弥散加权成像和灌注加权成像在超急性期脑梗死诊断及预后评估中的应用价值

王朝刚，张晓曼，李兆妍，徐远杰，范建江

脑梗死是中老年人群的常见脑血管疾病，其发病率约为110/10万，致残率高达50%以上［1-2］。目前，溶栓治疗是临床上公认的治疗脑梗死的有效方案，且脑梗死发病3～6 h内给予溶栓治疗可最大限度地改善脑供血，抢救缺血半暗带，从而改善患者神经功能，减少残疾的发生［3］；但发病时间＞6 h的脑梗死患者不主张进行溶栓治疗［4］。因此，脑梗死的早期诊断与治疗直接影响到患者的预后。研究表明，脑梗死发病后6 h内，颅脑CT检查显示脑组织密度无明显变化，脑梗死发病48 h后CT检查才发现边界不清楚的低密度影，此时已经发展为不可逆的脑梗死［5-6］。目前研究认为，MRI在诊断超急性期脑梗死时更有优势，灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）、弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）能准确区分大脑软组织和血管［7］，且DWIPWI不匹配提示患者存在缺血半暗带［8］。目前，脑梗死不同时期的DWI和PWI定量参数变化尚存在争议。本研究旨在探讨DWI联合PWI在脑梗死早期诊断及溶栓治疗中的应用价值，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 纳入与排除标准 纳入标准：（1）符合脑梗死的诊断标准［9］；（2）年龄≤75岁；（3）影像学资料完整。排除标准：（1）有急性出血倾向者；（2）近3个月内有颅内出血、颅脑外伤史者；（3）近3个月内有心肌梗死史者；（4）合并严重肝肾功能不全者；（5）既往有精神疾病史者。

1.2 研究对象 选取2020年4月至2021年3月郑州市第一人民医院收治的78例行溶栓治疗的超急性期脑梗死（脑梗死发病时间＜6 h）患者作为超急性期组，45例未行溶栓治疗的急性期脑梗死（脑梗死发病时间为6 h～3 d）患者作为急性期组，33例未行溶栓治疗的亚急性期脑梗死（脑梗死发病时间为4 d～3周）患者作为亚急性期组。三组患者性别、年龄、体质指数及美国国立卫生研究院卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。本研究符合《赫尔辛基宣言》原则，经郑州市第一人民医院伦理委员会审核通过（编号：20200106），所有患者对本研究知情同意并自愿参加。

表1 三组患者一般资料比较Table 1 Comparison of general information among the three groups

1.3 检查方法

1.3.1 仪器设备 MAGNETOM Spectra 3.0 T磁共振成像仪购自德国西门子公司，采用16通道相控正交表面线圈。

1.3.2 扫描序列 T1加权像（T1 weighted image，T1WI）扫描参数：采用自旋回波序列，TR 547 ms，TE 7.8 ms，层厚3 mm，层距0.3 mm，FOV 160 mm×249 mm，采集矩阵200×240，采集次数2次。T2加权像（T2 weighted image，T2WI）扫描参数：采用快速自旋回波序列，TR 3 000 ms，TE 95 ms，层厚3 mm，层距0.3 mm，FOV 160 mm×249 mm，采集矩阵200×240，FSFat Saturation压脂技术，采集次数2次。DWI扫描参数：采用自旋回波-回波平面序列，TR 5 200 ms，TE 113 ms，层厚6 mm，层距0.6 mm，FOV 160 mm×249 mm，采集矩阵200×240，采集次数2次。PWI扫描参数：对比剂为钆喷酸葡胺，采用团注法进行肘静脉注射，0.15 ml/kg，注射速度3 ml/s。

1.3.3 图像处理 在德国西门子公司Sygno工作站，将数据导入MRI Viewer软件进行后处理，由2名中级以上职称的影像学医师独立阅片。对DWI数据处理后可得到表观弥散系数（apparent dispersion coefficient，ADC）图，计算ADC。PWI数据处理后可得到时间-浓度曲线及局部脑血容量（regional cerebral blood volume，rCBV）图，计算rCBV、局部脑血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）、平均通过时间（mean transit time，MTT）、达峰时间（time to peak，TTP）。

