磁共振DTI各参数在急性缺血性脑梗死预后评价中的联合应用

于卉，田传帅，韩鹏，陈伯柱，王翰，魏晓磊

磁共振DTI各参数在急性缺血性脑梗死预后评价中的联合应用

于卉1，田传帅2，韩鹏2，陈伯柱2，王翰2，魏晓磊2

目的：分析联合应用磁共振扩散张量成像（DTI）多个参数在急性缺血性脑梗死（AICI）预后评价中的临床应用价值。方法：回顾性分析45例单侧AICI患者的急性期DTI各参数图。根据随访徒手肌力测试（MMT）结果，根据患者预后情况（良好、一般和差）分成三组。在DTI各参数图上选取病灶、对侧为感兴趣区，记录感兴趣区DTI参数值并计算病灶-对侧参数相对值。比较病灶与对侧感兴趣区各参数值的差异，分析病灶-对侧参数相对值在3组间的差异和诊断界值。结果：各组脑梗死病灶区平均弥散系数（MD）、容积比各项异性（VRA）和各项异性指数（FA）值均低于对侧，衰减指数（Exat）均高于对侧（P<0.05）。从预后良好组到预后差组脑梗死病灶-对侧FA和VRA相对值逐渐减低（P<0.05），其中FA相对值在预后良好组和预后一般组间差异无统计学意义（P>0.05），VRA相对值在预后一般组与预后差组间差异无统计学意义（P>0.05）。ROC曲线分析示病灶-对侧VRA相对值在预后良好组和预后一般组间最佳诊断界值分别为0.315；病灶-对侧FA相对值在预后一般组和预后差组间最佳诊断界值为0.699。结论：DTI各参数在AICI中存在一定的改变，其中病灶-对侧FA和VRA相对值可作为临床预后评价的有力依据。

急性脑梗死；预后；扩散张量成像；各项异性；弥散系数

急性缺血性脑梗死（acute ischemic cerebral infarction，AICI）是神经内科最常见的急重症[1]，临床工作中除及时正确的治疗外，其预后判断也非常重要，然而影响其预后的因素很多，因此，对于预后的客观评价指标则成为研究焦点。磁共振（magnetic resonance，MR）扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一种基于DWI基础之上的技术，可无创地检测活体脑组织白质纤维束[2,3]。本文联合应用DTI技术中量化的多个参数，比较不同预后AICI患者之间的差异，从而发掘联合应用DTI各参数在AICI预后评价中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析南京大学医学院附属鼓楼医院及南京市仙林鼓楼医院2013年7月至2015年10月经临床及MR确诊为单侧AICI患者45例，男25例，女20例；年龄46～88岁，平均（68.3±12.9）岁。纳入标准：AICI的临床诊断标准应符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2010》[5]；初次发病，尚未接受相关治疗，发病时间明确，具有肢体症状，MR检查距发病时间<1周，临床随访时间≥3月；可配合检查，无MR检查禁忌证，图像质量佳；患者或其家属签署知情同意书。本研究通过南京大学医学院附属鼓楼医院伦理委员会批准。排除标准：合并其他神经系统疾病；发病时间不明确，随访时间未满3月；配合欠佳，图像质量差，有运动伪影。根据随访3月末徒手肌力测试（manual muscle test，MMT）结果，将患者分为预后良好（5级，16例）、预后一般（3～4级，20例）和预后差（0～2级，9例）3组[4]。3组间一般资料比较差异无统计学意义（P>0.05）。

1.2 方法

1.2.1 MR检查 采用Philips Achieva 3.0 T MR仪，8通道头线圈，常规检查有横断位DWI、T1WI和T2WI，冠状位FLAIR序列等。DTI采用12个方向扩散权重的平面回波成像序列，b值取0和1 000 s/mm2。定位由颅顶至枕骨大孔平面，具体参数：TR/TE 10 000/90 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩阵128×128，层厚3.0 mm，层间距0.0 mm，层数45层，扫描时间4分15秒。

