表观弥散系数在急性缺血性卒中分期及判断脑组织灌注状态中的作用

吴静，沈慧聪，赵瑞华

对急性缺血性卒中的早期诊断、分期以及判断脑组织的灌注情况，即是否存在缺血半暗带是影响患者溶栓治疗成效、愈后的关键。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）灌注成像（perfusion weighted imaging，PWI）与弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）不匹配模型是目前判断缺血半暗带应用比较多的方法[1]。国外报道[2]，DWI联合PWI在诊断急性缺血性卒中的敏感性达97.5%。然而在国内大多数二级医院，急诊PWI检查尚无法实现，基于经济问题、转运距离以及三级医院医疗资源有限等各种限制，导致很多患者失去了最佳治疗时机。对于急性缺血性卒中的患者来说，“时间就是大脑”，因此寻找一种更适于基层医院急性缺血性卒中的诊断方法是影像工作者面临的问题。磁共振DWI成像技术在急性脑血管病中的应用已被广泛接受，目前大多数二级医院的MRI设备都可以进行该序列的扫描，本研究的目的就是探索DWI的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）在急性缺血性卒中的诊断及判断缺血半暗带中的价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 连续收集北京怀柔医院神经内科自2014年1月-2015年8月经临床和影像学确诊为急性缺血性卒中的住院患者。入选标准：①急性缺血性卒中，诊断标准依据全国第四届脑血管病学术会议制订的缺血性卒中的诊断标准[3]；②年龄≥18岁；③能配合完成MRI检查且发病至就诊行MRI检查时间在72 h内；④首次卒中且为单侧卒中；⑤计算机断层扫描（computed tomography，CT）检查无脑出血；⑥未行动脉内溶栓治疗。排除标准：①既往有出血性或缺血性卒中病史；②缺血性卒中继发出血转化患者；③生命体征不平稳，体内有金属内置物（如动脉瘤夹、血管夹和起搏器）或因其他原因无法完成MRI检查者。所有入选患者及家属知情并签署知情同意书。

1.2 磁共振检查设备及序列 本研究所使用的磁共振为3.0 T MRI扫描仪（Philip Achieva），所有患者行MRI常规检查，包括T1加权像（T1weighted imaging，T1WI）、T2加权像（T2weighted imaging，T2WI）及DWI扫描。扫描参数为：T1WI[重复时间（repetition time，TR）542 ms、回波时间（echo time，TE）15 ms]、T2WI（TR 4365 ms、TE 110 ms），DWI采用回波平面成像，矩阵为256×256，扩散梯度因子b值选0和1000 s/mm2。

1.3 数据测定和分组 由两位高年资影像科主治医师进行感兴趣区（region of interest，ROI）勾画：①在病灶最大层面选取病变内3个不同位置的ROI及其对侧相应部位正常脑组织的ROI，取其平均ADC值；②在病灶最大层面的中心与最边缘处各取ROI测量ADC值。所有ROI包括8～20个像素，测量时避开血管及含脑脊液的结构，最终结果取两人测量结果的平均值。

根据MRI检查距起病的时间分为＜6 h组，6～24 h组，24～48 h组，48～72 h组，总结各组常规MRI及DWI对梗死病灶的检出率；对各组患侧和正常侧脑组织ADC值进行比较，并比较病灶中心和边缘部位的ADC值。

1.4 数据统计学分析 采用SPSS 16.0统计学软件，对计量资料进行正态检验符合正态分布，采用表示。同组内不同部位ADC值比较采用配对t检验，不同组间ADC值比较采用独立t检验，以P＜0.05为有统计学差异。

图1 患者急性期MRI与后期CT显示的梗死灶比较

2 结果

研究期间共纳入符合入组标准的患者62例，其中男36例，女26例，年龄32～78岁，平均（53.4±11.5）岁。其中MRI距起病时间＜6 h组、6～24 h组、24～48 h组和48～72 h组各10例、27例、13例和12例。

2.1 常规磁共振及弥散加权像诊断结果 发病时间＜6 h组10例，T1WI及T2WI图像上均未发现明显异常，梗死灶检出率为0（0/0），DWI均发现明显的异常高信号病灶，检出率为100%（10/10）；发病6～24 h的病例27例、24～48 h的病例13例、48～72 h的病例12例，总共52例，其中T2WI阳性检出率为88.4%（46/52），DWI均可见明显的异常高信号病灶，检出率为100%（52/52）。20例经过治疗后复查的患者中，8例发现最终梗死灶小于初次DWI所示病灶的范围（图1）。

2.2 表观弥散系数测量结果

2.2.1 病灶侧与健侧表观弥散系数比较 发病时间＜6 h组病灶侧和健侧的ADC值分别为（0.601±0.079）×10-3mm2/s和（1.261±0.085）×10-3m m2/s；6～24 h组病灶侧和健侧的ADC值分别为（0.623±0.097）×10-3mm2/s和（1.152±0.083）×10-3mm2/s；24～48 h组病灶侧和健侧的ADC值分别为（0.635±0.103）×10-3mm2/s和（1.036±0.112）×10-3mm2/s；48～72 h组病灶侧和健侧的ADC值分别为（0.631±0.082）×10-3mm2/s和（1.225±0.097）×10-3mm2/s。各不同时间段病灶侧ADC值与健侧ADC值之间均有显著差异（P分别为0.006，0.007，0.008和0.017）。不同时间段病灶侧ADC值之间无显著差异。

