磁共振彌散及灌注成像技術在急性腦梗死早期診斷及療效觀察的應用價值分析

廣州醫學院第二附屬醫院放射科（廣東 廣州 510260）

劉克 陳德基 李志銘 黃勇 譚理連

急性腦梗死是最常見的危機生命的腦血管疾病，溶栓治療已被證實為一種有效的治療方法，但因時間的耽擱及早期判斷不清，僅有5%的患者得到理想治療。近年來逐漸廣泛應用的功能性磁共振技術的彌散加權成像(DWI)、灌注加權成像(PWI)在急性腦梗死的診斷和治療中以其特有的敏感性和特異性受到關注。本文將探討磁共振彌散及灌注成像技術(DWI、PWI)對急性腦梗死的早期診斷及療效觀察的應用價值。

資料與方法

1.1 病例資料 收集神經內科收治急性腦梗死患者48例，男31例，女17例，年齡35-76歲，平均64歲。患者均在起病48h內完成首次頭顱MRI檢查。經急性腦梗死常規治療后在起病10±2d復查頭顱MRI。

1.2 MRI方法 采用美國GE公司1.5T超導型全身磁共振掃描儀（Signa1.5T TwinSpeed with EXCITE II）及配套8通道頭頸聯合線圈。造影劑采用通用電器藥業（上海）有限公司生產的釓雙胺注射液（商品名：歐乃影）。成像序列包括：軸位T1WI、T2WI、MRA、DWI、PWI掃描。

1.3 圖像分析方法 采集的DWI圖像、PWI圖像傳輸至工作站，采用隨機分析軟件包Functool2分別進行后處理及數據分析。為了減少誤差，病灶區及鏡像區均選取三個感興趣區，所測數據再取平均值。

1.4 統計分析方法 采用SPSS11.5統計分析軟件進行統計學處理：計量資料用±s表示，病灶側及對側各測量數值的比較用配對樣本t檢驗，計數資料比較采用檢驗；P＜0.05表示差異有統計學意義。

結 果

2.1 磁共振彌散成像技術(DWI)在急性腦梗死早期診斷及療效觀察中的應用 48例急性腦梗死患者在DWI上均表現為高信號，ADC圖上表現為低信號，表觀彌散系數(ADC)值為反映彌散特性參數指標。

圖1-9 超早期腦梗死患者，右側大腦中動脈供血區病灶，完成MR檢查約為起病后3.5h.T1WI及T2WI未見明顯異常（圖1、2）；WI示右側基底節區高信號；ADC圖示病灶處ADC值明顯下降，呈藍色，所顯示病灶區與DWI上高信號區域一致（圖3、4）；PWI原始圖像，右側基底節區信號稍高，顯示感興趣區（ROI）（圖5）；信號強度—時間曲線圖：曲線2（紫色）為腦梗死區的信號強度—時間曲線，幾乎為一條直線，說明造影劑進入極少；曲線3（綠色）為對側正常鏡像區的信號強度—時間曲線（圖6）造影劑平均通過時間（MTT）圖顯示右側大腦中動脈供血區MTT增加，呈橘紅色，提示為灌注缺損區，范圍較DWI明顯增大（圖7）；局部腦血容量（rCBV）圖顯示右側基底節區灌注減少，該圖所顯示的灌注缺損區沒有相對應的MTT圖清晰（圖8）；MRA示右側頸內動脈顱內段及其分支無顯示（圖9）。圖10-18與圖1-9為同一病例，發病12d復查。T1WI顯示右側大腦中動脈供血區大面積低信號，其內混雜有高信號（圖10）；T2WI顯示病灶區大面積高信號，其內混雜有低信號，所顯示的梗死面積同初次檢查時PWI異常灌注區域基本相當（圖11）；DWI示病灶區高信號，但信號不均勻（圖12）；ADC圖示病灶處ADC值下降，呈藍色，所顯示病灶區比DWI上高信號區域明顯縮小（圖13）；PWI原始圖像，梗死區信號增高，顯示感興趣區（ROI）（圖14）；信號強度—時間曲線圖；曲線2（紫色）為腦梗死區的信號強度—時間曲線，與初次檢查時相比，提示有再灌注形成；曲線3（綠色）為對側正常鏡像區的信號強度—時間曲線（圖15）；MTT圖顯示病灶區MTT較圖1G縮短，呈淡藍色（圖16）；rCBV圖顯示病灶區灌注較圖1H增加，初次檢查時完全沒有灌注的區域，此次有灌注（圖17）；MRA示右側大腦中動脈及其后分支有顯示（圖18）。

由表1知，初次檢查時梗死區ADC值明顯低于對側鏡像區，差異有統計學意義(t=14.1)，rADC均值僅為0.59。38例患者復查DWI序列，復查時梗死區ADC均值升至6.86×10-4mm/s2，明顯高于初檢ADC值；rADC值達0.87，較初檢時顯著增高(t=6.77)。

