TWIST技術(shù)在評估急性缺血性卒中側(cè)支循環(huán)中的應(yīng)用價值

王思雨，艾中萍，吳倩倩，姜海龍，姜亮，陳國中，殷信道*

急性缺血性卒中是指由腦組織缺氧壞死繼而引起神經(jīng)系統(tǒng)功能不同程度損傷的一種腦血管病，約占全部卒中的69.6%～70.8%[1-2]。研究顯示，腦側(cè)支循環(huán)影響卒中患者缺血半暗帶血供、梗死灶體積進(jìn)展以及卒中復(fù)發(fā)和出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險預(yù)測[3-4]，因此早期快速準(zhǔn)確地評估側(cè)支循環(huán)對于指導(dǎo)急性缺血性卒中患者臨床治療方案的選擇和預(yù)后評估至關(guān)重要。

目前臨床上已有多種影像學(xué)檢查方法用于評估側(cè)支循環(huán)，數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)是評估側(cè)支循環(huán)的“金標(biāo)準(zhǔn)”[5]，但檢查的適用性受到其侵入性和相關(guān)風(fēng)險的限制[6]。常規(guī)對比增強(qiáng)磁共振血管成像(contrast enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA)可以評估側(cè)支循環(huán)[7-8]，然其存在一些技術(shù)上的局限性，比如對比劑峰值通過時間不同步、掃描時間延遲造成的靜脈血管污染圖像和低時間分辨率等[9]。近年來，隨著磁共振新技術(shù)的不斷發(fā)展，4D 磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)在急性缺血性卒中患者的血管評估中受到臨床醫(yī)生的日益關(guān)注[10]。

時間分辨交叉隨機(jī)軌跡顯像(time-resolved angiography with interleaved stochastic trajectories，TWIST)技術(shù)是西門子系統(tǒng)的一種非侵入性的時間分辨4D MRA技術(shù)，它通過運(yùn)用更為巧妙靈活的K空間采集策略，在犧牲了一點(diǎn)空間分辨率和圖像信噪比的前提下，提高時間分辨率以獲得動態(tài)血流信息[11-13]。Seeger等[14]研究顯示TWIST技術(shù)在診斷卒中患者血管狹窄診斷中具有高敏感性和高陰性預(yù)測價值。Le Bras等[15]研究顯示TWIST技術(shù)與DSA在診斷卒中患者血管狹窄位置上沒有顯著性差異。然而，目前僅有少數(shù)文獻(xiàn)報道過TWIST技術(shù)作為一種有用的卒中側(cè)支成像方法的可能性[16]，且缺乏與標(biāo)準(zhǔn)側(cè)支循環(huán)分級的對比。因此，本研究利用TWIST技術(shù)提供動態(tài)信息，以DSA 圖像和低灌注強(qiáng)度比值(hypoperfusion intensity ratio，HIR)[17]為參考進(jìn)行對比研究，旨在探討磁共振TWIST技術(shù)在評估急性缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析2020年8月至2021年8月南京市第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科收治的28例急性缺血性卒中患者的一般臨床資料[男19例，女9例，年齡50～85 (67.85±8.63)歲]及影像資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) 48 h內(nèi)行磁共振TWIST、灌注加權(quán)成像(perfusion weighted imaging，PWI)和DSA檢查；(2)經(jīng)DSA檢查證實(shí)至少存在1支顱內(nèi)動脈中重度狹窄或閉塞；(3) TWIST圖像滿足診斷要求，圖像質(zhì)量評分≥2分。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1) DSA檢查前已行腦血管重建手術(shù)；(2)并發(fā)顱內(nèi)出血、占位、腫瘤、感染、血管畸形等其他腦梗死之外的疾?。?3)影像質(zhì)量不合格或一般臨床資料不完整。本研究經(jīng)南京醫(yī)科大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，免除受試者知情同意，批準(zhǔn)文號：2019-664。

