多模式MRI技术在急性缺血性脑卒中的临床应用价值*

2020-04-01边祥兵张德康吕晋浩刘新峰

中国医学装备 2020年3期

边祥兵张德康吕晋浩刘新峰娄昕*

目前，急性缺血性脑卒中在我国致死性和致残性疾病中居首位，尽快开通闭塞血管为急性缺血性脑卒中患者及时治疗的关键点，以最快的速度恢复血流来挽救缺血的半暗带脑组织，血流重建效果越好，患者预后就越好[1]。目前为止，临床上急性脑卒中治疗用的最多的为静脉溶栓方式、动脉溶栓方式和血管内治疗方式，但这些治疗方法都对时间窗有一定程度的严格要求[2-3]。本研究旨在探索多模式磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技术如何高效准确地实现对急性缺血性脑卒中患者的早期影像诊断，从而指导临床对不同患者选择“个体化”治疗。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年9月至2018年12月间解放军总医院第一医学中心收治的30例急性缺血性脑卒中患者，其中男性19例，女性11例；年龄36～80岁，平均年龄(58.06±7.28)岁；首发症状主要为头痛头晕、偏身麻木、偏瘫及言语不清等。所有患者均在9 h内行多模式MRI影像检查。本研究已由医院医学伦理委员会审查并通过，患者及家属均已签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①临床表现与急性缺血性脑卒中症状及体征相符合的患者；②症状或体征持续＜9 h的患者；③除外非血管性的病变；④除外CT检查脑出血的患者；⑤由脑动脉系颈内动脉系统的狭窄和闭塞所引起的患者；⑥患者前期无大面积的脑梗死史或颅内手术病史；⑦伴或者不伴神经功能性缺失的急性缺血性脑疾病的症状。

(2)排除标准：①颅脑肿瘤患者；②患者不耐受MRI检查；③肾功能严重不全和肾小球滤过率＜30 ml/min的临床患者；④患者有MRI检查的禁忌症。

1.3 仪器与试剂

采用DISCOVERY MR 750型3.0T磁共振扫描仪(美国GE Healthcare公司)；AW4.6工作站；对比剂为钆喷酸葡胺[钆-二乙烯五胺乙酸(Gadolinium diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-DTPA)](德国拜耳保健医药公司)；高压注射器(德国Urich公司)。

1.4 检查方法

所有患者均采用32通道头相控线圈进行成像。患者取仰卧位，头先进，头颅要居中，眉间位于扫描中心。其中脑动脉成像、弥散加权成像(diffusionweighted imaging，DWI)和三维动脉自旋标记(three-dimensional arterial spin labeling，3D ASL)成像为核心序列，扫描时间≤8 min。全序列包括核心序列联合T2-液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion re-covery，FLAIR)、TIWI、磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)/T2WI和灌注加权成像(perfusion-weighted imaging，PWI)序列，扫描参数：层厚为4.0 mm，激励次数3次，视野为26 cm×26 cm，矩阵为256×320，带宽为62.5 kHz，标记后延迟时间(post labeling delay time，PLD)为2025 ms，总扫描检查时间≤15 min。

1.5 图像后处理

图像后处理均使用AW4.6工作站。选取阈值Tmax＞6 s确定为低灌注区域。由2名医生分别记录参数，每例患者均行3次测量，取其平均值，选取DWI所显的梗塞面积最大的层面为标准层面，采用人工手绘的方法勾画出灌注差别最大的层面，作为异常灌注感兴趣区域(region of interest，ROI)，使用对侧大脑半球镜像的方法作为参照，选择ROI时应避开脑室系统。图像低灌注面积判读依据ASL-DWI不匹配及动态磁敏感对比增强(dynamic susceptibility contrastenhanced，DSC)图像和弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)不匹配。梗死核心灌注状况不同，可分成高灌注组和低灌注组。

1.6 评价指标

(1)脑血管评分：①4分，无狭窄；②3分，轻度狭窄，狭窄率在0%～50%；③2分，中重度狭窄，狭窄率在50%～99%之间；④1分，血管完全闭塞。

(2)脑静脉显示评分：①3分，无明显改变；②2分，轻度增多、增粗；③1分，显著增多、增粗。

(3)动脉血栓磁敏感血管征(susceptibility vessel sign，SVS)诊断标准：SWI图像上，病变在血管上出现低信号影，且范围大于血管管腔直径，但临近处血管管径无明显改变。

1.7 统计学方法

数据采用SPSS19.0统计软件包进行统计学处理。两种不同灌注成像方法来评估缺血半暗带(ischemic penumbra，IP)，用Mann-Whitney U检验定性分析所得的结果；两种不同灌注成像方法的脑血流量(cerebral blood flow，CBF)(患侧与对侧)，结果采用独立样本与配对t检验。同一成像方法两名医师分别两次判断急性缺血性脑卒中患者检出率结果做组内相关系数(intraclass correlation coefficien，ICC)分析，认为ICC＞0.8为可重复性好。不同成像方法灌注缺血面积的评分判读分别做秩和检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 全序列扫描检查结果

