體素內不相干運動成像對短暫性腦缺血發作的診斷價值

計丹妍 付鳳麗 翟利浩 楊家虎 張建軍*

體素內不相干運動成像對短暫性腦缺血發作的診斷價值

計丹妍 付鳳麗 翟利浩 楊家虎 張建軍*

目的探討短暫性腦缺血發作（TIA）患者與健康志愿者之間腦組織微循環灌注的差異，評估體素內不相干運動（IVIM）成像對TIA的診斷價值。方法選擇21例臨床診斷為TIA的患者和21例健康志愿者（對照組）作為觀察對象。所有入選者均進行3.0 T磁共振10個b值彌散加權成像（DWI）及常規序列掃描（T2WI、T1WI、T2-Flair）。使用10個b值（0-1200s/mm2）DWI圖像后處理得到IVIM相關參數圖，包括標準表觀擴散系數（standard ADC）、慢速表觀擴散系數（slow ADC）、快速表觀擴散系數（fast ADC）和灌注分數（f）。采用配對t檢驗對TIA組和對照組的IVIM各項參數進行分析。結果與對照組比較，TIA組的fast ADC值降低，差異有統計學意義（P<0.05），standard ADC、slow ADC和f之間差異無統計學意義（P>0.05）。TIA組中9例患者隨訪MRI檢查出現新發腦梗死。結論IVIM成像不僅能夠提供彌散信息，還可評估局部腦組織微循環灌注，有助于TIA的診斷，可作為評估TIA患者腦灌注下降的有效方法。

短暫性腦缺血發作 磁共振成像 彌散加權成像 體素內不相干運動

短暫性腦缺血發作（TIA）是指腦、脊髓或視網膜局灶性缺血所致的、不伴急性梗死的短暫性神經功能障礙。統計顯示世界范圍內每年約有750萬人發生TIA，TIA患者癥狀發作后48h內發生腦卒中的風險約為3%~10%，7d內約5%，90d內可達9%~17%［1］。因此TIA的早期診斷對預防其不良轉歸至關重要。Le Bihan等［2］早在1986年就提出了體素內不相干運動（IVIM）的概念，可用于定量分析彌散和灌注兩種運動成分，其計算基于多組b值（一般7~15個b值）。本資料通過量化分析TIA患者及健康對照組的IVIM相關參數，探討其對短暫性腦缺血發作的診斷價值。

1 臨床資料

1.1 一般資料 收集2014年2月至11月臨床診斷為TIA的患者21例。所有入選患者均于發病12 h內接受MRI檢查，平均5h；臨床資料完整。所有入選患者無合并其他顱腦疾病，如腫瘤、出血等，無顱腦手術史，無精神病史。其中男15例（71.4%），女6例（28.6%）；年齡46~86歲，平均年齡（65±8.5）歲。主要癥狀有運動功能障礙、失語、構音困難。其中8例有糖尿病病史，13例有高血壓病史，2例有房顫病史，3例有吸煙史。選擇年齡及受教育程度相仿、性別比相同的21例健康志愿者作為對照組。本項目獲本院倫理委員會批準及患者簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 采用Philips 3.0T Achieva MR掃描儀，16通道頭線圈，IVIM圖像由單次激發平面回波序列EPI-DWI獲得，層厚6mm，間距1 mm，矩陣124×96，b=0，5，10，20，50，100，200，400，800，1200，1500s/mm2。常規掃描序列包括T2WI、T1WI、T2-Flair，掃描時間約10min。

1.3 圖像處理 使用GE AW4.4工作站和Function tool中MADC軟件處理所得的多b值彌散加權成像（DWI）圖像，得到IVIM相關參數：標準表觀擴散系數（standard ADC），慢速表觀擴散系數（slow ADC或D）、快速表觀擴散系數（fast ADC或D*）和灌注分數f。結合T2-FLAIR序列，在b=200 s/mm2的DWI圖像上手動勾畫感興趣區（ROI），選擇基底節區、側腦室旁白質區、半卵圓中心各一個層面共3個ROIs，以腦中線為鏡像，做出對側相同區域的ROIs。放置ROI時盡量避開大血管、腦脊液及小梗塞灶。重復測量3次，取平均值，分別得到ROI的standard ADC、slow ADC、fast ADC和f。

1.4 統計學方法 采用SPSS18.0 統計軟件。對TIA組與對照組的各參數進行配對t檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 隨訪 對入選的21例TIA患者于7~14d進行MRI隨訪，其中9例隨訪MRI檢查進展為新發腦梗塞。

2.2 TIA組和對照組IVIM相關參數之間的比較 對TIA組和對照組的IVIM圖像進行定量分析可見：TIA組患者的fast ADC值較對照組明顯降低，兩者間差異有統計學意義（P<0.01），standard ADC值、slow ADC值和f之間差異無統計學意義（P>0.05，見表1、圖1）。