1.2 MRI掃描方法

所有患者均在西門子醫(yī)療系統(tǒng)的(Magnetom Prisma，德國) 3.0 T MRI 掃描設(shè)備上進(jìn)行檢查，使用8 通道頭頸專用線圈，掃描序列包括PWI 和TWIST序列。具體參數(shù)如下：PWI：重復(fù)時間(repetition time，TR) 2000 ms，回波時間(echo time，TE) 30 ms，視野(field of view，F(xiàn)OV) 224 mm×224 mm，矩陣96×93，層厚4 mm，翻轉(zhuǎn)角(flip angle，F(xiàn)A) 90°，掃描時間88 s；TWIST：TR 2.72 ms，TE 0.99 ms，F(xiàn)OV 380 mm×332 mm，體素1.1 mm×1.1 mm×1.2 mm，層厚1.2 mm，A 區(qū)采樣密度15%，B 區(qū)采樣密度20%，并行采集技術(shù)為GRAPPA，加速因子為6，掃描時間73 s，共采集42期數(shù)據(jù)(第1期為蒙片期)。

1.3 影像分析

參考圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)對TWIST圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量評分：1分：圖像質(zhì)量差，有明顯的模糊或偽影，無法評價；2分：良好、足夠的血管邊界，用于診斷的足夠圖像質(zhì)量；3分：優(yōu)秀、清晰定義的血管邊界，具有高診斷可信度的圖像質(zhì)量。DSA的側(cè)支循環(huán)分級參考美國介入與治療神經(jīng)放射學(xué)學(xué)會/介入放射學(xué)學(xué)會(American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology，ASITN/SIR)分級系統(tǒng)[18]。將41期TWIST圖像大致分為動脈期、靜脈期和靜脈晚期，TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)分級參考改良的ASITN/SIR評分量表[19]：0分：在任何時相內(nèi)，在缺血區(qū)域內(nèi)沒有或僅有少量軟腦膜側(cè)支；1分：直至靜脈晚期才可在缺血區(qū)域內(nèi)見到部分側(cè)支循環(huán)形成；2分：靜脈期以前可見缺血區(qū)域內(nèi)部分側(cè)支循環(huán)形成；3分：靜脈晚期可見缺血區(qū)域內(nèi)完全的側(cè)支循環(huán)形成；4分：在靜脈期以前可見完全的側(cè)支循環(huán)形成。根據(jù)TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)分級將患者分為側(cè)支循環(huán)豐富組和側(cè)支循環(huán)不豐富組，ASITN/SIR分級3～4級表示側(cè)支循環(huán)豐富，0～2級表示側(cè)支循環(huán)不豐富。HIR定義為腦血流達(dá)峰時間(Tmax)＞10 s體積與Tmax＞6 s體積的比值[20]。其中Tmax＞6 s體積與Tmax＞10 s體積均由自動化軟件RAPID (iSchemia View，版本號：5.0.2)對灌注數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理與分析后生成。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究所有數(shù)據(jù)均由軟件IBM SPSS Statistics 25.0生成。計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)和百分率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；計(jì)量資料(符合正態(tài)分布)以±s表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。由2名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科主治醫(yī)師分別對DSA和TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)分級進(jìn)行評分。Kappa系數(shù)用于分析側(cè)支循環(huán)分級在不同觀察者間的一致性。Spearman秩相關(guān)系數(shù)用于分析HIR與TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)分級的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 磁共振TWIST 與DSA 圖像的側(cè)支循環(huán)分級結(jié)果比較

研究期間共納入28例急性缺血性卒中患者。磁共振TWIST (Kappa=0.826)和DSA (Kappa=0.856)圖像的側(cè)支循環(huán)分級在不同觀察者間均具有高度一致性。磁共振TWIST 和DSA 圖像的側(cè)支循環(huán)分級結(jié)果組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.865，P=0.929) (表1)。圖1、2 分別顯示了一例側(cè)支循環(huán)豐富和側(cè)支循環(huán)不豐富病例的PWI、磁共振TWIST和DSA圖像。

