三維準連續(xù)式動脈自旋標記評估單側(cè)大腦中動脈狹窄致急性缺血性腦卒中影像學進展

汪雪楓，肖新蘭，唐小平，黃少武

(南昌大學第二附屬醫(yī)院影像中心，江西 南昌 330006)

進展性腦卒中(progressive ischemic stroke， PIS)指腦卒中發(fā)病后雖經(jīng)規(guī)范化治療，但神經(jīng)功能障礙仍進行性惡化，臨床癥狀仍繼續(xù)加重。患者臨床癥狀加重前已出現(xiàn)腦部影像學進展[1]，可能與腦血管狹窄程度增加、側(cè)支循環(huán)代償不足等有關(guān)。側(cè)支循環(huán)建立與否是癥狀性顱內(nèi)狹窄動脈供血區(qū)發(fā)生腦卒中的獨立預(yù)測因素[2]，與腦卒中的發(fā)生及進展密切相關(guān)[3]，并在一定程度上決定患者預(yù)后[4-6]。三維準連續(xù)式動脈自旋標記(three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling， 3D-pcASL)是改良動脈自旋標記(arterial spin labeling， ASL)技術(shù)，信噪比[7]和空間分辨率[8]較高。本研究采用3D-pcASL評估單側(cè)大腦中動脈(middle cerebral artery， MCA)狹窄致急性缺血性腦卒中患者的側(cè)支循環(huán)情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2016年7月—2018年3月于我院接受診治的31例單側(cè)MCA狹窄致急性缺血性腦卒中患者的資料，男23例，女8例，年齡35～78歲，平均(58.7±13.8)歲，卒中始發(fā)至入院時間0.25～6.00天，平均(2.77±1.90)天。納入標準：①入院后接受頭部MR檢查，三維時間飛躍法MRA(three dimensional time of flight MRA， 3D-TOF-MRA)示單側(cè)MCA的M1段中重度狹窄(狹窄率≥50%)或閉塞，臨床評估MCA為此次腦卒中的責任血管；②其他顱內(nèi)主要動脈無狹窄或狹窄率<30%；③雙側(cè)頸內(nèi)動脈顱外段無狹窄或狹窄率<30%；④DWI證實動脈狹窄側(cè)腦組織存在急性缺血性腦卒中病灶；⑤圖像質(zhì)量佳；⑥臨床資料完整。排除標準：①非動脈粥樣硬化性腦血管疾病，如煙霧病、血管炎、動脈瘤等；②腦出血、腦腫瘤、腦外傷，近期接受顱腦手術(shù)或顱腦放射治療。

于首次MR檢查后7天內(nèi)再次行MRA、DWI及3D-pcASL掃描。與第1次DWI相比，第2次DWI顯示腦梗死病灶增多、融合、范圍擴大、ADC值明顯下降定義為進展，反之或無明顯變化定義為無進展。進展組20例，男14例，女6例，年齡(58.0±12.9)歲，卒中始發(fā)至入院時間0.25～6.00天，平均(2.36±1.79)天，其中高血壓16例、高血脂17例、糖尿病6例，吸煙史6例，腦卒中史4例，心房顫動1例，2次DWI間隔時間(4.55±1.87)天；無進展組11例，男9例，女2例，年齡(60.0±15.9)歲，卒中始發(fā)至入院時間0.42～6.00天，平均(3.52±1.96)天，其中高血壓7例、高血脂10例、糖尿病2例，吸煙史3例，2次DWI間隔時間(5.45±2.46)天。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀。首先行全腦常規(guī)掃描，再行全腦3D-pcASL、DWI和3D-TOF-MRA。掃描參數(shù)：DWI，TR 5 600 ms，TE Minimun，矩陣160×160，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm，b值 1 000 s/mm，采集次數(shù)2，掃描時間45 s；3D-TOF-MRA，層厚1.2 mm，層間距0，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣384×192，翻轉(zhuǎn)角15°，帶寬31.25 kHz，采集次數(shù)1；3D-pcASL[標記后延遲(post labeling delay, PLD)時間為1.5 s]，層厚4.0 mm，反轉(zhuǎn)時間(inversion time， TI)1 525 ms，帶寬62.5 kHz，采集次數(shù)3，掃描時間4 min 22 s；3D-pcASL(PLD時間為2.5 s),層厚4.0 mm，TI 2 525 ms，帶寬62.5 kHz，采集次數(shù)3，掃描時間5 min 21 s。

