缺血性腦卒中的影像學(xué)進(jìn)展

彭秀華，梁宗輝

（上海市靜安區(qū)中心醫(yī)院復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院靜安分院放射科，上海200040）

缺血性腦卒中的影像學(xué)進(jìn)展

彭秀華，梁宗輝

（上海市靜安區(qū)中心醫(yī)院復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院靜安分院放射科，上海200040）

隨著影像技術(shù)的發(fā)展，影像學(xué)不僅可進(jìn)行形態(tài)學(xué)方面的診斷，而且還可進(jìn)行腦形態(tài)學(xué)與功能學(xué)的綜合診斷。影像學(xué)新技術(shù)的應(yīng)用使得缺血性腦卒中的診斷更為準(zhǔn)確和快捷。本文就CTPI、DWI、PWI、MRS、動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)（ASL）等新技術(shù)在缺血性腦卒中的應(yīng)用進(jìn)展做一綜述。

腦缺血；卒中；診斷顯像

目前，臨床上診斷缺血性腦卒中的方法主要是影像學(xué)診斷，如CT和MRI等常規(guī)檢查腦血管的方法。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，影像學(xué)診斷不僅表現(xiàn)在形態(tài)學(xué)上，已經(jīng)進(jìn)入腦形態(tài)學(xué)與功能學(xué)的綜合診斷，尤其近年來一些新技術(shù)，包括CTPI、DWI、PWI、MRS、動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)（arterial spin labeling，ASL）等在臨床的應(yīng)用使缺血性腦卒中的診斷更加準(zhǔn)確、快捷。本文就急性缺血性腦卒中的影像學(xué)研究進(jìn)展作一介紹。

1 CTPI

CTPI即在靜脈注射對比劑的同時(shí)，對選定的層面行動(dòng)態(tài)掃描，以獲得層面內(nèi)每一像素的TDC，該曲線的橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)代表注射對比劑后增加的CT值，通常所用的對比劑為含碘對比劑。腦CTPI的TDC反映了對比劑在腦組織中濃度的變化，也間接反映了腦組織灌注量的變化。用后處理軟件處理CTPI的原始圖像，可得到幾個(gè)重要參數(shù)，分別是腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通過時(shí)間（mean transit time，MTT）和達(dá)峰時(shí)間（transit time to the peak，TTP）。其中CBF代表單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)腦組織的總血流量；CBV是指ROI內(nèi)血管（包括毛細(xì)血管和大血管）的總?cè)莘e；對比劑通過局部腦組織所需的平均時(shí)間則用MTT表示。因?yàn)镃T增強(qiáng)掃描所用的碘對比劑基本符合非彌散型示蹤劑的要求，所以可根據(jù)核醫(yī)學(xué)的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律作為CTPI的理論基礎(chǔ)。Bivard等［1］報(bào)道了CTPI可識(shí)別嚴(yán)重的缺血低灌注組織，對梗死區(qū)的灌注可估計(jì)梗死區(qū)組織的最終體積。有學(xué)者［2］對103例急性前循環(huán)缺血患者行CTPI檢查以確定缺血核心區(qū)和半影區(qū)的閾值，結(jié)果顯示半影區(qū)的閾值是延遲時(shí)間≥3 s，而缺血核心區(qū)的閾值局部腦血流量（rCBF）≤30%且延遲時(shí)間≥3 s。Sporns等［3］對3 011例患者采用A（常規(guī)CT）、B（常規(guī)CT+隨訪）、C（常規(guī)CT+隨訪+CTPI）3種模式對大腦后循環(huán)缺血情況進(jìn)行診斷，結(jié)果C模式（敏感性76.6%）高于A模式（21.3%）和B模式（43.6%），說明CTPI對大腦后循環(huán)缺血病變的診斷更有優(yōu)勢。van der Hoeven等［4］研究也證明CTPI對大腦后循環(huán)的缺血區(qū)域的診斷更敏感。據(jù)報(bào)道［5-7］CTPI通過MTT判斷梗死部位的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值和準(zhǔn)確性分別為88.2%、95.3%、90.9%、93.9%和92.9%。灌注成像技術(shù)聯(lián)合使用，如MTT、CBV和CBF聯(lián)合可反映缺血區(qū)的嚴(yán)重程度［6-10］。然而Biesbroek等［11］系統(tǒng)回顧了1 107例，綜合分析得出CTPI診斷敏感性為80%（95%CI：72%～86%），特異性為95%（95%CI：86%～98%）。有學(xué)者［12］將CT平掃、CTPI、CTA同時(shí)應(yīng)用，掃描時(shí)間比單獨(dú)應(yīng)用大大縮短，20 min即可獲得腦血流灌注、CT平掃和大腦供血情況的信息，對于病情較急的患者比較適用。Wintermark等［13］研究得出，CBV降低，CBF不變化提示為缺血半暗帶；CBV降低，CBF也降低提示為腦梗死。Klotz等［14］研究表明，腦缺血區(qū)域的CBF較邊緣區(qū)域明顯減低，根據(jù)兩側(cè)CBF比值可區(qū)分該缺血灶是否可逆。若CBF比值在0.20～0.35為可逆性缺血區(qū)，當(dāng)CBF比值＜0.20時(shí)腦組織將無法存活，其中0.20是臨界值。對于急性大腦中動(dòng)脈供血區(qū)發(fā)生缺血中風(fēng)的患者，患側(cè)與正常側(cè)的CBF、CBV、MTT對照存在很大差異，其中最敏感的是MTT函數(shù)圖，CBF和CBV的特異性最高，對預(yù)測梗死灶意義較大的則是CBV［15］。Alves等［16］發(fā)現(xiàn)，7%患者的CBV異常病灶比后來CT平掃檢測的病灶大，76%患者的腦梗死面積小于初始MTT的延長部分。故CTPI能夠早期發(fā)現(xiàn)腦缺血灶的部位、范圍和程度。

