缺血性腦卒中的多模態(tài)磁共振成像與研究進(jìn)展

程嵩，陳愛華

（三峽大學(xué)人民醫(yī)院·宜昌市第一人民醫(yī)院放射科，湖北 宜昌 443000）

0 引言

缺血性腦卒中具有發(fā)病率高、致殘致死率高等特點(diǎn)，極具危害性，作為一種腦血管疾病在臨床上較為高發(fā)，能夠造成機(jī)體神經(jīng)功能不全，從而出現(xiàn)諸多癥狀，例如面部肌肉無力、肢體麻木、語言表達(dá)能力下降等。根據(jù)流行病學(xué)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)前人群中心腦血管疾病患者人數(shù)日漸增多，而且缺血性腦卒中已經(jīng)成為導(dǎo)致患者死亡的主要疾病之一，給患者生活、自理、健康等帶來了極大困擾[1]。缺血性腦卒中治愈難度較大，易于復(fù)發(fā)，故而應(yīng)當(dāng)在日常生活中進(jìn)行預(yù)防，避免此疾病的發(fā)生。而用常規(guī)磁共振檢查技術(shù)無法有效檢測出此病患者的病情，隨著醫(yī)療技術(shù)的日臻成熟，越來越多的磁共振技術(shù)得以開發(fā)和應(yīng)用。研究顯示，采用多模態(tài)MRI[2]檢查在治療急性缺血性腦卒中患者時(shí)能夠取得最佳的治療效果。學(xué)術(shù)研究成果表明，多模態(tài)磁共振技術(shù)能夠更為清晰地分辨出腦血管疾病的病理生理改變，據(jù)此制定最佳方案，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化治療，同時(shí)也為預(yù)后治療提供了依據(jù)[3]，具有重要的臨床價(jià)值。

1 缺血性腦卒中的發(fā)生機(jī)制

急性缺血性腦卒中病因在于腦動(dòng)脈血流量出現(xiàn)不足或者中斷，造成供血、供氧不足，腦組織受損，繼而致使機(jī)體部分神經(jīng)功能喪失[4]。由此可見，腦組織供血?jiǎng)用}由于病理生理改變造成血流通道過窄甚至閉塞導(dǎo)致了疾病的發(fā)生。腦組織維持其功能的能量幾乎全部依賴于循環(huán)血液的供給，自身并不儲(chǔ)能。若血流量驟然減小到15-18mL/100mg/min，將會(huì)影響腦電活動(dòng)的正常進(jìn)行，出現(xiàn)“電衰竭”。低于10mL/100mg/min這一關(guān)鍵數(shù)值時(shí)，細(xì)胞膜將會(huì)因?yàn)楦鞣N因素的綜合作用出現(xiàn)結(jié)構(gòu)顯著異常變化，也就是“膜衰竭”。此時(shí)若及時(shí)干預(yù)，在電衰竭和膜衰竭之間的細(xì)胞功能障礙能夠可逆性的恢復(fù)[5,6]。若此時(shí)缺血進(jìn)一步加重，腦細(xì)胞將不能維持離子和水的穩(wěn)定，細(xì)胞內(nèi)鈣、鈉、氯離子濃度增加，腦組織內(nèi)的細(xì)胞將會(huì)因?yàn)殡x子濃度過大而出現(xiàn)毒性水腫，如果不及時(shí)治療，血腦屏障將會(huì)受到影響，極易引發(fā)血管源性水腫。如果上述水腫癥狀不能有效緩解，會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)神經(jīng)元死亡和膠質(zhì)增生。

2 缺血性腦卒中的多模態(tài)磁共振成像技術(shù)與應(yīng)用

多模態(tài)MRI成像是在常規(guī)MRI掃描成像的基礎(chǔ)上合理的選用擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）、灌 注 加 權(quán) 成 像（perfusion weighted imaging，PWI）、液 體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)成像（fluid-attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）、 高分辨率磁共振血管壁成像(High resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HR-VWI)、 磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）、彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）等成像序列，從多個(gè)角度對(duì)病變進(jìn)行綜合分析，為臨床診斷和制定治療方案提供清晰的影像信息，從而為缺血性腦卒中患者制定與自身情況相符的治療措施，達(dá)到更好的治療效果。

