急性脑梗死磁共振扩散加权成像与TOAST分型、传统危险因素的关系探讨

耿文，姜亮，陈慧铀，许权，殷信道*，周俊山，张颖冬

作者单位：1.南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)医学影像科，南京 210006 2.南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)神经内科，南京 210006

脑血管病具有高致死、致残率及高复发率[1]，其中80%为缺血性脑卒中[2]。急性脑卒中的病因对其治疗及预后具有较大的影响，急性脑梗死发病机制不同，其临床治疗方法也不同[3]，因此，及时准确地判断急性脑梗死的发病机制很有必要。TOAST分型标准简单明确，评价者间一致性高、可靠性强，是目前国际上较为成熟的脑梗死分类方法，其将急性脑梗死患者分为5个亚型：大动脉粥样硬化型(large artery atherosclerosis，LAA)、心源性栓塞型(cardioembolism，CE)、小动脉闭塞型(small artery occlusion，SAO)、不明原因型(undetermined etiology，UND)和其他原因型(other determined etiology，OC)，其侧重于缺血性脑卒中的病因学分型，对脑梗死的发病机制研究具有重要意义。扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是评价急性脑梗死最敏感的方法，其在指导急性缺血性脑梗死早期诊疗中具有重要的作用[4]。已有较多学者对急性脑梗死患者DWI病因分型及TOAST分型与传统危险因素的关系进行了报道[5-10]，而未对DWI表现与传统危险因素的关系进行探讨。本文旨在全面探讨急性脑梗死患者的DWI影像学特点与TOAST分型、传统危险因素的关系，提高临床诊疗的针对性，降低患者的病死率和致残率。

1 材料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2012年5月至2016年3月在南京医科大学附属南京医院神经内科住院的急性脑卒中患者942例，其中男性603例，女性339例，平均年龄(67.46±11.63)岁。纳入标准：(1)急性缺血性脑卒中诊断符合《中国急性缺血性脑卒中诊断指南》[11]诊断标准；(2)脑CT无早期大面积脑梗死影像学改变；(3)入院24 h内行磁共振检查。排除及剔除标准：存在体内金属支架等MRI检查禁忌证或拒绝或未能按要求接受多模磁共振检查者。本研究符合伦理学要求，所有患者于检查前均已签署知情同意书。

1.2 影像学检查

所有急性脑梗死患者CT检查排除出血后立刻行MRI检查，采用3.0 T MR全身成像设备(Philips，Achieva Tx 3.0 T)，扫描基线与前、后联合平行。扫描序列包括：T1WI、T2WI、液体衰减反转恢复(fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR)轴位、T1WI矢状位扫描和DWI轴位扫描。扫描参数如下：T1WI：TR=250 ms，TE=2.3 ms；T2WI：TR=3000 ms，TE=80 ms；FLAIR：TR=11000 ms，TE=125 ms，TI=2800 ms；DWI：TR=2245 ms，TE=90 ms，FOV 210×210×118，矩阵140×109，层厚6 mm，层间距0.6 mm，bmax=1000 s/mm2。

1.3 DWI影像学分型[5]及图像分析

根据DWI序列将病灶分为单发病灶和多发病灶，单发病灶分为皮质梗死(A组)、皮质-皮质下梗死(B组)、大穿通支梗死(病灶直径＞20 mm)(C组)、小穿通支梗死(病灶直径≤20 mm)(D组)；多发病灶分为单侧前循环多发梗死(E组)、双侧前循环多发梗死(F组)、后循环多发梗死(G组)、前-后循环多发梗死(H组)。在DWI图像上，根据病灶高信号所处区域进行DWI影像学分型并测量病灶直径大小，单发病灶选取病灶最大层面测量最大径，多发病灶分别选取最大病灶最大层面测量最大径及最小病灶最大层面测量最大径，详见图1。DWI影像学分型及测量均由2名具有5年以上工作经验的神经放射诊断医师单独进行分型，对存在争议的结果，经2名医师讨论后达成统一意见，测量结果取两者的平均值。

1.4 TOAST分型

TOAST共分为5型[12]：LAA、CE、SAO、OC、UND。各项检查均在诊治过程中逐步完善，TOAST分型由2名具有5年以上工作经验的神经内科专业副主任医师根据患者临床表现及辅助检查评定，对存在争议的结果经2名医师讨论后达成统一意见。