2 PWI和DWI

PWI較常用的一種是使用對比劑（Gd-DTPA）快速通過組織時(shí)，將引發(fā)局部磁敏感性的改變，T2的衰減過程加快，以動(dòng)態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)（dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC）灌注成像最常用。其灌注成像基礎(chǔ)與CTPI相似，即：局部平均通過時(shí)間（rMTT）=局部腦血容量（rCBV）/rCBF，可反映組織的微血管分布情況以及血流灌注狀態(tài)。TDC的rCBV指存在于一定量腦組織血管結(jié)構(gòu)內(nèi)的血容量，根據(jù)TDC下方封閉的面積計(jì)算得出，rCBV= K∫△R2*（t）dt。rCBF指在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)一定量腦組織血管結(jié)構(gòu)的血流量，腦血流量值越小，腦組織的血流量越低。rCBF=Cmax（曲線最大高度）。rMTT為開始注射對比劑到TDC下降至最高強(qiáng)化值一半時(shí)的時(shí)間，主要反映對比劑通過毛細(xì)血管的時(shí)間，在腦組織應(yīng)用中可測量局部血流量，發(fā)現(xiàn)早期缺血組織。DWI可顯示水分子的布朗運(yùn)動(dòng)，主要包括SE DWI、EPI DWI和穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)彌散加權(quán)成像（SSFP DWI）3種。人體組織內(nèi)的水分子存在于細(xì)胞內(nèi)外間隙且不斷運(yùn)動(dòng)，可向周圍隨機(jī)擴(kuò)散和滲透。腦組織發(fā)生缺血缺氧的數(shù)十分鐘內(nèi)，腦細(xì)胞膜產(chǎn)生功能障礙，大量鈉離子和水分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞水腫，在T1WI，T2WI及CT上無法顯示。但細(xì)胞內(nèi)水腫使水分子擴(kuò)散受限，使ADC值下降，在SE-EPI可見細(xì)胞內(nèi)水腫的組織出現(xiàn)高信號(hào)改變，這種改變可在缺血發(fā)生15 min時(shí)被發(fā)現(xiàn)，腦細(xì)胞尚未發(fā)生壞死和胞膜破裂，僅細(xì)胞內(nèi)水分增加。DWI的高信號(hào)區(qū)包括中心區(qū)和缺血半暗帶，中心區(qū)代表壞死的腦組織無法恢復(fù)，半暗帶通過有效的溶栓治療可恢復(fù)。PWI反映腦組織的血流灌注情況。PWI和DWI聯(lián)合可否用來判斷缺血半暗帶的大小，目前還正在研究中［17］。PWI發(fā)現(xiàn)病變的時(shí)間較早，能對超急性期的腦缺血進(jìn)行診斷。DWI診斷急性期腦缺血的敏感度為88%～100%，特異度為86%～100%。Simonsen等［18］研究得出，PWI和DWI聯(lián)合診斷缺血性腦卒中的準(zhǔn)確性是97.5%，但有學(xué)者提出PWI和DWI在診斷缺血性腦卒中兩者不匹配。Neumann-Haefelin等［19］研究證明，當(dāng)病灶嚴(yán)重灌注不足時(shí)（TTP延長＞6 s），PWI和DWI不匹配，會(huì)出現(xiàn)病灶增大，而當(dāng)一般灌注缺損時(shí)（4 s＜TTP延長＜6 s）PWI和DWI對病灶的診斷仍有價(jià)值。Davalos等［20］首先定義了臨床核磁彌散成像不匹配（clinical-diffusion mismatch，CDM）。他們認(rèn)為腦卒中癥狀較嚴(yán)重，但腦梗死體積在DWI上顯示較小，臨床癥狀與DWI顯示的不匹配對預(yù)測患者的臨床結(jié)果和最終大腦梗死體積或許有一定意義，CDM被證實(shí)對預(yù)測梗死體積的增長和神經(jīng)癥狀的嚴(yán)重程度有一定意義。DWI和PWI聯(lián)合應(yīng)用，對急性缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制和部位、受損大小、缺血中心區(qū)及缺血半暗帶大小等具有早期發(fā)現(xiàn)和診斷優(yōu)勢。

