磁共振灌注加權(quán)成像在腦梗死后指導(dǎo)治療中的應(yīng)用

苗 晶綜述, 馮加純審校

腦梗死是供血?jiǎng)用}急性閉塞后相應(yīng)腦組織血流中斷導(dǎo)致腦組織缺血性壞死、微循環(huán)灌注減低,氧供需失衡的一種疾病。因而早期恢復(fù)血流再通及建立新的循環(huán)平衡顯得尤為重要。

灌注(perfusion)指血液向組織轉(zhuǎn)運(yùn)的狀態(tài)。目前常見的腦灌注檢測(cè)方法[1]有正電子發(fā)射斷層顯影術(shù)(Positron emission tomography,PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像術(shù)(single photon emission CT,SPECT)、氙-CT(xenon computed tomography,Xe-CT)、CT灌注成像(computed tomography perfusion,CTP)、灌注加權(quán)成像(Perfusion-Weighted imaging,PWI)等。其中前兩者因需用核素,存在放射性及價(jià)格昂貴等因素,應(yīng)用受到限制。Xe-CT[2]可以重復(fù)測(cè)量、準(zhǔn)確快速地評(píng)價(jià)腦血流但存在輻射,部分吸入氙氣濃度高時(shí)可以引起輕度的欣快感從而使患者出現(xiàn)難以控制的活動(dòng)使檢查失敗,且需要患者良好的配合,因此不適宜于昏迷、感覺性失語(yǔ)、意識(shí)障礙的患者,還可能出現(xiàn)惡心、嘔吐等不良反應(yīng),因而在應(yīng)用方面有一定的限制。CTP[3]可以定量計(jì)算腦組織的血流灌注情況,但成像層面有限,雖可以通過增加 CT機(jī)的探頭來實(shí)現(xiàn),但也同時(shí)增加了放射線的劑量,如果降低放射線劑量,勢(shì)必會(huì)使信躁比下降,影響圖像的總體質(zhì)量。因此,選擇一種無放射性且價(jià)格適中的檢查非常重要。下面就磁共振灌注加權(quán)成像在腦梗死后的應(yīng)用綜述如下。

1 PWI基本原理及相應(yīng)參數(shù)

1.1 PWI基本原理 PWI采用平面回波技術(shù),可以保證在一定時(shí)間分辨率的前提下,同時(shí)進(jìn)行多層掃描,描計(jì)血液流經(jīng)腦組織的整個(gè)過程。對(duì)比劑入血以后,隨著血漿流動(dòng)進(jìn)入研究者感興趣區(qū),采用快速掃描序列進(jìn)行多層面多層次成像,獲得一系列掃描圖像,由于對(duì)比劑首次通過局部腦組織時(shí)主要存在于血管內(nèi),而血管外極少,所以能反映組織的微灌注。其基本原理是靜脈內(nèi)團(tuán)注釓-噴酸葡胺注射液(GDDTPA),可以短時(shí)間內(nèi)改變組織的磁化率,在血流低灌注或無灌注狀態(tài)下,GD-DTPA注入后,缺血組織內(nèi)含量極少,不改變或輕微改變組織磁化率出現(xiàn)高信號(hào),而在未缺血組織內(nèi),則出現(xiàn)低信號(hào),進(jìn)而繪制出時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線,換算出血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),因其無輻射,價(jià)格適中,操作時(shí)間短,是一種較為實(shí)用的血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)技術(shù)。

1.2 PWI主要參數(shù) PWI用來反映組織的微血管分布和血流灌注情況,主要通過以下幾個(gè)參數(shù)共同分析而實(shí)現(xiàn)。⑴、腦血流量(cerebral blood flow,CBF):指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)一定腦組織血管的血流量,為每 100g腦組織每分鐘的血流量,單位為 ml/100g/min;⑵、腦血容量(cerebral blood volume,CBV):指存在于一定腦組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量,表示每 100g腦組織的血容量,單位為 ml/100g;⑶、平均通過時(shí)間(mean transit time,MTT):開始注射對(duì)比劑到時(shí)間-密度曲線下降至最高強(qiáng)化值一半的時(shí)間,主要反映對(duì)比劑通過毛細(xì)血管床的時(shí)間,單位為 s;⑷、達(dá)峰時(shí)間(time to peak,TTP):指對(duì)比劑開始出現(xiàn)到達(dá)到峰值需要的時(shí)間,單位為 s,其中前三個(gè)參數(shù)存在下列關(guān)系:MTT=CBV/CBF。目前還有部分學(xué)者[4]應(yīng)用 Tmax(time of maximum)作為一個(gè)評(píng)定參數(shù),其代表組織殘留的示蹤劑達(dá)到峰值所用的時(shí)間,Tmax延遲超過2s的閾值時(shí)間代表組織處于低灌注的最低閾值。

