3D-ASL與DSC-PWI在急性缺血性腦卒中的對(duì)照研究

李 瑞，崔惠勤（通訊作者），羅 雪，陳 玲，江 宇，陳偉嬌

（柳州市工人醫(yī)院/廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院磁共振室 廣西 柳州 545005）

急性缺血性腦卒中又稱急性腦梗死（acute stroke），是一種發(fā)病率、致殘率、死亡率和復(fù)發(fā)率較高的疾病，占全部腦卒中的60%～80%。如何在急性缺血性腦卒中的早期快速做出影像學(xué)診斷并確定缺血半暗帶（ischemic penumbra， IP）的存在，了解腦血流量（cerebra blood flow， CBF）的灌注狀態(tài)，從而針對(duì)每位患者的情況在有效的再灌注時(shí)間窗內(nèi)給予有效的干預(yù)治療，對(duì)于療效和預(yù)后都具有關(guān)鍵作用。

當(dāng)前，磁共振灌注-擴(kuò)散不匹配（PDM）被認(rèn)為是臨床上用于IP診斷的金標(biāo)準(zhǔn)[1]。磁共振彌散成像（DWI）近年來也被廣泛地應(yīng)用在了急性腦卒中的臨床診斷中，具有顯著的價(jià)值，MR灌注成像中利用對(duì)比劑首過效應(yīng)的動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)灌注成像（DSC-PWI）與DWI相結(jié)合用于對(duì)IP評(píng)價(jià)，由于此技術(shù)需注射外源性對(duì)比劑及掃描處理時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，因此在急性腦卒中患者的急診檢查應(yīng)用中受到很大限制。三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(3D-ASL）屬于MR灌注成像中的另一種常用的技術(shù)，其具有無創(chuàng)、掃描速度快、無需注射外源性對(duì)比劑、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，因此在臨床上得到了廣泛地應(yīng)用。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道指出，臨床上診斷急性缺血性腦卒中時(shí)，3D-ASL與DSC-PWI的灌注特點(diǎn)具有一定的相似性[2]。本研究的目的是對(duì)照研究3D-ASL與DSCPWI兩種灌注成像在急性缺血性腦卒中的臨床應(yīng)用價(jià)值，探討3D-ASL能否替代DSC-PWI成為急診腦卒中篩查的診治手段，從而快速評(píng)價(jià)急性腦卒中IP和血流灌注情況，為臨床溶栓治療時(shí)間窗提供有力客觀的影像學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

搜集柳州市工人醫(yī)院2016年9月至2017年4月接受診斷的42例急性缺血性腦卒中患者作為研究對(duì)象，患者經(jīng)臨床診斷與影像學(xué)診斷確診，其中男性患者26例，女性患者16例，年齡38～88歲，中位年齡68歲，發(fā)病時(shí)間均＜72h。臨床癥狀：伴有頭痛、頭暈、意識(shí)模糊、言語不清、肢體乏力等癥狀。入組標(biāo)準(zhǔn)：患者經(jīng)診斷均符合腦出血及腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)（全國(guó)第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議）[3]；經(jīng)頭顱CT或（和）MRI證實(shí)；發(fā)病至MR檢查時(shí)間＜72h；患者均知情同意，研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 檢查方法