表1 TIA組和對照組IVIM相關參數之間的比較［×10-3μm2/s，（±s）］

表1 TIA組和對照組IVIM相關參數之間的比較［×10-3μm2/s，（±s）］

TIA組對照組t值P值standard ADC0.038±0.0180.042±0.0075-1.03>0.05 slow ADC0.024±0.0410.030±0.026-1.37>0.05 fast ADC0.43±0.0864.8±1.30-4.23<0.01 f 0.28±0.0300.32±0.030-5.16>0.05

圖1 典型病例DWI圖和IWIM相關系數圖

3 討論

TIA是目前常見的一種缺血性腦血管疾病，常被認為是腦卒中發生前的“預警信號”。目前診斷TIA主要依靠臨床癥狀和體征，美國卒中協會（ASA）于2009 年6 月在Stroke上發布的TIA新定義不考慮癥狀持續時間，單純依據組織學基點，突出其導致組織缺血的本質［1］。MRI彌散加權成像（DWI）對腦組織小缺血灶十分敏感，已廣泛應用于腦血管疾病的診斷，尤其是缺血性病變的早期診斷。據以往研究報道TIA患者的DWI陽性率為13%~67%，平均（37±12）%［3］。而現已有多項研究表明大多數腦缺血患者DWI出現異常的同時多伴有灌注異常，后者甚至先于前者出現［4-5］。有研究發現18.2% 的TIA患者DWI序列上的高信號區并非梗死的核心區，其具有可逆性，存在部分可以恢復正常的腦組織，即缺血半暗帶，灌注異常可作為其客觀指標［6］。而目前已有專家建議DWI陽性者應排除TIA診斷。本資料選擇的TIA患者均在DWI上無明顯陽性表現。

微血管中的水分子除做布朗運動外，還隨著血液流動，因此微循環灌注中水分子的運動方向與其真擴散運動難以區分，被稱為“假性擴散”［2］。絕大部分活體組織都具有微血管結構，因此應用單指數模型的傳統ADC模型不能真正反映組織的病理生理狀態。而IVIM 模型應用雙指數模型來描述體素內信號衰減與b 值之間的關系，將擴散與灌注分離，適用于既有水分子擴散又有微循環灌注的活體組織。IVIM模型中灌注對信號衰減的影響與b值相關：低b值（0~200s/ mm2）時，灌注對信號衰減的影響相對顯著，所測信號衰減同時反映了體素內水分子的擴散和微循環灌注中水分子的假性擴散；高b值（b>200s/mm2）時灌注效應所產生的水分子信號絕大部分已衰減完成，對信號衰減的影響可忽略不計，因此所測信號衰減主要反映體素內單純的水分子擴散運動［7］。應用IVIM 模型對多b值DWI圖像進行分析，可定量分析擴散和灌注兩種運動成分，同時得到灌注相關參數和擴散參數：standard ADC代表用b=0和b≥200s/mm2數據擬合計算的ADC值；slow ADC代表體素內單純的水分子擴散運動，又稱純擴散系數（D）；fast ADC代表體素內微循環灌注相關擴散運動，又稱灌注相關擴散或假擴散系數（D*）；f 為灌注分數，與血容量有關，代表體素內灌注相關擴散占總擴散的容積率。

近來，關于IVIM模型在人體不同部位的應用研究多有報道，如乳腺、肝臟、腎臟、胰腺、前列腺、涎腺等。在神經系統方面，IVIM技術在腦轉移瘤、膠質瘤的應用研究可見報道，而在腦缺血性疾病中的研究報道較少。Wirestam 等［8］將IVIM模型所測得的灌注相關參數f和D*與DSC-MRI 所測得的CBV和CBF比較較，證實灌注分數f和CBV相關（r = 0.56，P<0.001）；平均CBF為41.5ml/（min 100g），而假擴散系數D* 中位數為63.6ml/（min 100g）；IVIM模型所得結果與傳統的CBV和CBF 相符。Lee等［9］研究發現fast ADC與傳統灌注中的平均通過時間呈反相關。Hu等［10］發現缺血腦組織的fast ADC與CBF之間具有明顯相關性，CBF的減低引起fast ADC的降低，fast ADC可以反映腦組織的灌注狀態。

本資料中，TIA組與健康對照組比較，fast ADC值顯著降低，提示TIA患者整體腦組織灌注有不同程度的減低，fast ADC值的降低與是否出現腦梗塞有一定的關聯，本研究初次影像學檢查時TIA組所有患者在DWI序列均無明顯異常發現，這也與TIA組和對照組slow ADC值無顯著性差異的結果相符，而隨訪中有9例患者出現新發腦梗塞灶，說明盡管TIA患者的臨床癥狀可以完全或者幾乎完全緩解，但仍有部分患者處于持續的腦組織低灌注狀態，這也與以往的研究結果相一致。

