腦梗死期相演變中DTI參數(shù)變化的動(dòng)態(tài)觀察

秦昕東，韓景娟，紀(jì)志英，苑 晶，馮榮平

（山東省德州市人民醫(yī)院放射科，山東 德 州253000）

腦梗死發(fā)病率占全部腦血管病的75%，死亡率和致殘率高［1－2］。本研究通過分析不同期相腦梗死患者的DTI圖像，初步探討DTI常用的6種參數(shù)在不同期相腦梗死的變化規(guī)律，以為該病的期相判斷、臨床監(jiān)測(cè)和進(jìn)展評(píng)價(jià)提供新的影像學(xué)檢查手段。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院2010年2月至2012年12月經(jīng)臨床確診、同時(shí)經(jīng)CT或MRI檢查除外腦出血或其他疾病的腦梗死患者70例，其中男36例，女34例；年齡49～84歲，平均64歲。根據(jù)Osbor n［2］分類方法，將腦梗死分為超急性期（發(fā)病小于6 h，6例），急性期（6～24 h，8例），急性晚期（1～3 d，15例），亞急性早期（4～7 d，12例），亞急性晚期（1～8周，15例）以及慢性期（2個(gè)月以上，14例）。

1.2 儀器與方法 采用 GE Signa HDx 3.0 T 超導(dǎo)型掃描機(jī)及與其配套的SDC－ADW4.4版MR圖像工作站，梯度場(chǎng)切換率為150 mT／ms，采用8 NV HEAD－A線圈，在行常規(guī)軸位掃描后行DTI序列掃描。DTI掃描采用EPI序列21個(gè)方向擴(kuò)散權(quán)重采集，TR／TE 8 000 ms／87 ms，層厚4.0 mm，無間隔，采集矩陣128×128，F(xiàn)OV 24 c m×24 c m，NEX 1.0，重建矩陣256×256，掃描層數(shù)30層。2個(gè)擴(kuò)散梯度場(chǎng)分別取b1＝0 s／mm2及b2＝1 000 s／mm2。常規(guī)掃描層厚、層距分別為6.0 mm和1.0 mm。序列分別為：①T1FLAIR，TR／TE 1 800 ms／27 ms，TI 760 ms；② FSE T2WI，TR／TE 5 000 ms／123 ms；③T2FLAIR，TR／TE 8 000 ms／168 ms，TI 2 000 ms；④DWI軸 位掃描 TR／TE 4 500 ms／75 ms，2 個(gè) 擴(kuò) 散 梯 度 場(chǎng) 分 別 取 b1＝0 s／mm2及b2＝1 000 s／mm2。

1.3 參數(shù)測(cè)量及統(tǒng)計(jì)處理 DTI掃描完成后對(duì)整合的660幅原始圖像行平均擴(kuò)散系數(shù)（average diff usion coefficient，DCavg）、部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）、容積比各向異性（vol u me ratio anisotropy，VRA）、各向同性（isotropy，Iso）、衰減指數(shù)（exponential attenuation，Exat）、T2加 權(quán) 跡 線（T2－weighted Trace，T2－WT）等參數(shù)的圖像制作。在所生成的參數(shù)圖像中選擇病灶部位作為ROI，利用軟件工具劃出對(duì)側(cè)正常的對(duì)稱區(qū)域作為對(duì)照，測(cè)量二者的參數(shù)值并行配對(duì)資料分析；對(duì)各期相病灶中心的諸參數(shù)值行縱向觀察，用單因素方差分析，若有差異，再用SNK－Q檢驗(yàn)，進(jìn)行期相間的兩兩比較，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí)取病灶和對(duì)稱點(diǎn)為Seed行擴(kuò)散張量纖維束示蹤（diff usion on tensor dractography，DTT）成像，觀察通過二者的神經(jīng)纖維束的形態(tài)。