1.5 一般临床资料收集

采集患者的一般临床资料及完善常规检查，记录患者年龄、性别、吸烟及饮酒史、入院NIHSS评分、高血压史(收缩压及舒张压)、同型半胱氨酸及血脂异常史、糖尿病史、有无冠心病、心肌梗死、房颤及心脏瓣膜病等。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。计数资料采用双向有序的R×C列联表表示，采用R×C列表χ2检验，然后进一步行四格表Pearsonχ2或Fisher精确概率检验，对组间差异有统计学意义的变量进行组内两两比较。一般临床资料中，连续变量采用均数±标准差表示，非连续变量采用例(%)表示，采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 TOAST分型结果

本研究以LAA型所占比例最高(462例，49.04%)，其次为SAO(372例，39.49%)、CE (58例，6.16%)、UND (49例，5.20%)、OC (1例，0.11%)，这1例患者为血液病患者，无其他动脉粥样硬化、房颤等异常表现。

2.2 DWI表现与TOAST分型关系比较

图1 A、B为多发脑梗死患者(同一患者)。A：最大病灶最大层面最大径的测量，B：最小病灶最大层面最大径的测量；C：为单发脑梗死患者(另一患者)，单发病灶最大层面最大径的测量Fig. 1 A and B are multiple cerebral infarction patients (the same patient). A: Measurement of maximum lesion maximum diameter of the largest lesion, B: The measurement of the maximum dimension of the maximum level of the smallest lesion; C: Single cerebral infarction (another patient), maximum lesion diameter measurement of single lesion.

表1 所有患者DWI表现与TOAST分型关系比较Tab.1 Comparison of DWI expression and TOAST classification in all patients

942例患者中，DWI单发病灶434例(46.07%)，多发病灶508例(53.93%)，DWI影像学分型与TOAST分型相关(χ2=397.785，P=0.000)。皮质-皮质下梗死、大的穿通支梗死、单侧前循环梗死、前-后循环梗死多与LAA型有关，差异有统计学意义(χ2=117.205，P=0.000；χ2=171.172，P=0.000；χ2=53.487，P=0.000；χ2=113.830，P=0.000)；小的穿通支梗死多与SAO型有关；差异有统计学意义(χ2=28.112，P=0.000)。此外，部分小穿通支梗死与LAA型有关(χ2=5.237，P=0.030)；部分皮质-皮质下梗死、前-后循环梗死与CE型有关(χ2=3.526，P=0.039；χ2=7.676，P=0.008)；部分大穿通支梗死、前-后循环梗死与SAO有关(χ2=12.644，P=0.002；χ2=11.010，P=0.003)。皮质梗死、双侧前循环梗死及后循环梗死与TOAST分型无明显相关性(P＞0.05)(表1)。

2.3 DWI分型与传统危险因素的关系比较

在942例急性脑梗死DWI分型中，年龄、NIHSS评分、冠心病、房颤组间差异有统计学意义(P＜0.05)。其中，皮质-皮质下组的平均年龄最大，为(71.25±12.04)岁，NIHSS评分最高，为6.18±5.40；冠心病、房颤所占比例最高，分别为23.53%、37.25%(详见表2、图2)。对有统计学意义的变量进行组内两两比较，差异有统计学意义的组内比较结果详见表3～6。

2.4 DWI不同分型病灶大小比较

图2 不同DWI分型年龄、NIHSS评分、冠心病、房颤的均值散点图Fig. 2 The mean scatter diagram of age, NIHSS score, coronary heart disease and atrial fibrillation with different DWI type.

表2 DWI分型与传统危险因素的关系比较Tab.2 Comparison of the relationship between DWI type and traditional risk factors

续表2 DWI分型与传统危险因素的关系比较Tab.2 (Cont) Comparison of the relationship between DWI type and traditional risk factors

942例患者中，DWI单发病灶434例，平均直径为(20.75±19.81) mm，组间比较差异有统计学意义(P=0.000)，其中前-后循环急性脑梗死的平均直径最大，为(56.20±65.27) mm；多发病灶508例，平均最大直径为(33.39±26.92) mm，组间比较差异有统计学意义(P=0.000)，其中前-后循环急性脑梗死的平均最大直径最大，为(43.57±32.33) mm；平均最小直径为(5.20±3.27) mm，组间比较差异无统计学意义(P=0.513)(表7)。

表3 DWI分型各组间年龄两两比较Tab.3 The comparisons of age with different DWI type

表4 DWI分型各组间NIHSS评分两两比较Tab.4 The comparisons of NIHSS with different DWI type

表7 不同DWI分型急性脑梗死病灶直径比较(mm)Tab.7 Comparison of the relationship between different DWI type and acute cerebral infarction lesion diameter (mm)