36例復查患者在DWI上仍顯示有高信號病灶，但其中23例患者DWI信號強度較初次檢查時減弱(圖12)，且其所對應的ADC圖顯示的低信號區域較DWI圖上顯示的病灶區域小；另有5例（13.2%）患者發現與初檢時分離的新梗死灶，其中3例治療過程中出現原有癥狀加重或出現新癥狀，NIHSS評分較入組時增加，另2例患者臨床變化不明顯。

2.2 磁共振彌散成像技術(PWI)在急性腦梗死早期診斷及療效觀察中的應用 急性腦梗死患者梗死區血流灌注少于對側正常鏡像區，在信號強度-時間曲線上表現為信號下降幅度較對側相應部位不同程度變小，曲線下降達峰值時間延長（圖6）；在MTT圖上，梗死區MTT延長，表現為局部高信號（圖7）；在rCBV圖可見梗死區rCBV減少，表現為局部低信號（圖8）。在MTT圖上顯示的PWI異常區域較CBV圖所顯示更為清晰，邊界更清楚。復查時所顯示的rCBV圖因患者梗死區的rCBV較前增加，其信號增高（圖16），而MTT圖則因梗死區MTT縮短，信號較前減低（圖17）。

表1 初檢、復查時梗死區和對側鏡像區ADC值的比較(±s)

表2 初檢、復查時梗死區和對側鏡像區rCBV值的比較(±s)

表3 初檢、復查時梗死區和對側鏡像區MTT值的比較(±s)

初檢時，36例（90.0%）患者顯示為梗死區rCBV減少，其余4例接近正常或略微增加；梗死區MTT延長者39例（97.5%），接近正常1例。復查時，33例患者梗死區rCBV較初次檢查時增加；28例患者梗死區MTT較初次檢查時縮短。

由表2可知，初檢時，梗死區rCBV均值較對側鏡像區顯著降低(t=6.94)，表明梗死區血流灌注少于對側鏡像區。復查時，梗死區rCBV均值較初檢明顯增加(t=5.35)；治療前后rrCBV差異亦有統計學意義(t=5.74)。

由表3可知，初檢時，梗死區平均MTT值較對側鏡像區平均MTT值顯著延長(t=5.42)；復查時，梗死區平均MTT值較初檢明顯的縮短(t=2.37，P=0.02)；治療前后rMTT比較差異亦有統計學意義(t=4.18)。

2.3 PWI/DWI聯合分析在急性腦梗死早期診斷及療效觀察中的應用 48例患者中，5例(10.4%)患者PWI顯示的缺血區范圍明顯大于DWI顯示的梗死區范圍，有明顯的缺血半暗帶(PWI＞DWI)，治療后10d復查時，在T1WI、T2WI上所見病灶與PWI上所示灌注缺損區基本一致(圖7，10，11)；此5例患者行MRI時間：3-6h3例，8h 1例，10h1例。另有2例在發病后6h內完成MRI檢查的患者中，彌散成像、灌注成像顯示的病變范圍基本一致，但這2例患者MRA均顯示為一側大腦中動脈主干閉塞，完成MRI檢查時病情較嚴重，NIHSS評分分別為16分和21分。

討 論

3.1 DWI在急性腦梗死診斷中的價值 腦組織急性缺血后，因腦供血不足，微循環灌注障礙，細胞缺氧，ATP生成減少、耗盡，鈉鉀泵衰竭，K+大量外流，Na+、Cl-、Ca2+進入細胞內聚集，細胞內滲透壓增高，大量水分進入細胞，產生細胞毒性水腫，導致水分子彌散運動減慢，這時表現DWI上出現異常高信號[1,2]。有關DWI上出現異常高信號的機制目前比較支持細胞毒性水腫學說[3]，有報道人類卒中起病后數分鐘可見DWI高信號區[4]。DWI和ADC圖是反映水分子擴散特性的磁共振成像方法，對水分子的擴散運動十分敏感。ADC值為反映彌散特性的參數指標，當水分子擴散運動減弱時，ADC圖顯示異常低信號，DWI表現異常高信號。有學者發現超急性腦梗死病灶中心至邊緣的表觀彌散系數呈梯度增高，ADC圖可以量化缺血的程度[5]。

3.2 PWI表現 PWI技術對組織毛細血管的灌注情況改變非常敏感，它可提供常規MRI所不能獲取的血液動力學方面的信息。PWI用于檢測急性腦梗死患者的早期缺血性改變，比常規的磁共振成像法更敏感。血供正常的組織由于血流相對較快，MR信號衰減迅速，缺血組織由于血供較差，血流緩慢而使組織的MR信號不減弱或減弱不明顯，缺血區呈現持續的相對高信號。卒中發生數分鐘內，PWI即可發現高信號，并伴有達峰時間延長。

