磁共振DTI各參數(shù)在急性缺血性腦梗死預(yù)后評價中的聯(lián)合應(yīng)用

于卉，田傳帥，韓鵬，陳伯柱，王翰，魏曉磊

磁共振DTI各參數(shù)在急性缺血性腦梗死預(yù)后評價中的聯(lián)合應(yīng)用

于卉1，田傳帥2，韓鵬2，陳伯柱2，王翰2，魏曉磊2

目的：分析聯(lián)合應(yīng)用磁共振擴散張量成像（DTI）多個參數(shù)在急性缺血性腦梗死（AICI）預(yù)后評價中的臨床應(yīng)用價值。方法：回顧性分析45例單側(cè)AICI患者的急性期DTI各參數(shù)圖。根據(jù)隨訪徒手肌力測試（MMT）結(jié)果，根據(jù)患者預(yù)后情況（良好、一般和差）分成三組。在DTI各參數(shù)圖上選取病灶、對側(cè)為感興趣區(qū)，記錄感興趣區(qū)DTI參數(shù)值并計算病灶-對側(cè)參數(shù)相對值。比較病灶與對側(cè)感興趣區(qū)各參數(shù)值的差異，分析病灶-對側(cè)參數(shù)相對值在3組間的差異和診斷界值。結(jié)果：各組腦梗死病灶區(qū)平均彌散系數(shù)（MD）、容積比各項異性（VRA）和各項異性指數(shù)（FA）值均低于對側(cè)，衰減指數(shù)（Exat）均高于對側(cè)（P<0.05）。從預(yù)后良好組到預(yù)后差組腦梗死病灶-對側(cè)FA和VRA相對值逐漸減低（P<0.05），其中FA相對值在預(yù)后良好組和預(yù)后一般組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），VRA相對值在預(yù)后一般組與預(yù)后差組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。ROC曲線分析示病灶-對側(cè)VRA相對值在預(yù)后良好組和預(yù)后一般組間最佳診斷界值分別為0.315；病灶-對側(cè)FA相對值在預(yù)后一般組和預(yù)后差組間最佳診斷界值為0.699。結(jié)論：DTI各參數(shù)在AICI中存在一定的改變，其中病灶-對側(cè)FA和VRA相對值可作為臨床預(yù)后評價的有力依據(jù)。

急性腦梗死；預(yù)后；擴散張量成像；各項異性；彌散系數(shù)

急性缺血性腦梗死（acute ischemic cerebral infarction，AICI）是神經(jīng)內(nèi)科最常見的急重癥[1]，臨床工作中除及時正確的治療外，其預(yù)后判斷也非常重要，然而影響其預(yù)后的因素很多，因此，對于預(yù)后的客觀評價指標則成為研究焦點。磁共振（magnetic resonance，MR）擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是一種基于DWI基礎(chǔ)之上的技術(shù)，可無創(chuàng)地檢測活體腦組織白質(zhì)纖維束[2,3]。本文聯(lián)合應(yīng)用DTI技術(shù)中量化的多個參數(shù)，比較不同預(yù)后AICI患者之間的差異，從而發(fā)掘聯(lián)合應(yīng)用DTI各參數(shù)在AICI預(yù)后評價中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院及南京市仙林鼓樓醫(yī)院2013年7月至2015年10月經(jīng)臨床及MR確診為單側(cè)AICI患者45例，男25例，女20例；年齡46～88歲，平均（68.3±12.9）歲。納入標準：AICI的臨床診斷標準應(yīng)符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南2010》[5]；初次發(fā)病，尚未接受相關(guān)治療，發(fā)病時間明確，具有肢體癥狀，MR檢查距發(fā)病時間<1周，臨床隨訪時間≥3月；可配合檢查，無MR檢查禁忌證，圖像質(zhì)量佳；患者或其家屬簽署知情同意書。本研究通過南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院倫理委員會批準。排除標準：合并其他神經(jīng)系統(tǒng)疾?。话l(fā)病時間不明確，隨訪時間未滿3月；配合欠佳，圖像質(zhì)量差，有運動偽影。根據(jù)隨訪3月末徒手肌力測試（manual muscle test，MMT）結(jié)果，將患者分為預(yù)后良好（5級，16例）、預(yù)后一般（3～4級，20例）和預(yù)后差（0～2級，9例）3組[4]。3組間一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

1.2 方法

1.2.1 MR檢查 采用Philips Achieva 3.0 T MR儀，8通道頭線圈，常規(guī)檢查有橫斷位DWI、T1WI和T2WI，冠狀位FLAIR序列等。DTI采用12個方向擴散權(quán)重的平面回波成像序列，b值取0和1 000 s/mm2。定位由顱頂至枕骨大孔平面，具體參數(shù)：TR/TE 10 000/90 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣128×128，層厚3.0 mm，層間距0.0 mm，層數(shù)45層，掃描時間4分15秒。