2.1 擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）和灌注加權(quán)成像（perfusion weighted imaging，PWI）

DWI是當(dāng)下僅有的能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)活體水分子微觀運(yùn)動(dòng)立體觀察的影像學(xué)檢測技術(shù)，組織細(xì)胞膜和基底膜結(jié)構(gòu)的整體性會(huì)因?yàn)椴±碜兓l(fā)生損傷，此外蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)外分布上的改變也會(huì)造成DWI信號(hào)出現(xiàn)顯著異?，F(xiàn)象。DWI基于此原理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)腦血管疾病的診斷評(píng)估。信號(hào)彌散慢，則相應(yīng)的衰減也會(huì)小，當(dāng)用DWI技術(shù)檢查時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出高信號(hào)，相反則表現(xiàn)為低信號(hào)[7]。DWI序列能夠無創(chuàng)檢測出組織內(nèi)部水分子運(yùn)動(dòng)信息，有利于分析微觀環(huán)境下水分子移動(dòng)、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等情況，從而通過綜合運(yùn)算得到b值和表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC），以區(qū)分正常腦組織、缺血半暗帶與梗死中心區(qū)域。DWI和ADC在急性患者的梗死灶的檢測上具有顯著的靈敏性，梗死灶在影像上表現(xiàn)為DWI上高信號(hào)、相應(yīng)ADC圖上低信號(hào)。缺血時(shí)間持續(xù)延長，ADC值隨之增加[8]。

PWI包括動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比（Dynamic susceptibility contrast DSC）和動(dòng)脈自旋標(biāo)記（Arterial spin labeling imaging，ASL）技術(shù)。動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比（DSC）技術(shù)是傳統(tǒng)的磁共振灌注成像技術(shù)，在靜脈團(tuán)注對(duì)比劑（Gd-DTPA）后，藥物將會(huì)快速通過腦組織毛細(xì)血管網(wǎng)，局部組織磁化率會(huì)出現(xiàn)顯著變化，導(dǎo)致組織信號(hào)出現(xiàn)強(qiáng)弱變化[9]。而動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù) (ASL)并不利用到靜脈團(tuán)注，它是以動(dòng)脈血中的水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑進(jìn)行成像的MRI灌注方法，ASL可以提供高性能的灌注成像，而且具有其他諸多優(yōu)點(diǎn)，比如無需對(duì)比劑且無創(chuàng)、易于操作、成本小、能夠重復(fù)利用等[10]。PWI 在檢測腦血流異常灌注信息時(shí)具有時(shí)間早、靈敏度高等特點(diǎn)，形成血流動(dòng)力學(xué)時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，進(jìn)而獲取血流動(dòng)力學(xué)信息的變化，如相對(duì)腦血流量（CBF）、相對(duì)腦血流容量（CBV）、平均通過時(shí)間（MTT）以及達(dá)峰時(shí)間（TTP）的變化。

缺血半暗帶有助于AIS患者的預(yù)后護(hù)理，所謂缺血半暗帶是指急性腦缺血后局部血流量降低，局部腦細(xì)胞處于休眠狀態(tài)或者半休眠狀態(tài)，一旦恢復(fù)血供后，該組織仍可以存活的區(qū)域。缺血半暗帶腦組織在灌注量得到有效保證下仍存在恢復(fù)活性的可能[11]。DWI和PWI的聯(lián)合應(yīng)用可以確定缺血半暗帶的存在。Simonsen 等[12]學(xué)者指出，聯(lián)合應(yīng)用PWI和DWI 能夠靈敏檢測腦梗死病灶信息，比單純使用 DWI診斷腦梗死病灶時(shí)效果更好。與此同時(shí)，部分學(xué)者指出PWI和DWI并非能夠完全適用于缺血性腦卒中的診斷，會(huì)有不匹配的現(xiàn)象。Neumann等[13]表示，當(dāng)梗死病灶區(qū)域灌注量較小，且TTP 延長超過 6s時(shí)，二者會(huì)存在不匹配，病灶范圍會(huì)擴(kuò)大，在此情況下能夠反映出缺血半暗帶；如果4s＜TTP ＜6s 時(shí)，二者的聯(lián)合應(yīng)用仍有效檢測出病灶。張艷波等[14]研究發(fā)現(xiàn)，多模態(tài)MRI檢查中PWI/DWI融合圖像可以準(zhǔn)確評(píng)估急性缺血性腦卒中患者灌注-彌散不匹配情況，診斷效能高，對(duì)評(píng)估具有重要意義?；诼?lián)合應(yīng)用PWI和DWI是否能夠準(zhǔn)確識(shí)別缺血半暗帶的分布區(qū)域和大小尚存在諸多爭議，但研究人員仍在不斷改進(jìn)和完善。

