3D-ASL联合弥散加权成像、血管成像可准确评估急性缺血性脑梗死患者的缺血半暗带区域

刘海静，尹继磊，王丽坤

邯郸市中心医院CT/MRI室，河北 邯郸 056000

急性缺血性脑梗死是临床常见的脑血管疾病，当脑动脉血管闭塞后，会导致相应部位脑组织缺血缺氧，引发神经功能缺失，严重影响患者的生活质量［1］。脑缺血发生后，缺血中心区的血流完全中断，迅速发展为梗死区域，但缺血中心区周围仍存在部分侧支循环，形成缺血半暗带区域（IP）［2］。研究认为，第一时间确认IP区范围，及时恢复血供，可逆转缺血脑组织损伤，有利于患者的恢复［3］。弥散加权成像（DWI）和血管成像（MRA）是临床诊断缺血性脑梗死的常用影像学检查方法，但二者不能反映脑组织血流灌注情况，在区分梗死核心区与IP区方面存在不足［4］。三维动脉自旋标记灌注成像（3DASL）是一种新型灌注成像技术，该技术以水分子为示踪剂，可以提供常规影像检查所无法获得的血流灌注信息，而3D-ASL成像与DWI不匹配在一定程度上代表IP的存在［5］。当前，有关3D-ASL的应用研究多涉及脑肿瘤、炎性病变等方面，但在脑血管疾病中的应用尚处临床研究阶段［6］。本研究分析了3D-ASL 联合DWI、MRA对急性缺血性脑梗死IP区的评估价值，旨在为急性缺血性脑梗死的早期诊断提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021年1月～2022年6月本院收治的急性缺血性脑梗死患者62例为对象。纳入标准：临床检查符合急性缺血性脑梗死的诊断标准［7］，且均根据临床表现、颅脑CT/MRI检查确诊；镜面对侧脑实质无明显异常；病灶最大层面直径＞1.0 cm；均为首次发病，且发病时间≤24 h；患者知情同意，签署知情同意书。排除标准：合并脑出血、蛛网膜下腔出血、多发性硬化等其他神经系统疾病；合并重要脏器功能障碍；存在MRI检查禁忌证；存在严重认知功能障碍，难以配合研究。根据患者发病至首次MRI检查时间（T）将患者分为超急性期（T＜6 h，n=22）和急性期（6 h≤T≤24 h，n=40）。其中超急性期组男15例，女7例，年龄49～74（63.78±6.64）岁；病变部位：颞叶部位5例，额叶部位4例，基底节区部位9例，多部位病变4例；基础疾病：糖尿病5例，高血压6例，冠心病4例。急性期组男25例，女15例，年龄50～75（64.25±6.18）岁；病变部位：颞叶部位11例，额叶部位9例，基底节区部位15例，多部位病变5例；基础疾病：糖尿病10例，高血压12例，冠心病8例。两组患者性别、年龄、病变部位、基础疾病基础疾病等一般资料的差异无统计学意义（P＞0.05），有可比性。本研究符合赫尔辛基宣言。

1.2 检查方法

患者取仰卧位，采用GE Discovery MR 750 3.0T磁共振仪，选择8通道头部相控阵线圈，行3D-ASL、DWI和MRA扫描，扫描范围为颅底至颅顶。3D-ASL检查：基于快速自旋回波脉冲序列的3D Spiral 采集，TR 4632.0 ms，TE 10.5 ms，层厚4 mm，层数36，矩阵512×512，FOV 24.0 cm，激励次数3，PLD 1525 ms，扫描时间4 min 29 s。DWI检查：采用SE序列T2加权的单次激发平面回波成像，TR 2130 ms，TE 65 ms，层厚5 mm，FOV 24 cm，层间距1 mm，扫描矩阵128×128，弥散敏感系数b值为0、1000 s/mm2。MRA检查：采用三维时间飞跃磁共振血管成像技术，TR 25 ms，层厚1.2 mm，层间距0.6 mm。

