彌散加權(quán)成像和灌注加權(quán)成像在超急性期腦梗死診斷及預(yù)后評估中的應(yīng)用價值

王朝剛，張曉曼，李兆妍，徐遠杰，范建江

腦梗死是中老年人群的常見腦血管疾病，其發(fā)病率約為110/10萬，致殘率高達50%以上［1-2］。目前，溶栓治療是臨床上公認的治療腦梗死的有效方案，且腦梗死發(fā)病3～6 h內(nèi)給予溶栓治療可最大限度地改善腦供血，搶救缺血半暗帶，從而改善患者神經(jīng)功能，減少殘疾的發(fā)生［3］；但發(fā)病時間＞6 h的腦梗死患者不主張進行溶栓治療［4］。因此，腦梗死的早期診斷與治療直接影響到患者的預(yù)后。研究表明，腦梗死發(fā)病后6 h內(nèi)，顱腦CT檢查顯示腦組織密度無明顯變化，腦梗死發(fā)病48 h后CT檢查才發(fā)現(xiàn)邊界不清楚的低密度影，此時已經(jīng)發(fā)展為不可逆的腦梗死［5-6］。目前研究認為，MRI在診斷超急性期腦梗死時更有優(yōu)勢，灌注加權(quán)成像（perfusion weighted imaging，PWI）、彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）能準確區(qū)分大腦軟組織和血管［7］，且DWIPWI不匹配提示患者存在缺血半暗帶［8］。目前，腦梗死不同時期的DWI和PWI定量參數(shù)變化尚存在爭議。本研究旨在探討DWI聯(lián)合PWI在腦梗死早期診斷及溶栓治療中的應(yīng)用價值，現(xiàn)報道如下。

1 對象與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準：（1）符合腦梗死的診斷標準［9］；（2）年齡≤75歲；（3）影像學資料完整。排除標準：（1）有急性出血傾向者；（2）近3個月內(nèi)有顱內(nèi)出血、顱腦外傷史者；（3）近3個月內(nèi)有心肌梗死史者；（4）合并嚴重肝腎功能不全者；（5）既往有精神疾病史者。

1.2 研究對象 選取2020年4月至2021年3月鄭州市第一人民醫(yī)院收治的78例行溶栓治療的超急性期腦梗死（腦梗死發(fā)病時間＜6 h）患者作為超急性期組，45例未行溶栓治療的急性期腦梗死（腦梗死發(fā)病時間為6 h～3 d）患者作為急性期組，33例未行溶栓治療的亞急性期腦梗死（腦梗死發(fā)病時間為4 d～3周）患者作為亞急性期組。三組患者性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)及美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1。本研究符合《赫爾辛基宣言》原則，經(jīng)鄭州市第一人民醫(yī)院倫理委員會審核通過（編號：20200106），所有患者對本研究知情同意并自愿參加。

表1 三組患者一般資料比較Table 1 Comparison of general information among the three groups

1.3 檢查方法

1.3.1 儀器設(shè)備 MAGNETOM Spectra 3.0 T磁共振成像儀購自德國西門子公司，采用16通道相控正交表面線圈。

1.3.2 掃描序列 T1加權(quán)像（T1 weighted image，T1WI）掃描參數(shù)：采用自旋回波序列，TR 547 ms，TE 7.8 ms，層厚3 mm，層距0.3 mm，F(xiàn)OV 160 mm×249 mm，采集矩陣200×240，采集次數(shù)2次。T2加權(quán)像（T2 weighted image，T2WI）掃描參數(shù)：采用快速自旋回波序列，TR 3 000 ms，TE 95 ms，層厚3 mm，層距0.3 mm，F(xiàn)OV 160 mm×249 mm，采集矩陣200×240，F(xiàn)SFat Saturation壓脂技術(shù)，采集次數(shù)2次。DWI掃描參數(shù)：采用自旋回波-回波平面序列，TR 5 200 ms，TE 113 ms，層厚6 mm，層距0.6 mm，F(xiàn)OV 160 mm×249 mm，采集矩陣200×240，采集次數(shù)2次。PWI掃描參數(shù)：對比劑為釓噴酸葡胺，采用團注法進行肘靜脈注射，0.15 ml/kg，注射速度3 ml/s。