1.2.2 图像分析 后处理工作站分析DTI数据，以DWI图为参考选取DTI参数图上病灶及相应对侧为感兴趣区（region of interest，ROI），记录各ROI的DTI参数值，包括平均弥散系数（mean diffusion coefficient，MD）、容积比各项异性（volume ratio anisotropy，VRA）、各项异性指数（fractional anisotropy，FA）及衰减指数（exponential attenuation，Exat），并依此计算各参数病灶-对侧相对值[6]。弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）图采用病灶及对侧ROI为种子点软件自动生成。ROI位置选取时不可包含有较大脑沟裂、血管、钙化等；对侧ROI由工作站自动镜像生成（图1）。ROI大小为100～120 mm2。ROI的位置选取由一位影像科主治医师和一位神经内科主治医师商讨确定。

1.3 统计学处理

采用SPSS 20.0软件分析数据，计量资料以（均数±标准差）表示。对病灶及对侧参数值进行数据正态分布及方差齐性检验。组内病灶与对侧参数值采用配对样本t检验，统计量表示为t值。三组间病灶-对侧相对参数值比较方法为单因素方差分析，统计量表示为F值，P<0.05为差异有统计学意义。ROC曲线用于分析参数相对值在各组间的诊断效能。

2 结果

2.1 AICI患者DTI各参数图及DTT图表现

AICI患者DTT图可见梗死病灶区白质纤维束损伤（图1A-D）。DTI参数FA、VRA及DCavg图在急性脑梗死病灶区可见信号减低（图1E-G/I-K）；Exat图梗死病灶区信号升高（图1H/L）。

2.2 各组病灶与对侧ROI各参数值的比较

脑梗死病灶区FA、VRA和DCavg值各组均低于对侧，Exat值各组均高于对侧（P<0.05）。各组梗死病灶与对侧ROI值有显著性差异（P<0.01，表1）。

2.3 各组病灶-对侧参数相对值比较

从预后良好组到预后差组脑梗死病灶-对侧FA和VRA相对值逐渐减低（P<0.05），其中FA相对值在预后良好组和预后一般组间无统计学差异，VRA相对值在预后一般与预后差组间差异无统计学意义（P>0.05）。3组病灶-对侧DCavg和Exat相对值差异均无统计学意义（P>0.05），见表1、2。

2.4 ROC曲线分析病灶-对侧FA和VRA相对值组间诊断效能

病灶-对侧VRA相对值在预后良好组和预后一般组间最佳诊断界值为0.315，诊断敏感性和特异性分别为85.7%和75.0%，曲线下面积为0.881（P=0.001）（图2A）；病灶-对侧FA相对值在预后一般和预后差组间最佳诊断界值为0.699，诊断敏感性和特异性分别为81.0%和100.0%，曲线下面积为0.943（P<0.001）（图2B）。

3 讨论

DTI是一种可无创检测组织微结构的技术，可用于脑白质纤维束三维成像，对微结构损伤敏感性高，并因其可通过FA、MD等参数量化微结构损伤程度，在神经系统疾病的诊断、随访及疗效监测领域中被广泛应用[1-3,7-10]。AICI的DTI研究虽已成热点，然而目前文献很少报道关于联合应用DTI多个参数建立AICI预后评价的研究。本研究主要关注AICI病灶的DTI各参数改变及DTT成像中白质纤维束的可视改变，以期能够发现有价值的AICI预后评价的客观依据。

图1 AICI患者MR检查

表2 各组梗死病灶-对侧参数相对值统计学比较

DTI可通过量化参数来评价组织微结构特性，目前文献中报道较多的参数是MD和FA。某成像体素的弥散幅度在各方向的平均值即为MD，主要反映弥散运动的快慢，同时对弥散中的各向异性特征则进行忽略，水分子的弥散越受限则MD值越小[11]。FA代表组织各项异性特征，纤维髓鞘的致密性、平行性和完整性均与FA值紧密相关，可较为敏感地反应脑白质纤维微结构的损伤。细胞完整性破坏及不可逆的细胞损伤均可导致FA值明显降低[12]。VRA与FA一致，也代表组织的各向异性特征，不同的是，VRA对较高的各向异性更敏感，而FA则对较低的各向异性更敏感[13]，因此FA联合VRA能对脑组织微结构在梗死后的改变进行综合评价。Exat是另一种反应组织弥散特性的指标，变化方向与MD相反，也称为指数表观弥散系数。