采用德國(guó)西門子MAGNETOM Skyra 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀、標(biāo)準(zhǔn)20通道頭頸一體聯(lián)合線圈檢查。所有患者行常規(guī)MRI、DWI、3D-TOF MRA（亮血）后，在DWI確認(rèn)為大腦中動(dòng)脈缺血區(qū)腦梗死者，后行三維脈沖式多相位ASL 和DSC-PWI掃描，檢查約在15分鐘完成。ASL在DWI檢出的腦梗死病變層面采集圖像，所有患者均應(yīng)用下列參數(shù)：常規(guī)T1WI序列TR 2000ms，TE 18，層厚5mm，F(xiàn)OV 230mm×230mm，矩陣320×210，翻轉(zhuǎn)角150°；T2WI序列TR 5000ms，TE 102，層厚5mm，F(xiàn)OV 230mm×230mm，矩陣380×310，翻轉(zhuǎn)角 150°；3D-TOF MRA：梯度回波序列，TR 21ms，TE 3.43ms，層厚0.59mm，F(xiàn)OV 210mm×210mm，矩陣380×330，翻轉(zhuǎn)角18°；DWI：快速自旋回波平面成像：FOV 230×230mm，b值分別為0和1000s/mm-2，矩陣170×170，層厚5mm，間隔1.5mm；3D-ASL：TR 3650ms，TE 35.98ms，F(xiàn)OV 192mm×192mm，層厚4mm，矩陣64×64，掃描時(shí)間5min12s；DSC-PWI采用平面回波-自由衰減序列，TR 1600ms，TE 30ms，層厚4mm，F(xiàn)OV 220×220，矩陣128×128，翻轉(zhuǎn)角90°，根據(jù)病灶位置選取上部或下部 6 層與3D-ASL一致，對(duì)比劑用釓噴酸葡胺0.2mmol/kg，高壓注射器團(tuán)注，流速為5ml/s。

1.3 結(jié)果處理和數(shù)據(jù)分析

采用西門子磁共振掃描儀后處理軟件（MATLABR2014b和Perfusion）進(jìn)行圖像分析及測(cè)量，所有數(shù)據(jù)均由兩位有經(jīng)驗(yàn)的高年資MR診斷醫(yī)師觀測(cè)，采用SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

定性分析：對(duì)3D-ASL和DSC-PWI兩種檢查方式下的缺血區(qū)域腦灌注表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)照，觀察并記錄低灌注、正常灌注、高灌注，并對(duì)應(yīng)采用3D-ASL CBF圖和DSC-PWI TTP圖異常灌注區(qū)與DWI病灶區(qū)對(duì)照，定性分析有無IP。判定標(biāo)準(zhǔn)：兩種檢查方式下的異常灌注區(qū)和DWI異常區(qū)不匹配超過20%[（ASL/DSC-DWI）/DWI≥20%]，則采用Kappa一致性檢驗(yàn)分析二者的判斷結(jié)果。

定量分析：同一病例，避免血管走行區(qū)及陳舊性腦梗死區(qū)，以DWI顯示的最大病變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)層面，3D-ASL CBF圖和 DSC-PWI TTP圖所選定的層面、位置與DWI一致，在患側(cè)和健側(cè)分別放置3個(gè)感興趣區(qū)（ROI），獲得局部腦血流量（CBF）參數(shù)，比較分析兩種灌注技術(shù)相對(duì)腦血流量（rCBF）之間的差異，結(jié)果采用配對(duì)t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 影響結(jié)果分析

DWI成像結(jié)果顯示：所有急性缺血性腦卒中患者都表現(xiàn)有不同程度的高信號(hào)梗死灶（圖1A，2A），3D-TOF MRA顯示腦動(dòng)脈有不同程度狹窄（圖1B）。42例中37例患者顯示灌注情況一致，其中34例3D-ASL 圖示患側(cè)血流灌注信號(hào)較健側(cè)減低（圖1C，2B），DSC-PWI圖示達(dá)峰時(shí)間延遲呈紅色信號(hào)（圖1D，2C），3例3D-ASL圖和DSC-PWI圖示患側(cè)和健側(cè)未見明顯灌注異常；5例兩種灌注技術(shù)顯示病灶灌注情況不一致，其中1例3D-ASL圖為正常灌注，而DSC-PWI圖為低灌注，3例3D-ASL圖為低灌注區(qū)出現(xiàn)高灌注區(qū)（圖3），而DSC-PWI圖為低灌注，1例3D-ASL圖為正常灌注，而DSC-PWI圖為高灌注。