2 結(jié)果

超急性期腦梗死患者其DCavg明顯低于對(duì)側(cè)正常組織（P＜0.05），F(xiàn)A及VRA和對(duì)側(cè)未見明顯差異（P＞0.05），Iso、Exat及 T2－WT均高于對(duì)側(cè)正常組織（P＜0.05），所生成參數(shù)圖像亦呈相應(yīng)高低信號(hào)變化（圖1a～1c，見封2），DTT顯示通過病灶區(qū)域的纖維束略顯增粗或模糊改變。急性期與急性晚期病灶參數(shù)變化相同：DCavg、FA及VRA均低于對(duì)側(cè)正常組織（P＜0.05），Iso、Exat及 T2－WT值均高于對(duì)側(cè)（P＜0.05），參數(shù)圖像亦呈相應(yīng)高低信號(hào)變化（圖2a～2c，3a，3b，見封2），DTT圖顯示通過該處的神經(jīng)纖維明顯減少（圖3c，見封2）。亞急性早期病灶區(qū)域DCavg值減低（P＜0.05）、FA及VRA 值仍較對(duì)側(cè)減低 （P＜0.05），Iso、Exat及T2－WT值較對(duì)側(cè)增高（P＜0.05），參數(shù)圖像亦呈相應(yīng)變化（圖4a～4c，見封2），DTT圖顯示通過該處的神經(jīng)纖維明顯減少或斷續(xù)改變。亞急性晚期病灶DCavg值較對(duì)側(cè)開始增高（P＜0.05），F(xiàn)A及VRA值則明顯較對(duì)側(cè)減低（P＜0.05），Iso及 T2－WT值和對(duì)側(cè)變化不大（P＞0.05），Exat值則較正常減低（P＜0.05），參數(shù)圖像亦呈相應(yīng)變化（圖5a～5c，見封2），DTT顯示病灶區(qū)通過的神經(jīng)纖維進(jìn)一步減少、變細(xì)。慢性期病灶DCavg明顯增高（P＜0.05），F(xiàn)A及 VRA值則明顯減低（P＜0.05），Iso、Exat及T2－WT值呈減低改變（P＜0.05），參數(shù)圖像亦呈相應(yīng)變化（圖6a，6b，見封2），該期DTT顯示病灶區(qū)幾乎消失，無神經(jīng)纖維走行（圖6c，見封2），見表1。

表1 各期相腦梗死病灶中心與健側(cè)DTI參數(shù)比較（±s）

表1 各期相腦梗死病灶中心與健側(cè)DTI參數(shù)比較（±s）

注：DCavg：平均擴(kuò)散系數(shù)；FA：部分各向異性；VRA：容積比各向異性；Iso：各向同性；Exat：衰減指數(shù)；T 2－WT：T 2 加權(quán)跡線。

動(dòng)態(tài)期相 例數(shù) 位置 DCavg（×10－4 mm2／s） FA VRA Iso Exat T 2－WT超急性期急性期急性晚期6 8 1 5亞急性早期12亞急性晚期15慢性期354±60 113±22 389±102 135±35 381±109 130±23 319±102 136±27 130±39 132±32 77±16 118±15 14病灶對(duì)側(cè)病灶對(duì)側(cè)病灶對(duì)側(cè)病灶對(duì)側(cè)病灶對(duì)側(cè)病灶對(duì)側(cè)5.03±1.02 9.45±0.77 4.49±1.23 8.58±1.46 5.52±1.16 9.20±1.84 5.64±0.94 8.27±1.71 10.74±3.04 8.43±0.82 20.31±3.20 10.40±2.0 0.33±0.23 0.38±0.11 0.20±0.10 0.32±0.12 0.16±0.07 0.33±0.14 0.22±0.11 0.39±0.16 0.14±0.05 0.32±0.10 0.11±0.05 0.33±0.15 0.23±0.23 0.21±0.09 0.05±0.05 0.13±0.10 0.04±0.04 0.14±0.09 0.06±0.06 0.19±0.12 0.03±0.02 0.13±0.07 0.02±0.01 0.16±0.09 751±98 237±53 837±111 295±50 856±152 301±50 860±116 323±34 373±102 286±40 176±47 263±25 0.53±0.08 0.36±0.03 0.64±0.08 0.43±0.06 0.57±0.07 0.40±0.07 0.60±0.08 0.43±0.06 0.36±0.10 0.43±0.03 0.13±0.06 0.37±0.05

各參數(shù)在腦梗死不同期相中均呈明顯改變，經(jīng)單因素方差分析，DCavg、FA、VRA、Iso、Exat及T2－WT在腦梗死不同期相間的F值分別為99.78、4.95、8.29、92.85、80.21、41.96，P 均 ＜0.05，經(jīng)SNK－Q檢驗(yàn)，DCavg、Iso、Exat及T2－WT在腦梗死超急性期、急性期、急性晚期及亞急性早期中的變化不明顯（P＞0.05），其中DCavg均明顯低于慢性期（P＜0.05），Iso、Exat及T2－WT均明顯高于慢性期（P＜0.05）；FA及 VRA 于超急性期、急性晚期、慢性期逐漸變?。≒＜0.05）。

