MR灌注加權(quán)成像在急性腦梗死患者臨床診治中的應(yīng)用研究

王盛磊 朱幼玲 唐敏

MR灌注加權(quán)成像(PWI)是一種反映組織微血管分布和血流灌注情況的MR功能成像技術(shù)，不僅可評(píng)估缺血性腦血管疾病缺血半暗帶的范圍及灌注情況，還可顯示急性腦梗死患者側(cè)支循環(huán)形成的程度，而良好的側(cè)支循環(huán)能夠改善急性腦梗死患者臨床預(yù)后以及降低出血轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)和遠(yuǎn)期卒中再發(fā)率[1-2]，并且對(duì)急性腦梗死的早期溶栓治療及判斷預(yù)后有指導(dǎo)作用。因此，了解急性腦梗死腦血流灌注變化情況是研究早期治療的關(guān)鍵。筆者對(duì)MR PWI在急性腦梗死臨床診治中的研究進(jìn)展綜述如下。

1 動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比(dynamic susceptibility contrast，DSC)MR灌注技術(shù)的成像原理及應(yīng)用

DSC采用T2 PWI序列，通過(guò)注射順磁性對(duì)比劑(如釓噴酸)致血管內(nèi)局部磁場(chǎng)不均勻，使T2 PWI信號(hào)強(qiáng)度降低，從而獲得對(duì)比劑初次通過(guò)受檢組織前、中、后的一系列動(dòng)態(tài)原始圖像，并通過(guò)腦血容量、腦血流量、平均通過(guò)時(shí)間和達(dá)峰時(shí)間等參數(shù)來(lái)反映興趣區(qū)的血流動(dòng)力學(xué)狀況。由于腦血容量、腦血流量受MR設(shè)備、團(tuán)注對(duì)比劑量以及速率、成像序列和參數(shù)等多方面的影響，因此，實(shí)際應(yīng)用中多采用相對(duì)腦血容量和相對(duì)腦血流量，即興趣區(qū)腦血容量與對(duì)側(cè)腦組織腦血容量之比和興趣區(qū)腦血流量與對(duì)側(cè)腦組織腦血流量之比表示。

Astrup等[3]首先提出了缺血半暗帶的概念，是指缺血核心區(qū)與其周?chē)＝M織間的低灌注區(qū)內(nèi)尚未發(fā)生不可逆性損害的腦組織。隨著缺血時(shí)間的延長(zhǎng)，缺血半暗帶將會(huì)逐漸減少，最終變?yōu)楣Ｋ绤^(qū)[4]，若及時(shí)恢復(fù)缺血半暗帶的血流則可能轉(zhuǎn)化為正常灌注區(qū)[5]。因此，早期發(fā)現(xiàn)缺血半暗帶至關(guān)重要。Kidwell等[6]認(rèn)為，DSC MRI與擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)的不匹配區(qū)域不僅包含了缺血半暗帶，還包括了周?chē)夹匝p少區(qū)，并且DWI高信號(hào)并不完全代表梗死核心，DWI異常區(qū)內(nèi)也有少量缺血半暗帶。因此，Heiss[7]提出，可將急性腦梗死分為梗死核心區(qū)、DWI異常區(qū)、灌注異常區(qū)、周?chē)夹匝p少區(qū)。有研究發(fā)現(xiàn)，DSC不僅可定性確認(rèn)缺血半暗帶，還能定量判定缺血半暗帶。當(dāng)相對(duì)腦血容量下降至47%，相對(duì)腦血流量下降至37%時(shí)為缺血半暗帶；當(dāng)相對(duì)腦血容量下降至19%，相對(duì)腦血流量下降至12%時(shí)為不可逆缺血區(qū)[8]。

DSC能夠用來(lái)評(píng)價(jià)急性腦梗死患者側(cè)支循環(huán)的建立。Makri等[9]對(duì)46例6 h內(nèi)發(fā)病的腦梗死患者的DSC MRI原始圖像進(jìn)行分析，結(jié)果表明，血管未再通患者急性灌注時(shí)的逆行側(cè)支循環(huán)改善顯著，DSC MRI可檢測(cè)側(cè)支血流的急性變化，評(píng)估軟腦膜側(cè)支循環(huán)情況，并可顯示側(cè)支循環(huán)的程度，模擬血管造影的動(dòng)態(tài)變化。Kim等[10]分別采用半定量側(cè)支分布圖技術(shù)及DSA對(duì)136例發(fā)病6 h內(nèi)的大腦中動(dòng)脈或頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者的側(cè)支循環(huán)進(jìn)行一致性評(píng)估，結(jié)果顯示，DSC MRI與DSA有較好的一致性(Kappa=0.7)。Nael等[11]對(duì)39例頸內(nèi)動(dòng)脈或大腦中動(dòng)脈閉塞患者進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，與DSA相比，DSC MRI評(píng)估側(cè)支循環(huán)的準(zhǔn)確率高達(dá)94%。