2.2 液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)成像（fluid-attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）

FLAIR序列是一種反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，基于有效抑制腦脊液信號(hào)的前提下得到的重T2加權(quán)圖像，該序列對(duì)于腦實(shí)質(zhì)病變的分析起著極其重要的作用[15]。T2 FLAIR序列極大程度地對(duì)自由水信號(hào)進(jìn)行了抑制，能夠清晰顯示患者的早期病理性變化，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，超過6H的陽性發(fā)現(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到了90%[16]，已經(jīng)成為多模態(tài)MRI檢測技術(shù)中重要的序列。傳統(tǒng)T2WI腦脊液在成像圖上以顯著的高信號(hào)形式加以呈現(xiàn)，而FLAIR像可以完全抑制腦脊液并呈現(xiàn)出低信號(hào)。因此，F(xiàn)LAIR 序列能夠靈敏地檢測出腦病變信息，尤其是在檢測皮層及腦室旁出現(xiàn)的梗死灶時(shí)具有較好的對(duì)比顯示效果，有助于病情的診斷。

Cosnard[17]等作者于1999 年首次發(fā)現(xiàn)，患者T2-FLAIR 圖像上，腦組織的主要供血?jiǎng)用}區(qū)會(huì)存在一些異常高信號(hào)影，學(xué)者將其命名為高信號(hào)血管征（HVS）。當(dāng)下，利用HVS現(xiàn)象評(píng)估缺血性腦卒中患者的血管病變情況及病情嚴(yán)重程度已為眾多學(xué)者所追捧。首先，利用HVS能夠評(píng)估腦血流灌注信息。Cosnard等[18]研究指出，HVS和低灌注區(qū)在分布區(qū)域上具有極高的一致性，而HVS陽性患者在此區(qū)域病情惡化為腦梗死的幾率高達(dá)85%。Haussen等[19]研究指出，基于HVS和DWI的聯(lián)合應(yīng)用，可以對(duì)缺血半暗帶進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。研究發(fā)現(xiàn)，DWI高信號(hào)范圍之外的HVS區(qū)域存在腦灌注顯著異常的現(xiàn)象，HVS與DWI之間的失配區(qū)域可視為缺血半暗帶。另外，HVS能夠在一定程度上反映缺血區(qū)側(cè)支循環(huán)的存在。Lee等[20]選取52例患者展開了靜脈溶栓治療并就其預(yù)后效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有HVS比無HVS的預(yù)后效果表現(xiàn)更佳，這與有HVS患者存在側(cè)支循環(huán)密切相關(guān)。馮學(xué)軍等[21]學(xué)者研究指出，HVS在急性缺血性腦卒中患者病情的綜合診療上發(fā)揮著重要作用，包括診斷、病情評(píng)估、治療及預(yù)后工作等。

2.3 高分辨率磁共振血管壁成像(High resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HR-VWI)