1.2.2 圖像分析 后處理工作站分析DTI數(shù)據(jù)，以DWI圖為參考選取DTI參數(shù)圖上病灶及相應(yīng)對側(cè)為感興趣區(qū)（region of interest，ROI），記錄各ROI的DTI參數(shù)值，包括平均彌散系數(shù)（mean diffusion coefficient，MD）、容積比各項異性（volume ratio anisotropy，VRA）、各項異性指數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）及衰減指數(shù)（exponential attenuation，Exat），并依此計算各參數(shù)病灶-對側(cè)相對值[6]。彌散張量纖維束成像（diffusion tensor tractography，DTT）圖采用病灶及對側(cè)ROI為種子點軟件自動生成。ROI位置選取時不可包含有較大腦溝裂、血管、鈣化等；對側(cè)ROI由工作站自動鏡像生成（圖1）。ROI大小為100～120 mm2。ROI的位置選取由一位影像科主治醫(yī)師和一位神經(jīng)內(nèi)科主治醫(yī)師商討確定。

1.3 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 20.0軟件分析數(shù)據(jù)，計量資料以（均數(shù)±標準差）表示。對病灶及對側(cè)參數(shù)值進行數(shù)據(jù)正態(tài)分布及方差齊性檢驗。組內(nèi)病灶與對側(cè)參數(shù)值采用配對樣本t檢驗，統(tǒng)計量表示為t值。三組間病灶-對側(cè)相對參數(shù)值比較方法為單因素方差分析，統(tǒng)計量表示為F值，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。ROC曲線用于分析參數(shù)相對值在各組間的診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 AICI患者DTI各參數(shù)圖及DTT圖表現(xiàn)

AICI患者DTT圖可見梗死病灶區(qū)白質(zhì)纖維束損傷（圖1A-D）。DTI參數(shù)FA、VRA及DCavg圖在急性腦梗死病灶區(qū)可見信號減低（圖1E-G/I-K）；Exat圖梗死病灶區(qū)信號升高（圖1H/L）。

2.2 各組病灶與對側(cè)ROI各參數(shù)值的比較

腦梗死病灶區(qū)FA、VRA和DCavg值各組均低于對側(cè)，Exat值各組均高于對側(cè)（P<0.05）。各組梗死病灶與對側(cè)ROI值有顯著性差異（P<0.01，表1）。

2.3 各組病灶-對側(cè)參數(shù)相對值比較

從預(yù)后良好組到預(yù)后差組腦梗死病灶-對側(cè)FA和VRA相對值逐漸減低（P<0.05），其中FA相對值在預(yù)后良好組和預(yù)后一般組間無統(tǒng)計學差異，VRA相對值在預(yù)后一般與預(yù)后差組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。3組病灶-對側(cè)DCavg和Exat相對值差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1、2。

2.4 ROC曲線分析病灶-對側(cè)FA和VRA相對值組間診斷效能

病灶-對側(cè)VRA相對值在預(yù)后良好組和預(yù)后一般組間最佳診斷界值為0.315，診斷敏感性和特異性分別為85.7%和75.0%，曲線下面積為0.881（P=0.001）（圖2A）；病灶-對側(cè)FA相對值在預(yù)后一般和預(yù)后差組間最佳診斷界值為0.699，診斷敏感性和特異性分別為81.0%和100.0%，曲線下面積為0.943（P<0.001）（圖2B）。

3 討論

DTI是一種可無創(chuàng)檢測組織微結(jié)構(gòu)的技術(shù)，可用于腦白質(zhì)纖維束三維成像，對微結(jié)構(gòu)損傷敏感性高，并因其可通過FA、MD等參數(shù)量化微結(jié)構(gòu)損傷程度，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷、隨訪及療效監(jiān)測領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用[1-3,7-10]。AICI的DTI研究雖已成熱點，然而目前文獻很少報道關(guān)于聯(lián)合應(yīng)用DTI多個參數(shù)建立AICI預(yù)后評價的研究。本研究主要關(guān)注AICI病灶的DTI各參數(shù)改變及DTT成像中白質(zhì)纖維束的可視改變，以期能夠發(fā)現(xiàn)有價值的AICI預(yù)后評價的客觀依據(jù)。

圖1 AICI患者MR檢查

表2 各組梗死病灶-對側(cè)參數(shù)相對值統(tǒng)計學比較

DTI可通過量化參數(shù)來評價組織微結(jié)構(gòu)特性，目前文獻中報道較多的參數(shù)是MD和FA。某成像體素的彌散幅度在各方向的平均值即為MD，主要反映彌散運動的快慢，同時對彌散中的各向異性特征則進行忽略，水分子的彌散越受限則MD值越小[11]。FA代表組織各項異性特征，纖維髓鞘的致密性、平行性和完整性均與FA值緊密相關(guān)，可較為敏感地反應(yīng)腦白質(zhì)纖維微結(jié)構(gòu)的損傷。細胞完整性破壞及不可逆的細胞損傷均可導致FA值明顯降低[12]。VRA與FA一致，也代表組織的各向異性特征，不同的是，VRA對較高的各向異性更敏感，而FA則對較低的各向異性更敏感[13]，因此FA聯(lián)合VRA能對腦組織微結(jié)構(gòu)在梗死后的改變進行綜合評價。Exat是另一種反應(yīng)組織彌散特性的指標，變化方向與MD相反，也稱為指數(shù)表觀彌散系數(shù)。