3 MRS

MRS是利用MRI成像設(shè)備，獲得活體組織內(nèi)相關(guān)的生物化學(xué)物質(zhì)MRI波譜信息的檢查方法，是目前唯一能無創(chuàng)探測活體組織化學(xué)特征的方法。某一組織的MRI波譜曲線就是不同Larmor共振頻率峰值的曲線圖。其縱向坐標(biāo)為波譜信號(hào)的幅度，水平坐標(biāo)為不同的Larmor共振頻率或化學(xué)位移，特定物質(zhì)的波峰高度代表該物質(zhì)的含量高低。在許多疾病的發(fā)展過程中，其代謝變化較病理形態(tài)改變早，MRS對代謝變化的敏感性很高，故能早期檢出。缺血性腦卒中早期腦組織的細(xì)胞代謝與正常腦組織不同，通過1H-MRS的N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、乳酸（Lac）、肌酸/磷酸肌酸（Cr/PCr）、含膽堿代謝物（Cho）等表現(xiàn)出來。其中應(yīng)用最多的是NAA和Lac。NAA存在于神經(jīng)系統(tǒng)，是神經(jīng)細(xì)胞的線粒體產(chǎn)生的，存在于有活性的神經(jīng)細(xì)胞中，代表著神經(jīng)細(xì)胞的活性和數(shù)量。所有神經(jīng)細(xì)胞丟失和損傷的疾病，均能較早地表現(xiàn)為NAA波降低和NAA/Cr值降低。研究［21］發(fā)現(xiàn)，患者一旦出現(xiàn)腦組織內(nèi)的NAA值降低，便會(huì)表現(xiàn)為腦缺血癥狀，同時(shí)發(fā)生腦卒中的概率較高。Igarashi等［22］證實(shí)NAA的代謝和衰減在急性缺血性腦卒中的病理生理變化中起重要作用。在腦梗死過程中，NAA呈逐漸下降趨勢，有學(xué)者［23］報(bào)道在梗死后6～24 h出現(xiàn)NAA下降，也標(biāo)志神經(jīng)細(xì)胞出現(xiàn)永久性損傷。也有學(xué)者［24］報(bào)道，NAA于腦梗死后第4天開始下降。Lac為糖酵解代謝產(chǎn)物，正常腦組織中的Lac含量很低，MRS難以檢測到。一旦腦組織缺血缺氧，糖酵解過程中會(huì)產(chǎn)生大量Lac，腦內(nèi)的Lac便升高，最早可在腦缺血缺氧的3 h內(nèi)檢測到大量的Lac［23］。短暫性腦缺血發(fā)作（TIA）患者缺血區(qū)腦組織Lac升高的原因是由于大腦灌注不足引起的糖酵解發(fā)生［25］。而腦梗死早期（24～48 h）Lac的升高主要與腦組織的無氧代謝有關(guān)，晚期則與梗死區(qū)大量的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)。有學(xué)者［26］報(bào)道，Lac值升高但NAA值不下降的腦組織通過早期溶栓可恢復(fù)，可能作為缺血性半暗帶的一個(gè)診斷指標(biāo)。