本研究的30例患者均得到满意的全序列扫描图像，其中由颈内动脉系统(前循环)所引起的脑卒中为26例，由椎基底动脉系统(后循环)所引起的脑卒中为2例，由穿支动脉引起的脑卒中为2例。T2FLAIR图像上能显示的责任病灶为23例，未见异常者为7例。28例3D-TOF MRA血管图像显示出不同程度的责任血管狭窄、闭塞。急性缺血性脑卒中患者的梗死核心均位于责任血管的血供区。2例患者在MRA显示正常，临床考虑为小面积脑梗死，极有可能是穿支动脉闭塞所引起。有5例梗死核心在ASL图像上呈高灌注。

2.2 判读结果

由两名医师共同判读3D ASL图像，结果显示，低灌注26例，无低灌注4例，有分歧意见0例。DSC灌注图像显示低灌注25例，无低灌注4例，有分歧意见1例。3D ASL灌注方法检出率判读的ICC=1，DSC灌注方法的ICC=0.939，重复性良好(F=17.92，P＜0.001)；分别对同一灌注成像序列缺血面积的判读，两名医师的评分采用ICC一致性检验，3D ASL低灌注面积两名医师评分ICC=0.829，一致性良好(F=5.963，P＜0.001)，DSC灌注减低面积两名医师评分ICC=0.725，一致性良好(F=3.681，P＜0.001)。

2.3 影像诊断效率

低灌注检出率方面，DSC Tmax灌注与3D ASL灌注差异无统计学意义(P=0.386)。3D ASL上图像的低灌注面积大于DSC Tmax上图像的低灌注面积，但差异无统计学意义(P=0.762)。最大病变层面异常灌注区面积大小方面，2种不同灌注技术方法结果为：DSC图像面积=(13.48±11.56)cm2；ASL图像面积=(13.85±11.79)cm2，差异无统计学意义(t=0.12，P＞0.05)。患者的患侧病灶CBF值与对侧镜面区CBF值间差异无统计学意义(P=0.635)。

2.4 动脉血栓磁敏感征

在30例患者的图像中，SWI图上呈动脉血栓的SVS阳性有17例患者，在血管走形部位SWI图像表现为低信号，且其范围要大于该血管的管腔直径，而血管的远端和近段均无改变。通过与MRA原始图像对照，SVS的阳性率为56.67%(17/30)。结果表明患者的动脉狭窄状况与是否在SWI图上呈SVS阳性改变有相关性(r=-0.6325，P＜0.05)，见表1。

表1 SVS和动脉狭窄程度的关系

2.5 异常静脉情况

在30例患者的图像中，总共有27例患者在SWI图上显示为梗死核心小静脉较对侧明显稀疏。在DSC异常灌注区远远大于急性梗死灶的患者中，在SWI图上呈现的异常静脉分布状况大体一致与灌注呈现的缺血区。静脉异常分级与动脉狭窄程度有相关性(r=0.3354，P＜0.05)，见表2。

表2 静脉异常分级和动脉狭窄程度

2.6 典型病例影像分析

(1)典型病例一：患者女性，63岁，突发左侧肢体活动完全受限，言语表达不能。MR诊断：右侧基底节区，颞叶区脑梗死灶，DWI为楔形高信号，长T1，长T2信号，透明隔间腔形成，MRA右侧大脑中动脉M1段轻度狭窄，SWI图见梗死区周围引流静脉显著增多，见图1。3D ASL血流灌注信号减低，DSC成像血流灌注的脑血流量(cerebral blood flow，CBF)、脑血容量(cerebral blood volume，CBV)减低，平均通过时间(mean transit time，MTT)、达峰时间(time of peak，TTP)延长。

图1 典型病例一多模式磁共振成像

图2 典型病例二多模式磁共振成像图

(2)典型病例二：患者女性，64岁，突发右侧肢体麻木4 h，四肢腱反射未引出，右侧病理征阳性。MR诊断：左侧侧脑室旁白质和基底节区的亚急性梗死灶，DWI为斑点状稍高信号，稍长T1，长T2的信号，左侧大脑中动脉及分支未见显影，SWI图见多发点状低信号，梗死区周围引流静脉显著增多。3D ASL左侧大脑中动脉供血区的血流灌注信号减低，DSC成像血流灌注CBF和CBV减低，MTT和TTP延长。多模式磁共振成像见图2。