1.4 观察指标 （1）观察三组患者梗死区DWI特点，比较其梗死区DWI、PWI检查指标。（2）比较超急性期组溶栓治疗前后、不同预后患者DWI、PWI检查指标；溶栓治疗后3个月评估患者预后，分为痊愈/康复良好、残疾、死亡，其中痊愈/康复良好为预后良好、残疾和死亡为预后不良。（3）比较超急性期组DWI-PWI匹配与DWI-PWI不匹配患者溶栓治疗后15 d NIHSS评分、溶栓治疗后3个月预后。DWI-PWI不匹配定义：DWI显示缺血核心病灶，PWI显示缺血核心病灶+缺血半暗带，DWI病灶容积＜70 ml，且PWI病灶容积为DWI病灶容积的1.8倍以上，或PWI病灶容积-DWI病灶容积＞15 ml。

1.5 统计学方法 使用SPSS 22.0统计学软件进行数据处理。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q检验；两组间比较采用成组t检验，溶栓治疗前后比较采用配对t检验；计数资料以〔n（%）〕表示，组间比较采用χ2检验。绘制ROC曲线以评价DWI、PWI检查指标对超急性期脑梗死的诊断价值及对超急性期脑梗死患者预后的预测价值。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组患者梗死区DWI特点及DWI、PWI检查指标比较超急性期组梗死区DWI显示豆状核内囊与胼胝体呈显著高信号，ADC图呈显著低信号，见图1A；急性期组梗死区DWI显示放射冠呈椭圆高信号，ADC图呈低信号，见图1B；亚急性期组梗死区DWI显示额颞顶叶呈大片扇形稍低信号，ADC图呈等或高信号，见图1C。三组患者梗死区ADC、rCBV、rCBF、MTT、TTP比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；急性期组和亚急性期组梗死区ADC、rCBV、rCBF大于超急性期组，梗死区MTT、TTP短于超急性期组，差异有统计学意义（P＜0.05）；亚急性期组梗死区ADC、rCBV、rCBF大于急性期组，梗死区MTT、TTP短于急性期组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

图1 三组患者梗死区DWI特点Figure 1 DWI features of infarct zones of the three groups

表2 三组患者梗死区DWI、PWI检查指标比较（±s）Table 2 Comparison of examination indicators of DWI and PWI of infarct size among the three groups

表2 三组患者梗死区DWI、PWI检查指标比较（±s）Table 2 Comparison of examination indicators of DWI and PWI of infarct size among the three groups

注：ADC=表观弥散系数，rCBV=局部脑血容量，rCBF=局部脑血流量，MTT=平均通过时间，TTP=达峰时间；a表示与超急性期组比较，P＜0.05；b表示与急性期组比较，P＜0.05

组别 例数 ADC rCBV（ml） rCBF（ml/min） MTT（s） TTP（s）超急性期组 78 0.38±0.10 27.63±6.90 3.02±0.75 4.49±1.12 13.25±3.31急性期组 45 0.62±0.15a 32.05±8.11a 3.65±0.91a 4.02±1.01a 11.50±2.87a亚急性期组 33 1.23±0.31ab 39.42±9.75ab 4.20±1.05ab 3.48±0.87ab 9.84±2.45ab F值 265.158 25.895 23.133 11.347 15.704 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 超急性期组患者溶栓治疗前后梗死区DWI、PWI检查指标比较 溶栓治疗后，超急性期组患者梗死区ADC、rCBV、rCBF大于溶栓治疗前，梗死区MTT、TTP短于溶栓治疗前，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 超急性期组患者溶栓治疗前后梗死区DWI、PWI检查指标比较（±s，n=78）Table 3 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise before and after thrombolytic therapy in hyperacute group

表3 超急性期组患者溶栓治疗前后梗死区DWI、PWI检查指标比较（±s，n=78）Table 3 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise before and after thrombolytic therapy in hyperacute group

