磁共振波谱和扩散张量成像在颈内动脉狭窄性短暂性脑缺血发作中的应用研究

王洁　　董海波　　陈峰

[摘要] 目的 研究磁共振波譜成像（MRS）及磁共振扩散张量成像（DTI）对单侧颈内动脉（ICA）狭窄性短暂性脑缺血发作（TIA）的影像学评估价值。 方法 选取35例经数字减影血管造影（DSA）证实为单侧ICA 重度狭窄的TIA 患者，对其进行常规头颅MR、MRS及DTI检查。比较狭窄侧及对侧半卵圆中心区脑内代谢物N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱（Cho）、肌酸（Cr）和乳酸（Lac）的浓度值。比较狭窄侧及对侧额叶、顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢FA值的差异。 结果 35例TIA患者半卵圆中心区层面双侧脑代谢存在差异，ICA狭窄侧NAA降低、Cho升高，与对侧相应区域比较，差异有统计学意义（P<0.05）。两侧Cr变化不明显，差异无统计学意义（P>0.05）。ICA狭窄侧额叶、顶叶、内囊后肢FA值较对侧降低，差异有统计学意义（P<0.05）。而枕叶、颞叶、内囊前肢FA值变化不明显，差异无统计学意义（P>0.05）。 结论 联合应用MRS、DTI技术可提示TIA患者脑组织生物代谢的改变及脑白质缺血受损情况，为临床及时采取有效的治疗措施提供依据。

[关键词] 磁共振波谱成像；扩散张量成像；颈内动脉狭窄；短暂性脑缺血发作

[中图分类号] R743.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2018）17-0095-04

Imaging value of magnetic resonance spectroscopy（MRS） and magnetic resonance diffusion tensor imaging（DTI） in diagnosis for unilateral internal carotid artery （ICA） narrow transient ischemic attack （TIA）

WANG Jie1 DONG Haibo1 CHEN Feng2

1.Radiology Department， Ningbo City Medical Treatment Center Lihuili Hospital， Ningbo 315040， China； 2.Department of Neurology， Ningbo City Medical Treatment Center Lihuili Hospital， Ningbo 315040， China

[Abstract] Objective To explore the imaging value of Magnetic Resonance Spectroscopy（MRS） and Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging （DTI） in diagnosis for unilateral internal carotid artery （ICA） narrow transient ischemic attack （TIA）. Methods 35 patients who had been diagnosed as TIA of severe unilateral ICA stenosis by digital subtraction angiography （DSA） were selected and detected by routine MR， MRS and DTI examination of head. We compared the concentrations of intracerebral metabolites including N-acetyl aspartic acid （NAA）， choline （Cho）， creatine （Cr） and lactic acid（Lac） on the stenotic side and the contralateral centrum ovale， as well as the value of FA of frontal lobe， parietal lobe， occipital lobe，temporal lobe， inner capsule forelimb and inner capsule posterior limb on stenotic side and contralateral side. The concentration on narrow side of NAA was lower and that of Cho was higher compared to the contralateral side and these differences were significant. Results There was significant difference in metabolism between the two sides of centrum ovale of the 35 cases with TIA（P<0.05）. There was no significant difference in the change of Cr concentration（P>0.05）. The FA values of frontal lobe， parietal lobe and inner capsule posterior limb on stenotic side were relatively lower than those on contralateral side and the differences were significant（P<0.05）. However， there was no significant difference in the FA values of occipital lobe， temporal lobe and inner capsule forelimb between the two sides（P>0.05）. Conclusion Combined application of MRS and DTI technology can prompt changes in brain tissue metabolism and white matter ischemia in TIA patients， which provides evidence for effective clinical treatment.

[Key words] Magnetic resonance spectroscopy（MRS）； Diffusion tensor imaging（DTI）； Internal carotid artery（ICA）； Transient ischemic attack

短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）是颈内动脉或椎-基底动脉系统发生短暂性血液供应不足，引起局灶性脑缺血导致突发的、短暂性、可逆性的神经功能障碍[1]。颈内动脉（internal carotid artery，ICA）狭窄或闭塞是引起TIA的主要原因[2]。TIA患者是发生卒中的高风险人群，发病7 d内的卒中风险为4%～10%，90 d卒中风险为10%～20%。因此TIA的早期诊断和有效治疗有着重要的临床意义[3]。而TIA在常规头颅MRI上通常无异常表现，临床上主要依据症状及病史进行诊断，缺乏客观的影像学依据。近年来功能磁共振技术在脑缺血性疾病的研究中广泛应用，对其临床诊治有一定帮助。本研究通过磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）及磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）等多模态MRI的联合运用，对颈内动脉狭窄性TIA患者的脑组织代谢的改变及脑白质缺血受损情况进行研究，并探讨其临床应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年1月～2017年5月在我院神经内科就诊的35例TIA患者作为研究对象，其中男19例，女16例，年龄45～79岁，平均（69.3±9.1）岁。纳入标准：有反复急性发作单侧肢体乏力、感觉障碍、一过性黑矇、言语障碍等脑缺血症状，且24 h内症状消失；常规头颅MR检查未见异常；DSA证实单侧ICA重度狭窄，即单侧ICA狭窄程度为>70%，对侧ICA无狭窄或狭窄程度≤30%。排除标准：颅脑损伤患者；合并肿瘤患者；有抑郁症、精神疾病病史及痴呆患者；严重心、肝、肾功能不全的患者；无法配合完成MRI检查的患者。