表1 磁共振TWIST和DSA圖像的側(cè)支循環(huán)量化分級結(jié)果比較Tab.1 Comparison of quantitative classification results of collateral circulation between magnetic resonance TWIST and DSA images

圖1 男，56歲，急性缺血性卒中患者，左側(cè)肢體乏力4 h入院。PWI圖像(1A)顯示HIR=0.0；磁共振TWIST動脈期(1B)、靜脈期(1C)和靜脈晚期(1D)圖像顯示右側(cè)大腦中動脈閉塞，靜脈期以前可見完全的側(cè)支循環(huán)形成，側(cè)支循環(huán)豐富，ASITN/SIR分級為4級；DSA早期造影(1E)和晚期造影(1F)圖像顯示右側(cè)大腦中動脈閉塞(箭頭)，側(cè)支循環(huán)豐富(虛線圓圈)，ASITN/SIR分級為4級。注：PWI：灌注加權(quán)成像；HIR：低灌注強(qiáng)度比值；TWIST：時間分辨交叉隨機(jī)軌跡顯像；ASITN/SIR：美國介入與治療神經(jīng)放射學(xué)學(xué)會/介入放射學(xué)學(xué)會；DSA：數(shù)字減影血管造影。 圖2 男，78歲，急性缺血性卒中患者，右側(cè)肢體乏力8h入院。PWI圖像(2A)顯示HIR=0.7，磁共振TWIST動脈期(2B)、靜脈期(2C)和靜脈晚期(2D)圖像顯示左側(cè)頸內(nèi)動脈末端閉塞，在任何時相內(nèi)，在缺血區(qū)域內(nèi)沒有或僅有少量軟腦膜側(cè)支，側(cè)支循環(huán)不豐富，ASITN/SIR分級為0級；DSA早期造影(2E)和晚期造影(2F)圖像顯示左側(cè)頸內(nèi)動脈末端閉塞(箭頭)，側(cè)支循環(huán)不豐富，ASITN/SIR分級為0級。注：PWI：灌注加權(quán)成像；HIR：低灌注強(qiáng)度比值；TWIST：時間分辨交叉隨機(jī)軌跡顯像；ASITN/SIR：美國介入與治療神經(jīng)放射學(xué)學(xué)會/介入放射學(xué)學(xué)會；DSA：數(shù)字減影血管造影。Fig. 1 Male, 56 years old, with acute ischemic stroke and left limb weakness for 4 h. Perfusion weighted imaging (PWI) image (1A) showed that hypoperfusion intensity ratio (HIR) was 0.0. Time-resolved with interleaved stochastic trajectories (TWIST) arterial phase (1B), venous phase (1C) and late venous phase (1D)images showed right middle cerebral artery occlusion.Complete collateral circulation was formed before venous phase,and the collateral circulation was abundant.The scores of American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology (ASITN/SIR) was 4. Digital subtraction angiography (DSA) early angiography (1E) and late angiography (1F) images showed right middle cerebral artery occlusion (arrow) and abundant collateral circulation (dotted circle). The scores of ASITN/SIR was 4. Fig. 2 Male, 78 years old, with acute ischemic stroke and right limb weakness for 8 h. Perfusion weighted imaging (PWI) image (2A) showed that hypoperfusion intensity ratio (HIR) was 0.7. Time-resolved with interleaved stochastic trajectories (TWIST)arterial phase(2B),venous phase(2C)and late venous phase(2D)images showed left internal carotid artery end occlusion.In any phase,there were no or only a few pial collateral branches in the ischemic area, and the collateral circulation was insufficient. The scores of American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology (ASITN/SIR) was 0. Digital subtraction angiography (DSA) early angiography (2E) and late angiography (2F)images showed left internal carotid artery end occlusion and insufficient collateral circulation.The scores of ASITN/SIR was 0.