1.3 圖像分析 由2名主治及以上職稱的神經(jīng)影像學醫(yī)師采用盲法分析所有圖像并測量相關(guān)數(shù)據(jù)，意見不同時經(jīng)討論達成一致。采用GE AW 4.6后處理工作站，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Functool軟件，采用ASL圖像后處理軟件以盲法測量數(shù)據(jù)。分別對PLD時間為1.5 s、2.5 s時的3D-pcASL圖像進行校正，獲得相應(yīng)的腦血流(cerebral blood flow, CBF)圖像(分別標記為CBF1.5、CBF2.5)。在額葉、頂葉、顳葉、枕葉皮層和前外分水嶺區(qū)、后外分水嶺區(qū)、內(nèi)分水嶺區(qū)及基底核區(qū)分別手動勾畫3個不同的ROI，盡量避開腦室、血管及壞死腦區(qū)，每個ROI的面積約80 mm2，測量CBF值，取測量3次的平均值作為結(jié)果。根據(jù)公式計算各腦區(qū)側(cè)支循環(huán)代償CBF(ΔCBF)值。ΔCBF=CBF2.5-CBF1.5。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示。采用獨立樣本t檢驗比較2組年齡、卒中始發(fā)至入院時間和2次DWI間隔時間。不符合正態(tài)分布的資料以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示，以非參數(shù)檢驗比較2組患側(cè)(MCA狹窄側(cè))及健側(cè)(MCA無狹窄側(cè))間各腦區(qū)的側(cè)支循環(huán)ΔCBF值。采用χ2檢驗比較2組性別、并發(fā)癥及病史之間的差異。繪制ROC曲線，計算患側(cè)各腦區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值診斷腦卒中影像學進展的AUC、閾值、敏感度及特異度。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

進展組和無進展組患者性別(χ2=0.518)、年齡 (t=-0.515)、卒中始發(fā)至入院時間(t=-1.679)、2次DWI間隔時間(t=-1.148)、高血壓(χ2=0.992)、高血脂(χ2=0.220)、糖尿病(χ2=0.518)、吸煙史(χ2=0.026)、腦卒中史(χ2=0.526)及心房顫動(χ2=0.568) 差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。

2.1 2組患側(cè)、健側(cè)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值比較 進展組患側(cè)、健側(cè)后外分水嶺區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值均較無進展組相應(yīng)腦區(qū)降低(P均<0.05)。兩組患側(cè)、健側(cè)其余腦區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值比較差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。見表1及圖1、2。

2.2 患側(cè)各腦區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值診斷腦卒中影像學進展的效能 患側(cè)后外分水嶺區(qū)、內(nèi)分水嶺區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值診斷腦卒中影像學進展的AUC分別為0.750、0.709。其中，后外分水嶺區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值為 9.15 ml/(min·100 g)時，診斷單側(cè)MAC狹窄致腦卒中影像學進展的敏感度為0.85、特異度為0.64；內(nèi)分水嶺區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值為9.44 ml/(min·100 g)時，診斷單側(cè)MCA狹窄致腦卒中進展的敏感度為0.95、特異度為0.55。見表2。

圖1 患者男，46歲，進展組 A.MRA示右側(cè)MCA主干閉塞、遠端分支顯示不清； B.PLD時間為1.5 s時3D-pcASL示右側(cè)MCA大面積低灌注，雙側(cè)分水嶺區(qū)灌注較低(右側(cè)為著)； C.PLD時間為2.5 s時3D-pcASL示右側(cè)側(cè)支循環(huán)代償欠佳 圖2 患者男，43歲，未進展組 A.MRA示右側(cè)MCA主干閉塞，遠端分支顯示不清； B.PLD時間為1.5 s時3D-pcASL示患側(cè)供血區(qū)，前、后外分水嶺區(qū)灌注較低； C.PLD時間為2.5 s時3D-pcASL示患側(cè)側(cè)支循環(huán)代償