1.3.3 圖像處理 在德國西門子公司Sygno工作站，將數(shù)據(jù)導入MRI Viewer軟件進行后處理，由2名中級以上職稱的影像學醫(yī)師獨立閱片。對DWI數(shù)據(jù)處理后可得到表觀彌散系數(shù)（apparent dispersion coefficient，ADC）圖，計算ADC。PWI數(shù)據(jù)處理后可得到時間-濃度曲線及局部腦血容量（regional cerebral blood volume，rCBV）圖，計算rCBV、局部腦血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）、平均通過時間（mean transit time，MTT）、達峰時間（time to peak，TTP）。

1.4 觀察指標 （1）觀察三組患者梗死區(qū)DWI特點，比較其梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標。（2）比較超急性期組溶栓治療前后、不同預(yù)后患者DWI、PWI檢查指標；溶栓治療后3個月評估患者預(yù)后，分為痊愈/康復(fù)良好、殘疾、死亡，其中痊愈/康復(fù)良好為預(yù)后良好、殘疾和死亡為預(yù)后不良。（3）比較超急性期組DWI-PWI匹配與DWI-PWI不匹配患者溶栓治療后15 d NIHSS評分、溶栓治療后3個月預(yù)后。DWI-PWI不匹配定義：DWI顯示缺血核心病灶，PWI顯示缺血核心病灶+缺血半暗帶，DWI病灶容積＜70 ml，且PWI病灶容積為DWI病灶容積的1.8倍以上，或PWI病灶容積-DWI病灶容積＞15 ml。

1.5 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 22.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)處理。符合正態(tài)分布的計量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用q檢驗；兩組間比較采用成組t檢驗，溶栓治療前后比較采用配對t檢驗；計數(shù)資料以〔n（%）〕表示，組間比較采用χ2檢驗。繪制ROC曲線以評價DWI、PWI檢查指標對超急性期腦梗死的診斷價值及對超急性期腦梗死患者預(yù)后的預(yù)測價值。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 三組患者梗死區(qū)DWI特點及DWI、PWI檢查指標比較超急性期組梗死區(qū)DWI顯示豆狀核內(nèi)囊與胼胝體呈顯著高信號，ADC圖呈顯著低信號，見圖1A；急性期組梗死區(qū)DWI顯示放射冠呈橢圓高信號，ADC圖呈低信號，見圖1B；亞急性期組梗死區(qū)DWI顯示額顳頂葉呈大片扇形稍低信號，ADC圖呈等或高信號，見圖1C。三組患者梗死區(qū)ADC、rCBV、rCBF、MTT、TTP比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；急性期組和亞急性期組梗死區(qū)ADC、rCBV、rCBF大于超急性期組，梗死區(qū)MTT、TTP短于超急性期組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；亞急性期組梗死區(qū)ADC、rCBV、rCBF大于急性期組，梗死區(qū)MTT、TTP短于急性期組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

圖1 三組患者梗死區(qū)DWI特點Figure 1 DWI features of infarct zones of the three groups

表2 三組患者梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較（±s）Table 2 Comparison of examination indicators of DWI and PWI of infarct size among the three groups

表2 三組患者梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較（±s）Table 2 Comparison of examination indicators of DWI and PWI of infarct size among the three groups

注：ADC=表觀彌散系數(shù)，rCBV=局部腦血容量，rCBF=局部腦血流量，MTT=平均通過時間，TTP=達峰時間；a表示與超急性期組比較，P＜0.05；b表示與急性期組比較，P＜0.05

組別 例數(shù) ADC rCBV（ml） rCBF（ml/min） MTT（s） TTP（s）超急性期組 78 0.38±0.10 27.63±6.90 3.02±0.75 4.49±1.12 13.25±3.31急性期組 45 0.62±0.15a 32.05±8.11a 3.65±0.91a 4.02±1.01a 11.50±2.87a亞急性期組 33 1.23±0.31ab 39.42±9.75ab 4.20±1.05ab 3.48±0.87ab 9.84±2.45ab F值 265.158 25.895 23.133 11.347 15.704 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.2 超急性期組患者溶栓治療前后梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較 溶栓治療后，超急性期組患者梗死區(qū)ADC、rCBV、rCBF大于溶栓治療前，梗死區(qū)MTT、TTP短于溶栓治療前，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 超急性期組患者溶栓治療前后梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較（±s，n=78）Table 3 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise before and after thrombolytic therapy in hyperacute group

表3 超急性期組患者溶栓治療前后梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較（±s，n=78）Table 3 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise before and after thrombolytic therapy in hyperacute group