1.2 磁共振检查

（1）常规头颅MR平扫：轴位T1 Flair：TR 1750 ms，TE 24 ms，TI 780 ms；轴位PROPELLER T2：TR 9367 ms，TE 93 ms。FOV 24.0 cm ×24.0 cm，矩阵227×256。（2）MRS：以轴位T2WI作为MRS扫描定位像，采用PROBE-SI144序列，扫描控制FWHM≤20，水抑制≥95%，扫描感兴趣区（region of interest，ROI）为半卵圆中心区，避开颅骨和脑脊液。TR 1000 ms，TE 144 ms，FOV 24 cm×24 cm，层厚10 mm，NEX=1。（3）DTI：采用SE-EPI序列，TR/TE=4500/minimum，矩阵128×128，FOV 24.0 cm×24.0 cm，层厚5 mm，层间距1 mm，b值1000 s/mm2，扩散敏感梯度场施加方向为25个。

1.3 图像处理及观察指标

（1）MRS：通过GE ADW工作站Functool软件进行图像后处理及分析。在半卵圆中心区ROI内对称选取ICA狭窄侧及对侧各5个体素，避开最边缘及中线旁的脑沟。测定代谢产物为：N-乙酰基天门冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱类化合物（Cho），并计算NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr的比值，比较各个指标在ICA狭窄侧及对侧的差异。观察有无Lac峰出现。（2）DTI：图像后处理使用GE ADW工作站Functool软件，在ICA狭窄侧额叶、顶叶、颞叶、枕叶、内囊前肢、内囊后肢分别取ROI，测得患侧FA（各向异性分数）值，ROI区域远离脑脊液、脑沟回、脑皮质，并通过镜像方法在对侧相应位置设立对照区，测得对侧FA值。观察并比较狭窄侧及对侧额叶、顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢FA值。

1.4 统计学处理

使用SPSS16.0统计软件进行统计学处理，计量资料采用t检验比较，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 磁共振波谱成像结果

35例ICA狭窄性TIA患者（封三图4）MRS均显示NAA、Cho和Cr波峰。ICA狭窄侧半卵圆中心区NAA值低于对侧，差异有统计学意义（t=-11.262，P<0.05）；ICA狭窄侧Cho值高于对侧，差异有统计学意义（t=2.493，P<0.05）。ICA狭窄侧NAA/Cho比值及NAA/Cr比值均低于对侧，Cho/Cr比值高于对侧（封三图5A～5B），其差异均有统计学意义（P<0.05）。而ICA狭窄侧及对侧的Cr值变化无统计学意义（P>0.05）。35例患者中仅有5例于病变侧检测到水平较低的Lac峰。

2.2 磁共振扩散张量成像结果

比较ICA狭窄侧与对侧各感兴趣区的FA值，其中狭窄侧额叶FA值为（0.363±0.016），对侧FA值为（0.387±0.025）；狭窄侧顶叶FA值为（0.382±0.021），对侧FA值为（0.395±0.040）；狭窄侧内囊后肢FA值为（0.551±0.030），对侧FA值为（0.567±0.046）。这三个部位狭窄侧较对侧FA值均有明显降低（封三图6A～6D），其差异均有统计学意义（P<0.05）。而两侧枕叶、颞叶、内囊前肢FA值无明显差异（P>0.05）。见表2。

3 讨论

TIA是一种常见的脑血管疾病，美国卒中协会于2009年在《Stroke》上所发布的TIA新定义为：脑、脊髓或视网膜局灶性缺血所致的、未伴发急性梗死的短暂性神经功能障碍。新定义着重于影像学上是否有急性脑梗死从而区分TIA与脑卒中，症状持续时间不再是诊断的关键[4-5]。TIA的病因及發病机制较为复杂，其中动脉粥样硬化引起的颈内动脉系统的血管狭窄是其主要病因之一[6]。Caplan等[7]报道ICA狭窄引起TIA发生率为64%。TIA患者在常规CT及MRI检查中并无阳性表现，但由于ICA的狭窄或闭塞通常会导致脑内血流动力学的改变，因此通过磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）可使影像学检查从形态学深入到脑功能及组织代谢水平，进一步评价TIA的临床诊断治疗和预后。

