基于定量磁敏感成像的急性缺血性腦卒中磁化率分析

洪居陸，李 慧，申小明，盧瑞梁， 賀小紅，周新韓，高明勇*>

(1.佛山市第一人民醫(yī)院 中山大學(xué)附屬佛山醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，2.腫瘤中心放療科，廣東 佛山 528000)

急性缺血性腦卒中(acute cerebral ischemia, ACI)亦稱為急性腦梗死，是嚴重威脅人類健康和生命的常見病和多發(fā)病，死亡/殘疾率為33.4%～44.6%，需加強早期診斷、治療、康復(fù)和預(yù)防再發(fā)[1]。靜脈溶栓療法是公認的治療ACI最有效的方法，但最嚴重的并發(fā)癥是癥狀性顱內(nèi)出血，ACI出血性轉(zhuǎn)化(hemorrhagic transformation, HT)發(fā)生率約8.50%～30.00%，其中有癥狀者約1.5%～5.0%[2]，病死率高達66.7%以上[3]。對治療過程中ACI HT的監(jiān)控，目前臨床主要采用SWI技術(shù)[4-5]，其中定量磁敏感成像(quantitative susceptibility mapping， QSM)[6]可以對腦微出血(cerebral microbleeds, CMBs)和HT定量分析。本研究采用QSM技術(shù)定量分析ACI病灶磁化率，探討其臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年1月—6月我院臨床懷疑ACI而行急診常規(guī)MR平掃的42例患者，年齡26～86歲，平均(61.9±14.4)歲。納入標準：①病灶在b=1 000 s/mm2DWI圖像上呈高信號；②完成QSM掃描；③QSM重組圖像無移動偽影。排除標準：①患者躁動，無法配合檢查；②病灶在b=1 000 s/mm2DWI圖像上呈等信號或低信號；③QSM重組圖像有移動偽影。最終納入23例ACI患者，男17例，女6例，年齡26～86歲，平均(60.7±15.8)歲，病灶位于左側(cè)9例，右側(cè)14例。隨訪時間5～15天，以出院時間為最終節(jié)點，臨床根據(jù)病情需要復(fù)查CT。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準，患者均簽署MR檢查知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750W 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，8通道標準頭線圈。每周使用MR水模(GE編號2152220 REV4，MRS SPHERE)對常規(guī)序列及QSM序列掃描1次，以保證圖像質(zhì)量一致。囑患者仰臥，以楔形海綿墊固定其頭部。軸位掃描平行于胼胝體嘴與壓部最低點連線，掃描序列及參數(shù)：T1W-FLAIR，TE 22.7 ms，TR 2 508 ms，TI 794 ms，回波鏈長度 8，NEX 2.0，掃描時間119 s，矩陣320×256；T2W FSE序列，TE 117.1 ms，TR 4 944 ms，回波鏈長度 32，NEX 1.5，掃描時間64 s，矩陣416×416；T2W FLAIR序列，TE 95.2 ms，TR 9 000 ms，TI 2 475 ms，回波鏈長度 16，NEX 1.0，掃描時間153 s，矩陣256×256。DWI采用EPI序列，TE 77.3 ms，TR 4 880 ms，回波鏈長度 1，NEX 2.0，掃描時間64 s，b=0、1 000 s/mm2，矩陣130×160；層數(shù)20層，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm，F(xiàn)OV 24.0 cm×24.0 cm。QSM序列：復(fù)制常規(guī)序列軸位掃描的傾斜度，F(xiàn)A 12°，TE 3.1、6.5、9.8、13.1、16.4、19.7、23.1、26.4、29.7、33.0、36.3、39.7、43.0、46.3、49.6、52.9 ms，TR 84.3 ms，NEX 0.7，掃描時間378 s，層數(shù)50層，層厚2 mm，無層間距，F(xiàn)OV 25.6 cm×25.6 cm，矩陣256×256。

1.3 圖像分析 將薄層圖像導(dǎo)入GE AW4.6工作站Functool軟件(9.4.05版)QSM模塊，設(shè)置閾值為0.06，于回波數(shù)為“14、15、16”后處理圖像中，獲得軟組織分辨率高、組織對比度良好的磁敏感圖和相位圖。在QSM序列回波數(shù)為16的幅度圖上，選擇b=1 000 s/mm2的DWI圖像高信號區(qū)域，勾畫ROI，獲得病灶磁化率，并在對側(cè)相應(yīng)位置獲得同樣大小的鏡像ROI和磁化率，見圖1、2。ROI包括皮層灰質(zhì)(cortical gray matter, CGM)、皮層下白質(zhì)(subcortical white matter, SWM)、尾狀核(caudate, CA)、蒼白球(globus pallidus, GP)、殼核(putamen, PU)、丘腦(thalamus, TH)、黑質(zhì)(substantia nigra, SN)、齒狀核(dentate nucleus, DN)、腦橋(pons, PO)。ROI面積需小于DWI圖像所示高信號病灶區(qū)域，且直徑≤10 mm2，如病灶面積大，累及CGM、SWM、基底核灰質(zhì)核團，則各區(qū)域分別勾畫ROI，并確保每個ROI局限于特定區(qū)域。根據(jù)磁敏感圖上病灶是否為高信號(即CMBs)，將病灶ROI分2組，即高信號組(CMBs組)和等或低信號組(無CMBs組)。

