氨基質子化學交換飽和磁共振成像預測腦梗死神經功能預后的價值

申 洪，鄭啟元，徐 芳，呂 潔

1重慶市海吉亞腫瘤醫院放射科，重慶 401331；2重慶醫科大學附屬兒童醫院兩江門診部，重慶 401122

腦梗死發病率占全部腦血管病的60%～80%［1-2］。該病病情急且可反復發作，療效多不理想［3-4］。尋找有效方法預測患者預后對于及時采取措施干預、改善患者預后情況有著重要意義。磁共振成像能夠發現微小病灶，但不能很直觀地對患者預后進行評估［5-6］。化學交換飽和成像技術是一種以磁化傳遞和化學交換為理論基礎的磁共振成像新方法，能夠在分子水平上給予影像的支持，具有無創性、高敏感度、高空間分辨率、良好的選擇性等優點，目前已得到多個研究中心的開發與應用［7-8］。在化學交換飽和成像技術的研究中，已檢測到的內源性分子有氨基質子、羥基等，其中氨基質子是研究時間最久且技術最為成熟的一種［9-10］。研究顯示，氨基質子化學交換飽和磁共振成像技術在顱腦疾病早期診斷、病情監測及預后判斷具有一定價值［11］，但其在腦梗死預后評估方面的具體價值尚不清楚，且以往研究存在樣本量小、隨訪時間短及技術有限等不足。因此，本研究分析了氨基質子化學交換飽和磁共振成像預測腦梗死神經功能預后的價值，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017年7月～2019年7月我院收治的138例腦梗死患者。納入標準：急性腦梗死符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》中相關診斷標準：急性起病；局灶神經功能缺損(一側面部或肢體麻木、語言障礙等)，少部分為全面神經功能缺損；影像學檢查可見責任病灶或癥狀/體征持續時間超過24 h；排除非血管性病因；腦CT/MRI排除腦出血［12］；發病時間在24～48 h時間窗內；無腦部外科手術史；依從性好，可配合完成與本研究相關的檢查；心、肝、腎、肺功能正常；簽訂知情同意書。排除標準：伴腦部腫瘤、腦外傷等影響神經功能預后的疾病；病歷資料不完整；妊娠期或哺乳期婦女；有磁共振成像檢查的禁忌證；納入本研究前行血管再通或支架治療。

根據其入院3月后的改良Rankin量表評分（mRS）［13］分為預后良好組（mRS<2 分，n=84）與預后不良組（mRS≥2分，n=54）。預后良好組男性55例，女性83例，年齡26～85歲（64.12±6.39歲）；BMI 22.63±2.10 kg/m2；合并高血壓50例，合并糖尿病28例，合并心臟病16例，合并高血脂4例；吸煙史17例，飲酒史20例。預后不良組男性35 例，女性19 例，年齡24～84 歲（65.45±6.02歲）；BMI 22.86±2.42 kg/m2；合并高血壓35例，合并糖尿病19例，合并心臟病11例，合并高血脂3例；吸煙史11例，飲酒史13例。兩組性別、年齡、BMI、合并糖尿病比例、合并高血壓比例、吸煙史、合并心臟病比例等一般資料差異無統計學意義（P>0.05）。本研究經我院醫學倫理委員會批準。

1.2 研究方法

所有患者入院后進行磁共振掃描檢查，掃描前取下患者身上的磁性物質和金屬物品，佩戴隔音耳塞，用海綿軟塞固定患者的頭部，掃描儀器為美國GE公司的3.0 T超導型磁共振儀，用8通道頭線圈掃描，采集三平面定位掃描后，在快速自旋回波序列下采集T2加權圖像（參數：TE 120 ms，TR 4480 ms，層厚5 mm，FOV 240 mm×240 mm，矩陣為512×512），再采集DWI圖像（參數：TE minimum，TR 6000 ms，b 值1000 s/mm2）。最后，通過DWI圖像對腦梗死區最大層面進行氨基質子化學交換飽和磁共振成像掃描，首先掃描未施加飽和脈沖圖片，接下來開啟預飽和脈沖，整個序列掃描總共獲取42幅圖片。所用參數為試管掃描獲取的最優參數，如下：層厚5 mm，矩陣為128×128，帶寬為15.63 kHz，TR為5000 ms，FOV為240 mm×240 mm，TE 3.1 ms；飽和脈沖為費米脈沖，翻轉角為340°，飽和脈沖個數為50，寬度40 ms，dc為50%。掃描結束后，由熟悉Matlab 軟件的醫務人員對氨基質子加權信號值（APTw）進行定量分析，測量腦梗死區的APTw值及對側非腦梗死區的APTW 值，計算ΔAPTW（腦梗死區APTw值與對側非腦梗死區APTw值之差）；測量腦梗死區的最大APTw值（APTwmax）和最小APTW值（APTwmin），計算APTwmax-min（APTwmax與APTwmin之差）。