圖2 女 58歲，右側(cè)肢體麻木乏力1天。2A. DWI左側(cè)顳枕島葉彌散受限高信號(hào)影；2B. 3D-ASL 左側(cè)顳枕島葉低灌注，ASL≈DWI（不存在IP） 2C. DSC-TTP所示達(dá)峰時(shí)間延遲，DSC≈DWI（不存在IP）。

圖3 女 85歲，構(gòu)音含糊、左側(cè)肢體無力4小時(shí)。3D-ASL 右側(cè)大腦半球低灌注區(qū)出現(xiàn)高灌注區(qū)。

2.2 定性分析

42例患者中37例患者經(jīng)過兩種灌注方法判斷顯示結(jié)果相同，即低灌注34例，其中25例灌注異常面積超過DWI，即存在IP 25例，其余9例無IP；均顯示為正常灌注3例。5例兩種灌注方法判斷結(jié)果不一致，其中1例3D-ASL正常灌注、DSC-PWI低灌注，3例3D-ASL圖前高后低灌注、DSC-PWI低灌注，1例3D-ASL正常灌注、DSCPWI高灌注。結(jié)果采用Kappa一致性檢驗(yàn)，Kappa＞0.75（K=0.899），兩者一致性較好。

2.3 定量分析

42例患者兩種灌注技術(shù)顯示的最大病變層面患側(cè)/健側(cè)血流信號(hào)強(qiáng)度平均比率（rCBF）情況，rCBFASL=0.73±0.39，rCBFDSC=0.74±0.42，兩種灌注技術(shù)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.064，P＞0.05）。

3 討論

急性缺血性腦卒中對(duì)于健康具有較大的危害，也是中老年人患病率、致殘率高的一種疾病，因此對(duì)于本病進(jìn)行及早、準(zhǔn)確的診斷，對(duì)于治療和預(yù)后都有關(guān)鍵的作用。臨床關(guān)于急性缺血性腦卒中的治療方法主要以靜脈溶栓、血管介入治療為主，近年來研究的熱點(diǎn)集中在IP和腦血流灌注方面。Astrup等[4]1977年提出了IP的概念，指的是梗死中心周圍的缺血性腦組織表現(xiàn)為電活動(dòng)中止，但尚可以維持跨膜電位與膜電壓的腦組織，IP的出現(xiàn)和發(fā)病時(shí)間緊密相關(guān)，若及時(shí)進(jìn)行腦保護(hù)，或者及時(shí)恢復(fù)供血，則該部分腦組織可得以存活，否則將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的壞死。因此在對(duì)急性缺血性腦卒中再灌注治療中，快速和準(zhǔn)確地判斷IP是治療的關(guān)鍵。腦組織血流灌注狀態(tài)可以全面評(píng)估腦組織的血運(yùn)信息，指導(dǎo)臨床醫(yī)生及時(shí)調(diào)整治療方案。