本資料存在的不足之處：（1）樣本量較小，fast ADC值對TIA的確切診斷效能需要更多的樣本數及更長的隨訪時間來驗證。（2）無臨床預后的相關資料，如NIHSS或mRS評分，僅用影像學結果對TIA患者及對照組的腦組織微灌注進行描述。（3）由于條件有限，未能與傳統磁共振灌注成像進行對照。

綜上所述，IVIM成像不僅能夠提供彌散信息，還可通過獲得fast ADC以評估局部腦組織微循環內血流動力學改變，定量分析腦組織微循環灌注，有助于臨床早期診斷TIA并提供及時合適治療，預防其不良轉歸。

［1］ Giles MF, Rothwell PM. Risk of stroke early after transient ischaemic attack: a systematic review and meta-analysis. Lancet Neurol, 2007, 6(12):1063-1072.

［2］ Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, et al. MR imaging of intravoxel incoherent motions:application to diffusion and perfusion in neurologic disorders. Radiology, 1986, 161(2):401-407.

［3］ Redgrave JNE, Coutts SB, Schulz UG, et al. Systematic review of associations between the presence of acute ischemic lesions on diffusion-weighted imaging and clinical predictors of early stroke risk after transient ischemic attack. Stroke, 2007, 38:1482-1488.

［4］ Darby DG, Barber PA, Gerraty RP, et al. Pathophysiological topography of acute ischemia by combined diffusion-weighted and perfusion MRI. Stroke, 1999, 30:2043-2052.

［5］ Hillis AE, Wityk RJ, Tuffiash E, et al. Hypoperfusion of Wernicke’s area predicts severity of semantic deficit in acute stroke. Ann. Neurol, 2001, 50:561-566.

［6］ 童彤, 姚振威, 馮曉源. 磁共振彌散和灌注加權成像對短暫性腦缺血發作的評估. 實用放射學雜志, 2012, 28(2):170-175.

［7］ Luciani A, Vignaud A, Cavet M, et al. Liver cirrhosis:intravoxel incoherent motion MR imaging-pilot study. Radiology, 2008, 249(3): 891-899.

［8］ Wirestam R, Borg M, Brockstedt S, et al. Perfusion related parameters in intravoxel incoherent motion MR imaging compared with CBV and CBF measured by dynamic susceptibility-contrast MR technique. Acta Radiol, 2001, 42(2):123-128.

［9］ Lee H, Rha SY, Chung YE, et al. Tumor perfusion-related parameter of diffusion-weighted magnetic resonance imaging: correlation with histological microvessel density. Magn Reson Med 2014, 71(4): 1554-1558.

［10］ Hu LB, Hong N, Zhu WZ. Quantitative measurement of cerebral perfusion with intravoxel incoherent motion in acute ischemic stroke:initial clinical experience. Chin Med J (Engl), 2015, 128(19):2565-2569.

ObjectiveTo investigate the difference of cerebral micro-circulation perfusion between the patients diagnosed as transient ischemic attack （TIA） and the cases of healthy volunteers，and to evaluate the value of the intravoxel incoherent motion（ IVIM） in the diagnosis of TIA.Methods21 patients diagnosed as TIA and 21 cases of healthy volunteers were enrolled in our study. All cases were performed diffusion weighted imaging （DWI） with 10 b-values （0-1200s/mm2） at 3.0T MR. Three parameters were obtained by the IVIM model，including standard apparent diffusion coefficient（standard ADC），slow apparent diffusion coefficient（slow ADC），fast apparent diffusion coefficient（fast ADC） and perfusion fraction（f）. The parameters were compared by using the paired t test.ResultsThere was signifi cantly difference in fast ADC between TIA and control group （P<0.05）. There was no signifi cantly difference in standard ADC，slow ADC and f betweengroups（P>0.05）. 9 patients were diagnosed clinical stroke in following MRI examination of 21 TIA cases.ConclusionIVIM can provide cerebral diffusion and micro-circulation perfusion information，its helpful in the diagnosis of TIA and an useful tool for the assessment of cerebral micro-circulation perfusion in patients with TIA.

Transient ischemic attack Magnatic resonance imaging Diffusion weighted imaging Intravoxel incohere motion

浙江省醫藥衛生一般研究計劃（2011KYB018）；浙江省公益技術研究社會發展項目（2013C33207）；浙江醫學高等專科學校科研項目（2016XZB06）；浙江醫院一般項目（2015YJ005）

310013 浙江醫院放射科

*通信作者