1.3 图像处理

获得图像后由自带后处理工作站处理，所有图像由2名高年资的影像学医师进行双盲分析，双方结论一致为最终结果，意见不统一时，由第3名医师进行分析，获得最终结果。

1.3.1 3D-ASL 将扫描数据传输至GE 工作站，使用Functool软件对图像进行后处理，红色表示高灌注、蓝色表示低灌注，手动描绘出感兴趣区，软件自动镜像生成相应部位对侧感兴趣区域，获得异常灌注面积、中心梗死区与对侧镜像区脑血流量（CBF）值，计算IP区/对侧镜像区相对CBF值（rCBF），连续测量3次，以平均值为最终结果。

1.3.2 DWI 将扫描数据传输至AW4.5工作站，确认病变范围后，生成表观扩散系数（ADC）图，在ADC图上于病灶最大层面测量DWI异常高信号面积，并与3D-ASL异常灌注面积比较，以3D-ASL异常灌注面积＞DWI异常高信号面积，且超过10%及以上为存在IP。测量中心梗死区、IP区、对侧镜像区ADC值，计算IP区/对侧镜像区相对ADC值（rADC），连续测量3次，以平均值为最终结果。

1.3.3 MRA 获取MRA三维重建图像，对异常血管供血区的血管狭窄程度进行分级。0级：闭塞，远端血管无显影；1级：部分血管信号缺失，远端血管不完整显影；2级：远端血管完全显影，狭窄程度≥50%；3级：远端血管完全显影，狭窄程度＜50%；4级：血管无狭窄。

1.4 统计学分析

采用SPSS20.0统计软件对数据进行分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，两组间比较行独立样本t检验；计数资料以n(%)表示，行χ2检验或Fisher确切概率检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 急性缺血性脑梗死患者3D-ASL、DWI、MRA图像特征分析

病灶DWI表现为斑点状或小片状高信号，48例患者3D-ASL异常灌注面积明显大于DWI异常高信号面积，显示存在IP区，14例患者3D-ASL异常灌注面积近于或小于DWI异常高信号面积；MRA显示颅内某支主干动脉节段性狭窄，远端血管明显变细甚至消失，部分显示血管无明显异常。典型病例（图1～2）。

图1 患者女，67岁，左侧内囊后肢新发梗塞Fig.1 Images of a 67-year-old female patient with new posterior internal capsule infarction.

2.2 急性缺血性脑梗死患者中心梗死区、IP区和对侧镜像区CBF、ADC值比较

患者中心梗死区、IP区和对侧镜像区CBF、ADC值比较，差异有统计学意义（P＜0.001），且中心梗死区CBF、ADC 值小于IP 区、对侧镜像区（P＜0.001），IP 区CBF、ADC值小于对侧镜像区（P＜0.05，表1）。

表1 急性缺血性脑梗死患者中心梗死区、IP区和对侧镜像区CBF、ADC值比较Tab.1 Comparison of CBF and ADC values of central infarcted area,IP area and contralateral area in patients with acute ischemic cerebral infarction(Mean±SD)

2.3 不同时期急性缺血性脑梗死患者rCBF、rADC值比较

急性缺血性脑梗死患者的rCBF值、rADC值分别为0.68±0.09 mL/(100 g·min)、（0.85±0.07）×10-3mm2/s。超急性期患者的rCBF值、rADC值均大于急性期患者，差异有统计学意义（P＜0.001，表2）。

表2 不同时期急性缺血性脑梗死患者rCBF、rADC值比较Tab.2 Comparison of rCBF and rADC values between patients with acute ischemic cerebral infarction in different phases(Mean±SD)

图2 患者男，65岁，左侧尾状核头新发脑梗塞Fig.2 Images of a 65-year-old male patient with new infarction in the head of the left caudate nucleus.