1.3 統計學分析

采用SPSS22.0軟件對數據進行統計學分析，計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用t檢驗；計數資料以n(%)表示，組間比較采用χ2檢驗，采用Spearman相關分析法分析ΔAPTw值、APTwmax-min值與腦梗死神經功能預后的相關性，采用Logistic回歸分析腦梗死神經功能預后的影響因素，采用受試者工作特征曲線（ROC）分析ΔAPTW、APTwmax-min值對腦梗死神經功能預后的預測價值。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組ΔAPTW值、APTwmax-min值比較

預后不良組ΔAPTW值低于預后良好組，差異具有統計學意義（P<0.05）；預后不良組APTWmax-min值高于預后良好組，差異具有統計學意義（P<0.05，表1）。

表1 兩組ΔAPTW值、APTwmax-min值比較Tab.1 Comparison of ΔAPTw and APTwmax-min between the two groups(%，Mean±SD)

2.2 ΔAPTW值、APTwmax-min值與腦梗死神經功能預后相關性分析

ΔAPTW 值與腦梗死神經功能預后呈正相關（r=0.611，P<0.001）；APTwmax-min值與腦梗死神經功能預后呈負相關（r=-0.493，P<0.001，圖1）。

圖1 ΔAPTw值、APTwmax-min值與腦梗死神經功能預后的相關性Fig.1 The correlation between the value of ΔAPTw and APTwmax-min and prognosis of cerebral infarction.

2.3 腦梗死神經功能預后的影響因素分析

由相關性分析可知，ΔAPTW值減小、APTwmax-min值增加是腦梗死神經功能預后不良的危險因素（P<0.05，表2）。

表2 腦梗死神經功能預后的影響因素分析Tab.2 Analysis of influencing factors of neurological function prognosis in cerebral infarction

2.4 ΔAPTw值聯合APTwmax-min值預測腦梗死神經功能預后的價值分析

ΔAPTw值聯合APTwmax-min值預測腦梗死神經功能預后的AUC 為0.832，敏感度為75.91%，特異性為83.32%，陽性預測值為82.00%，陰性預測值為77.60%，準確度為88.32%，ΔAPTw值的臨界值為-0.92，APTwmax-min值的臨界值為0.75（圖2）。

圖2 ΔAPTw值聯合APTwmax-min值預測腦梗死神經功能預后的ROC曲線Fig.2 ROC curve for predicting neurological function prognosis of cerebral infarction with ΔAPTw value combined with APTwmax-minvalue.

2.5 典型病例

根據腦梗死患者氨基質子化學交換飽和磁共振圖像可知，C在3位患者中的入院3月mRS評分是最高的，但患者C的腦梗塞區APTw信號值卻是最低的。對比患者A～C發現，APTw信號在腦梗塞區較非腦梗塞區域減弱，且APTw信號隨著患者入院3月mRS評分上升而減弱。另外，患者C的APTw信號不均勻性較患者A、B更為明顯（圖3）。

圖3 T1WI、T2WI、DWI、APTw圖像Fig.3 The images of T1WI,T2WI,DWI and APTw.