时间 ADC rCBV（ml） rCBF（ml/min） MTT（s） TTP（s）溶栓治疗前 0.38±0.10 27.63±6.90 3.02±0.75 4.49±1.12 13.25±3.31溶栓治疗后 1.01±0.25 47.38±11.75 5.02±1.26 3.78±0.94 10.26±2.56 t配对值 31.794 18.705 17.576 6.088 8.997 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 超急性期组不同预后患者梗死区DWI、PWI检查指标比较 溶栓治疗后3个月，超急性期组预后良好患者38例，预后不良患者40例（其中残疾38例、死亡2例）。超急性期组预后良好患者梗死区ADC、rCBV大于预后不良患者，rCBF快于预后不良患者，MTT、TTP短于预后不良患者，差异有统计学意义（P＜0.05），见表4。

表4 超急性期组不同预后患者梗死区DWI、PWI检查指标比较（±s）Table 4 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise in patients with different prognosis in hyperacute group

表4 超急性期组不同预后患者梗死区DWI、PWI检查指标比较（±s）Table 4 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise in patients with different prognosis in hyperacute group

预后 例数 ADC rCBV（ml） rCBF（ml/min） MTT（s） TTP（s）预后良好 38 0.49±0.13 31.12±7.78 3.45±0.86 4.10±1.02 12.03±3.03预后不良 40 0.28±0.07 24.31±6.08 2.61±0.65 4.86±1.21 14.41±3.60 t值 8.944 4.319 4.882 2.991 3.151 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.004 0.002

2.4 超急性期组DWI-PWI匹配与DWI-PWI不匹配患者溶栓治疗后15 d NIHSS评分及预后比较 超急性期组DWI-PWI匹配患者30例，DWI-PWI不匹配患者48例，超急性期组DWI-PWI匹配与DWI-PWI不匹配患者的影像学检查结果见图2。超急性期组DWI-PWI不匹配患者溶栓治疗后15 d NIHSS评分低于DWI-PWI匹配患者，预后优于DWI-PWI匹配患者，差异有统计学意义（P＜0.05），见表5。

表5 超急性期组DWI-PWI匹配与DWI-PWI不匹配患者溶栓治疗后15 dNIHSS评分及预后比较Table 5 Comparison of NIHSS score after thrombolytic therapy and prognosis between DWI-PWI matched and DWI-PWI mismatched patients in hyperacute group

图2 超急性期组DWI-PWI匹配与DWI-PWI不匹配患者的影像学检查结果Figure 2 Imaging findings of DWI-PWI matched and DWI-PWI mismatched patients in hyperacute group

2.5 梗死区DWI、PWI检查指标对超急性期脑梗死的诊断价值 ADC、rCBV、rCBF、MTT、TTP诊断超急性期脑梗死的AUC分别为0.841〔95%CI（0.780，0.903）〕、0.859〔95%CI（0.803，0.916）〕、0.873〔95%CI（0.821，0.926）〕、0.725〔95%CI（0.646，0.804）〕、0.783〔95%CI（0.711，0.855）〕，见图3、表6。

表6 DWI、PWI检查指标对超急性期脑梗死的诊断价值Table 6 Value of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise in diagnosing hyperacute cerebral infarction

图3 梗死区DWI、PWI检查指标诊断超急性期脑梗死的ROC曲线Figure 3 ROC curve of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise for diagnosing hyperacute cerebral infarction

2.6 梗死区DWI、PWI检查指标对超急性期脑梗死患者预后的预测价值 ADC、rCBV、rCBF、MTT、TTP预测超急性期脑梗死患者预后的AUC分别为0.860〔95%CI（0.777，0.943）〕、0.815〔95%CI（0.721，0.909）〕、0.826〔95%CI（0.732，0.920）〕、0.673〔95%CI（0.552，0.795）〕、0.677〔95%CI（0.556，0.798）〕，见图4、表7。

表7 DWI、PWI检查指标对超急性期脑梗死患者预后的预测价值Table 7 Value of examination indexes of DWI and PWI in predicting prognosis of patients with hyperacute cerebral infarction

图4 DWI、PWI检查指标预测超急性期脑梗死患者预后的ROC曲线Figure 4 ROC curve of examination indexes of DWI and PWI in predicting prognosis of patients with hyperacute cerebral infarction