2.4 急性缺血性脑梗死患者MRA血管狭窄程度与IP区的关系分析

DWI图像分析结果显示，存在IP区患者48例，非IP区患者14例。存在IP区的患者MRA血管狭窄程度以0级为主，非IP区患者MRA血管狭窄程度以3级为主。两组患者的MRA血管狭窄程度差异有统计学意义（P＜0.05，表3）。

表3 急性缺血性脑梗死患者MRA血管狭窄程度与IP区的关系分析Tab.3 Relationship between vascular stenosis degree displayed by MRAand IP in patients with acute ischemic cerebral infarction[n(%)]

3 讨论

IP区是灌注-弥散不匹配区域，该区域脑组织并未完全死亡，若及时恢复血流阻止神经功能进一步损伤，对临床急性缺血性脑梗死的救治具有重要意义［8］。MRI是临床诊断急性缺血性脑梗死的常用影像学检查手段，其中DWI是建立在MR流动效应基础上的成像方法，可通过水分子的扩散运动间接反映患者组织微观结构特点及其变化，但DWI检查异常区域只存在少部分IP，对于更早期的血流灌注状态的检测不敏感［9］；MRA能获得较为直观的血管图像，可多角度观察脑动脉狭窄的形态和范围，但在诊断较小缺血灶方面敏感度较低，不能反映脑组织血流灌注情况［10］。3D-ASL 是一种无创MRI灌注技术，可提供颅底脑组织至顶叶皮层异常灌注区域的脑组织灌注信号，区分尚未永久坏死的脑组织，使患者脑组织受益于再灌注疗法［11］。有学者认为，3DASL联合多模态MRI能够帮助提高缺血性脑血管病诊断的特异性及敏感度，可为患者的病情演变及临床治疗方案的确定提供相应的影像学证据［12］。

本研究分析了D-ASL联合DWI、MRA对急性缺血性脑梗死IP区的评估价值，结果显示48例患者3D-ASL异常灌注面积明显大于DWI异常高信号面积，显示存在IP区；且患者不同区域CBF、ADC值比较：中心梗死区＜IP区＜对侧镜像区，与既往研究[13]结果一致，提示中心梗死区血流灌注较IP区更低，通过对比中心梗死区、IP区及对侧镜像区的ADC值、CBF值将有助于判定IP情况。缺血性脑血管疾病发生发展过程中的首要病理特征是CBF改变，中心梗死区的细胞毒性水肿、细胞外间隙缩小及细胞内粘稠度增加等作用会导致弥散受限，使血流灌注水平下降，进而导致CBF值降低；而IP区位于正常区与梗死区之间的边缘带，仍存在较完整的脑组织，细胞膜离子泵尚能维持细胞外离子梯度，故CBF、ADC值较中心梗死区略高［14-15］。

既往研究发现，DWI与ASL参数存在明显个体差异，对不同时间、不同梗死面积患者的CBF、ADC值进行测量时，可能存在一定的范围区间，临床检测结果差异较大［16］。本研究应用病变侧与健侧对比的方法，计算rCBF、rADC值。结果显示，急性缺血性脑梗死患者的rCBF 值、rADC 值分别为0.68±0.09 mL/（100g·min）、（0.85±0.07）×10-3mm2/s，且超急性期患者的rCBF值、rADC值均大于急性期患者，提示超急性期患者的脑血流量值下降水平较急性期更高，考虑与细胞缺血导致的细胞外水分子扩散能力较低有关。有研究发现，随着发病时间的延长，患者的rADC值逐渐下降［17］。但也有学者发现，超急性期与急性期rCBF值、rADC值以降低为主，亚急性期rCBF值、rADC值基本正常，与急性期比较无差异，考虑与急性缺血性脑梗死分期不同、检测参数存在差异有关［18］。本研究中，存在IP区的患者MRA多数可见头颈部大血管病变，非IP区患者MRA血管狭窄程度以3级为主，提示存在IP区的急性缺血性脑梗死患者，其大血管病变的风险更高，可能是由于侧支循环代偿弥补了责任血管的灌注缺失［15］。有学者对比了合并IP区与无IP区急性脑梗死患者的责任血管类型发现，无IP区患者多数无头颈部血管病变［16］，这也验证了本研究结论。

综上所述，3D-ASL联合DWI、MRA检测可准确评估急性缺血性脑梗死患者IP区的存在和血管狭窄程度，有利于梗死临床精准化治疗方案的选择。