2 PWI與腦梗死血流動(dòng)力學(xué)變化

腦梗死時(shí)局部腦組織血流量急劇降低,血流量主要取決于腦灌注壓及局部腦血管阻力,其中主要表現(xiàn)為腦灌注壓的變化。從腦缺血到腦梗死可分為 3個(gè)時(shí)期[3,5,6]:(1)腦灌注壓下降引起局部腦血流動(dòng)力學(xué)的改變,當(dāng)腦灌注壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),機(jī)體通過腦小血管和毛細(xì)血管床自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制來維持正常的血流量,腦細(xì)胞電活動(dòng)處于正常范圍,可以出現(xiàn)CBV稍增高,MTT稍延長(zhǎng),CBF無明顯變化;(2)隨著腦灌注壓的進(jìn)一步下降,局部血管擴(kuò)張達(dá)到最大限度用來維持腦血流量,CBV繼續(xù)增高,MTT延長(zhǎng),CBF稍下降,當(dāng)灌注壓繼續(xù)下降時(shí),腦缺血造成局部星形細(xì)胞足板腫脹,壓迫毛細(xì)血管壁,CBV則由最大值開始下降,MTT繼續(xù)延長(zhǎng),CBF下降,此時(shí)神經(jīng)元的功能有所改變。(3)隨著腦灌注壓的進(jìn)一步下降,星形細(xì)胞足板明顯腫脹造成微血管受壓或閉塞,出現(xiàn)臨床上的不可逆的損傷,CBV、CBF明顯下降,MTT明顯延長(zhǎng),此時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)腦梗死。此外,在腦梗死[7,8]恢復(fù)過程中,也會(huì)發(fā)生一系列血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化,若 MTT明顯延長(zhǎng),CBF明顯減少,CBV也減少時(shí),說明支配腦組織的血管正處于低灌注狀態(tài);若 MTT延長(zhǎng),CBV正?；蛟黾?說明側(cè)枝循環(huán)已開放,腦梗死預(yù)后較好;若 MTT下降或達(dá)到正常,CBF及CBV增高,說明腦組織現(xiàn)在處于過灌注狀態(tài),可以為臨床治療腦梗死是否應(yīng)補(bǔ)液提高血漿膠體滲透壓、改善循環(huán)、促進(jìn)側(cè)枝循環(huán)建立及減少擴(kuò)張血管藥物的應(yīng)用提供一定的幫助。

3 PWI在指導(dǎo)溶栓中的價(jià)值

腦梗死主要表現(xiàn)為微循環(huán)灌注減低,因而需早期恢復(fù)局部血流灌注。目前有效的治療方法是進(jìn)行溶栓治療,以往由于條件有限,溶栓僅根據(jù)患者的臨床癥狀、發(fā)病時(shí)間及頭CT排除出血而定,不能夠準(zhǔn)確和客觀的反應(yīng)缺血組織的病理生理學(xué)變化,似乎不是很理想。理想的溶栓治療是指患者存在較大范圍的血流低灌注,而其中主要由缺血半暗帶組成。半暗帶[9]主要是由于血流低灌注造成蛋白質(zhì)合成減少,還沒有出現(xiàn)因 ATP缺乏導(dǎo)致的不可逆梗死,因而在ATP耗盡之前搶救這部分組織更重要,通常采用灌注-彌散不匹配來表示,即灌注異常區(qū)域大于彌散異常區(qū)域。彌散加權(quán)成像(Diffusion-weighted imaging,DWI)是對(duì)組織內(nèi)水分子的隨意運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析的一種磁共振成像技術(shù),腦梗死早期,因血流降低使 Na+-K+-ATP酶活性降低,細(xì)胞外水分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)“細(xì)胞毒性腦水腫”,細(xì)胞內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)減慢,從而呈現(xiàn)高信號(hào),雖可代表梗死核心部分,但也包括一部分血流灌注減低的部分,而PWI可以在血管閉塞后立即出現(xiàn)異常信號(hào),圖像異常區(qū)域包括梗死核心、缺血半暗帶、良性灌注不足,雖然二者的異常范圍之差不能精確代表缺血半暗帶,但足以說明缺血半暗帶的存在。Albers[10]及 Marks等[4]將腦梗死 MR上的灌注-彌散不匹配圖像分為以下幾種類型:(1)小病灶型(small lesion):PWI和 DWI體積均小于 10ml。(2)惡性型(malignant profile):DWI體積 ≥100ml,和/或 PWI體積 ≥100ml且 Tmax延遲超過 8s。(3)匹配型(target mismatch):PWI≥120%DWI;PWI≥10ml且比 DWI體積大但沒有達(dá)到第(2)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。將 PWI＜120%DWI且除外(1)的作為無匹配類型(no mismatch)。應(yīng)用組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)溶栓后發(fā)現(xiàn)(1)、(3)有較好的臨床結(jié)果(發(fā)病 30d時(shí) NIHSS評(píng)分為 0或1或較發(fā)病時(shí)提高了 8分),而(2)在再灌注后有較差的臨床結(jié)果,同時(shí)再灌注的患者發(fā)生具有臨床癥狀的顱內(nèi)出血的機(jī)率特別高。Parsons等[11]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于在發(fā)病 3～6h之內(nèi)的腦梗死患者,PWI體積≥190ml[為第(2)種]應(yīng)用 tPA治療后 mRS評(píng)分較差(5～6分),而 PWI體積 ＜25ml[為第(3)種]tPA治療后 mRS評(píng)分較好(0～1分)。因此,早期頭 CT未顯示出責(zé)任病灶的腦梗死患者,應(yīng)盡早行 PWI及 DWI檢查,對(duì)于存在缺血半暗帶的患者也不應(yīng)盲目溶栓,否則可能會(huì)給患者帶來出血的風(fēng)險(xiǎn)。