PWI能半定量地研究腦梗死后血流量的變化，可以提供必要的血流動力學參數。通過綜合分析這些參數，可以掌握腦梗死區血液供給的具體情況。①灌注不足:平均通過時間明顯增加，局部腦血容積減少，局部腦血流量明顯減少。②側支循環信息:平均通過時間增加，局部腦血容積增加或尚可。③血液再灌注信息:平均通過時間減少或正常，局部腦血容積增加，局部腦血流量正常或輕度增加。④過度灌注信息:局部腦血容積顯著增加，局部腦血流量顯著增加[6]。

本組患者檢查時，梗死區平均rCBV值較對側鏡像區下降，梗死區平均MTT值較對側鏡像區明顯延長，差異均有統計學意義。說明梗死灶血流量減少且血流通過時間延長。

腦梗死患者進行PWI動態觀察，了解梗死灶的血流灌注情況，可以確定血管是否再通以及再通發生的時間，這種方法對治療方案的選擇和調整具有一定的指導意義。當再灌注甚至過度灌注已經發生時，繼續溶栓或擴容治療將是不必要甚至是危險的。

3.3 PWI/DWI聯合分析 PWI及DWI聯合起來可用來評價超早期腦梗死患者是否存在缺血半暗帶，若灌注異常信號范圍大于彌散異常范圍，即PWI＞DWI，說明存在缺血半暗帶，在該區域中的組織可發展為梗死灶，但經過積極治療亦可能恢復正常，能減少最終梗死范圍[7]。由于每個患者起病時間、病變部位、側支循環、全身代謝狀態及有無再灌注等因素的不同，腦缺血半暗帶存在的時間長短不一，有人認為腦缺血半暗帶存在的時間為缺血3-6h，另有學者認為腦缺血半暗帶存在的時間為缺血后24h以內，甚至48h內仍有缺血腦組織存在[8]。故磁共振灌注成像及彌散成像結合起來分析對溶栓治療有指導意義，可發現潛在的能溶栓患者，能更好地指導治療。Barber等[9]在腦卒中發病6h、4天、3個月分別使用PWI、DWI觀察再灌注、腦梗死范圍延伸的縮小與腦卒中恢復的關系，發現有較多再灌注的患者，臨床功能恢復較好，相反低灌注體積擴大的患者，發生死亡或神經功能恢復較差。Parsons等[10]應用PWI、DWI，發現局部腦血流量減少的體積與腦卒中的體積及預后有相關性，梗死區域的延伸可以通過局部腦血容積、平均通過時間進行評佑，指出PWI可以作為判斷卒中預后的工具。PWI 不但可以提供直觀的定性診斷信息，且可以在有效的數據處理上可定量地提供腦組織微循環動力學的信息，使無創、高分辨的評價腦組織活力和功能成為可能，提高了一些疾病診斷的敏感性和特異性。

本研究采用DWI/PWI技術在急性腦梗死常規治療及復查，比較治療前后患者的變化情況。通過聯合分析，有助于急性腦梗死的早期診斷，并能及時調整治療方案，對改善患者預后起到積極作用。

1.Lin W，Lee JM，Lee YZ，et al.Temporal relationship between apparent diffusion Coefficient and absolut measurements of cerebral blood flow in acute stroke patients[J]. Stroke, 2003, 34:64-70.

2.Guadagno JV，Jones PS，Fryer TD，et al. Local relationships between restricted water diffusion and oxygen consumption in the ischemic human brain[J]. Stroke，2006，37: 1741-1748.

3.劉國紅，李良順，周強,等.急性腦缺血再灌注DWI及PWI的實驗研究[J].中國醫學影像學雜志，2007,15(6)：428-432.

4.Hjort N，Christensen S，Solling C，et al. Ischemic injury detected by diffusion imaging 11 minutes after stroke[J].Ann Neurol，2005, 58: 462-465.

5.丁慶國, 陳振湖, 陸永明, 等. 急性腦缺血磁共振彌散加權成像及灌注加權成像[J].中國CT和MRI雜志, 2006,4(2): 17-19.

6.張玉梅，張彤，周瑪,等. 磁共振灌注成像分析原理及其對腦卒中發病預測評估的價值[J].中國臨床康復,2006,70（20）: 127-129.

7.Kidwell CS，Alger JR，Saver JL.Beyond mismatch :evolving paradigms in imaging the ischemic penumbra with multimodal magnetic resonance imaging[J]. Stroke，2003，34(11):2729-2735.

8.Touzani O，Roussel S，Mackenzie ET.The ischaemic penumbra[J]. Curr Opin Neurol, 2001, 14(1): 83-88.

9.Barber P A, Parsons M W, Desmond P M, et al. The use of PWI and DWI measures in the design of " proofof-concept" storke trials[J].J N euroimaging 2004;14(2): 123 -132.

10.Parsons M, YangQ, BarberP,et al.Perfusion magnetic resonance imaging maps in hyperacute stroke: relative cerebral blood flow most accurately identifies tissued estined to infarct[J].Stroke, 2001,32(7):1581-1587.