圖2 ROC曲線分析

本研究中各組腦梗死病灶區(qū)MD、VRA和FA值均低于對側(cè)，Exat值均高于對側(cè)（P<0.05），與以往研究相符[3,14-16]。究其原因，腦梗死組織纖維髓鞘受損、細胞水腫。對髓鞘致密性、平行性和完整性敏感的FA和VRA值表現(xiàn)為下降。細胞水腫導致水分子彌散受限，即彌散幅度降低，因此MD值降低。急性腦梗死病灶內(nèi)白質(zhì)纖維束FA和MD值減低也可在DTT圖中清楚觀察到（圖1C-D）。本研究觀察到腦梗死病灶-對側(cè)FA和VRA相對值從預(yù)后良好組到預(yù)后差組逐漸減低（P< 0.05）。3組病灶-對側(cè)MD和Exat相對值差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05，圖2）。由此可見MD和Exat相對值在急性腦梗死預(yù)后判斷中無明顯作用，而FA及VRA相對值卻存在特定的改變規(guī)律?？紤]原因可能為，預(yù)后越差患者腦梗死區(qū)腦組織纖維髓鞘破壞越嚴重，導致FA值和VRA較對側(cè)正常腦組織降低越多。然而，F(xiàn)A相對值在預(yù)后良好組和預(yù)后一般組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），VRA相對值在預(yù)后一般組與預(yù)后差組間差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），進一步佐證上文所提及的FA對較低的各向異性敏感，而VRA則對較高的各向異性敏感[12]。進一步通過ROC曲線分析可發(fā)現(xiàn)VRA和FA相對值在預(yù)后評價中存在的最佳診斷界值，從而更進一步量化了AICI預(yù)后評價指標。

本研究的不足之處在于ROI選取時因為每位患者病灶腦區(qū)、位置、大小都不一樣，需要避免血管、較大腦溝裂等組織，所以ROI大小、形狀在實踐中難以完全統(tǒng)一。綜上所述，急性缺血性腦梗死病灶MD、VRA、FA及Exat值均發(fā)生特定的改變；其中病灶-對側(cè)FA和VRA相對值可作為臨床預(yù)后判斷的有力依據(jù)之一。

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（本文編輯：王晶）

Combined Application of Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging Parameters in Judg?ing Prognosis of Acute Ischemic Cerebral Infarction

YUHui,TIANChuan-shuai,HANPeng,CHENBo-zhu,WANGHan,WEIXiao-lei.

1.DepartmentofRadiology,NanjingXianlinDrumTowerHospital,Nanjing210046,China;2.DepartmentofRadiology,NanjingDrumTowerHospital,NanjingUniversityMedical School,Nanjing210008,China

Objective:To analyze the clinical application value of combined parameters from magnetic resonance diffusion tensor imaging(DTI)in judging prognosis of acute ischemic cerebral infarction(AICI).Meth?ods:The DTI data of 45 cases of definite unilateral AICI was retrospectively analyzed.the patients were divided to three groups of favorable prognosis,general prognosis and bad prognosis according to the follow up results of manual muscle test(MMT).The regions of interest of infarction lesions and the contralateral side were set on DTI parameters mapping.The parameters values were recorded and the relative parameters value of infarction lesion to the contra were calculated.The differences of each parameter value between regions of interest of infarction lesions and the contra were compared,and the differences and diagnosis cutoff of relative parameters values among three groups were analyzed.Results:The mean diffusion coefficient(MD),volume ratio anisotropy (VRA)and fractional anisotropy(FA)value of cerebral infarction lesions was significantly lower and the exponential attenuation(Exat)value was significantly higher than that on the contra in each group(P<0.05).The relative FA and VRA value of infarction lesion to the contra were gradually decreased from favorable prognosis to bad prognosis group(P<0.05).The relative FA value between favorable prognosis group and general prognosis group and the relative VRA value between general prognosis and bad prognosis showed no difference.ROC curve showed the best diagnosis cut off value of relative VRA was 0.315 between favorable prognosis and general prognosis,the best diagnosis cut off value of relative FA was 0.699 between general prognosis and bad prognosis.Conclusion:The DTI parameters have specific change mode in AICI.Among them,the relative FA and VRAvalues can be the strong basis for judging clinical prognosis.

acute cerebral infarction;prognosis;diffusion tensor imaging;fractional anisotropy;diffusion coefficient

R741;R741.04;R743

A DOI 10.16780/j.cnki.sjssgncj.2016.06.006

1.南京市仙林鼓樓醫(yī)院醫(yī)學影像科南京 210046

2.南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院影像科南京 210008

2016-04-05

田傳帥yuhui1360146@ 163.com