4 PWI與腦血管儲(chǔ)備功能

腦梗死發(fā)生了血流動(dòng)力學(xué)障礙,其不僅取決于血管狹窄的程度、側(cè)枝循環(huán)建立的情況,更多取決于腦血管儲(chǔ)備功能。腦血管儲(chǔ)備[12](Cerebrovascular Reserve,CVR)功能是根據(jù)腦灌注壓的變化,腦血管通過自身調(diào)節(jié)功能維持正常腦血流的能力。目前可以通過 PWI與血管擴(kuò)張激發(fā)試驗(yàn)聯(lián)合應(yīng)用觀察腦血管儲(chǔ)備功能[13]。腦血管儲(chǔ)備功能(CVR)=[(ACZ負(fù)荷后 CBF-負(fù)荷前 CBF)/ACZ負(fù)荷前 CBF]100%,舒血管藥物乙酰唑胺(ACZ)是碳酸酐酶抑制劑,進(jìn)入腦內(nèi),促進(jìn)二氧化碳與水分子的結(jié)合,生成碳酸,再解離成氫離子,引起局部腦組織血管擴(kuò)張,腦血流增加。凌雪英等[13]通過此項(xiàng)技術(shù)發(fā)現(xiàn),ACZ負(fù)荷后與前比較,MTT延長(zhǎng)區(qū)(包括梗死區(qū)及周圍存在側(cè)枝循環(huán)的區(qū)域)范圍縮小,部分區(qū)域 CBV增加,考慮梗死部位腦血管可以在局部腦代謝物的作用下適度擴(kuò)張,側(cè)枝循環(huán)建立良好,預(yù)后較好,對(duì)于慢性腦白質(zhì)病變的患者則出現(xiàn) MTT范圍縮小,而 CBV未見明顯變化,可能原有動(dòng)脈狹窄,已出現(xiàn)代償性小動(dòng)脈擴(kuò)張使負(fù)荷試驗(yàn)陰性,在低血壓或心輸出量降低時(shí)不能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,疾病預(yù)后較差。黃力等[12]應(yīng)用此技術(shù),評(píng)估無癥狀性腦梗死前的高血壓患者與正?；颊邥r(shí)發(fā)現(xiàn),ACZ負(fù)荷后,高血壓患者 MTT、CBV、CBF均未有明顯差異,腦組織處于缺血狀態(tài),考慮長(zhǎng)期血壓較高使內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,在此基礎(chǔ)上若合并蛋白質(zhì)沉積將會(huì)使血管狹窄、硬化,血管反應(yīng)性減低,Zhou等[14]應(yīng)用此技術(shù)研究Wistar大鼠與自發(fā)性高血壓大鼠時(shí)也發(fā)現(xiàn),前者在ACZ負(fù)荷后,CBF及 CBV分別增加 84%、74%,后者則分別增加 26%、24%。上述實(shí)驗(yàn)說明高血壓可降低腦血管儲(chǔ)備功能。對(duì)于此類患者,一旦出現(xiàn)腦梗死可能預(yù)后不好。Endo等[15]研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于單側(cè)動(dòng)脈狹窄或閉塞而對(duì)側(cè)硬化程度及狹窄不超過 50%的患者,ACZ負(fù)荷后,應(yīng)用 PWI測(cè)得的CBV值比正常值高 2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差,而 CVR則較正常值低 2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)于此類患者,可能動(dòng)脈狹窄造成腦血流灌注壓長(zhǎng)期下降,遠(yuǎn)端小血管通過自身調(diào)節(jié)來降低阻力保證正常血流的能力下降,從而使 CVR下降。而且有研究報(bào)道[16],腦血管儲(chǔ)備功能受損是卒中的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。因此,對(duì)于存在上述病變而使內(nèi)皮細(xì)胞功能受損的患者,若發(fā)現(xiàn)腦血管儲(chǔ)備功能下降,血壓應(yīng)當(dāng)維持在正常值高值以上,否則一旦出現(xiàn)腦梗死,腦血管調(diào)節(jié)功能減退不足以維持一定的腦灌注壓而使臨床癥狀加重,預(yù)后差。