磁共振波譜（MRS）能早期无创性提供疾病的生化代谢信息，其将组织内的化合物及代谢产物的峰值、化学浓度的微小变化通过数值波谱的形式表达出来，从而反应组织细胞的代谢状况。脑细胞的代谢异常通常远早于缺血脑组织的形态学改变，因此MRS在TIA早期诊断及判断疗效和预后中均有重要价值[8]。MRS检测的主要代谢物为：N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱类化合物（Cho）、肌酸（Cr）、乳酸（Lac）等。NAA主要存在于成熟神经元及其轴索中，是神经元的内标物，NAA的降低提示神经元的缺损或功能异常。NAA主峰位于2.02 ppm处。Cho是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体，与细胞膜磷脂的分解和合成有关，参与细胞膜构成。Cho共振峰位于3.20 ppm处。Cr包括肌酸和磷酸肌酸，是高能磷酸化合物的储备以及ATP和ADP的缓冲剂。Cr在许多疾病的发展过程中相对稳定，因此常作为一种参照物。Cr共振峰位于3.03 ppm处。Lac是无氧糖酵解的终产物，它的出现提示正常细胞的有氧呼吸被抑制[9]。Lac峰位于1.32 ppm，具有特殊形状的“双峰”，第二峰出现在4.1 ppm，常被抑制。本组TIA患者的MRS显示ICA狭窄侧较对侧NAA降低，Cho升高，NAA/Cho、NAA/Cr比值降低，Cho/Cr比值升高，提示狭窄侧脑内存在代谢异常。

Rutger s等[10]对ICA闭塞患者的脑内代谢情况作了研究，发现ICA闭塞侧大脑半球虽然无梗死病灶，常规头颅MR检查亦无阳性改变，但MRS检查发现患侧NAA浓度较对侧显著降低，经过一段时间的药物治疗后发现NAA能够逐渐恢复，甚至到正常水平。NAA的降低说明缺血区神经元出现了功能障碍或者死亡[11]，经过治疗恢复血供后，存在功能障碍的神经元得以修复从而发挥正常功能，故NAA浓度升高。而一旦神经元死亡则不可再生。因此TIA患者的早期积极治疗，对修复功能障碍的神经元有重要意义。Cho主要参与细胞膜磷脂和乙酰胆碱的生物合成。由于乙酰胆碱储存于膜性囊泡中，MRS通常检测不到，因此TIA患者的Cho升高与乙酰胆碱无关。而脑缺血产生的毒性代谢产物对生物膜的破坏导致膜磷脂的降解释放大量自由磷脂酰胆碱是Cho升高的主要原因[12]。Lac是无氧糖酵解的产物，国内外文献对于Lac在TIA患者中检出率的报道不一。杨筠等[13]对30例TIA患者进行MRS检查，发现有21例患者病变侧检测到Lac峰。而本组患者中仅有5例于病变侧检测到水平较低的Lac峰。分析可能由于患者脑灌注降低程度较低，组织内Lac的含量少且信号相对较弱。有文献报道适当调整TE时间，可改变Lac的显示率。TE在135～160 ms之间，Lac负向双峰可达最大值[14]。脑缺血的严重程度与Lac含量呈正比，当TIA患者出现Lac峰时，提示该区域脑缺血程度较为严重，容易发展为脑梗死。因此Lac水平可作为判断患者预后的指标之一。

DTI是一种水弥散成像技术，通过水分子的弥散定量反应大脑白质及深部灰质的结构改变，在检测脑组织低灌注而引起的脑白质损伤方面，DTI有一定的优越性和敏感性，并且能对脑白质损害程度做出定量分析[15-16]。其中FA值（各向异性分数）是最常用也是最有价值的检测指标[17]。Inoue等[18]对50例大脑中动脉闭塞患者进行研究，通过DTI检查发现，患侧半卵圆中心区FA值较对侧减低。在本研究所检测的各个感兴趣区中，ICA狭窄侧额叶、顶叶、内囊后肢FA值低于对侧，差异有统计学意义（P<0.05），提示狭窄侧因缺血而存在脑白质损伤，而常规头颅MR扫描通常无法提示这些病变。ICA狭窄侧枕叶、颞叶、内囊前肢FA值较对侧变化不明显。分析出现以上部位差异的原因，可能与不同部位对缺血的敏感性不一致有关。高金立等[19]在对内囊后肢梗死机制的研究中指出，内囊后肢是大脑中动脉和大脑后动脉深穿支的分水岭区，缺乏代偿供血能力，容易发生梗死。因此分水岭区域脑组织对缺血更为敏感。

本研究尚存在一些不足：①选取病例为单侧ICA重度狭窄TIA患者，而未对单侧ICA轻中度狭窄患者进行研究，未覆盖全部样本群，因此所得到的数据有一定局限性。②对于MRS中Lac峰的研究，今后可尝试适当调整TE时间，优化Lac峰的显示。③研究样本量有限，有待今后扩大样本进行进一步研究。

多模式功能磁共振的应用，对于缺血性脑血管病变的临床研究有着重要意义[20]。TIA是发生脑梗死的危险因素和预警信号，发作频繁的TIA患者若得不到有效治疗，近期内发生脑梗死的可能性很大，因此TIA的早期诊断和积极治疗非常重要。本研究显示，联合应用MRS、DTI技术可发现常规检查无法显示的病变，有效提示患者的脑功能及脑组织代谢水平，早期发现脑缺血，为临床及时采取有效的治疗措施提供依据。

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（收稿日期：2018-02-01）