动脉自旋标记技术在评估缺血性脑卒中患者脑血流量中的应用 | ![]() |
缺血性脑卒中占脑卒中的65%~80%[1]。脑细胞一旦坏死便不可再生,因此,脑卒中致死、致残率高,常导致患者生活质量降低。若能在脑梗死前期提前发现,及时干预治疗,可降低缺血性脑卒中的发生率。目前,对脑梗死的诊断多为定性诊断,且均在脑梗死后发现。自旋标记技术(ASL)能测出局部脑组织的脑血流量(CBF)值,并根据CBF值判断该区域大脑是否存在血流灌注异常,及时干预,避免脑梗死发生。本研究探讨ASL对CBF的评估能力,以期为提高对脑梗死前期诊断率提供帮助。
1 资料与方法 1.1 一般资料选择我院2016年4—9月收治的缺血性脑卒中患者21例,均行MRI检查。其中男15例,女6例;年龄31~86岁,平均(59.51±5.33)岁。DWI高信号证实脑卒中19例,其中急性脑卒中(发病 < 3 d)6例,亚急性脑卒中(发病 < 2周)13例。短暂性脑缺血发作(transinent ischemi attack,TIA)2例。所有患者检查前均签署知情同意书。
1.2 纳入及排除标准① TIA组标准,TIA发作者,排除既往大面积脑梗死或处于脑梗死恢复期、脑出血。②脑卒中组标准,为急性期(< 3 d)和亚急性期(< 2周)的缺血性脑卒中患者。排除大面积脑梗死、脑梗死恢复期、脑出血、体内装有金属异物、有幽闭恐惧症、安装心脏起搏器及支架者。
1.3 仪器与方法采用GE Discovery 750 3.0 T MRI扫描仪、头颅专用的32通道线圈。患者取仰卧位,头先进,耳内塞棉花球。采集图像包括T1WI、T2WI、FLAIR、DWI、ASL、3D-T1和3D-TOF-MRA序列图像,扫描基准线为前后联合连线水平。扫描参数:轴位T1 FLAIR TR 1 902 ms,TE 24 ms,层数16,层厚6 mm,层距2 mm,FOV 24 cm×24 cm,NEX为1,矩阵320×224。轴位T1WI TR 9 000 ms,TE 128 ms,层数16,层厚6 mm,层距2 mm,FOV 24 cm×24 cm,NEX为1,矩阵256×256。DWI TR 3 800 ms,TE 1 ms,层数16,层厚6 mm,层距2 mm,FOV 24 cm× 24 cm,NEX为1,矩阵160×160。3D-ASL TR 4 938 ms,TE 10.5 ms,层厚4 mm,FOV 24 cm×24 cm,NEX为3,矩阵320×224。3D-T1 TR 8.2 ms,TE 3.2 ms,层厚1.2 mm,FOV 24 cm×24 cm,NEX为1,矩阵256×256。3D-TOF-MRA:TR 21 ms,TE 2.5 ms,层厚1.4 mm,FOV 22 cm×19 cm,NEX为1,矩阵320×256。
1.4 图像分析运用ADW 4.6后处理工作站、Funtool软件,自动生成ASL-CBF伪彩图像,利用3D-T1序列与伪彩图像相匹配,观察图像,取病灶最大平面,人工手动勾画出与灌注异常区域一致的ROI,由软件自动测量ROI的CBF值。测量时应尽可能避免大血管、脑沟池及脑室等结构,由2位有经验的诊断医师对所得的CBF、DWI及MRA图像进行分析。
1.5 统计学方法采用SPSS 21.0软件分析所得数据,计量资料以x±s表示。病灶中心区和对侧相应区域两侧CBF值比较行配对t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果脑卒中19例(图 1,2),其中血管正常4例,颈内动脉狭窄、闭塞硬化4例,大脑前动脉狭窄2例,大脑中动脉狭窄闭塞9例。TIA 2例(图 3)。
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图 1 男,64岁,急性脑卒中 图 1a DWI示右侧额顶叶斑片状高信号影 图 1b,1c 自旋标记技术-脑血流量图(ASL-CBF)及ASL与3D-T1匹配图像,ASL可见右侧额顶叶灌注较左侧明显减低 图 1d MRA示右侧大脑中动脉远段以及右侧前交通动脉局部血管血栓形成,管腔狭窄(箭头) 图 2 男,50岁,亚急性脑卒中 图 2a DWI示右侧侧脑室旁大片稍高信号影 图 2b,2c ASL-CBF及ASL与3D-T1匹配图像,ASL可见右侧半卵圆区较左侧灌注明显减低 图 2d MRA示右侧大脑中动脉管腔稍细,显影较左侧欠佳(箭头) 图 3 女,48岁,短暂性脑缺血发作 图 3a DWI未见异常表现 图 3b,3c ASL-CBF及ASL与3D-T1匹配图像,ASL示左侧额顶叶白质区灌注较右侧明显减低区 图 3d MRA可见左右侧大脑中动脉M1段血栓形成,管腔狭窄,周围多发小吻合血管(箭头) |