時間 ADC rCBV（ml） rCBF（ml/min） MTT（s） TTP（s）溶栓治療前 0.38±0.10 27.63±6.90 3.02±0.75 4.49±1.12 13.25±3.31溶栓治療后 1.01±0.25 47.38±11.75 5.02±1.26 3.78±0.94 10.26±2.56 t配對值 31.794 18.705 17.576 6.088 8.997 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 超急性期組不同預(yù)后患者梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較 溶栓治療后3個月，超急性期組預(yù)后良好患者38例，預(yù)后不良患者40例（其中殘疾38例、死亡2例）。超急性期組預(yù)后良好患者梗死區(qū)ADC、rCBV大于預(yù)后不良患者，rCBF快于預(yù)后不良患者，MTT、TTP短于預(yù)后不良患者，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 超急性期組不同預(yù)后患者梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較（±s）Table 4 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise in patients with different prognosis in hyperacute group

表4 超急性期組不同預(yù)后患者梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標比較（±s）Table 4 Comparison of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise in patients with different prognosis in hyperacute group

預(yù)后 例數(shù) ADC rCBV（ml） rCBF（ml/min） MTT（s） TTP（s）預(yù)后良好 38 0.49±0.13 31.12±7.78 3.45±0.86 4.10±1.02 12.03±3.03預(yù)后不良 40 0.28±0.07 24.31±6.08 2.61±0.65 4.86±1.21 14.41±3.60 t值 8.944 4.319 4.882 2.991 3.151 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.004 0.002

2.4 超急性期組DWI-PWI匹配與DWI-PWI不匹配患者溶栓治療后15 d NIHSS評分及預(yù)后比較 超急性期組DWI-PWI匹配患者30例，DWI-PWI不匹配患者48例，超急性期組DWI-PWI匹配與DWI-PWI不匹配患者的影像學檢查結(jié)果見圖2。超急性期組DWI-PWI不匹配患者溶栓治療后15 d NIHSS評分低于DWI-PWI匹配患者，預(yù)后優(yōu)于DWI-PWI匹配患者，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表5。

表5 超急性期組DWI-PWI匹配與DWI-PWI不匹配患者溶栓治療后15 dNIHSS評分及預(yù)后比較Table 5 Comparison of NIHSS score after thrombolytic therapy and prognosis between DWI-PWI matched and DWI-PWI mismatched patients in hyperacute group

圖2 超急性期組DWI-PWI匹配與DWI-PWI不匹配患者的影像學檢查結(jié)果Figure 2 Imaging findings of DWI-PWI matched and DWI-PWI mismatched patients in hyperacute group

2.5 梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標對超急性期腦梗死的診斷價值 ADC、rCBV、rCBF、MTT、TTP診斷超急性期腦梗死的AUC分別為0.841〔95%CI（0.780，0.903）〕、0.859〔95%CI（0.803，0.916）〕、0.873〔95%CI（0.821，0.926）〕、0.725〔95%CI（0.646，0.804）〕、0.783〔95%CI（0.711，0.855）〕，見圖3、表6。

表6 DWI、PWI檢查指標對超急性期腦梗死的診斷價值Table 6 Value of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise in diagnosing hyperacute cerebral infarction

圖3 梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標診斷超急性期腦梗死的ROC曲線Figure 3 ROC curve of examination indexes of DWI and PWI of infarct zise for diagnosing hyperacute cerebral infarction

2.6 梗死區(qū)DWI、PWI檢查指標對超急性期腦梗死患者預(yù)后的預(yù)測價值 ADC、rCBV、rCBF、MTT、TTP預(yù)測超急性期腦梗死患者預(yù)后的AUC分別為0.860〔95%CI（0.777，0.943）〕、0.815〔95%CI（0.721，0.909）〕、0.826〔95%CI（0.732，0.920）〕、0.673〔95%CI（0.552，0.795）〕、0.677〔95%CI（0.556，0.798）〕，見圖4、表7。

表7 DWI、PWI檢查指標對超急性期腦梗死患者預(yù)后的預(yù)測價值Table 7 Value of examination indexes of DWI and PWI in predicting prognosis of patients with hyperacute cerebral infarction

圖4 DWI、PWI檢查指標預(yù)測超急性期腦梗死患者預(yù)后的ROC曲線Figure 4 ROC curve of examination indexes of DWI and PWI in predicting prognosis of patients with hyperacute cerebral infarction

