h内的691例缺血性卒中患者DWI的敏感性为97%,特异性为100%,显著高于CT平扫[5]。沈纪芳等对36例CT排除脑出血的急性脑梗死患者进行DWI及T2WI检查，结果DWI扫描病灶检出率为100%，常规T2WI检查病灶检出率仅72%[6]，表明DWI在明确急性脑梗死病变部位、范围上优于T2WI。DWI薄层扫描(3mm)可明显提高诊断的准确率,有助于发现小病灶[7]。再者，DWI结合T2WI可鉴别新旧梗死。由于梗死T2值延长，急性期和慢性期IS在T2WI上均表现为高信号；DWI仅在急性或亚急性期表现为高信号，慢性期由于脑组织坏死形成，空洞内含自由水，呈现低信号。另外，DWI还可以区分血管性和细胞毒性水肿,血管性水肿提示血脑屏障破坏,而细胞毒性水肿提示核团或神经元损伤[8]。

DWI可应用在缺血性卒中的预后方面。急性期ADC值降低，亚急性晚期和慢性期ADC假正常化或者升高。从缺血区的边缘带到缺血中心ADC值逐渐降低，因此观察ADC值可得知病变的进程，也可用来动态观察治疗效果。Nagesh等证实,尽管人脑缺血10h内,ADC平均值普遍降低,但在缺血范围内的不同脑区,ADC值并不相同,呈不同程度的低、等和高信号,这可能分别代表缺血组织向梗死演变的不同阶段[9]。早期ADC明显下降的缺血组织即DWI高信号区多数将发展为脑梗死，溶栓治疗效果不明显。

（二）灌注加权成像

灌注加权成像(perfusion-weighted imaging, PWI)利用超快速扫描，注射顺磁性造影剂或测定氧含量等方法来评价脑组织的灌注状态。通常采用钆盐(Gd-DTPA) 静脉注射，短时间内改变组织的磁化率，通过检测不同脑组织的信号强度变化，估算出局部脑血流量(CBF)、脑血容积(CBV)、平均通过时间(MTT)等血流动力学参数，从而构建灌注功能图。PWI能够敏感地探查到脑缺血造成的信号下降,可诊断超早期脑梗死，确定缺血范围并估计半暗带大小，还可根据灌注缺乏范围明确受累动脉区，有助于补充MRA遗漏的末梢血管闭塞。

MTT、CBV及CBF的变化可反映病变和治疗的进程。MTT敏感性高，可基本确定缺血范围。MTT结合CBV/CBF比值可提示缺血半暗带。脑组织灌注不足时MTT明显延长,相对CBV减少,相对CBF明显减少;侧支循环形成时MTT延长,相对CBV增加或不变;再灌注时MTT正常或缩短,相对CBV增加,相对CBF正常或轻度增加;过度灌注时相对CBV和相对CBF显著增加。若CBV/CBF增大且MTT延长，提示血液进入局部脑组织的阻力增大，提示缺血脑组织处于临界状态，及时灌注可以挽救；若CBV/CBF比值下降且MTT缩短，则脑梗死不可恢复。当MTT绝对延长4.3~6.1s时,如不进行溶栓治疗这一区域将发展为梗死,若＞6.1s则为不可逆性梗死[10]。与健侧相比, MTT ＞1.63s和相对CBF ＜0.59是半暗带发展为脑梗死的截止值,而相对CBV没有阳性预测价值[11]。小样本临床研究认为，当CBF在12-22 mL/(100g.min)之间时，受累局部处于不稳定的代谢状态即半暗带，积极治疗可恢复；当CBF＜12 mL/(100g.min)或CMRO2（脑氧代谢率）＜65 mol/(100g.min)时受损组织最终会发展为梗死。另外，TTP＞4s能有效地识别低灌注区。

近年来，有一种不使用造影剂的灌注成像技术在临床上应用较多，称动脉自旋标记灌注加权成像（arterial spin labeling perfusion weighted imaging , ASL-PWI）。ASL-PWI以动脉血中自由弥散的水质子为内源性示踪剂[12]，对将流入目标区的血液用射频脉冲反转其自旋方向进行标记，再利用MR信号对质子自旋运动的敏感性进行灌注成像。即ASL-PWI把脑组织中流动的血液作为标记物来对血流灌注情况进行定量检查。该方法得到的是有生理意义的脑血流的量化值，且其对比度来源于纵向磁化强度，因而在脑功能激活的应用上优于BOLD（血氧依赖水平对比度）。ASL-PWI不需注射外源性对比剂,安全无创、经济方便，在脑科学的研究中有广阔的应用前景。

三 扩散张量成像

扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）根据水分子在大脑白质纤维束纵轴和横轴方向弥散的各向异性成像。各向异性用来描述水分子在组织中的弥散方向。脑组织中神经纤维的轴突膜和髓鞘可阻碍水分子的弥散，使得水分子在平行于纤维方向的弥散速度远远大于垂直方向，这种具有明显方向性的弥散称之为各向异性。各向异性(fractional anisotropy, FA)和平均弥散度(averaged diffusivity, DAV)的显著性差异提示病灶的边缘存在IP。陈小平报道，缺血性脑卒中患者在康复治疗前后行DTI检查,治疗后梗死灶ADC值、FA值升高,与治疗前相比具有统计学意义（P＜0.05），且治疗前后的FA值、ADC值与NIHSS评分应用Spearman相关性分析，差异也有统计学意义（P＜0.05）[13],这表明DTI能显示脑梗死区白质纤维束的方向及各向异性的改变程度，同时也可对康复治疗的预后情况提供影像学依据。DTI能够显示神经纤维的形状及走向，明确脑内局部病变的部位和范围 ,将缺血性病灶精确定位于感觉或运动通路，这在T2WI或DWI上无法显示。FA降低与卒中后运动功能的缺损正相关，卒中后2周内可通过FA评价下行锥体束Wallerian变性的情况。