脑卒中病灶中心区的CBF平均值为(24.4±1.81)mL·(min·100 g)-1,对侧相应区的CBF平均值为(38.67±3.07)mL·(min·100 g)-1,差异有统计学意义(P=0.00)。其中17例ASL示病灶面积大于DWI,2例ASL显示病灶面积小于DWI(图 1,2)。
3 讨论脑供血的多少可定量的用CBF。CBF是指一定时间内流经定量脑组织的血流量。一般正常人CBF值为50 mL·(min·100 g)-1。当CBF < 正常人的50%[CBF值=25 mL·(min·100 g)-1]时,即出现临床症状,当CBF>正常人的50%,且又达不到正常时,尽管局部大脑供血不足,但未出现任何临床症状[2]。TIA是颈动脉或椎-基底动脉系统发生短暂性血液供应不足,引起局灶性脑缺血导致突发、短暂性、可逆性神经功能障碍。有学者[3]报道,TIA患者发生脑卒中的概率比普通人显著增加。
ASL是通过标记成像层面的血液从而使自旋弛豫状态发生改变,等被标记血液全部灌注到组织后开始扫描,可得到既包含组织又包含组织内标记血液的图像,叫做标记像。不对成像层面的血液标记进行扫描成像,得到包含组织和组织内未标记血液的图像,称为非标记像。标记像和非标记像之间的差值为灌注像,即CBF图[4]。ASL不仅可反映大脑血流动力学状态,分析大脑血流灌注的情况,还可定量评估CBF。ASL不仅能显示大脑灰质和白质的灌注不同,还能显示脑卒中和TIA患者缺血区与正常区域的血流灌注不同,有利于确定病灶的部位和大小[5]。有学者[6]报道,30例缺血性脑卒中患者分别行动态磁敏感对比增强灌注成像(DSC-PWI)和ASL扫描,两者结果比较,具有一致性。但PWI-CBF比ASL-CBF显示的面积小,可能是由于ASL以自体血为示踪剂,磁化标记的质子T1非常短,导致延迟的动脉易被采集[7-8]。也有学者[9]研究表明,ASL测量正常人的CBF值与PET脑血流灌注成像所测量的CBF值具有很强的一致性,并认为两者在评估血流灌注是否异常方面的准确性相同。
本研究灌注异常区CBF平均值为(24.42±1.81)mL·(min·100 g)-1,对侧为(38.67±3.07)mL·(min·100 g)-1,两者比较差异有统计学意义(P < 0.05)。这可能是由于灌注异常区脑细胞缺血坏死,CBF值较健侧明显降低[10]。生理学研究[11]认为正常CBF值>50 mL·(min·100 g)-1;当CBF值< (18±2)mL·(min·100 g)-1时,脑血氧供应水平较低,脑细胞损害具有可逆性。当CBF为(10±2)mL·(min·100 g)-1时,脑细胞已发生水肿、坏死,坏死不可逆[12]。ASL所测量的CBF值与大脑的生理CBF虽存在不同,但ASL可反映脑血流的状态,与CBF的高低具有明确的匹配关系,根据大脑左右两侧的对比可反映出脑血流灌注是否存在异常。
本研究中,17例病灶在DWI上的面积比ASL灌注异常区面积小,说明这些区域的血供降低,但脑细胞还能代偿存活,未发生缺血、缺氧坏死,即缺血半暗带(ischemic penumbra,IP)[13]。本研究17例存在IP,而根据MRA显示的血管狭窄对溶栓进行评估是不准确的,即使血管硬化狭窄,但也可能有丰富的侧支循环提供大脑的供血,所以血管狭窄未必会引起脑细胞缺血、缺氧坏死。若MRA显示局部有硬化、狭窄、闭塞,对应的ASL显示的CBF值降低,且CBF降低区的面积>DWI的面积,则说明存在IP,可进行溶栓治疗;若ASL显示的CBF值无变化甚至增加,且CBF降低区的面积≤DWI的面积,则说明不存在IP,不能进行溶栓治疗,否则有可能导致脑出血。本研究2例亚急性期脑卒中ASL所显示的面积比DWI上的小,考虑原因是脑卒中发生后,及时的治疗、溶栓再通及侧支循环形成导致的再灌注,使得局部CBF逐渐增加,且IP开始减少,而缺血坏死的脑细胞和周围血管源性水肿在DWI上仍表现为高信号,从而导致DWI面积大于ASL,此时若进行溶栓治疗,则脑出血的可能性增加。因此,ASL联合DWI和MRA提高了脑卒中的诊断和早期治疗的准确性,有助于治疗方案的选择,尤其是有助于判断是否进行溶栓。
本研究的不足:由于急性脑卒中发病时间短,很难在有效时间内监测到,因此本研究的样本量较少,且TIA仅2例,无法通过大样本数据预测具体的CBF临界值。部分患者已进行治疗干预,对研究结果可能会有一定影响。
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