3 讨论

已有较多研究显示影像学与病因学之间有很强的相关性[5-7]，DWI可从细胞水平早期检测水分子运动受限的程度，能发现超急性期的病灶，并区分急性病灶和陈旧病灶，95%以上的病灶可由DWI序列发现[13]，且部位和范围较准确，其灵敏度和特异度可达95%～100%。Lee等[14]研究结果显示，应用DWI可使病因分类诊断的符合率从48%提高到80%。因此，尽早行DWI检查，可提高急性脑梗死分型的准确度，为临床治疗提供指导。

本研究结果显示，DWI影像学分型与TOAST分型相关，差异有统计学意义。皮质-皮质下梗死、大的穿通支梗死、单侧前循环梗死、前-后循环梗死多与LAA型有关，差异有统计学意义。LAA的发病机制有动脉到动脉栓塞、低灌注/栓子清除率下降及载体动脉斑块堵塞穿支开口等。皮质-皮质下梗死的主要原因为脑主要动脉血流障碍引起的灌注不足所致。本研究结果显示，皮质-皮质下梗死主要与LAA型有关，与王新等[5]、王宝军等[15]的结果相似，大动脉病变所致重度狭窄或完全闭塞的患者，往往代偿能力有限[5]，而Kang等[6]、Wessels等[7]认为皮质-皮质下梗死的病因多为CE型，本研究显示部分皮质-皮质下梗死也与CE型有关，造成该结果差异的可能原因为样本量大小、病例来源不同。本研究结果还显示，单侧前循环梗死、前-后循环梗死多与LAA型有关，这与刘又榕等[16]的研究结果相似，脱落后的大动脉粥样硬化斑块，易随血流堵塞大脑前循环的各个血管，常导致前循环梗死。大穿通支梗死多与LAA型有关，目前，影像学发现大部分大穿通支梗死伴载体动脉的粥样硬化或狭窄≥50%[15]。小的穿通支梗死多与SAO型有关，与国内外报道结果一致[8-9]。本研究结果还显示，部分皮质-皮质下梗死、前-后循环梗死还与CE型有关，心房颤动是心源性梗死的高度危险因素，在所有脑卒中患者中约16%的病因与房颤有关。心房颤动等心源性病变易导致栓子形成，而栓子易破碎脱落导致远处器官的多发病灶，形成脑梗死。本研究结果显示，皮质梗死、双侧前循环梗死及后循环梗死与TOAST分型无明显相关性。

本研究通过对DWI分型与传统危险因素的关系比较发现，在942例急性脑梗死DWI分型中，年龄、NIHSS评分、冠心病、房颤组间差异显著。其中，皮质-皮质下急性脑梗死的平均年龄最大；NIHSS评分最高，Ay等[17]认为年龄在脑组织缺血性改变中占有重要的作用，随着年龄增加，缺血性脑组织会转变成脑梗死，脑梗死体积与年龄之间具有相关性，每增加1岁，将会有额外的0.65%脑组织转变为梗死。此外，皮质-皮质下急性脑梗死患者的冠心病、房颤所占比例最高，这与前面所述结果皮质-皮质下急性脑梗死与LAA、CE有关相一致。此外，双侧前循环急性脑梗死的高同型半胱氨酸血症所占比例最高，高同型半胱氨酸血症是动脉粥样硬化的高危因素[18-19]，可能机制有血管内皮细胞的损伤；低密度脂蛋白、胆固醇及甘油三酯的代谢异常；氧化应激；激活血小板、促进血管平滑肌细胞增殖等。本研究还对942例患者病灶最大直径进行了测量，急性脑梗死的梗死体积与最终预后具有较大相关性[20]，本研究结果显示434例单发病灶的平均直径为(20.75±19.81) mm，组间比较差异有统计学意义，508例多发病灶的平均最大直径为(33.39±26.92) mm，组间比较差异有统计学意义，其中，无论是单发病灶还是多发病灶，前-后循环急性脑梗死的平均直径均较其他组大。Alqahtani等[21]认为梗死灶直径较大时往往存在较大的灌注异常，而灌注异常的出现往往较没有灌注异常的患者预后不好，由此可见，病灶直径大小可能与预后密切相关，笔者将在后续进一步研究。

综上所述，DWI影像学分型与急性脑梗死患者的TOAST分型有关，年龄、NIHSS评分、冠心病、房颤等传统危险因素对DWI影像学分型具有一定的影响，因此，急性脑梗死患者早期行DWI影像学检查，结合临床传统危险因素，可以指导临床诊治，降低致残率和致死率。