急性缺血性脑卒中病人DWI扫描参数优化研究

陈鹏 谭璨 李燕华 李瑞雄 杨维珍

急性缺血性脑卒中 （acute ischemic stroke，AIS）是严重影响人们健康及生活质量的疾病，发病急、症状重，及时的诊治可减少残疾发生和改善预后。扩散加权成像（DWI）可早期检出脑梗死、评估预后[1-4]，并对临床症状体征与AIS相似的其他疾病也能作出鉴别诊断，在ASI的影像诊断方面发挥了重要的作用。但常规扫描参数不适用于重症及不合作病人，不能广泛应用于筛查ASI病人进行溶栓治疗的效果。因此，本研究旨在探讨扫描参数优化后的DWI对AIS病人的应用价值，即在满足影像诊断要求的前提下，尽量缩短扫描时间，从而更有效地应用于AIS病人的检查。

1 资料与方法

1.1 一般资料 前瞻性连续纳入2016年1月—2017年6月期间梧州市人民医院神经内科收治的50例AIS病人，男34例，女16例，年龄47～97岁，平均年龄（66.8±11.9）岁。纳入标准：①符合2014年中国急性缺血性脑卒中诊治指南诊断标准；②发病时间＜3 d，经初步治疗后需复查头颅MR影像。排除有MR检查禁忌证者。研究得到医院学术伦理委员会批准，扫描前病人或家属签署知情同意书。

1.2 设备与方法 采用GE公司的Signa HDe 1.5 T超导型MR设备，8通道头颈联合线圈。所有病人均进行4种参数的横断面DWI检查并获得4组影像，采用单次激发平面回波（single shot EPI，SS-EPI）序列，分别在层面选择、相位编码和频率编码方向施加扩散敏感梯度，扩散梯度因子（b值）均为1 000 s/mm2，各组扫描方案及参数见表1。

1.3 影像客观评价 在GE AW4.4工作站上采用Funtool软件进行影像后处理。由1位医师在病灶、正常脑白质、背景噪声（左侧额部旁FOV内的空气区域）上勾画兴趣区（ROI），ROI大小为 30 mm2，每个ROI各选取3次，计算其平均值。分别测量4组影像的病灶、正常脑白质的信号强度（SI），分别记为SI病灶、SI脑白质，并测量背景噪声（SD背景），计算信噪比（SNR）=SI病灶/SD背景、对比噪声比（CNR）=（SI病灶-SI脑白质）/SD背景、信号强度比（SIR）=SI病灶/SI脑白质。 测量病灶的ADC值。

1.4 影像质量评价 由2位有8年以上MR影像诊断经验的医生对4组影像质量进行评价，当意见不一致时，由第3位主任医师进行决定。根据有无伪影、噪声大小、解剖细节的勾画进行影像评分：1分为影像质量差，无法诊断；2分为影像质量较差，影响诊断；3分为影像质量良好，不影响诊断；4分为影像质量好，适合诊断。DWI影像质量评分为所有层面评分之和除以层数。

1.5 统计学分析 采用SPSS21.0统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料以（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验。非正态分布的计量资料以中位数M（P25，P75）表示，多组间比较采用 Kruskal-Wallis H检验，组间两两比较采用Mann-Whitney U检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 4组影像的参数比较 4组影像的SNR、CNR差异均无统计学意义（均P＞0.05）。组2的SIR最高，但 1、2、3 组间差异均无统计学意义（均 P＞0.05）；组4的SIR低于其他3组（均P＜0.001）。4组间ADC值差异无统计学意义（P＞0.05）。详见表2。

表1 4组DWI影像的扫描参数

2.2 4组影像质量评分比较 组2的影像质量评分最高，但与组1间差异无统计学意义（P＞0.05）。组3 评分低于组 1、2（均 P＜0.001），但高于 3 分，不影响诊断。组4评分＜3分，低于其他3组（均P＜0.001），影响诊断。详见表2。

表2 4组DWI影像的主客观评价指标比较

2.3 诊断结果 50例AIS病人中，大面积脑梗死4例、多发性脑梗死19例（图1、2）、分水岭脑梗死14例、腔隙性脑梗死13例。

图1 AIS病人4种参数的DWI影像。A图（组1）影像质量良好，评分3.68分，扫描时间2 min 57 s。B图（组2）影像质量最高，灰白质分界清楚，评分达3.84分，扫描时间1 min 21 s。C图（组3）较多噪声，但病灶仍可清楚显示，不影响诊断，评分3.16分，扫描时间23 s。D图（组4）未能区分灰白质，脑组织、病灶边界模糊，出现伪影（白箭），评分2分，扫描时间18 s。

