3D ASL評價急性腦梗死溶栓前后腦血流動力學的價值

劉娜，李道偉，馬強，何丹

腦梗死是一種常見的腦血管疾病，具有發(fā) 病率高、病死率高、致殘率高的特點[1]，目前，對于急性腦梗死最主要的治療手段就是溶栓治療，據(jù)報道溶栓治療改變了80%急性腦梗死患者的預后[2]。以往利用CT灌注成像(CT perfusion，CTP)或磁共振動態(tài)磁敏感對比增強(dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC)聯(lián)合擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)評價缺血半暗帶為指導臨床溶栓提供了重要的價值[3]，但是兩者屬有創(chuàng)性檢查，均需要注射對比劑，而對比劑存在禁忌證和副作用，上述原因使得這兩種檢查技術在臨床應用上有一定的限制。而動脈自旋標記(arterial spin labeling，ASL)是無需靜脈注射對比劑的無創(chuàng)性灌注成像技術[4]，非常適用于臨床急性病變的評估，更加適用于需多次復查的患者。筆者應用ASL中較新的技術3D ASL來評估急性期腦梗死患者溶栓前后腦血流動力學的變化，探討其在評價溶栓療效中的價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

搜集我院2015年9月至2016年8月急診溶栓治療的急性腦梗死患者20例(男15例、女5例)，年齡在35～70歲，平均(52±9.9)歲。腦梗死發(fā)病時間均為10 h以內，其中14例行靜脈溶栓治療，6例行動脈溶栓治療。所有患者均于急診溶栓前行頭部MRI平掃、DWI和3D ASL檢查，溶栓術后1～7 d再次復查MRI平掃、DWI和3D ASL，所有患者或家屬均簽署知情同意書。

1.2 磁共振檢查設備與參數(shù)常規(guī)

所采用的磁共振檢查設備場強是3.0 T，型號是GE MR750。常規(guī)掃描檢查序列為T1-FLAIR (橫斷面和矢狀面)，T2WI (橫斷面)，T2-FLAIR (橫斷面)和DWI (橫斷面)，層厚5 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣288×224，成像參數(shù):T1-FLAIR (TR 1850 ms，TE 24 ms，TI 780 ms)；T2WI (TR 6656 ms，TE 103 ms)； T2-FLAIR(TR 8500 ms，TE 162 ms, TI 2100 ms)；DWI (TR 3000 ms，TE 65 ms， FA 90°)。3D ASL掃描是橫斷面全腦掃描，采用3D Spiral快速自旋回波序列，成像參數(shù)：TR 4632 ms，TE 10.8 ms，PLD時間1525 ms。

1.2.1 ADC值測量

在磁共振后處理工作站(GE Advantage Windows)對DWI數(shù)據(jù)進行后處理，2名副高級以上的神經(jīng)影像診斷醫(yī)師對異常彌散區(qū)達成一致意見，選取彌散受限范圍最大層面手工勾畫感興趣區(qū)并測量病變區(qū)表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值，采用鏡像的方法測量對側相應區(qū)的ADC值。

1.3 3D ASL測量指標

在磁共振后處理工作站(GE Advantage Windows)對3D ASL數(shù)據(jù)進行后處理，2名副高級以上的神經(jīng)影像診斷醫(yī)師對灌注異常區(qū)達成一致意見，選取灌注圖像中病變范圍最大的層面手工勾畫ROI并測量病灶區(qū)的腦血流量(cerebral blood flow，CBF)值，用鏡像的方法分別測量對側相應區(qū)的CBF值。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 11.0版統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析。所有統(tǒng)計結果均以表示，對ADC和CBF均行鏡像患、健側兩樣本配對t檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。溶栓前后病變區(qū)CBF值行兩樣本配對t檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。采用SPSS 11.0版統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析。所有統(tǒng)計結果均以表示，對ADC和CBF均行鏡像患、健側兩樣本配對t檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。溶栓前后病變區(qū)CBF值行兩樣本配對t檢驗，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 MRI平掃和DWI結果

不同序列在急性腦梗死病灶的檢出率不同，T1WI檢出率為0，在20例急性期腦梗死病例中T1WI均呈等信號而未見明顯異常；T2WI檢出率30% (6/20) ，T2WI 上4例呈稍高信號，2例呈高信號；FLAIR檢出率55% (11/20)，F(xiàn)LAIR序列上8例呈稍高信號，3例呈高信號；而DWI病變檢出率為100% (20/20)，20例急性期腦梗死病例DWI均表現(xiàn)為明顯高信號，ADC圖像均表現(xiàn)為明顯低信號，病變區(qū)的ADC=(0.37±0.08)×10-3mm2/s，健側相應部位的ADC=(0.80±0.07)×10-3mm2/s，兩者比較差異顯著(P＜0.05)。