3 討論

3.1 DTI的各種觀察指標(biāo)及意義 DTI是近些年在DWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的研究活體組織微結(jié)構(gòu)的無創(chuàng)性方法［3］。擴(kuò)散張量是指水分子擴(kuò)散的各向異性或者不均勻組織的擴(kuò)散特征。常用的定量分析組織擴(kuò)散特征的參數(shù)較多，本研究選擇GE機(jī)所設(shè)的6種常用參數(shù)：①DCavg：表示單位時(shí)間內(nèi)分子自由擴(kuò)散的范圍。DCavg越大，水分子的擴(kuò)散能力越強(qiáng)，組織內(nèi)自由水含量越多。筆者認(rèn)為，其與ADC的不同之處在于ADC僅代表在DWI掃描時(shí)擴(kuò)散梯度磁場(chǎng)施加方向上水分子的擴(kuò)散特性，即僅包含相應(yīng)層面的信息，而DCavg還包含了空間水分子的擴(kuò)散信息。本研究取21個(gè)非共線方向，所以其應(yīng)是此21個(gè)方向上水分子擴(kuò)散特性的綜合。而每個(gè)方向上的數(shù)值也是表觀的數(shù)值，對(duì)此21個(gè)數(shù)值矩陣求積后的平均值即是本研究中所測(cè)得的DCavg。②FA：表示組織纖維的各向異性，是擴(kuò)散各向異性與整個(gè)擴(kuò)散的比值。FA的數(shù)值為0～1，1為最大各向異性，代表理想狀態(tài)下最大各向異性的擴(kuò)散。0代表最大各向同性的擴(kuò)散。③VRA：同樣是反映組織各向異性程度的指標(biāo)。它被定義為擴(kuò)散橢圓體的擴(kuò)散體積與相等的各向同性張量的球體體積的比率。數(shù)值為0～1。數(shù)值接近1代表組織更具各向同性的趨勢(shì)。所以，有用1減容積比（1－Vol u me Ratio，1－VR）來代表，與FA有相同的方向性。研究［4］表明，F(xiàn)A對(duì)較低的各向異性敏感，VR或1－VR對(duì)較高的各向異性敏感。④Iso和T2－WT。Iso被定義為各方向彌散的幾何平均值，和各向異性相對(duì)應(yīng)反映組織擴(kuò)散的各向同性程度。本研究發(fā)現(xiàn)Iso及T2－WT圖像信號(hào)相似，同時(shí)均與DWI的掃描圖像接近，但信號(hào)強(qiáng)度有近2倍的差別。此三者均可以以相同的變化反映組織的擴(kuò)散特性。⑤Exat：也稱指數(shù)ADC，其定義為ExatADC＝exp（－DCavg×b），與DCavg同樣反映擴(kuò)散特性，但方向相反。另外，近年來在DTI基礎(chǔ)上發(fā)展的DTT技術(shù)更能夠直觀地觀察白質(zhì)纖維的走行結(jié)構(gòu)，從而反映出神經(jīng)纖維的生理及病理狀態(tài)下的微觀變化。

3.2 DTI參數(shù)變化的病理基礎(chǔ) 由表1可以看出，腦梗死的超急性期、急性期，病灶區(qū)DCavg較對(duì)側(cè)明顯減低，相應(yīng)的Exat明顯增高。這是因?yàn)榇藭r(shí)腦細(xì)胞缺氧出現(xiàn)能量代謝障礙，直接抑制質(zhì)膜上鈉、鉀ATP酶的活性，鉀離子大量外流，同時(shí)，鈣離子、氯離子、鈉離子向細(xì)胞內(nèi)流入和聚集，形成細(xì)胞內(nèi)高滲狀態(tài)，大量水分子隨即進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，引起細(xì)胞腫脹－細(xì)胞毒性水腫。由于細(xì)胞外大量水分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞外間隙減小，再加上細(xì)胞腫脹，細(xì)胞外間隙曲度增大，嚴(yán)重阻礙水分子擴(kuò)散，反映擴(kuò)散程度的DCavg明顯降低。在急性晚期，少量血管源性水腫的成分參與進(jìn)來，腦組織開始出現(xiàn)不可恢復(fù)損傷、壞死，即使重新有血流灌注也無法挽救這部分組織。文獻(xiàn)［5］報(bào)道，在超急性期由于細(xì)胞毒性水腫、髓鞘纖維腫脹、纖維束的間隙減少，使細(xì)胞外間隙迂曲，垂直于纖維走行的水分子運(yùn)動(dòng)受限甚至突然停止，從而使擴(kuò)散的各向異性增高，腦組織FA、VRA較對(duì)側(cè)升高。本研究發(fā)現(xiàn)超急性期腦組織FA、VRA較對(duì)側(cè)變化不顯著，與文獻(xiàn)［5］報(bào)道不同?？紤]可能為真正的梗死時(shí)間和發(fā)病時(shí)間不一致而使判定腦梗死的期相不準(zhǔn)確或樣本數(shù)較少所致。而急性期及急性晚期FA值及VRA均顯示較對(duì)側(cè)下降，說明由于缺血缺氧的病理因素致腦組織的各項(xiàng)異性度開始下降，腦組織的傳導(dǎo)功能開始降低；Iso及T2－WT則均呈高信號(hào)改變，同樣證明擴(kuò)散的受限程度較重。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于超急性期、急性期腦梗死的診斷，Iso及T2－WT圖與常規(guī)DWI掃描中的擴(kuò)散像檢出率相近。在急性晚期和亞急性早期，血腦屏障開始破壞，血管源性水腫出現(xiàn)并逐漸加重，但細(xì)胞毒性水腫仍存在，各指標(biāo)和對(duì)側(cè)正常組織比較與前2期相同。在亞急性晚期，DCavg和Exat由與對(duì)側(cè)無明顯差異的“假正?；睗u漸開始分別高于和低于對(duì)側(cè)的正常組織［6］；本研究分期采用Osbor n分類方法，亞急性晚期定義為發(fā)病1～8周，掩蓋了單純的“假正?；逼冢籌so及T2－WT較對(duì)側(cè)變化不大，但FA及VRA值仍較對(duì)側(cè)低，說明FA及VRA的變化不受血管源性水腫的影響。慢性期（＞8周）DCavg繼續(xù)上升，較對(duì)側(cè)明顯升高，反映細(xì)胞膜完整性破壞、血管源性水腫、組織含水量增加、病灶的軟化及壞死［7－9］；FA 及 VRA 仍較對(duì)側(cè)低，傳導(dǎo)的破壞性無法恢復(fù)；Iso及T2－WT較對(duì)側(cè)低。