2.2.2 病灶中心与边缘的表观弥散系数比较发病时间＜6 h组病灶中心和边缘的ADC值分别为（0.547±0.089）×10-3mm2/s和（0.624±0.096）×10-3mm2/s，两者之间有显著差异（P=0.027）；6～24 h组病灶中心和边缘的ADC值分别为（0.572±0.074）×10-3mm2/s和（0.647±0.107）×10-3mm2/s，两者之间有显著差异（P=0.032）；24～48 h组病灶中心和边缘的ADC值分别为（0.615±0.104）×10-3mm2/s和（0.636±0.082）×10-3mm2/s，无显著差异；48～72 h组病灶中心和边缘的ADC值分别为（0.631±0.081）×10-3mm2/s和（0.625±0.102）×10-3mm2/s，也无显著差异。

3 讨论

DWI与传统的MRI不同，其依赖水分子的运动而非组织的自旋质子密度，为组织成像对比翻开了崭新的一页，基于DWI的优势，该序列已成为MRI检查的常规序列[4]。Sorensen[5]研究了11例急性缺血性卒中的病例，结果显示，患者发病2 h DWI就能显示病灶部位呈异常高信号。Desmond[6]分析了19例发病时间30 min到6 h的急性缺血性卒中患者的MRI图像，结果显示缺血性卒中发病30 min后DWI上就会出现扩散受限。关于急性缺血性卒中DWI信号改变的机制，目前多数研究的结果支持细胞毒性水肿学说[7-8]，当脑的血流量降低到＜12～20 ml/100g·min时，脑组织就会出现供血不足，微循环灌注障碍，细胞膜Na/K泵功能丧失，导致细胞内外离子平衡，大量的细胞外水分子进入细胞内，产生细胞毒性水肿，引起扩散受限，在DWI表现为高信号[9-10]。

本研究共录入62例患者，DWI均发现明显的异常高信号病灶，检出率为100%，而发病＜6 h和发病6～72 h的患者常规MRI对病灶的检出率分别为0和88.4%，与近几年国内文献结果大致相同[11-12]，结合国内外文献，考虑原因为急性缺血性卒中超急性期和早期脑组织缺血区的含水总量没有明显变化，仅仅是细胞内外含水量的比例失衡，血脑屏障未破坏，未出现血管源性水肿，因此常规MRI检出率欠佳。

本研究结果显示发病不同时间组患者病灶侧ADC值与健侧ADC值之间均有显著性差异，而发病不同时间组间病灶侧ADC值无显著差异，说明通过ADC值发现缺血比较早，但无法判断确切的缺血时间。Vince等[13]提出DWI相对信号强度（relative signal intensity，rSI）对判断急性缺血性卒中病灶缺血时间有很大的潜力，因此DWI-rSI可以成为我们之后研究的一个新方向。

1977年，Astrup将缺血半暗带定义为:脑缺血后坏死周围的脑组织，其血流灌注水平低于维持正常脑功能的血流水平，但高于引起脑形态结构发生改变的脑血流水平。Eng等[14]对大鼠进行实验，结果显示可根据ADC值判断脑组织的缺血程度，判断组织是否具有挽回性。Nagesh等[15]对发病10 h内的9例急性脑梗死的患者进行分析研究，提出ADC值对急性脑梗死患者缺血半暗带的判断有潜在的价值。本组研究结果显示，发病时间＜6 h组及6～24 h组的病例，病灶中心及边缘的ADC值之间有显著性差异，说明病灶中心与边缘组织的缺血破坏程度不同，大于24 h的两组病例病灶中心与边缘的ADC值之前无显著差异，根据文献[15-16]我们考虑边缘区域可能为缺血半暗带，并且时间窗可能长达至24 h，这一结果也表明DWI的边缘区域随着发病时间延长，变得与中心区域相同。本研究中20例经过治疗复查的患者中，8例发现最终梗死灶小于第一次DWI图所示病灶的大小，表明缺血半暗带在治疗后可恢复正常。近几年国内类似研究也得出了相似的结论[17-20]。另外王欣等[21]研究报道，磁共振波谱联合表观弥散系数能够发现更多的缺血半暗带，这也可以成为以后工作中研究的又一个新方向。

总之，对于急性脑梗死，DWI较常规MRI具有更高的敏感性，能快速、准确地做出诊断，该检查技术有可能成为一种判定缺血半暗带的方法，对于尚无条件做磁共振更多序列如PWI检查的基层医院，可以通过DWI的ADC值发现超急性期的缺血病灶，甚至判断缺血半暗带，以指导临床在最佳时间窗内对患者进行治疗。

本研究仅仅是对ADC值评价缺血半暗带价值的初步探索，样本量较少，需要通过扩大样本量进行进一步的验证。另外，ROI的选择多采用手工勾画的方式，也会带来一定的偏差。在今后的研究中会进一步扩大样本量进行适合基层医院MRI序列在缺血性卒中患者中诊断价值的研究。

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