2 動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)(dynamic contrast-enhanced，DCE)MR灌注技術(shù)的成像原理及應(yīng)用

DCE采用的是T1加權(quán)成像序列，為動(dòng)態(tài)反映微血管滲出特性的功能性成像方法。該方法通過(guò)注射順磁性對(duì)比劑(如釓噴酸)后，引起周?chē)M織T1值縮短，動(dòng)態(tài)掃描并顯示對(duì)比劑進(jìn)入血管并滲出至組織的情況，從而評(píng)價(jià)組織和病變的微循環(huán)。DCE MR灌注技術(shù)能夠連續(xù)、動(dòng)態(tài)收集對(duì)比劑進(jìn)入血管內(nèi)的不同時(shí)間段的影像特征，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行后處理便可獲得定性、半定量和定量參數(shù)，常用參數(shù)包括容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)、速率常數(shù)、血管外細(xì)胞外間隙容量分?jǐn)?shù)、血管間隙容積分?jǐn)?shù)等。

DCE MRI可應(yīng)用于顱內(nèi)外等多系統(tǒng)疾病的檢查，也可將其應(yīng)用于動(dòng)物模型及臨床，對(duì)腦梗死的治療及判斷預(yù)后有重要作用。血-腦屏障破壞后可能引起腦梗死患者的二次損傷和出血性轉(zhuǎn)化，因此，了解血-腦屏障的破壞程度對(duì)腦梗死的治療及判斷預(yù)后十分重要。Israeli等[12]對(duì)34例缺血性卒中患者進(jìn)行研究，結(jié)果表明，DCE MRI對(duì)檢測(cè)血-腦屏障的破壞程度具有較好的敏感度和空間分辨率，其可用于測(cè)量血-腦屏障破壞的體積。伊文思藍(lán)外滲是評(píng)估血管滲透性改變的一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)。Choi等[13]對(duì)13只大腦中動(dòng)脈閉塞小鼠的研究結(jié)果顯示，滲透參數(shù)(容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)、血管間隙容積分?jǐn)?shù)、血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù))均與伊文思藍(lán)外滲呈線性相關(guān)，其中容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)與10 h后伊文思藍(lán)外滲具有相關(guān)性(r=0.687，P<0.01)，可預(yù)測(cè)缺血性卒中小鼠10 h后的血-腦屏障的滲透性。動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊的破裂是導(dǎo)致腦梗死患者在急性期加重的一個(gè)重要原因，評(píng)估微血管和斑塊的易損性以及其他關(guān)鍵特征(如炎性反應(yīng)、斑塊內(nèi)出血)對(duì)采取干預(yù)治療和判斷預(yù)后有重要作用。有研究表明，DCE MRI能夠評(píng)估斑塊在微血管中的變化、時(shí)間與心腦血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系以及干預(yù)治療的有效性等[14]。DCE MRI不僅可預(yù)測(cè)缺血性腦損傷的功能預(yù)后，還可定量評(píng)估腦梗死患者側(cè)支循環(huán)建立的程度。顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞患者，由于側(cè)支循環(huán)建立之初，側(cè)支小血管尚未成熟，血管通透性高，根據(jù)DCE MRI原理推測(cè)，其容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)也會(huì)增高。因此，檢測(cè)容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)可用于評(píng)估側(cè)支循環(huán)。Chen等[15]對(duì)7例重度顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄或閉塞患者進(jìn)行回顧性分析，結(jié)果顯示，通過(guò)容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)增高的程度對(duì)側(cè)支循環(huán)進(jìn)行評(píng)估與DSA對(duì)其評(píng)估具有較好的一致性(Kappa=0.766，P<0.01)。

3 動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)的成像原理及應(yīng)用

ASL利用自體動(dòng)脈血中的水分子作為內(nèi)源性對(duì)比劑，并對(duì)血液中水分子進(jìn)行標(biāo)記和180°反轉(zhuǎn)，無(wú)需注入對(duì)比劑，具安全、簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)的特點(diǎn)，在成像平面對(duì)標(biāo)記反轉(zhuǎn)信號(hào)和預(yù)先未標(biāo)記反轉(zhuǎn)信號(hào)進(jìn)行分別采集，再對(duì)這兩次采集的圖像進(jìn)行減影，即獲得興趣區(qū)的腦血流圖。腦血流圖反映了某時(shí)刻的腦血流量大小及分布，可評(píng)估血管灌注情況，從而指導(dǎo)臨床。傳統(tǒng)ASL可分為連續(xù)法和脈沖法。隨著ASL技術(shù)的進(jìn)步，目前還有偽連續(xù)法ASL、流速選擇性ASL、選擇性ASL等，擴(kuò)寬了ASL的臨床應(yīng)用。