表1 不同位置病灶與對側(cè)磁化率的對比(±s)

表1 不同位置病灶與對側(cè)磁化率的對比(±s)

位置磁化率(×10-9ppd)病灶側(cè)對照側(cè)Z值P值GP(n=5)20．74±40．2415．77±50．72-0．4050．686CA(n=5)13．63±11．2127．48±31．99-0．4050．686PU(n=4)23．70±32．8457．10±24．61-1．8260．068SN(n=2)21．10±0．7151．90±61．80-0．4470．655TH(n=4)14．31±3．6920．06±13．06-1．0950．273PO(n=5)17．46±40．58-30．58±22．53-2．0230．043CGM(n=22)50．53±62．45-3．74±13．16-3．1300．002SWM(n=30)-17．39±50．72-15．37±17．72-0．4220．673

圖1患者男，47歲 右側(cè)大腦半球大面積ACI A.QSM磁敏感圖，病灶呈稍高信號，邊界不清; B.QSM相位圖，病灶呈高信號; C.QSM原始幅度圖(TE=52.9 ms，T2*WI)病灶呈高信號; D.DWI (b=1 000 s/mm2)示病灶呈高信號; E.在圖A病灶區(qū)域勾畫ROI，并獲得對側(cè)鏡像ROI；病灶局部磁化率為3.13 ppd，對側(cè)鏡像磁化率-20.60 ppd (箭示病灶)

圖2患者男，47歲，右側(cè)頂葉ACI CMBs A.QSM磁敏感圖呈高信號; B.QSM相位圖呈低信號; C.QSM原始幅度圖(T2*WI)呈低信號; D.DWI呈高信號; E.在病灶區(qū)域勾畫ROI，并獲得對側(cè)鏡像ROI; CMBs磁化率99.80 ppd，對側(cè)鏡像磁化率-11.70 ppd (箭示病灶)

由1名經(jīng)QSM后處理應(yīng)用培訓(xùn)的高年資醫(yī)師完成ROI勾畫，另由1名資深影像醫(yī)師核對數(shù)據(jù)，如有異議，經(jīng)協(xié)商重新勾畫ROI。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件，計量資料以±s表示。采用單樣本K-S檢驗正態(tài)性檢驗。病灶與對側(cè)磁化率的比較采用配對Wilcoxon符號秩和檢驗。兩組磁化率的比較采用配對Wilcoxon符號秩和檢驗；并根據(jù)病灶累及區(qū)域，如CGM、SWM、基底核團等，分別對病灶側(cè)與對側(cè)磁化率采用配對Wilcoxon符合秩和檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

不同性別、年齡ACI患者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=-0.506，P=0.618)。23例ACI患者中，共測量77個ROI病灶的磁化率；CMBs組7例(7/23，30.43%)，ROI CMBs發(fā)生率為18.18%(14/77)，分別位于CGM、SWM、PO，其中CGM發(fā)生率為45.45%(10/22)，SWM發(fā)生率為6.67%(2/30)，PO發(fā)生率為40.00%(2/5)。

ACI病灶磁化率[(11.09±55.92)×10-9ppd]與對側(cè)[(-0.88±30.86)×10-9ppd]比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-1.907，P=0.057)。CMBs組[(79.04±52.25)×10-9ppd]和無CMBs組[(-4.01±44.57)×10-9ppd]病灶磁化率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-3.297，P=0.001)。CMBs組病灶側(cè)與對側(cè)[(-12.10±16.75)×10-9ppd]的磁化率差異有統(tǒng)計意義(Z=-3.296，P=0.001)，無CMBs組病灶側(cè)與對照側(cè)[(1.61±32.77)×10-9ppd]的磁化率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-0.157，P=0.875)。根據(jù)ROI的位置，僅PO和CGM磁化率與對照側(cè)的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-2.023、-3.130，P=0.043、0.002)，見表1。