5 PWI在腦梗死鑒別診斷中的應(yīng)用

PWI可反映多發(fā)性腦梗死的血流動(dòng)力學(xué)障礙,但臨床上對(duì)于多發(fā)性腦梗死與多發(fā)性硬化(Multiple Sclerosis,MS)的鑒別有時(shí)很困難,尤其是 MS合并局灶性神經(jīng)功能障礙。MS是一種慢性疾病,很多人認(rèn)為是自身免疫性疾病,但其相關(guān)的一些臨床癥狀很難用自身免疫病解釋,而且有研究報(bào)道[17]腦室周圍病灶沿腦室周圍靜脈延伸,而這些靜脈主要位于Galen靜脈引流的區(qū)域內(nèi),檢查 MS患者眼底時(shí)有的可有視神經(jīng)炎,其可能是由于眼靜脈存在異常,這些靜脈主要是由顱內(nèi)海綿竇引流的,因此考慮MS可能存在靜脈系統(tǒng)回流的異常,腦梗死則是血流急性中斷導(dǎo)致的組織壞死,而PWI主要反映組織的血流灌注情況,雖然二者均存在血流動(dòng)力學(xué)異常,但 PWI在一定程度上可以用來幫助鑒別二者,指導(dǎo)臨床治療。Haselhorst等[18]發(fā)現(xiàn) MS急性期斑塊部位與正常白質(zhì)相比,CBV增加,考慮可能是由于局部炎癥導(dǎo)致的靜脈血管擴(kuò)張引起的,而Barnett[19]也發(fā)現(xiàn)在自身免疫病過程中存在少突膠質(zhì)細(xì)胞的凋亡,考慮在其凋亡過程中釋放的炎癥因子導(dǎo)致局部靜脈擴(kuò)張。Ge等[20]在研究 MS復(fù)發(fā)-緩解型時(shí)也發(fā)現(xiàn),與對(duì)側(cè)正常白質(zhì)區(qū)域比較,增強(qiáng)病灶處 CBF增加,CBV增加。Larsson等[21]在比較視神經(jīng)脊髓炎急性期與腦梗死急性期(發(fā)病 1w)時(shí)發(fā)現(xiàn),前者灰質(zhì)與白質(zhì)CBF較后者梗死核心 CBF增加。而腦梗死時(shí) T2WI上出現(xiàn)病灶時(shí)細(xì)胞已處于不可逆的壞死階段,PWI上CBV及CBF均減低,因此,當(dāng)T2WI上出現(xiàn)不能辨別的病灶時(shí)尤其是患者出現(xiàn)新發(fā)癥狀時(shí),借助PWI觀察 CBF、CBV的變化,可以幫助鑒別二者。

6 其 他

PWI半定量的反映腦組織微循環(huán)灌注情況,在腦梗死的診斷、治療及預(yù)后分析方面有重要作用,但是也有一定的局限性[22],如PWI中的參數(shù)受對(duì)比劑的量、注射速度、全身血容量及心輸出量等因素的影響,不適宜在不同個(gè)體之間比較,目前大多使用患側(cè)與對(duì)側(cè)相應(yīng)組織部位的半定量研究,更適合于單側(cè)或局限性病變;對(duì)于頭頸部以外引起的病變,PWI可以表現(xiàn)正常。

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