3 討論

氨基質子化學交換飽和磁共振成像是化學交換飽和成像技術中最為成熟的一種，該技術通過檢測氨基質子含量在特定條件下的變化，實現活體生化代謝變化、細胞成分變化以及酸堿度變化的圖像化與可視化，這些變化對腦梗死、腦腫瘤等顱腦疾病的診斷具有重大價值［14］。其優點包括無創性、無需外源對比、高特異性、高空間分辨率等，能夠反映氨基質子交換速率和組織中內源性游離蛋白濃度。有學者通過分析膠質瘤和腦轉移瘤病灶的氨基質子化學交換飽和磁共振成像掃描圖像，得出兩者在瘤周區的APTw信號強度上不具備統計學差異，這可能是由于膠質瘤的侵襲性較強，病灶周圍組織受到腫瘤細胞的侵犯，局部游離蛋白含量增加所致［15-16］。有學者利用腦中動脈阻塞大鼠模型證實了腦梗死區APTw圖像信號下降，還實現了腦梗死區pH值的圖像化，分析得出氨基質子化學交換飽和磁共振成像在顯示腦梗死組織方面比常規DWI磁共振成像更具優勢［17-18］。有研究將氨基質子化學交換飽和磁共振成像應用于阿爾茲海默病的研究，結果顯示患者的雙側海馬區APTw信號強度大大增加，而且與智力狀態檢查量表具有很強的相關性［19-20］。

mRS評分可用來衡量腦梗死后神經功能恢復的狀況［21-22］，因此我們根據患者的入院后3月mRS評分分成了預后良好組與預后不良組，通過分析可知這兩組患者的ΔAPTw值、APTwmax-min值在統計學上存在顯著的差異，即預后不良組ΔAPTw值低于預后良好組，預后不良組APTwmax-min值高于預后良好組，這可提示ΔAPTW值、APTwmax-min值與腦梗死患者的神經功能預后有一定關系，但其具體關系不清楚，因此進一步進行Spearman相關分析和Logistic回歸分析，發現ΔAPTw值與腦梗死神經功能預后呈正相關，APTwmax-min值與腦梗死神經功能預后呈負相關，ΔAPTw值減小、APTwmax-min值增加是腦梗死神經功能預后不良的危險因素，提示ΔAPTw值越低及APTwmax-min值越高腦梗死神經功能預后越差。有研究證實，腦梗死體積是腦梗死預后的預測因素，但將腦梗死體積與患者的預后進行相關性檢驗卻發現不具有明顯的線性關系［23-24］。另有研究表明，腦梗死患者入院時的美國國立衛生院神經功能缺損評分也能在一定程度上評估患者的預后，但其ROC曲線的AUC大多在0.5～0.7之間，預測價值較低［25］。上述報道從另一個側面提示氨基質子化學交換飽和磁共振成像在評估腦梗死預后方面有一定優越性。ROC 曲線分析顯示，Δ APTw值聯合APTwmax-min值預測腦梗死神經功能預后的AUC為0.806，敏感度為76.52%，特異性為70.01%，準確度為88.32%，提示氨基質子化學交換飽和磁共振成像中APTw的定量分析能夠較好的預測腦梗死神經功能預后，即腦梗死患者入院時ΔAPTw 值<-0.92%、APTwmax-min值>0.75%，則可提示腦梗死神經功能預后不良的風險較大。分析原因認為預后良好的患者的腦梗死區中，所有干擾APTw信號值的因素的變化均不明顯，如蛋白質濃度、pH等，這些變化在發病后的24～48 h內可能已經恢復至正常范圍內，因此在此時間窗內進行氨基質子化學交換飽和磁共振成像掃描時無法檢測出較為明顯的差異，然而，在預后不良的患者的腦梗死區中，上述變化相對明顯，因此即使時間超過48 h，上述變化依然能夠被氨基質子化學交換飽和磁共振成像掃描檢測出來。所以，通過對比這兩組患者的相關數據，氨基質子化學交換飽和磁共振成像中APTw的定量分析可以用來預測腦梗死患者的神經功能預后。但本研究存在以下不足：病例總數相對較少，鑒于采集時間過長，本研究只采集了患者腦的一個層面的圖像，而其他層面的圖像未采集，信息較局限。

綜上所述，氨基質子化學交換飽和磁共振成像中APTw的定量分析能夠較好的預測腦梗死神經功能預后，在腦梗死患者氨基質子化學交換飽和磁共振成像檢查過程中若發現ΔAPTw值減小、APTwmax-min值增加，臨床應及時采取干預措施，改善其預后。