3 讨论

3.1 低灌注和IP的评估

急性缺血性脑卒中患者一旦出现脑缺血已经损伤脑组织，目前尚无减轻其损伤的有效治疗方法和特别手段。缺血性脑卒中临床治疗后出血的危险度与梗死灶的大小密切相关，很可能是周围毛细血管受到脑水肿挤压产生破裂导致的出血[4]。目前，临床上最为常用确诊IP的MRI模式为DSC-PWI/DWI灌注模式[5]。有学者通过研究[6]认为，“PWI/DWI不匹配”模式对急性缺血性脑卒中患者的IP的评估并不可靠。有研究者[7]在研究动脉自旋标记灌注技术和动态磁敏感增强灌注技术在评估急性缺血性脑卒中梗死核心方面存在的一致性。ASL的巨大优势体现在已发生血流动力学阻碍但尚未梗死患者。本研究的30例急性缺血性脑卒中患者在检出率方面和低灌注面积的比较，两种灌注技术差异无统计学意义。患侧病灶CBF值与对侧镜面区CBF值比值两者间差异无统计学意义。尽管3D ASL虽然不能对低灌注的最终面积和半暗带的确定进行精确定量测量，目前IP的阈值尚有争议，但其无创性及重复性好，不仅能反映低灌注区，也能敏感探测到未出现异常供血区，对脑卒中的预防与治疗有着重要的临床价值。

3.2 颈内动脉和颅内动脉狭窄程度与脑组织异常灌注改变的相关性

颈内动脉和颅内动脉的供血动脉狭窄为急性缺血性脑卒中的最高危因素。新生血管一般会在急性缺血性脑卒中后一周会逐渐形成，新生血管网与标准的健康人的脑血管网相类似[8]。目前临床判断IP的“金标准”临床公认的是灌注-扩散不匹配(perfusiondiffusion mismatch，PDM)，可用于评价急性缺血性脑卒中脑缺血程度、范围和类型。

本研究对30例急性缺血性脑卒中患者的多模式MR成像方法进行了研究，并对局部脑组织低灌注区域异常改变进行了详细的处理分析，首先评估责任动脉血管狭窄程度与病变区低灌注面积的关系，动脉血管狭窄非常严重甚至闭塞的患者的低灌注面积不一定大，推断其最可能的原侧支循环代偿途径的作用，其改变了急性缺血性脑卒中患者脑组织的血流储备能力的大小。

3.3 责任血管与血栓的判读

SWI图像在急性缺血性脑卒中后可见增粗、增多的细小静脉出现在梗死区周围。杨志宏等[9]研究证明了于脑组织的脑膜小动脉的侧支循环形成良好时一般会发现小静脉在SWI图上会非常多。Kesavadas等[10]对95例急性缺血性脑卒中患者分析动脉内血栓磁敏感征阳性的患者有45例，基本为心源性，因此，研究者认为心源性的脑血栓可用动脉内血栓磁敏感征阳性做临床确诊的依据。Lingegowda等[11]研究发现，SWI图对于急性缺血性脑卒中患者血管血栓的显示要优于T1和T2的FLAIR图，在所有颅内动脉血管血栓显示方面要远远敏感于其他MRI的图像。本研究的30例急性缺血性脑卒中患者结果显示，呈动脉血管内血栓磁敏感征阳性改变有17例患者，其在MR的SWI图像均显示为沿着责任动脉血管走形的低信号表现，研究中对SWI图像的结果与MRA的图像进行比较，动脉血管内血栓磁敏感征阳性的特征和同侧责任血管血供低灌注区域一致。

Hung-wen等[12]通过对急性缺血性脑卒中患者回顾性研究发现，DWI/SWI不匹配和DWI/PWI的不匹配，两者在评估时结果差异无统计学意义。本研究中的30例急性缺血性脑卒中患者的SWI图上发现有22例病变周围可见增多、增粗的微小静脉血管，在病灶周边呈现出线条状低信号改变，亦可以预测该区域具有良好的血液供应，患者预后较为良好。可将SWI图在临床确诊上做为磁共振血管成像的可靠的补充。

3.4 梗塞后出血性转化的预测作用

出血性转化(hemorrhagic transformation，HT)的原因为脑血管闭塞存在或血流动力学发生障碍。HT是缺血性脑梗死多见的并发症，梗死核心区的血液低灌注状态引起血脑屏障的破坏，血管再通导致再灌注损伤是诱发HT发生的主要机制[13]。有研究证明，SWI序列对于梗死区脑出血的检出率近100%，检出率为最高[14]。由严重损伤的血脑屏障导致的过度再灌注，临床治疗后患者的结果均极差。本研究中的5例急性缺血性脑卒中患者的梗死核心在灌注图像上呈高灌注，亦提示患者的血脑屏障严重损伤，产生过度再灌注，因此当ASL灌注图像提示梗死区高灌注信息可作为临床溶栓禁忌症的一项重要的参考指标。