住院期間臨床隨訪和CT復(fù)查，僅1例發(fā)生HT，發(fā)生率4.35%(1/23)。

3 討論

缺血性腦卒中定義為突發(fā)起病，有神經(jīng)系統(tǒng)定位癥狀、體征，24 h內(nèi)未恢復(fù)，并經(jīng)頭部影像學(xué)證實為ACI，或24 h內(nèi)卒中癥狀或體征緩解但頭部影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)新發(fā)卒中責(zé)任病灶者，診斷標準參照2010年《中國急性缺血性腦卒中診治指南》[7]。ACI是發(fā)生于3天內(nèi)的缺血性腦卒中。

CMBs是腦實質(zhì)內(nèi)均勻一致的圓形或橢圓形、邊界清晰的異常信號區(qū)，SWI序列呈低信號，QSM序列磁敏感圖呈高信號。其大小界定標準尚不統(tǒng)一，有學(xué)者[4]認為直徑2～5 mm，亦有學(xué)者[8]認為直徑≤10 mm，本研究采用后者為標準。HT是在缺血性腦卒中后梗死區(qū)發(fā)生的繼發(fā)性出血，包括自發(fā)性出血和醫(yī)源性出血。

3.1 腦缺血再灌注原理 毛細血管內(nèi)皮細胞間的緊密連接及基底膜共同構(gòu)成血腦屏障。細胞外基質(zhì)分子是基底膜的主要成分。腦缺血一定時間恢復(fù)血液供應(yīng)后，其功能不但未能恢復(fù)，反而出現(xiàn)了更加嚴重的腦功能障礙，即腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia reperfusion injury, CIR)[9]。CIR的病理生理過程復(fù)雜，主要與興奮性氨基酸毒性、自由基及脂質(zhì)過氧化、熱休克蛋白表達紊亂，線粒體功能障礙，一氧化氮、Ca2+超載、白介素-1β、核因子κB等因素有關(guān)。在多種因素的共同作用下，細胞外基質(zhì)成分降解，血腦屏障破壞，細胞水腫、死亡，導(dǎo)致HT發(fā)生[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，ACI病灶磁化率與對側(cè)鏡像腦組織對比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；而CMBs組病灶磁化率與對側(cè)鏡像腦組織差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

不同位置的ACI，HT發(fā)生情況不同[10]。由于SWM由終末動脈供血，側(cè)支循環(huán)少，且多呈低灌注狀態(tài)，而CGM是由于較大動脈供血，側(cè)支循環(huán)多，多呈過度灌注狀態(tài)。因此，當較大動脈閉塞致皮層發(fā)生ACI后，易出現(xiàn)CIR，導(dǎo)致HT。本研究不同ROI的CMBs發(fā)生概率，CGM約45.45%，而SWM僅6.67%，與既往報道[10]相符。為排除解剖部位對ACI磁化率的影響，本研究將ACI按解剖位置分為CGM、SWM、CA、PU、SN、TH及PO，發(fā)現(xiàn)僅CGM及PO磁化率與對照側(cè)的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，可能與這兩個部位CMBs發(fā)生概率較高有關(guān)。

3.2 CMBs與HT關(guān)系 病理學(xué)中CMBs是從血管壁外溢的血液產(chǎn)物，反映具有出血傾向血管疾病的發(fā)生[11]。有研究[4,8]報道，腔隙性腦梗死CMBs發(fā)生率40.8%～53.5%。HT可為腦梗死自然轉(zhuǎn)歸的過程，也可以是抗栓、溶栓治療后的并發(fā)癥。多數(shù)腦梗死HT無癥狀，但嚴重者可導(dǎo)致病情急劇惡化甚至死亡[10]。HT發(fā)生率為8.5%～53.3%[5]，其中有癥狀者1.5%～5.0%[1]。本研究HT發(fā)生率僅4.35%，可能與本院神經(jīng)內(nèi)科對合并CMBs的ACI治療方案較謹慎有關(guān)。

ACI病灶內(nèi)出現(xiàn)CMBs后，是否適合溶栓，溶栓是否增加HT的發(fā)生率，目前爭議較大。有研究[12]認為廣泛(≥3個)CMBs的存在，增加了腦卒中溶栓治療后再出血的風(fēng)險。Kakar等[13]亦認為CMBs是腦卒中繼發(fā)性腦出血的獨立危險因素，尤其在皮質(zhì)和基底核多發(fā)的CMBs，與其有明顯相關(guān)性[14]，且嚴重影響預(yù)后[15]。但有學(xué)者[7]認為，CBMs是一種長期的慢性過程，且有研究[11]不支持單純將CBMs作為溶栓的排除因素，溶栓前MRI圖像上少量CMBs并不影響溶栓治療的安全性[16]。