4 ASL

ASL是一種檢測血流灌注的新方法，其原理主要是通過反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記動(dòng)脈血中的質(zhì)子，標(biāo)記的動(dòng)脈血經(jīng)過一定的時(shí)間流入成像層面時(shí)成像，從而獲得標(biāo)記的圖像；通過減影標(biāo)記前后采集的圖像，從而得到組織灌注參數(shù)圖［27］。目前ASL技術(shù)主要為脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（pulsed arterial spin labeling，PASL）和連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（continuous arterial spin labeling，CASL）技術(shù)［28-29］。

兩者均通過脈沖對動(dòng)脈內(nèi)血液進(jìn)行反轉(zhuǎn)標(biāo)記，但兩者所用脈沖不同。前者使用絕熱的雙曲正弦切割脈沖，后者則是持續(xù)的射頻脈沖［30］。Chalela等［31］對15例急性缺血性腦卒中患者行ASL研究發(fā)現(xiàn)，ASL可顯示急性腦缺血灌注不足，且灌注不足及臨床表現(xiàn)與DWI表現(xiàn)相關(guān)。Zaharchuk等［32］通過多種檢查技術(shù)對76例TIA進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)ASL陽性率62%，DWI陽性率24%，MRA陽性率13%，得出ASL技術(shù)檢測局部腦組織血流灌注變化的敏感性高于MRA和DWI。Qiao等［33］對49例在MRI、DWI、MRA檢查中均未發(fā)現(xiàn)異常但懷疑TIA的患者行ASL檢查，發(fā)現(xiàn)異常，其靈敏度為55.8%，特異度為90.7%，也證實(shí)ASL對TIA的檢查優(yōu)于其他影像學(xué)檢查。有學(xué)者［34-35］對腦梗死和腦缺血患者行ASL和動(dòng)態(tài)磁敏感對比灌注成像檢查，發(fā)現(xiàn)兩者對判斷腦梗死血流灌注和評估缺血再灌注有很好的一致性。Bokkers等［36］研究表明，ASL可描述大的低灌注和在DSC上的CDM病灶?？焖貯SL灌注掃描適用于對釓對比劑過敏的急性缺血性腦卒中患者。Sprezak等［37］對17例臨床懷疑（3例急性，11例亞急性，3例慢性）腦缺血患者行ASL和PWI檢查，76%的ASL檢查結(jié)果與PWI一致。證明ASL對缺血性腦卒中的診斷是有價(jià)值的，尤其是對釓對比劑過敏的患者。有學(xué)者［38］發(fā)現(xiàn)ASL能較好地診斷缺血半暗帶，若及時(shí)行溶栓治療，該區(qū)域可能恢復(fù)正常。ASL無創(chuàng)，且無需使用對比劑，操作簡單，可初步了解缺血性腦卒中的血流灌注情況，與其他灌注成像技術(shù)相比其最突出的不足是SNR低，尤其在血流流速低的區(qū)域內(nèi)，由于存在存輸延遲效應(yīng)，rCBF值往往被低估［39］。

總之，目前對缺血性腦卒中進(jìn)行早期診斷的影像學(xué)技術(shù)較多，且各有優(yōu)勢和不足，尚無一種技術(shù)能全面和簡便的應(yīng)用到臨床工作中來。

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2016-07-10）

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.01.037

上海市靜安區(qū)衛(wèi)生系統(tǒng)醫(yī)學(xué)學(xué)科特色?？祈?xiàng)目（JW XK201207）；上海市靜安區(qū)衛(wèi)生計(jì)生系統(tǒng)十百千人才培養(yǎng)工程學(xué)科帶頭人項(xiàng)目（JWRC2014D04）。

梁宗輝，E-mail：liangzh@vip.163.com。