四 磁共振波谱

磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy, MRS) 是利用化学位移原理，通过检测缺血脑组织的代谢产物来了解脑的代谢状态。临床上常用质子磁共振频谱（1H-MRS）检查缺血性脑卒中，应用较多的有乳酸(Lac)、N-乙酰天冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)和肌酸-磷酸肌酸(Cr-PCr)等,其中Lac和NAA意义较为明确。MRS可观察到不同时间里脑梗死区代谢产物的变化，DWI和PWI一般只在梗死早期发现明显异常，因此在时间选择上，MRS优于DWI和PWI。

Lac是无氧代谢的产物，正常脑组织中检测不到，脑缺血数分钟即可迅速增高至高峰，因而被认为是早期脑梗死的敏感指标。NAA 主要存在于神经元及其轴突中，由神经细胞的线粒体产生，是神经元密度和活力的标志。Lac和NAA在脑梗死不同阶段有不同的变化。短期缺血后再灌注，Lac高峰可恢复正常,若长时间缺血则导致乳酸中毒而不能恢复。脑缺血发生后几小时内，在脑组织未完全梗死前NAA呈缓慢下降,当脑组织完全梗死后NAA波峰降至最低水平甚至完全消失。

脑缺血后在MRS频谱中，Lac明显升高, NAA/Cho明显降低。急性脑梗死时若T2WI无异常，但MRS显示Lac峰值且NAA波峰降低,提示这一区域为IP，可以进行溶栓治疗。Lac/NAA比值小于1提示非梗死区域，Lac/NAA比值大于1提示梗死区域。Lac/Cho比值与卒中评分和最终梗死体积显著相关,结合DWI检查可明显提高临床预测转归的能力。

五 磁共振血管成像

磁共振血管成像（magnetic resonance angiography ，MRA）通过流动血液与静止脑组织间的对比获取图像, 能够三维地显示脑部受累血管的位置及狭窄情况。MRA无需注射对比剂，是非创伤性的颅内血管成像，显示闭塞血管的准确度接近100℅，为临床提供了重要的诊断依据。蒋颖报道,选择35例已通过数字减影血管造影(DSA)确诊的缺血性脑卒中患者,行磁共振脑血管造影(MRA), 结果MRA组大脑前动脉、大脑中动脉及大脑后动脉的病变检出率明显高于DSA组[14],表明MRA对缺血性脑卒中诊断率较高,尤其是大面积病变患者。但MRA在显示颅内血管末梢分支上准确性不佳，对小血管以及弯曲血管的显示也不够理想。对发作几小时或几天内缺血性卒中，使用MRA检查可造成动脉血栓阻塞漏诊。增强MRA可以对血管狭窄程度进行更精密的评估[15]，已逐步取代传统MRA。

六 讨论

DWI可探查缺血性卒中早期的脑水肿，对诊断急性脑梗死最敏感,一般适用于早期探查。DWI在区分梗死灶新旧方面也较常规MRI及FLAIR优越。DWI和PWI联合应用能够比较可靠地识别缺血半暗带，能够减少损害，有利于改善预后。FLAIR、DTI也主要用于明确不同类型脑梗死的缺血半暗带情况。MRA能增加脑血管病的检出率，主要用于检查溶栓治疗后血管的再通情况。MRS采集数据时间较长,空间分辨率较低,主要用于联合判断卒中的转归。

缺血半暗带是缺血脑卒中治疗的关键，是MRI技术在脑梗死应用中最重要的指标。综合利用多种MRI技术可早期诊断脑缺血,及时准确的显示半暗带，提供缺血组织的血流动力学参数、灌注程度、代谢状态等，为缺血性脑卒中的早期诊治、病变预测、及功能评价提供重要的影像依据。目前有研究认为，PWI减去DWI并不完全等于半暗带，梗死灶可能比原来估计的区域要大或小，提出新的缺血区可由里向外分为四个部分：中心梗死区、弥散异常区、灌注异常区和良性血供减少区。另外，近年来功能磁共振成像也越来越多的应用于卒中后脑功能的康复中。

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The clinical application of magnetic resonance imaging in ischemic stroke

ZHANG Xiao-zheng
（College of Rehabilitation Medicine，Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350108, China)

The early diagnosis and therapy of ischemic stroke has become possible with the developmentof magnetic resonance imaging (MRI) in recent years. For the using of MRI techniques, ischemic and infracted tissues can be detected accurately during early period, and ischemic penumbra can be saved in time, which is beneficial for guiding clinical treatment, reducing impairment and improving prognosis. This article reviews the common MRI sequences in the diagnosis of ischemic stroke, summarizes its different application in clinical practice.

MRI; Ischemic Stroke; Ischemic Penumbra

福建省康复技术协同创新中心资助项目(X2012004-协同).

张晓峥：在读硕士,主治医师。研究方向：脑卒中的中医康复治疗。主要从事运动系统疾病的中医康复治疗，如针灸结合康复训练治疗颈椎病，肩周炎，腰肌劳损，腰椎间盘突出，坐骨神经痛等。擅长温针灸、隔姜灸治疗退行性膝关节炎，走罐、刮痧调理脏腑治疗失眠、胃脘疼痛，刺络放血治疗面部痤疮、慢性湿疹、陈旧性踝关节扭伤及耳穴点压治疗肩颈腰背疼痛等。

导师：陈立典（1963-），男，博士，教授、主任医师、博士生导师，研究方向：中医康复临床研究、基础研究、教学研究。