3 討論

腦梗死溶栓治療的病理生理學機制是挽救缺血半暗帶，一般認為在不可逆梗死灶周圍存在未完全梗死的缺血半暗帶，腦梗死發(fā)病后3～6 內(nèi)進行溶栓治療可以挽救缺血半暗帶，恢復(fù)其血流灌注，改善神經(jīng)功能，減少偏癱的發(fā)生［10-11］。但如果腦梗死發(fā)病時間＞6 h，則缺血半暗帶神經(jīng)元將發(fā)生凋亡。

DWI在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用較為廣泛，其原理是不同組織中水分子彌散梯度存在差異，表現(xiàn)為DWI信號強度差異。腦梗死早期，血-腦脊液屏障受損，能量代謝被破壞，水鈉轉(zhuǎn)運離子泵發(fā)生障礙，腦細胞從細胞外間隙吸收大量水分，進而導致細胞內(nèi)外水分子彌散特征改變，梗死灶水分子彌散受限，ADC降低，DWI表現(xiàn)為顯著高信號［12-13］，本研究結(jié)果與其一致。既往研究表明，DWI鑒別診斷超急性期與急性期腦梗死的靈敏度為88%～100%、特異度為85%～100%，優(yōu)于常規(guī)T1WI、T2WI，故DWI可作為診斷超急性期腦梗死的必查序列［14-15］。本研究結(jié)果顯示，ADC診斷超急性期腦梗死的AUC為0.841，最佳截斷值為0.47，其靈敏度為87.18%、特異度為67.95%；ADC預(yù)測超急性期腦梗死患者預(yù)后的AUC為0.860〔95%CI（0.777，0.943）〕，最佳截斷值為0.38，其靈敏度為81.58%、特異度為75.00%。本研究中ADC對超急性期腦梗死的診斷價值稍低于上述研究的原因可能與統(tǒng)計偏倚有關(guān)。

PWI是一種功能成像技術(shù)，其利用對比劑在血管中的首過效應(yīng)觀察血流動力學改變，可反映組織的血流灌注情況［16］。本研究結(jié)果顯示，急性期組和亞急性期組患者梗死區(qū)rCBV、rCBF大于超急性期組，梗死區(qū)MTT、TTP短于超急性期組；亞急性期組患者梗死區(qū)rCBV、rCBF大于急性期組，梗死區(qū)MTT、TTP短于急性期組，提示超急性期腦梗死患者梗死區(qū)血容量降低、血流量增大、對比劑灌注時間延遲，與AMUKOTUWA等［17］研究報道一致；且溶栓治療后，超急性期組患者梗死區(qū)rCBV、rCBF大于溶栓治療前，梗死區(qū)MTT、TTP短于溶栓治療前，提示超急性期腦梗死患者行溶栓治療有效［18］。本研究結(jié)果顯示，梗死區(qū)rCBV、rCBF、MTT、TTP診斷超急性期腦梗死的AUC分別為0.859、0.873、0.725、0.783，其預(yù)測超急性期腦梗死患者預(yù)后的AUC分別為0.815、0.826、0.673、0.677。

近年來，腦梗死DWI-PWI不匹配研究成為熱點，一般認為DWI顯示缺血核心病灶，PWI顯示缺血核心病灶+缺血半暗帶，DWI-PWI不匹配意味著患者存在大面積的缺血半暗帶。研究發(fā)現(xiàn)，超急性期腦梗死患者DWI-PWI不匹配居多，隨著病情進展，缺血半暗帶發(fā)生動態(tài)改變，DWI-PWI逐漸匹配，提示不可逆梗死灶擴大［19］。本研究結(jié)果顯示，超急性期組DWI-PWI不匹配患者溶栓治療后15 d NIHSS評分低于DWIPWI匹配患者，預(yù)后優(yōu)于DWI-PWI匹配患者，提示DWI-PWI不匹配的超急性期腦梗死患者溶栓治療效果更好。

綜上所述，ADC、rCBV、rCBF對超急性期腦梗死具有一定診斷價值，對超急性期腦梗死患者預(yù)后具有一定預(yù)測價值；且DWI-PWI不匹配患者溶栓治療效果、預(yù)后更好。

作者貢獻：王朝剛進行文章的構(gòu)思與設(shè)計；王朝剛、張曉曼、李兆妍、徐遠杰、范建江進行研究的實施與可行性分析；張曉曼、李兆妍、徐遠杰進行數(shù)據(jù)收集、整理、分析；李兆妍、徐遠杰、范建江進行結(jié)果分析與解釋；王朝剛、張曉曼負責撰寫、修訂論文，負責文章的質(zhì)量控制及審校，并對文章整體負責、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。