3.3 腦梗死病灶的參數(shù)變化在不同期相間的比較及意義 本研究中，DCavg值在超急性期因?yàn)榧?xì)胞毒性水腫的產(chǎn)生而迅速下降后，急性期達(dá)到最低值，以后隨病程進(jìn)展逐步升高；慢性期高于正常腦組織，原因主要是血腦屏障破壞逐漸加大、組織細(xì)胞的壞死軟化及膠質(zhì)的增生。Exat值則隨DCavg的變化反方向改變，也在急性期出現(xiàn)一個(gè)波折。在超急性期和急性期腦組織FA、VRA顯著降低，隨著病情的進(jìn)展，亞急性早期、亞急性晚期及慢性期病變區(qū)FA、VRA值呈進(jìn)行性下降，表現(xiàn)為不可恢復(fù)的降低，其原因主要是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞導(dǎo)致組織微觀結(jié)構(gòu)正常順序的喪失，進(jìn)而發(fā)展為組織壞死，從而造成各向異性的顯著降低［8］。反映擴(kuò)散受限的2個(gè)參數(shù)Iso及T2－WT也呈現(xiàn)出超急性期、急性期增高，以后逐漸下降的信號(hào)改變，說明病灶區(qū)域的水分子擴(kuò)散受限逐漸減輕。但只是細(xì)胞毒性水腫的因素較弱，并不說明病程的緩解。值得注意的是，在行SNK－Q檢驗(yàn)時(shí)，急性晚期和亞急性早期二者的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分析原因可能與DWI信號(hào)變化本身不顯著及對(duì)患者發(fā)病時(shí)間記錄不準(zhǔn)確有關(guān)，但不影響整個(gè)病程所反映的下降趨勢(shì)?？傮w而言，DTI諸參數(shù)的變化基本可以反映腦梗死的病程進(jìn)展?fàn)顩r。3.4 DTI參數(shù)指標(biāo)對(duì)于腦梗死期相診斷及病情進(jìn)展的評(píng)估價(jià)值 本研究發(fā)現(xiàn)DCavg和Exat值能更為準(zhǔn)確地反映病灶的擴(kuò)散特性，對(duì)病灶進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察可以較為準(zhǔn)確地進(jìn)行大體期相判斷及對(duì)病情進(jìn)展的評(píng)估。Iso及T2－WT值對(duì)于發(fā)現(xiàn)亞急性早期以前的腦梗死有著與DWI相同的診斷意義，對(duì)于亞急性晚期及慢性期的病灶需結(jié)合其他參數(shù)指標(biāo)及常規(guī)檢查作出診斷。FA和VRA值的測(cè)量可以檢測(cè)到傳導(dǎo)功能隨病程進(jìn)展的變化，診斷需結(jié)合其他參數(shù)指標(biāo)及常規(guī)檢查。因?yàn)镈TT成像是基于組織的各向異性，故而DTT所示纖維的粗細(xì)形態(tài)變化與FA及VRA的進(jìn)行性下降變化相似。病灶區(qū)域的纖維隨病程呈略增粗－模糊、斷續(xù)－變細(xì)、縮?。Ц淖儯嗽诒窘M的表現(xiàn)中得到印證。

總之，通過DTI多參數(shù)測(cè)量比較及功能圖觀察，不僅可以診斷腦梗死，同時(shí)還可以判斷病情的期相和評(píng)估進(jìn)展。

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