2.2 兩組患者一般臨床資料和HIR 比較及相關(guān)性分析

與側(cè)支循環(huán)不豐富組(15例)相比，側(cè)支循環(huán)豐富組(13 例) HIR 更低(0.30±0.08 vs. 0.43±0.06，P＜0.001)，其他臨床資料差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05) (表2)。相關(guān)分析顯示HIR 與TWIST 圖像的側(cè)支循環(huán)分級呈負(fù)相關(guān)(r=-0.882，P＜0.001) (圖3)。

表2 側(cè)支循環(huán)豐富組(3～4級)與側(cè)支循環(huán)不豐富組(0～2級)各參數(shù)之間比較Tab.2 Comparison of parameters between abundant collateral circulation group(score 3-4)and insufficient collateral circulation group(score 0-2)

圖3 TWIST 圖像的ASITN/SIR 分級與HIR 相關(guān)性散點(diǎn)圖。TWIST：時間分辨交叉隨機(jī)軌跡顯像；ASITN/SIR：美國介入與治療神經(jīng)放射學(xué)學(xué)會/介入放射學(xué)學(xué)會；HIR：低灌注強(qiáng)度比值。Fig. 3 Scatter diagram of correlation between ASITN/SIR and HIR of TWIST images.TWIST:time-resolved with interleaved stochastic trajectories;ASITN/SIR: American Society of interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology; HIR: hypoperfusion intensity ratio.

3 討論

本研究通過TWIST技術(shù)與DSA和HIR在評估側(cè)支循環(huán)上的對比研究，首次系統(tǒng)地將TWIST技術(shù)應(yīng)用于評價急性缺血性卒中患者的側(cè)支循環(huán)，結(jié)果顯示，磁共振TWIST 和DSA 圖像的側(cè)支循環(huán)分級結(jié)果組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與側(cè)支循環(huán)不豐富組相比，側(cè)支循環(huán)豐富組HIR 更低，且HIR 與TWIST 圖像的側(cè)支循環(huán)分級呈負(fù)相關(guān)。

3.1 磁共振TWIST 與DSA 圖像的側(cè)支循環(huán)分級結(jié)果分析

TWIST 技術(shù)作為一種非侵入性的時間分辨4D MRA 技術(shù)，通過改變K 空間采集方式(由K 空間全采集轉(zhuǎn)變?yōu)镵 空間中心填充采集)、應(yīng)用半傅里葉采集以及兼容并行成像技術(shù)GRAPPA，從而獲得亞秒級的3D采集圖像，實(shí)現(xiàn)了比其他動態(tài)掃描方法更高的時間分辨率[21-22]。這種圖像采集方式不僅可獲得X，Y，Z三軸的3D-MRA圖像，加之有足夠的時間分辨率，而且可以在原有的三軸基礎(chǔ)上加上時間軸變量，得到多組不同時相的3D-MRA，即4D-MRA。本研究結(jié)果顯示，磁共振TWIST 和DSA 圖像的側(cè)支循環(huán)分級結(jié)果組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。TWIST 技術(shù)平均1.5 s 左右采集1 期圖像，僅需1 min 左右即可連續(xù)獲得41 期圖像，具有較高的時間分辨率和明顯的動靜脈時相。TWIST 技術(shù)不需要測試掃描延遲時間，即無需判斷對比劑到達(dá)峰值的時間，克服了CE-MRA 的掃描計(jì)時需求，徹底解決了靜脈污染問題，檢查成功率較高[23]；生成從動脈早期到靜脈晚期的血管造影圖像，其動態(tài)效果可以與DSA 相媲美，有利于對血管病變的評估[24-25]。Parmar等[26]研究顯示，使用4D-MRA對頭頸部血管進(jìn)行造影檢查，能夠可視化血管增強(qiáng)的動脈期、靜脈期和靜脈晚期影像，獲得解剖學(xué)和時間信息，類似于DSA 的檢查效果，但沒有電離輻射暴露、碘化對比劑過敏或?qū)Ч懿迦胫聞用}損傷等風(fēng)險。Roh 等[16]對67例由單側(cè)頸內(nèi)動脈或大腦中動脈M1段狹窄閉塞病變引起的急性缺血性卒中患者的TWIST 和動態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)磁共振灌注(dynamic susceptibility contrast-enhanced magnetic resonance perfusion,DSC-MRP)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用TWIST和DSC-MRP的動態(tài)信號分別生成多相MRA 側(cè)支圖和MRP 側(cè)支圖，通過與DSC-MRP 衍生的多相側(cè)支成像方法(MRP 側(cè)支圖)進(jìn)行比較，驗(yàn)證TWIST 的多相MRA 側(cè)支圖作為側(cè)支成像方法的應(yīng)用價值。結(jié)果顯示，多相MRA 側(cè)支圖和MRP 側(cè)支圖對于側(cè)支循環(huán)分級具有良好一致性。研究表明，磁共振TWIST 生成的多相MRA 側(cè)支圖可以提供可靠的側(cè)支信息，是急性缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)成像的一種可行性方法。