HR-VWI作為近年新出現(xiàn)的一種影像學(xué)檢查技術(shù)，在檢測管壁結(jié)構(gòu)上具有清晰度高的優(yōu)勢。當(dāng)下醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)不斷發(fā)展，各種檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)，臨床上缺血性腦卒中檢測技術(shù)多種多樣，比如磁共振血管造影、CT血管造影等等[22-23]。盡管這些檢查技術(shù)可以顯示出血管的大體形態(tài)和結(jié)構(gòu)，但它們不能有效、準(zhǔn)確的評(píng)估血管狹窄及閉塞情況。高分辨率磁共振血管壁成像技術(shù)的研發(fā)便是瞄準(zhǔn)了動(dòng)脈血管壁，空間分辨率與先前技術(shù)相比有了極大提升，達(dá)到了空前的亞mm級(jí)，利用此技術(shù)可以清晰觀察到責(zé)任血管壁的病變狀況，進(jìn)而為診斷、治療提供可靠依據(jù)。同時(shí)，該技術(shù)也是僅有的一項(xiàng)能夠在活體對(duì)顱內(nèi)血管壁進(jìn)行非侵入性成像的檢查技術(shù)。

Skarpathiotakis等[24]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)病時(shí)間在4周以內(nèi)的缺血性腦卒中患者，其顱內(nèi)責(zé)任血管壁的動(dòng)脈斑塊強(qiáng)化現(xiàn)象清晰可辨，研究結(jié)果進(jìn)一步表明，斑塊因時(shí)間的持續(xù)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度下降的趨勢，因此據(jù)以判斷其與急性缺血性腦卒中有一定聯(lián)系。此外，HR-VWI 能夠幫助研究人員清晰地觀察動(dòng)脈管壁的具體情況，有助于后續(xù)對(duì)發(fā)病機(jī)理的研究分析[25-26]。而Havenon等[27]研究證實(shí)，HR-VWI和DSA在對(duì)血管狹窄程度的評(píng)估上呈現(xiàn)一致性。Sun 等[28]通過該技術(shù)發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊負(fù)荷的大小和1年后復(fù)發(fā)性卒中存在一定關(guān)聯(lián)。斑塊負(fù)荷能夠在一定程度上影響斑塊穩(wěn)定性，負(fù)荷越大，斑塊越可能出現(xiàn)破裂，進(jìn)而導(dǎo)致腦卒中。除此之外，HR-VWI在動(dòng)脈重構(gòu)、斑塊分布、斑塊成分分析等方面均有應(yīng)用以及研究。

2.4 磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）

SWI屬于GRE序列，也就是三維梯度回波序列，通過BOLD（血氧水平依賴）效應(yīng)和重建相位信息在磁共振圖像的對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)。根據(jù)不同組織具有的磁敏感度存在強(qiáng)弱差異，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)抗磁和順磁物質(zhì)的區(qū)分，諸如鈣和脫氧血紅蛋白、鐵蛋白、含鐵血黃素等[29]。磁敏感加權(quán)成像的一項(xiàng)重要功能是實(shí)現(xiàn)了對(duì)流速較低的動(dòng)脈和靜脈的安全、無創(chuàng)顯示。該技術(shù)能夠靈敏的識(shí)別出鐵質(zhì)沉積物和血紅蛋白代謝物，精準(zhǔn)顯示血栓位置，為病情診斷奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[30]。鑒于此，SWI能夠綜合檢測血栓各項(xiàng)指標(biāo)，比如大小、強(qiáng)度以及信號(hào)的變化等，并且以低信號(hào)形式加以呈現(xiàn)，有利于制定科學(xué)、精準(zhǔn)的治療方案。

SWI能夠精準(zhǔn)定位血栓位置，識(shí)別影響神經(jīng)正常功能的危害性病理變化。相關(guān)科學(xué)研究顯示[31,32]，SWI在責(zé)任血管的顯示上具有良好效果，能夠以低信號(hào)形式精準(zhǔn)定位血栓栓子并測量栓子大小，而這些指標(biāo)利用常規(guī)磁共振血管造影是無法準(zhǔn)確檢測的。Lou M等[33]認(rèn)為SWI可以在缺血性腦卒中患者的責(zé)任血管中發(fā)現(xiàn)血栓，且可能發(fā)現(xiàn)MRA不能識(shí)別的遠(yuǎn)端血栓，甚至可以提供血栓構(gòu)成方面的信息，從而對(duì)于動(dòng)脈內(nèi)溶栓治療有很好的指導(dǎo)意義。朱麗[34]等認(rèn)為SWI在發(fā)現(xiàn)早期急性缺血性腦卒中患者顱內(nèi)動(dòng)脈血栓方面表現(xiàn)出了較高的診斷優(yōu)勢，特別是在發(fā)現(xiàn)微小血管內(nèi)的血栓方面。而在SWI上顯示的急性梗死血管走形區(qū)域不規(guī)則點(diǎn)、條狀低信號(hào)，而且低信號(hào)寬度大于對(duì)側(cè)正常血管管徑直徑，被稱作磁敏感血管征（Susceptibility vessel sign，SVS）。Thomas[35]研 究 指 出，相 較 于 HMCA 和FLAIR HVS 征象，SVS 征象能夠靈敏地檢測到急性腦卒中的動(dòng)脈血栓。夏等[36]經(jīng)過研究指出SVS的長度能夠可靠地反映出梗死范圍，二者存在密切關(guān)聯(lián)。一般而言，SVS會(huì)在癥狀持續(xù)14天后逐漸消失，否則表明患者預(yù)后效果欠佳。