2.2 3D ASL結果

20例急性期腦梗死患者3D ASL檢查均發(fā)現(xiàn)與臨床癥狀相對應的腦組織低灌注區(qū)，且3D ASL顯示低灌注區(qū)域的面積均較DWI顯示范圍大，低灌注區(qū)的CBF值降低，病變區(qū)CBF值范圍位于15.23～39.84 ml/100 g×min，平均(22.18±10.19) ml/100 g×min，健側相應區(qū)域CBF值范圍位于30.52～48.21 ml/100 g×min，平均(36.32±19.79) ml/100 g×min，兩者相比較差異顯著(P＜0.05)。溶栓術后18例低灌注區(qū)范圍不同程度縮小，2例低灌注區(qū)擴大，10例病變區(qū)局部出現(xiàn)高灌注改變。統(tǒng)計學分析結果顯示溶栓治療后多數(shù)患者腦灌注情況明顯改善，溶栓前平均CBF值[(22.18±10.19) ml/100 g×min]與溶栓后的平均CBF值[(48±15.66) ml/100 g×min]差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05) (圖1～3)。

3 討論

從腦組織發(fā)生低血流灌注到腦組織梗死具有一個發(fā)生發(fā)展的過程。CBF在腦梗死發(fā)生早期就出現(xiàn)改變，CBF在一定程度上可及時反映腦組織的血流動力學改變，及時監(jiān)測腦組織灌注狀態(tài)，可以為臨床選擇最佳的治療方案提供指導[5]。通常將PWI大于DWI的不匹配區(qū)代表缺血半暗帶[6]，認為這部分是可以通過治療挽救的尚存活的腦組織，所以對缺血半暗帶的評價是指導臨床溶栓治療的重要病理基礎。以往臨床對缺血半暗帶顯示所采用的方法主要有CTP和MR DSC[7]。這兩種檢查技術的優(yōu)點是可以獲得多種灌注參數(shù)[rCBV、rCBF、對比劑平均通過時間(mean transmit time, MTT)、對比劑峰值時間(time to peak, TTP)]來反映腦組織血流灌注的情況，缺點是均為有創(chuàng)性檢查，并需要使用高壓注射器?？焖僮⑸鋵Ρ葎?，操作相對復雜，而且對比劑存在一定的禁忌證和副作用[8]，對需要多次檢查的患者存在爭議，在臨床應用中受到限制。

圖1 右側側腦室后角旁小斑片狀急性期腦梗死，CBF圖(A)所示病灶范圍較DWI (B)大，溶栓術后CBF圖(C)較溶栓前CBF圖(A)低灌注區(qū)明顯縮小 圖2 右側枕葉急性期腦梗死，CBF圖(A)所示病灶范圍較DWI(B)大，溶栓術后CBF圖(C)較溶栓前CBF圖(A)低灌注區(qū)明顯縮小，且局部可見小斑片狀高灌注區(qū) 圖3左側枕顳葉急性期腦梗死，CBF圖(A)所示病灶范圍較DWI (B)大，溶栓術后CBF圖(C)較溶栓前CBF圖(A)低灌注區(qū)稍有擴大Fig.1 Acute cerebral infarction lesion on the right lateral ventricle of the right side of the posterior horn, CBF(A) showed wider range of focus than DWI (B), CBF (C) showed smaller hypo-perfusion area after thrombolytic therapy. Fig. 2 Acute cerebral infarction lesion on the right occipital lobe, CBF (A) showed wider range of focus than DWI (B), CBF (C) showed smaller hypo-perfusion area and locally hyper-perfusion after thrombolytic therapy. Fig. 3 Acute cerebral infarction lesion on the right occipital temporal lobe, CBF (A) showed wider range of focus than DWI (B), CBF (C) showed larger hypo-perfusion area after thrombolytic therapy.

