双延迟3D-ASL评估单侧大脑中动脉闭塞患者侧支循环的预后价值

程艳华,金颢洋,常 莹,耿长帅,雷 杰

(吉林省一汽总医院 磁共振科,吉林 长春130011)

脑卒中、肿瘤及心脏疾病是影响我国居民健康的常见疾病,其中脑卒中发病率最高,80%以上为缺血性脑卒中,大脑中动脉(middle cerebral Artery,MCA)闭塞是缺血性脑卒中的常见病因[1]。MCA闭塞后侧支循环的建立及其状态是缺血性脑卒中的发生、发展及预后最关键的影响因素[2]。本文旨在探讨3D-ASL在评估单侧大脑中动脉闭塞患者侧支循环状态及临床转归中的应用。

1 材料与方法

1.1 一般资料本文收集2019年1月至2021年12月经MRA证实的单侧MCA闭塞的住院患者134例,男95例,女39例,年龄52～77岁,其中右侧MCA闭塞63例,左侧MCA闭塞71例。临床症状表现为头痛、言语笨拙、一侧肢体无力、视物不清等。纳入标准:(1)MRA显示仅单侧MCA闭塞,对侧脑组织无新发梗死灶;(2)入院后行T2-FLAIR、DWI、MRA及3D-ASL检查;(3)MRI检查前未行溶栓治疗;(4)入院当日和入院15日行美国国立卫生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)评分。采用入院15 d NIHSS 评分降度评估临床预后,入院15 d NIHSS 评分降度=[(入院 NIHSS 评分-入院15 d NIHSS评分)/入院NIHSS评分]×100%[3];(5)本研究经医院伦理委员会批准。排除标准:(1)因患者躁动等原因导致影像资料无法分析;(2)伴有严重的心脏病的患者;(3)颅内占位、炎症或血管源性病变的患者。

1.2 MRI扫描序列及参数134例患者均行T2-FLAIR、DWI、MRA及3D-ASL 检查。MRI检查:采用GE 1.5T Creator MR扫描仪进行成像,采用8 通道颅脑线圈,扫描序列包括横轴位T2-FLAIR、DWI、MRA及3D-ASL。MRA采用3D-TOF 法,TR 25 ms,TE 2.7 ms,FOV 22 cm,翻转20°,层厚1.6 mm,矩阵320 mm×224 mm,带宽21 kHz。3D-ASL的标记延迟时间(post labeling delay time,PLD)选择1.5 s和2.5 s,采集参数如下:TR 4442 ms(PLD=1.5 s)和5137 ms (PLD=2.5 s),TE 9.7 ms,FOV 24 cm×24 cm,矩阵512×8(3D 螺旋采集),层厚6.0 mm,扫描层数32层,扫描时间4 min18 s(PLD=1.5 s)和4 min58 s(PLD=2.5 s)。

1.3 数据处理及分析将3D ASL原始数据导入GE AW4.6工作站,利用Function软件后处理生成CBF(cerebral blood flow)伪彩图,应用Readyview软件将CBF图与DWI进行图像融合,选择CBF-DWI不匹配区域即 缺血半暗带(IP)范围最大层面勾画感兴趣区(ROI)(范围不超过3 cm2),测量患侧及其镜面侧脑组织脑血流量(CBF)值,测量3次取平均值,计算相对脑血流量(rCBF)(rCBF=患侧CBF/健侧CBF)。将CBF伪彩图上梗死核心周围低灌注区皮层及皮层下迂曲走行的条状高信号称为动脉穿行伪影(arterial transit artifact,ATA)(见图1),根据是否存在ATA,将患者分为ATA(+)组及ATA(-)组。依据T2-FLAIR上的高信号血管征(hyperintense vessel sign,HVS)(见图1),对所有患者进行侧支循环等级分组,根据改良Alberta卒中项目早期CT评分(ASPECTS)法[4]将大脑中动脉供血区进行分区:Ⅰ区(岛叶)、M1区(额前叶)、M2区(颞前叶)、M3区(颞后叶),M4区、M5区、M6区为M1区、M2区、M3区对应的上一层的大脑中动脉皮质区;根据高信号血管征在各区域出现的次数进行评分,每出现一次计为1分,共0～7分,0级0分,Ⅰ级1～2分,Ⅱ级3～4分,Ⅲ级5～7分。图像由2名影像诊断医师进行分析,如果存在分歧,则由第3名医师进行复核,3名医师均为具有5年以上工作经验的主治医师。

a:MRA;b:T2 FLAIR;c:3D ASL(PLD=1.5 s);d:3D ASL(PLD=2.5 s);e:3D ASL 原始图像(PLD=1.5 s);f:3D ASL 原始图像(PLD=2.5 s)

1.4 统计学方法使用SPSS25.0软件对数据进行处理,计量资料使用Shapiro-Wilk检验正态性,满足正态分布的计量资料以(均数±标准差)表示,两组比较采用t检验,两组以上比较使用单因素方差分析,不满足正态分布采用非参数秩和检验。计数资料以例数和(或)百分率表示,采用非参数秩和检验。相关性检验采用直线回归分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ATA(-)组与(+)组患者比较ATA(-)组28例,ATA(+)组106例,两组患者在侧支循环等级分组中存在统计学差异(P<0.001),两组患者PLD=1.5 s rCBF值、入院15 d NIHSS评分及入院15 d NIHSS评分降度差异有统计学意义(P<0.001),其中ATA(+)组PLD=1.5 s rCBF值低于ATA(-)组、入院15 d NIHSS评分降度高于ATA(-)组(表1)。