DSC-PWI與3D-ASL均為MR灌注成像方法，與DWI結(jié)合均可獲得IP，通過后處理軟件均可測(cè)定腦CBF。DSCPWI屬于靜脈團(tuán)注外源性對(duì)比劑后首過動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像的灌注檢查方法，在高濃度對(duì)比劑通過血液時(shí)導(dǎo)致磁場(chǎng)不均勻并影響毛細(xì)血管外質(zhì)子，對(duì)比劑位于血管當(dāng)中將產(chǎn)生強(qiáng)大、微觀的磁敏感梯度，周圍組織局部也隨之產(chǎn)生短暫性磁場(chǎng)變化，T1和T2值縮短，通過MR圖像信號(hào)變化可以檢測(cè)到這種磁場(chǎng)的變化；經(jīng)DSC后處理圖像中達(dá)峰時(shí)間（TTP）參數(shù)圖為對(duì)比劑開始注射到濃度達(dá)到峰值的時(shí)間，可作為一種腦內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)損傷診斷的敏感指標(biāo)[5]，因此本文采用 DSC-TTP圖作為參考能 夠更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)IP。由于急性缺血性腦卒中患者急診狀態(tài)下行動(dòng)不便、意識(shí)不清，外源性注入對(duì)比劑使用受到靜脈通暢的限制，有可能耽誤患者寶貴的救治時(shí)間，因此選擇一種快速而簡(jiǎn)便的方法代替此種方法，成為業(yè)界近年來關(guān)注的熱點(diǎn)。3D-ASL是一種完全無創(chuàng)、無需引入外源性對(duì)比劑的磁共振灌注技術(shù)，利用血液中的氫質(zhì)子為內(nèi)源性示蹤劑，即采用反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記動(dòng)脈血質(zhì)子，將標(biāo)記前后采集的圖進(jìn)行減影而獲得組織灌注參數(shù)圖，其信號(hào)主要取決于CBF，以及腦和組織標(biāo)記的動(dòng)脈血自標(biāo)記層到成像層的時(shí)間等因素[6，7]，ASL所屬的CBF圖并不能將真實(shí)的CBF反映出來，而通過應(yīng)用一定的后處理軟件可測(cè)得rCBF值。本研究將3D-ASL和DSC-PWI技術(shù)與DWI結(jié)合用于判斷42例急性缺血性腦卒中患者IP和rCBF，以評(píng)估兩種灌注技術(shù)的一致性，并選擇何種方式為臨床首選。

近年來，國(guó)內(nèi)外的一些研究報(bào)道指出，急性缺血性腦卒中的診斷中，采取3D-ASL與DSC-PWI診斷有可比性，3D-ASL在顯示梗死病灶范圍和灌注特點(diǎn)方面效果更優(yōu)[2，8，9]，而rCBF圖還可對(duì)病灶部位的血流情況作出半定量的分析，臨床價(jià)值顯著[10]。根據(jù)前期的研究，此次研究將DSC-DWI不匹配作為IP判定的標(biāo)準(zhǔn)，將ASL-DWI與DSC-DWI檢測(cè)進(jìn)行一一對(duì)照，對(duì)兩種灌注技術(shù)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷二者在IP的判斷上是否存在差異。通過本次研究結(jié)果顯示，患者中37例經(jīng)定性分析顯示兩種技術(shù)具有較好的一致性，從而說明3D-ASL可與DWI相結(jié)合評(píng)價(jià)IP；5例不一致，其中4例出現(xiàn)了高灌注，當(dāng)前對(duì)于腦梗死后高灌注的機(jī)制并無定論，諸多因素均可導(dǎo)致高灌注，如側(cè)支循環(huán)開放、血腦屏障被大量破環(huán)、血管栓塞后自發(fā)或治療后再通以及新生毛細(xì)血管形成等，從而對(duì)血流狀態(tài)形成高估，Yoo等認(rèn)為ASL出現(xiàn)的高灌注與良好的預(yù)后相關(guān)，也與出血轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。本文通過ASL-CBF圖和DSC-TTP圖半定量分析比較了病灶的rCBF，結(jié)果顯示兩種技術(shù)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這說明兩種技術(shù)對(duì)于急性腦缺血患者灌注方面的評(píng)價(jià)具有相似性，敏感性一致。通過本次研究，盡管取得了一定的成果，當(dāng)仍然存在著一定的不足，首先，作為前瞻性研究，所選擇的樣本量較少，有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本進(jìn)行研究；其次，患者經(jīng)過有效治療后挽救的IP區(qū)與ASL DWI不匹配區(qū)是否一致，以及治療后是否血流恢復(fù)情況，都有待進(jìn)一步隨訪。

總之，無創(chuàng)性3D-ASL技術(shù)與DSC-PWI技術(shù)對(duì)評(píng)價(jià)急性缺血性腦卒中IP和血流灌注具有較好的一致性，3D-ASL無需對(duì)比劑、可重復(fù)性高可快速判定IP和血流灌注情況，更適合急診評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)用，有望替代DSC-PWI成為急診腦卒中MRI篩查手段，為個(gè)體化治療干預(yù)提供快速而可靠的客觀依據(jù)。