ASL也可判定缺血半暗帶，但ASL與DSC MRI在評(píng)價(jià)缺血半暗帶方面的一致性尚存在爭(zhēng)議。Nael等[16]對(duì)41例急性腦梗死患者同時(shí)進(jìn)行了ASL和DSC MRI檢查，結(jié)果顯示，低灌注水平分別為(214.0±93.0) ml、(157.5±75.0) ml，提示ASL可能會(huì)過(guò)度評(píng)估缺血半暗帶。有多項(xiàng)研究表明，ASL與DSC MRI在評(píng)估血流灌注和缺血半暗帶方面有較好的一致性[17-18]。ASL可對(duì)急性腦梗死患者的再灌注進(jìn)行評(píng)估。Bivard等[19]收集了100例6 h內(nèi)發(fā)病的急性缺血性卒中患者病例資料，ASL顯示的高灌注組預(yù)示有較少缺血半暗帶進(jìn)展為腦梗死，提示高灌注與良好的預(yù)后相關(guān)。Yu等[20]對(duì)221例單側(cè)大腦中動(dòng)脈梗死患者進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，梗死區(qū)域的ASL高灌注與出血轉(zhuǎn)化有相關(guān)性(OR=3.5，95%CI：2.0～6.3，P<0.01)，并且除美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)評(píng)分、梗死體積及溶栓治療效果的因素外，灌注是梗死后出血轉(zhuǎn)化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。因此，ASL高灌注對(duì)腦梗死的作用還有待于進(jìn)一步研究。

ASL能夠通過(guò)圖像中的動(dòng)脈內(nèi)穿行偽影(arterial transit artifact，ATA)評(píng)價(jià)腦梗死患者的側(cè)支循環(huán)情況，且ASL可能比DSC MRI更加準(zhǔn)確。由于在腦梗死區(qū)域腦動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄或閉塞后動(dòng)脈內(nèi)血流速度減慢，被標(biāo)記的血液停滯于血管內(nèi)，ATA是在腦血流偽彩圖中出現(xiàn)的高灌注信號(hào)。de Havenon等[21]對(duì)38例急性腦梗死患者進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)ASL圖像中出現(xiàn)的ATA進(jìn)行評(píng)分，隨訪結(jié)果顯示，ATA的存在與出院時(shí)改良Ranin量表(MRS)評(píng)分的下降有關(guān)(OR=5.1，95%CI：1.2～22.1，P=0.03)。Zaharchuk等[22]對(duì)18例煙霧病患者進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，ATA結(jié)合ASL灌注情況對(duì)判斷循環(huán)建立的程度與DSA評(píng)價(jià)具一致性(Kappa=0.58，95%CI：0.52～0.64,P=0.0013)，其敏感度(83%)和特異度(82%)高，且無(wú)創(chuàng)傷性。Okazaki等[23]研究表明，ATA能夠評(píng)估急性腦梗死溶栓后血管再通，也可用于選取溶栓未通患者實(shí)施機(jī)械取栓。Lyu等[24]利用2個(gè)標(biāo)記后延遲量化側(cè)支循環(huán)的方法測(cè)量41例大腦中動(dòng)脈中、重度狹窄患者的腦血流量值，為量化側(cè)支循環(huán)提供方法，并計(jì)算出逆向血流百分比，結(jié)果顯示，與DSA計(jì)算的側(cè)支循環(huán)的評(píng)分比較，二者存在明顯的相關(guān)性(r=0.81，95%CI：0.56～0.92，P<0.01)。因此，ATA可作為腦梗死患者預(yù)測(cè)側(cè)支循環(huán)的指標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

目前MR灌注成像技術(shù)方法多樣，DSC MRI、DCE MRI和ASL分別從不同角度對(duì)急性腦梗死進(jìn)行評(píng)估。前二者均需靜脈團(tuán)注對(duì)比劑，其中DSC MRI主要用于判斷缺血半暗帶和通過(guò)對(duì)原始圖像進(jìn)行處理后評(píng)價(jià)側(cè)支循環(huán)，對(duì)于不能配合的患者有一定的局限性；DCE MRI是一種評(píng)價(jià)血-腦屏障完整性的成像技術(shù)，可用于評(píng)價(jià)腦梗死患者的出血轉(zhuǎn)化及側(cè)支循環(huán)的建立，但該技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)的臨床應(yīng)用較少；而廣泛應(yīng)用于臨床的主要是ASL，無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)單、可重復(fù)性為其優(yōu)勢(shì)，作為臨床腦血流量的測(cè)量方法，不僅可判斷缺血半暗帶，還能評(píng)價(jià)側(cè)支循環(huán)。隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的深入，MR灌注技術(shù)必將在缺血性腦血管疾病中發(fā)揮更重要的作用。