3 讨论

脑梗死溶栓治疗的病理生理学机制是挽救缺血半暗带，一般认为在不可逆梗死灶周围存在未完全梗死的缺血半暗带，脑梗死发病后3～6 内进行溶栓治疗可以挽救缺血半暗带，恢复其血流灌注，改善神经功能，减少偏瘫的发生［10-11］。但如果脑梗死发病时间＞6 h，则缺血半暗带神经元将发生凋亡。

DWI在中枢神经系统疾病中的应用较为广泛，其原理是不同组织中水分子弥散梯度存在差异，表现为DWI信号强度差异。脑梗死早期，血-脑脊液屏障受损，能量代谢被破坏，水钠转运离子泵发生障碍，脑细胞从细胞外间隙吸收大量水分，进而导致细胞内外水分子弥散特征改变，梗死灶水分子弥散受限，ADC降低，DWI表现为显著高信号［12-13］，本研究结果与其一致。既往研究表明，DWI鉴别诊断超急性期与急性期脑梗死的灵敏度为88%～100%、特异度为85%～100%，优于常规T1WI、T2WI，故DWI可作为诊断超急性期脑梗死的必查序列［14-15］。本研究结果显示，ADC诊断超急性期脑梗死的AUC为0.841，最佳截断值为0.47，其灵敏度为87.18%、特异度为67.95%；ADC预测超急性期脑梗死患者预后的AUC为0.860〔95%CI（0.777，0.943）〕，最佳截断值为0.38，其灵敏度为81.58%、特异度为75.00%。本研究中ADC对超急性期脑梗死的诊断价值稍低于上述研究的原因可能与统计偏倚有关。

PWI是一种功能成像技术，其利用对比剂在血管中的首过效应观察血流动力学改变，可反映组织的血流灌注情况［16］。本研究结果显示，急性期组和亚急性期组患者梗死区rCBV、rCBF大于超急性期组，梗死区MTT、TTP短于超急性期组；亚急性期组患者梗死区rCBV、rCBF大于急性期组，梗死区MTT、TTP短于急性期组，提示超急性期脑梗死患者梗死区血容量降低、血流量增大、对比剂灌注时间延迟，与AMUKOTUWA等［17］研究报道一致；且溶栓治疗后，超急性期组患者梗死区rCBV、rCBF大于溶栓治疗前，梗死区MTT、TTP短于溶栓治疗前，提示超急性期脑梗死患者行溶栓治疗有效［18］。本研究结果显示，梗死区rCBV、rCBF、MTT、TTP诊断超急性期脑梗死的AUC分别为0.859、0.873、0.725、0.783，其预测超急性期脑梗死患者预后的AUC分别为0.815、0.826、0.673、0.677。

近年来，脑梗死DWI-PWI不匹配研究成为热点，一般认为DWI显示缺血核心病灶，PWI显示缺血核心病灶+缺血半暗带，DWI-PWI不匹配意味着患者存在大面积的缺血半暗带。研究发现，超急性期脑梗死患者DWI-PWI不匹配居多，随着病情进展，缺血半暗带发生动态改变，DWI-PWI逐渐匹配，提示不可逆梗死灶扩大［19］。本研究结果显示，超急性期组DWI-PWI不匹配患者溶栓治疗后15 d NIHSS评分低于DWIPWI匹配患者，预后优于DWI-PWI匹配患者，提示DWI-PWI不匹配的超急性期脑梗死患者溶栓治疗效果更好。

综上所述，ADC、rCBV、rCBF对超急性期脑梗死具有一定诊断价值，对超急性期脑梗死患者预后具有一定预测价值；且DWI-PWI不匹配患者溶栓治疗效果、预后更好。

作者贡献：王朝刚进行文章的构思与设计；王朝刚、张晓曼、李兆妍、徐远杰、范建江进行研究的实施与可行性分析；张晓曼、李兆妍、徐远杰进行数据收集、整理、分析；李兆妍、徐远杰、范建江进行结果分析与解释；王朝刚、张晓曼负责撰写、修订论文，负责文章的质量控制及审校，并对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。