图2 ROC曲线分析

本研究中各组脑梗死病灶区MD、VRA和FA值均低于对侧，Exat值均高于对侧（P<0.05），与以往研究相符[3,14-16]。究其原因，脑梗死组织纤维髓鞘受损、细胞水肿。对髓鞘致密性、平行性和完整性敏感的FA和VRA值表现为下降。细胞水肿导致水分子弥散受限，即弥散幅度降低，因此MD值降低。急性脑梗死病灶内白质纤维束FA和MD值减低也可在DTT图中清楚观察到（图1C-D）。本研究观察到脑梗死病灶-对侧FA和VRA相对值从预后良好组到预后差组逐渐减低（P< 0.05）。3组病灶-对侧MD和Exat相对值差异均无统计学意义（P>0.05，图2）。由此可见MD和Exat相对值在急性脑梗死预后判断中无明显作用，而FA及VRA相对值却存在特定的改变规律。考虑原因可能为，预后越差患者脑梗死区脑组织纤维髓鞘破坏越严重，导致FA值和VRA较对侧正常脑组织降低越多。然而，FA相对值在预后良好组和预后一般组间差异无统计学意义（P>0.05），VRA相对值在预后一般组与预后差组间差异无统计学意义（P>0.05），进一步佐证上文所提及的FA对较低的各向异性敏感，而VRA则对较高的各向异性敏感[12]。进一步通过ROC曲线分析可发现VRA和FA相对值在预后评价中存在的最佳诊断界值，从而更进一步量化了AICI预后评价指标。

本研究的不足之处在于ROI选取时因为每位患者病灶脑区、位置、大小都不一样，需要避免血管、较大脑沟裂等组织，所以ROI大小、形状在实践中难以完全统一。综上所述，急性缺血性脑梗死病灶MD、VRA、FA及Exat值均发生特定的改变；其中病灶-对侧FA和VRA相对值可作为临床预后判断的有力依据之一。

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（本文编辑：王晶）

Combined Application of Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging Parameters in Judg⁃ing Prognosis of Acute Ischemic Cerebral Infarction

YUHui,TIANChuan-shuai,HANPeng,CHENBo-zhu,WANGHan,WEIXiao-lei.

1.DepartmentofRadiology,NanjingXianlinDrumTowerHospital,Nanjing210046,China;2.DepartmentofRadiology,NanjingDrumTowerHospital,NanjingUniversityMedical School,Nanjing210008,China

Objective:To analyze the clinical application value of combined parameters from magnetic resonance diffusion tensor imaging(DTI)in judging prognosis of acute ischemic cerebral infarction(AICI).Meth⁃ods:The DTI data of 45 cases of definite unilateral AICI was retrospectively analyzed.the patients were divided to three groups of favorable prognosis,general prognosis and bad prognosis according to the follow up results of manual muscle test(MMT).The regions of interest of infarction lesions and the contralateral side were set on DTI parameters mapping.The parameters values were recorded and the relative parameters value of infarction lesion to the contra were calculated.The differences of each parameter value between regions of interest of infarction lesions and the contra were compared,and the differences and diagnosis cutoff of relative parameters values among three groups were analyzed.Results:The mean diffusion coefficient(MD),volume ratio anisotropy (VRA)and fractional anisotropy(FA)value of cerebral infarction lesions was significantly lower and the exponential attenuation(Exat)value was significantly higher than that on the contra in each group(P<0.05).The relative FA and VRA value of infarction lesion to the contra were gradually decreased from favorable prognosis to bad prognosis group(P<0.05).The relative FA value between favorable prognosis group and general prognosis group and the relative VRA value between general prognosis and bad prognosis showed no difference.ROC curve showed the best diagnosis cut off value of relative VRA was 0.315 between favorable prognosis and general prognosis,the best diagnosis cut off value of relative FA was 0.699 between general prognosis and bad prognosis.Conclusion:The DTI parameters have specific change mode in AICI.Among them,the relative FA and VRAvalues can be the strong basis for judging clinical prognosis.

acute cerebral infarction;prognosis;diffusion tensor imaging;fractional anisotropy;diffusion coefficient

R741;R741.04;R743

A DOI 10.16780/j.cnki.sjssgncj.2016.06.006

1.南京市仙林鼓楼医院医学影像科南京 210046

2.南京大学医学院附属鼓楼医院影像科南京 210008

2016-04-05

田传帅yuhui1360146@ 163.com