ASL以動脈血作為內源性對比劑，將自由彌散的水分子作為內在示蹤劑來成像，產(chǎn)生CBF加權的磁共振灌注圖像，是一種完全無創(chuàng)、無需對比增強的磁共振灌注技術[9]，較傳統(tǒng)DSC技術具有無創(chuàng)性，可重復性高的特點。3D ASL是近年來新出現(xiàn)的采集技術，突破了傳統(tǒng)2D ASL的局限，是脈沖式和連續(xù)式的有機結合，對流入動脈血液進行連續(xù)性標記，基于FsE的3D Spiral采集進行全腦三維快速成像，有效克服磁敏感偽影、運動偽影，大大提高圖像信噪比，灌注圖像更均勻[10]。

本研究中DWI對急性腦梗死病灶檢出率為100%，進一步證實了DWI對急性腦梗死顯示具有明顯的優(yōu)勢，而3D ASL對急性腦梗死顯示與DWI一樣敏感性很高[11]，本研究中所有急性腦梗死患者3D ASL均顯示了與臨床癥狀相對應的低灌注區(qū)，而且所示的CBF減低區(qū)范圍均較DWI顯示病灶范圍大，提示了缺血半暗帶的存在，半暗帶組織被認為是可以通過治療挽救的尚存活的腦組織，而早期溶栓可以使閉塞的血管再通，腦組織恢復供血，從而挽救瀕臨死亡的腦組織，是治療急性腦梗死首選有效的方法[12]，本研究表明3D ASL為指導臨床溶栓治療也提供了相應的依據(jù)。

溶栓術后，15例復查3D ASL平掃顯示18例低灌注區(qū)較溶栓前范圍縮小(圖1，2)，說明病變側腦灌注情況均有不同程度的改善，反映了閉塞血管再通使缺血半暗帶區(qū)微循環(huán)改善[13]，這部分患者出院前臨床癥狀均明顯好轉。2例溶栓效果不佳，出現(xiàn)低灌注區(qū)擴大(圖3)，可能與半暗帶組織已發(fā)展為不可逆性梗死灶，導致梗死區(qū)擴大有關，可能提示了預后不良，這兩例患者出院前臨床癥狀部分好轉，遠期情況尚待隨訪。10例出現(xiàn)局部高灌注改變(圖2)，出現(xiàn)高灌注的比例較之前CT肺動脈造影(CT pulmonary angiography，CTPA)檢查溶栓術后出現(xiàn)高灌注的比例高，說明3D ASL顯示溶栓術后低灌注向高灌注的轉換更加敏感，一部分原因可能與3D ASL所選的PLD時間有關，本研究PLD時間均為1525 ms，溶栓術后血管再通血流速度加快，在相同PLD時間情況下到達病變區(qū)的血流增多[14]；另外可能與溶栓術后復查的時間有關，出現(xiàn)高灌注的病例均為溶栓術后1 d復查，而未出現(xiàn)高灌注的病例多是在3～7 d復查，溶栓術后早期復查者所出現(xiàn)的CBF增高的區(qū)域應該只是暫時性的[15]。雖然3D ASL檢查只有一個定量指標，但是通過本研究表明3D ASL對指導急性期腦梗死溶栓及腦梗死溶栓術后腦血流動力學的評價具有非?？隙ǖ膬r值，而且作為一種無創(chuàng)、無需對比劑的檢查手段，操作簡單，多次檢查無任何副作用，在臨床實際工作中具有很高的應用前景。

另外，本研究發(fā)現(xiàn)4例腦梗死患者溶栓術后DWI顯示病變區(qū)比溶栓前范圍還要大，而這部分患者臨床癥狀是改善的，而且1例3D ASL結果顯示低灌注區(qū)比溶栓前是縮小的，因為入組病例相對少，出現(xiàn)特殊表現(xiàn)的病例更少，尚不能說明問題，本研究將繼續(xù)增加入組病例，并隨訪所入組病例的長期預后情況，從而發(fā)掘3D ASL更大的價值。

以往關于急性腦梗死溶栓前后腦血流動力學的研究集中在CT灌注，但是CT灌注屬于有創(chuàng)檢查，而磁共振檢查能為臨床提供更多的信息[16]。本研究結果表明，應用磁共振DWI掃描和3D ASL技術監(jiān)測急性腦梗死患者溶栓前后腦灌注的變化，可以在術前評價缺血半暗帶，術后評估溶栓效果，為臨床指導溶栓和評價溶栓療效提供了一種新的方法。

[References]

[1] Feng ZQ, Hong B, Qian WJ, et al. The characteristics and clinic value of MRA findings of youthful acute cerebral infarction. Chin J Magn Reson Imaging, 2016, 2016, 6(7): 428-432.馮中全, 洪斌, 錢偉軍, 等. 青年急性腦梗死的MRA特點及其臨床價值. 磁共振成像, 2016, 6(7): 428-432.