表1 ATA(-)组与(+)组患者影像及临床参数比较

2.2 不同侧支循环等级患者间比较侧支循环等级分组:0级28例,1级25例,2级33例,3级48例,各组间rCBF(PLD=1.5 s)、入院15 d NIHSS评分及入院15 d NIHSS评分降度差异均有统计学意义(P<0.001),侧支循环等级越高,rCBF(PLD=1.5 s)越低、入院15 d NIHSS评分降度越大(表2)。

表2 不同侧支循环等级患者影像及临床参数比较

2.3 入院15 d NIHSS评分降度与侧支循环评分相关性入院15 d NIHSS评分降度与侧支循环评分存在统计学差异(P<0.001),侧支循环评分越高,入院15 d NIHSS评分降度越大(表3)。

表3 入院15 d NISHSS评分降度与侧支循环评分直线回归分析

3 讨论

3D ASL以动脉血中可以自由扩散的水分子作为示踪剂,可以直观、定量分析脑组织灌注情况[5]。ASL包含多个参数:PLD、动脉通过时间(artery transit time,ATT)及ATA。PLD是指标记后到采集图像的时间间隔。根据王莉蓉等[6-7]研究,本文采用双延迟(PLD=1.5 s及PLD=2.5 s)3D ASL扫描方法。ATT是指血液从标记位置到达成像组织的传输时间。ATA是指在血管发生狭窄时,血流速度减慢,被标记的血流滞留于责任血管内而形成的一种特殊现象,CBF伪彩图上表现为低灌注区周围迂曲走形的条状高信号(见图1)。在评估侧支循环方面,ATA与DSA具有良好的一致性[8-9]。

本研究通过观察CBF伪彩图是否存在ATA征象,将患者分为ATA(-)组28例、ATA(+)组106例,ATA(+)组rCBF(PLD=1.5 s)值低于ATA(-)组,侧支循环越丰富,rCBF(PLD=1.5 s)越低。考虑原因可能为:MCA闭塞后,侧支循环建立,血管管腔变细、血管路径变长,血液流速变慢,ATT延长,短的PLD(1.5 s)被标记的血流未在灌注图像采集前到达组织,ASL信号减低,即为低灌注;由于侧支循环的代偿作用,1.5 s时的低灌注区(尤其是缺血半暗带(ischemic penumbra,IP))会在2.5 s时得到明显改善,甚至接近于镜像侧。所以两组的rCBF(2.5 s)差异无统计学意义(P>0.05)。

脑侧支循环是指供血动脉严重狭窄或闭塞时,从旁边出现或生成小的毛细血管供给大血管所支配的区域,以保障大血管所供给的区域功能正常,从而避免了缺血的脑组织发生坏死[10]。脑侧支循环分3级:1级为颅底Willis环,2级是眼动脉、软脑膜吻合支,3级为新生小血管。侧支循环对机体维持IP的血流灌注具有重要作用[11-12]。目前,数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)是影像学评价侧支循环的金标准,但它是有创操作且价格较高,临床应用受限制。灌注成像评价侧支循环应用越来越广泛,其中CT灌注,磁敏感动态增强MR灌注成像(dynamic susceptibility contrast,DSC-MRP)均需使用造影剂,而3D ASL无需对比剂,以人体动脉血中的自由水为示踪剂,不受血脑屏障影响,明确脑组织灌注情况,指导临床精准治疗,判断预后、评估疗效,患者依从性较好,可重复性高、操作简单,临床应用较多[4]。

脑动脉狭窄或闭塞会使脑组织缺血、坏死,但脑卒中的发生、发展及预后与血管狭窄程度并无明显相关性,它取决于侧支循环代偿储备能力,在没有干预的情况下,侧支循环越好,IP恶化速度越慢、脑组织损伤程度越轻、梗死体积小。不仅如此,侧支循环的存在还可以使治疗药物不依赖于已经狭窄或闭塞血管抵达缺血区,溶栓治疗效果更好。本研究显示ATA(+)组与ATA(-)组比较,虽然入院 NIHSS评分无统计学意义,但治疗后ATA(+)组入院15d NIHSS评分明显低于ATA(-)组,入院15 d NIHSS评分降度明显大于ATA(-)组;侧支循环等级分组:0级28例,1级25例,2级33例,3级48例,侧支循环等级越高,入院后15 d NIHSS评分越低,入院15 d NIHSS评分降度越大,并且经过相关性分析,本研究发现入院15 d NIHSS评分降度与侧支循环评分呈明显正相关,提示有侧支循环的单侧大脑中动脉闭塞患者的神经功能受损轻,预后优于无侧支循环组,并且侧支循环越丰富,预后越好,这与张渺娜等[13-15]的研究一致。

总之,双延迟3D-ASL结合T2-FLAIR不仅可以无创、直观地评价单侧大脑中动脉狭窄患者侧支循环状态,而且可以贯穿缺血性脑卒中治疗的全疗程,动态监测脑卒中的治疗效果,使临床医生可以根据影像学变化及时调整治疗方案,真正实现个性化和精准化的治疗,并且为临床评估预后提供客观可量化的依据。

本研究不足之处:首先,本研究属于单中心研究,样本量较小,尤其是ATA(-)组,后续需大样本的深入研究;其次,ROI勾画采用手动方式,CBF值的准确性会受到一定程度影响;最后,未追踪记录改良Rankin 量表评分。