表2 患側(cè)各腦區(qū)側(cè)支循環(huán)ΔCBF值對腦卒中影像學進展的診斷效能

3 討論

目前臨床主要根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(national institutes of health stroke scale， NIHSS)評分診斷PIS(后次評分較前次評分增加≥2分)[7]，僅根據(jù)患者臨床表現(xiàn)進行評分，對腦部影像學表現(xiàn)評價不足。研究[1]表明，部分PIS患者在尚未出現(xiàn)NIHSS評分下降前已出現(xiàn)腦部影像學進展，提示根據(jù)影像學表現(xiàn)可能更早預(yù)測PIS。目前尚無有關(guān)腦卒中影像學進展的指南或共識。本研究根據(jù)入院時及入院7天內(nèi)2次DWI表現(xiàn)將單側(cè)MCA狹窄致急性缺血性腦卒中患者分為進展組和未進展組，采用3D-pcASL在雙PLD時間條件下檢測2組側(cè)支循環(huán)代償情況。

3D-pcASL可以定量分析腦血流灌注情況[7-9]。PLD時間是3D-pcASL常用參數(shù)，即血液從標記層面至采集層面間的TI。PLD時間屬于可調(diào)參數(shù)，與腦血流灌注定量的準確性相關(guān)。研究[10]顯示，1.5 s PLD可以早期敏感發(fā)現(xiàn)腦血流動力學異常，2.5 s PLD條件下得到的CBF值更接近真實血流量。MCA狹窄時,除通過狹窄血管血流(前向血流)供應(yīng)靶區(qū)域的腦組織，還可代償性開放側(cè)支血流(逆向血流)。側(cè)支循環(huán)一般分為3級，根據(jù)缺血程度從0級到3級逐級開放[11]。前向血流通過較短的路徑到達靶區(qū)域，1.5 s PLD條件下得到的CBF值主要反映前向血流；逆向血流則要經(jīng)過冗長的側(cè)支血管，2.5 s PLD條件下得到的CBF值主要反映逆向血流與相對減慢的前向血流之和[12]；兩時相PLD所得CBF值相減得到的ΔCBF值可大致反映逆向血流即側(cè)支循環(huán)血流量。

本研究在1.5 s、2.5 s 雙PLD時間條件下行全腦3D-pcASL序列掃描，發(fā)現(xiàn)進展組患側(cè)及健側(cè)后外分水嶺區(qū)ΔCBF值均低于無進展組相應(yīng)腦區(qū)。MCA狹窄后，大腦前動脈軟腦膜支成為主要的側(cè)支循環(huán)血管，其代償血流首先滿足前外分水嶺及島葉需求。隨著軟腦膜側(cè)支血管行程增加，其血流量逐漸降低。軟腦膜側(cè)支血管的代償血流呈現(xiàn)從前向后逐漸下降的空間分布特點，導(dǎo)致后外分水嶺區(qū)成為發(fā)生缺血損傷風險最高區(qū)域，與王葦?shù)萚13]觀察結(jié)果一致。無論患側(cè)還是健側(cè)，無進展組后外分水嶺區(qū)ΔCBF值均高于進展組，提示后外分水嶺區(qū)側(cè)支循環(huán)代償情況對評估腦卒中影像學進展較為敏感。ROC曲線顯示，患側(cè)后外分水嶺區(qū)、內(nèi)分水嶺區(qū)ΔCBF分別以9.15、 9.44 ml/(min·100 g)為閾值時，評估單側(cè)MCA狹窄致急性缺血性腦卒中影像學進展的AUC分別為0.750、0.709，敏感度分別為0.85、0.95，提示當急性缺血性腦卒中患者MCA狹窄側(cè)后外分水嶺區(qū)、內(nèi)分水嶺區(qū)ΔCBF≥10 ml/(min·100 g)時，腦卒中影像學進展的風險相對較小。

本研究的不足：①病例數(shù)相對較少；②對相同患者不同PLD的3D-pcASL圖像進行后處理時，手工勾畫ROI不能做到完全一致；③受容積效應(yīng)影響，局部測得的CBF值可能存在偏差；④最大TI為2 525 ms，可能存在未檢測到的側(cè)支循環(huán)，TI為1 525 ms時可能包含小部分側(cè)支供應(yīng)的血流，導(dǎo)致部分ΔCBF值為負值，未達到精準量化。

綜上所述，3D-pcASL-雙PLD掃描可評價單側(cè)MAC狹窄致急性缺血性腦卒中患者的側(cè)支循環(huán)代償情況，對診斷腦卒中影像學進展有一定價值。