3.3 CMBs的檢測 CT無法檢測到CMBs，早期檢測主要采用T2*WI，隨著SWI技術(shù)普及，其檢測CMBs優(yōu)于T2*WI。有研究[17]認為DWI也可檢測CMBs，但敏感度和特異度低于SWI。QSM是在SWI基礎(chǔ)采用更先進算法，可獲得更精準的局部磁化率場圖信號，較真實反映組織磁化率的空間分布，可對磁化率進行定量分析[6]。本研究采用QSM技術(shù)對ACI檢測，CMBs發(fā)生率約30.43%，低于既往報道[4,8]。

3.4 不足與展望 由于本研究ACI患者治療后多采用CT復(fù)查，且基于病情，未將所有患者納入，尚不能利用治療前后病灶磁化率變化預(yù)測出血風(fēng)險。

綜上所述，QSM可檢出ACI內(nèi)CMBs或HT，并可定量分析磁化率，有助于指導(dǎo)臨床治療。

[1] 中華醫(yī)學(xué)會神經(jīng)病學(xué)分會.中國急性缺血性腦卒中診治指南2014.中華神經(jīng)外科雜志,2015,48(4):246-257.

[2] Lindley RI, Wardlaw JM, Sandercock PA, et al. Frequency and risk factors for spontaneous hemorrhagic transformation of cerebral infarction. J Stroke Cerebrovasc Dis, 2004,13(6):235-246.

[3] 李江,勵勇,陳芙庭,等.急性缺血性腦卒中溶栓后腦出血.中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志,2014,13(13):746-748.

[4] 張定,牟奇猛,韓波,等.腦腔隙性腦梗死與微出血的相關(guān)性研究.醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2015,25(1):27-33.

[5] 董龍春,文小檢,劉筠,等.SWI在預(yù)測缺血性腦卒中出血性轉(zhuǎn)化中的價值.實用放射學(xué)雜志,2014,30(4):561-564.

[6] 洪居陸,申小明,盧瑞梁,等.基于定量磁敏感成像的正常青年人腦磁化率分析.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2017,33(5):693-697.

[7] 吳鋼,陳基,楊錦珊,等.腦無癥狀的SWI“微出血信號”用栓子外滲學(xué)說解釋:微栓子信號?中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志,2014,31(6):543-547.

[8] Cordonnier C, Al-Shahi Salman R, Wardlaw J. Spontaneous brain microbleeds: Systematic review, subgroup analyses and standards for study design and reporting. Brain, 2007,130(Pt 8):1988-2003.

[9] 劉啟鋒,劉明,劉玉河,等.腦缺血再灌注損傷機制研究進展.中華神經(jīng)外科疾病研究雜志,2006,5(6):566-568.

[10] 王健楠,南光賢.腦梗死出血性轉(zhuǎn)化的相關(guān)因素.中國老年學(xué)雜志,2015,35(20):5976-5978.

[11] Kim BJ, Lee SH. Cerebral microbleeds: Their associated factors, radiologic findings, and clinical implications. J Stroke, 2013,15(3):153-163.

[12] Yan S, Jin X, Zhang X, et al. Extensive cerebral microbleeds predict parenchymal haemorrhage and poor outcome afterintravenous thrombolysis. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2015,86(11):1267-1272.

[13] Kakar P, Charidimou A, Werring DJ. Cerebral microbleeds: New dilemma in stroke medicine. JRSM Cardiovasc Dis, 2012,1(8):1-14.

[14] Lee SH, Ryu WS, Roh JK. Cerebral microbleeds are a risk factor for warfarin-related intracerebral hemorrhage. Neurology, 2009,72(2):171-176.

[15] Kim TW, Lee SJ, Koo J, et al. Cerebral microbleeds and functional outcomes after ischemic stroke. Can J Neurol Sci, 2014,41(5):577-582.

[16] Derex L, Nighoghossian N, Hermier M, et al. Thrombolysis for ischemic stroke in patients with old microbleeds on pretreatment MRI. Cerebrovasc Dis, 2004,17(2-3):238-241.

[17] 張玉,王成健,楊景震,等.腦微出血灶:3.0T MRI多序列成像的研究.中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2015,26(2):131-134.

2017版中國科技期刊引證報告相關(guān)數(shù)據(jù)——《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》

由中國科學(xué)技術(shù)信息研究所主持的“2016中國科技論文統(tǒng)計結(jié)果發(fā)布會”于2017年10月31日在北京國際會議中心舉行。《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》雜志在《2017版中國科技期刊引證報告》(核心版)的相關(guān)數(shù)據(jù)為：

1文獻來源量：442篇；

2基金論文比：0.41；

3總被引頻次：3582；

4影響因子：0.709；

5學(xué)科擴散指標：20.57；

6學(xué)科影響指標：0.90；

7綜合評價總分：65.70。