图 2 AIS 病人 4 种参数扫描获得的 ADC 图。

3 讨论

AIS病人及时治疗是影响预后的关键，发病时间＜6 h的病人，需行影像检查迅速评估可否行溶栓或血管内治疗，目前的共识是以CT为首选检查[5]，但CT不能为临床制定治疗方案提供较全面的影像信息，而多模式MRI可提供更多信息，因此被越来越多的研究者推荐[6-7]。其中，DWI可在脑梗死30 min内检出病灶。Christy等[8]对25例儿童AIS病人进行研究，11例进行CT检查，10例进行DWI检查，4例进行完整MRI检查，结果显示DWI检测缺血较CT敏感，可作为一些疑似AIS儿童的首选检查。在脑梗死早期，脑细胞缺血缺氧，发生细胞毒性水肿，细胞外液间隙急剧减少，水分子扩散受限，于DWI序列上出现异常高信号[9]。

3.1 扫描技术与b值选择 本研究采用SE-EPI DWI序列，小b值DWI在一定程度上反映了局部组织的微循环，但所测得ADC值稳定性较差，易受其他生理活动的影响，不能有效反映水分子的扩散运动，大b值的DWI受局部组织微循环灌注影响较小，能较好地反映水分子的扩散运动。但随着b值增大组织信号衰减越明显，影像SI及SNR会降低[10-11]。 陈等[12]研究认为 b=800～1 000 s/mm2时进行脑部DWI检查获得的影像质量较好，各项参数相对稳定，故本研究选取的b值为1 000 s/mm2。

3.2 并行采集技术对影像的影响 并行采集技术是利用多通道表面线圈的空间位置差异来区分信号的位置来源，通过每个线圈彼此间的配合，减少成像过程中的相位编码的步数，使扫描时间显著减少，也因其对K空间填充方式与重建算法的改进，在同样扫描时间内，可提高空间分辨率及减少磁化率伪影[13-14]。本研究中，组1和组2基本扫描参数相同，而组2采用了并行采集技术，影像质量较组1提高，主观阅片评分最高，影像质量最好，且扫描时间较组1减少了1 min 36 s。

3.3 降低激励次数（NEX）对影像的影响 本研究中组3采用并行采集技术并将NEX降为1，时间较组1减少2 min 34 s，影像质量评分低于组1（P＜0.05），而 SIR、SNR、CNR、ADC 值与组 1差异均无统计学意义。理论上根据公式“扫描时间=TR×n×NEX（TR 为重复时间）、SNRN=NEX2×SNR1”，在其余参数不变情况下，降低NEX可缩短成像时间，而SNR只与NEX的平方根成正比，因此在影响影像质量的因素中，NEX对SNR的影响有限[14]。本研究也发现在其余参数不变时，将NEX降低至1，对影像的SIR、SNR、CNR、ADC值影响不大。虽然主观阅片中影像的灰白质界限较组1稍模糊，影像质量稍降低，但影像质量评分达3分以上，不影响诊断，组3扫描时间仅23 s，可作为AIS病人的个性化扫描参数。

3.4 增大FOV对影像的影响 本研究中组4的FOV增大至40，扫描时间较组1减少2 min 39 s，影像质量评分、SIR与组1差异有统计学意义，余ADC值、SNR、CNR与组1差异无统计学意义。究其原因，FOV越大体素越大，导致空间分辨力降低，同时影像背景噪声下降，影像SNR增高[15]。故组4的SIR及影像质量较组1下降，但SNR及CNR并无明显改变。4组DWI影像中组4的扫描时间最短，但影像质量最差，无法达到诊断要求。

3.5 更改参数对ADC值的影响 因DWI信号强度受组织T2穿透效应影响，有时并不能真实反映活体组织内水分子扩散速度的快慢，其量化指标是通过测量病灶的ADC值。故本研究对各组ADC值进行测量，以了解改变参数后是否会改变ADC值，从而影响其测量数值的准确性。ADC值主要根据DWI影像上的SI变化计算获得，理论上ADC值主要受场强、b值、成像物质及其内部分子的空间分布影响，但影像SNR降低及产生的磁敏感伪影会影响ADC值的测量。本研究的4组影像ADC值差异均无统计学意义，表明并行采集技术的采用与否，NEX、TR、TE及FOV参数的适度改变，并不影响其测量ADC值的准确性。

3.6 本研究局限性 本研究中组3方案扫描速度的提高是以损失影像质量为代价，因此该序列为AIS病人的个性化扫描序列，其他类型疾病病人不在该检查范围之内。此外，本研究尚未将组3的检查序列与其他MR序列（如T2*WI、3D TOF MRA等）联合应用，不能评估参数优化后多模式MRI作为静脉溶栓筛查工具的效果。