2.5 彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）

功能磁共振成像DTI的顯著特點(diǎn)在于能夠做到實(shí)時(shí)成像，讓檢測人員能夠立體地觀察到纖維束是否完整以及結(jié)構(gòu)之間的連通性，從而對(duì)腦功能進(jìn)行評(píng)價(jià)診斷。DTI針對(duì)DWI存在的不足提出了改進(jìn)方案，進(jìn)而演變成一項(xiàng)更適用于臨床檢查的影像技術(shù)，與其他技術(shù)相比，其最大特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于神經(jīng)元傳導(dǎo)束走向、位置、數(shù)量和纖維連接關(guān)系的立體觀察。鑒于彌散張量成像效果突出，可以實(shí)現(xiàn)纖維束走行方向和完整性的精確探測，對(duì)開展患者預(yù)后工作具有重要價(jià)值。

各向異性分?jǐn)?shù)（FA）是DTI中一個(gè)重要的指標(biāo)，其數(shù)值能夠反映腦組織局部水分子運(yùn)動(dòng)方向的異行性，而且與神經(jīng)纖維排列的緊密性和髓鞘的完整性存在密切聯(lián)系，F(xiàn)A數(shù)值大小取決于神經(jīng)傳導(dǎo)功能的強(qiáng)弱。梁志堅(jiān)[37]等通過研究發(fā)現(xiàn)，DTI非常適用于在出現(xiàn)腦梗死癥狀后對(duì)神經(jīng)纖維束變性的研究，用以衡量順行性變性和逆行性變性，而且研究表明FA值的大小與持續(xù)時(shí)間成正比，F(xiàn)A值越小，腦功能修復(fù)越困難。朱才松[38]等研究認(rèn)為，不同時(shí)期腦梗死灶的DTI參數(shù)值具有規(guī)律性，因此可以利用DTI對(duì)腦梗死進(jìn)行分期診斷。湯亞云等學(xué)者[39]認(rèn)為，與一般磁共振成像相比，DTI更適用于缺血性腦卒中疾病的檢測，優(yōu)勢顯著。DTI不但能夠精準(zhǔn)檢測出普通檢測技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)的腦梗死病灶，還能夠揭示病灶周圍水分子如何運(yùn)動(dòng)，為診斷提供依據(jù)；更為重要的是，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦白質(zhì)纖維束內(nèi)部結(jié)構(gòu)、病灶位置等的立體直觀觀察，極具臨床價(jià)值。

3 小結(jié)

概而述之，隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展和完善，各種新型檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)急性缺血性腦卒中的檢測手段也層出不窮，且不同技術(shù)各具優(yōu)勢，但評(píng)價(jià)不夠全面。多模態(tài)MRI成像技術(shù)克服了其他影像技術(shù)存在的不足，能夠?yàn)樵\斷、治療提供精確的檢查結(jié)果，同時(shí)對(duì)預(yù)后工作也具有極大價(jià)值。不斷改進(jìn)和完善多模態(tài)MRI技術(shù)在病情診斷、評(píng)估中的應(yīng)用，有利于建立標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的診療體系，從而使治療方案更加科學(xué)、合理，更好地服務(wù)于患者。