3.2 TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)與HIR的相關(guān)性分析

前期研究顯示，HIR 可以提示腦組織內(nèi)低灌注嚴(yán)重程度和側(cè)支血流，是MRA側(cè)支循環(huán)的可靠指標(biāo)，可作為評估側(cè)支循環(huán)以及判斷患者是否可行靜脈溶栓或機(jī)械取栓治療的可行性指標(biāo)等[27-28]。本研究根據(jù)TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)分級將患者分為側(cè)支循環(huán)豐富組和側(cè)支循環(huán)不豐富組，ASITN/SIR分級3～4級表示側(cè)支循環(huán)豐富，0～2級表示側(cè)支循環(huán)不豐富。本研究結(jié)果顯示，與側(cè)支循環(huán)不豐富組相比，側(cè)支循環(huán)豐富組HIR更低，且HIR與TWIST圖像的側(cè)支循環(huán)分級呈負(fù)相關(guān)。徐佳等[29]研究顯示低HIR 與豐富的側(cè)支循環(huán)密切相關(guān)，HIR＜0.4 是預(yù)測急性缺血性卒中患者良好側(cè)支循環(huán)的最佳臨界值。Guenego 等[30]研究顯示HIR 與DSA 的側(cè)支循環(huán)分級呈負(fù)相關(guān)，HIR＜0.4是預(yù)測良好側(cè)支循環(huán)的最佳臨界值。Lyndon 等[31]研究顯示HIR 與CT 血管造影的側(cè)支循環(huán)分級呈負(fù)相關(guān)，HIR 對于卒中治療前側(cè)支循環(huán)評估具有重要的指導(dǎo)意義，這與本研究的結(jié)果一致。

3.3 局限性

本研究有一定的局限性：(1)本研究納入的不同級別側(cè)支循環(huán)樣本量較少且不對等，可能會在一定程度上影響研究結(jié)果的可信度，會在后續(xù)研究中進(jìn)一步加大樣本量，以驗(yàn)證該研究；(2)血管欠清晰，這也是TWIST 序列的一個特征表現(xiàn)，未來對于優(yōu)化TWIST參數(shù)的前瞻性研究將有助于進(jìn)一步評估。

綜上所述，磁共振TWIST 技術(shù)可以無創(chuàng)、快速地提供動態(tài)信息并連續(xù)、穩(wěn)定地完成純動靜脈時相成像，能夠?qū)崿F(xiàn)急性缺血性卒中的無創(chuàng)側(cè)支循環(huán)成像，在側(cè)支循環(huán)診斷中具有較高的價值，有助于臨床治療決策的制訂。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。