[2] Zhao B. The clinial applications and advance of MR perfusion. Chin J Magn Reson Imaging, 2014, 5(Suppl 1): 46-50.趙斌. 磁共振灌注成像臨床應用及進展. 磁共振成像, 2014, 5(S1):46-50.

[3] Andrew B, Venkatesh K, Peter S, et al. Arterial spin labeling versus bolus-tracking perfusion in hyperacute stroke. Stroke, 2014, 45(1):127-133.

[4] Xiao HF, Yi Y, An WM, et al. A preliminary study of 3-dimensional pseudocontinous arterial spin labeling in WHO grade Ⅱ gliomas subtyping. Chin J Magn Reson Imaging, 2014, 5(3): 161-165.肖華鋒, 衣巖, 安維民, 等. 三維準連續(xù)動脈自旋標記灌注成像對WHO Ⅱ級膠質瘤分型臨床應用價值初探. 磁共振成像, 2014,5(3): 161-165.

[5] Takeya N, Hajime O, Kazuma Y, et al. Arterial spin-labeled perfusion imaging to predict mismatch in acute ischemic stroke. Stroke, 2013,44(9): 2601-2603.

[6] Wang YT, Han C, Zuo ZW, et al. Quantitative evaluation of hemodynamics changes in childhood moyamoya disease after revascularization surgery using perfusion-weighted MR imaging.Chin J Magn Reson Imaging, 2015, 6(12): 898-903.王一托, 韓聰, 左智煒, 等. 磁共振灌注成像定量評估兒童煙霧病血管重建術后血流動力學變化. 磁共振成像, 2015, 6(12):898-903.

[7] Zhang SX, Yao YH, Zhang S, et al. Comparative study of DSCPWI and 3D-ASL in ischemic stroke patients. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci, 2015, 35(6): 923-927.

[8] Zhang SX, Zhang S, Yao YH, et al. Comparative study of 3D-ASL and DSC-PWI in patients with ischemic cerebral infarction. Radiol Prac, 2014, 29(8): 901-905.張水霞, 張順, 姚義好, 等. 3D-ASL與DSC-PWI在缺血性腦梗死患者中的對比研究. 放射學實踐, 2014, 29(8): 901-905.

[9] Dai W，Robson PM, Shankaranarayanan A, et al. Reduced resolution transit delay prescan for quantitative continuous arterial spin labeling perfusion imaging. Magn Reson Med, 2012, 67(5):1252-1265.

[10] Vidorreta M, Wang Z, Rodríguez I, et al. Comparison of 2D and 3D single-shot ASL perfusion fMRI sequences. Neuroimage, 2013,66(2): 662-671.

[11] Zaharchuk YG. Artertial spin label imaging of acute ischemic stroke and transient ischemic attack. Neuroimaging Clin N Am, 2011, 21(2):285-301.

[12] Chen Y, Wang DJ, Detre JA. Comparison of arterial transit times estimated using arterial spin labeling. MAGMA, 2012, 25(2):135-144.

[13] Qin Q, Huang AJ, Hua J, et al. 3D Whole-brain perfusion quantification using pseudo-continuous arterial spin labeling MRI at multiple post-labeling delays: accounting for both arterial transit time and impulse response function. NMR Biomed, 2014, 27(2): 116-128.

[14] Al-Bachari S, Parkes LM, Vidyasagar R, et al. Arterial spin labelling reveals prolonged arterial arrival time in idiopathic Parkinson's disease. Neuroimage Clini, 2014, 6(8): 1-8.

[15] Ferré JC, Bannier E, Raoult H, et al. Arterial spin labeling (ASL)perfusion:techniques and clinical use. Diagn Interv Imaging, 2013,94(12): 1211-1123.

[16] Shang WW, Yin XD, Xue HL, et al. The application of magnetic resonance spectroscopic imaging in thrombolytic therapy of hyperacute cerebral infarction. Chin J Magn Reson Imaging, 2016,5(7): 359-364.尚文文, 殷信道, 薛海林, 等. MR波譜成像在超急性腦梗死溶栓治療中的應用研究. 磁共振成像, 2016, 5(7): 359-364.