动态磁敏感对比增强磁共振成像对进展性卒中的脑灌注机制研究

钱晶晶，吴卿杰，陆忠烈，张晓玲，刘 虎，马勤卫

（嘉兴市第二医院，浙江 嘉兴 314000）

进展性卒中指卒中发生72 h[1]内神经功能缺损症状逐渐进展或呈阶梯式加重，是多种原因、多种机制共同参与的复杂状态，是影响脑卒中患者预后的一个特殊类型，常造成患者严重而持久的神经功能缺损，使卒中病死率增加4倍以上[2]，其发病率为29%～37%[3-4]，致死率和远期致残率较高，掌握其临床特点和发病原因、早期预测其神经功能恶化是治疗成功的关键。

急性脑梗死最有效的治疗方法是超早期溶栓。它可直接溶解血栓，恢复血供，挽救濒死的脑组织。尽早对脑梗死的位置、大小、组织代谢、血供等情况提供一个明确的信息来指导溶栓治疗，显得尤为重要。磁共振灌注成像中的动态磁敏感对比增强（Dynamic susceptibility contrast，DSC）能够提供血流动力学信息，反映脑组织血流动力学异常灌注情况，对判断急性脑梗死患者早期缺血性改变有重要临床价值。以往研究中，利用脑血流量的值来预测哪些受损的脑组织最终会形成梗死灶，目前尚无统一结论。本研究拟探讨进展性卒中病情进展前或进展期内脑血流灌注参数的变化，以便临床医师尽早对病情预后做出判断，从而早期制定有效的治疗方案，控制病情发展，减小病情进展对患者神经细胞损伤的范围及程度，从而改善预后。

1 资料和方法

1.1 病例选择

2012年6月—2014年12月嘉兴市第二医院神经内科收治的急性脑卒中患者60例。本研究已获得被试者知情同意，均签署知情同意书，并经浙江省嘉兴市第二医院伦理委员会批准。

1.2 研究对象

进展性脑卒中组24人；同期住院的非进展性脑卒中组36人。

1.2.1 分组标准

在入院时（即发病24 h内）及入院48 h内（发病72 h内）应用NISS量表进行神经功能评分。分组：发病72 h内病情逐渐进展或呈阶梯式加重，NISS评分增加2分或以上者确诊为进展性卒中，纳入进展组；否则纳入非进展组。

1.2.2 入选标准

①急性单侧脑梗死患者（符合1995年中华医学会第4次全国脑血管学术会议修订的诊断标准）；②发病在24 h以内；③经常规MRI检查排除脑出血；④首次发病或再次发病无既往遗留症状；⑤无慢性心肝肾功能不全、昏迷、精神病患者；⑥无体内金属植入物及其它MRI检查禁忌者；⑦无外伤、手术、脑肿瘤、感染、代谢性脑病及其它神经系统疾病等病史；⑧无过敏体质。

1.3 实验方法

24 h内发病的脑卒中患者，入院时首先给予NISS评分，然后进行常规MRI+T2-FLAIR+DWI+MRA扫描排除急性脑出血，明确为急性脑梗塞者进行DSC-MRI扫描，发病72 h内病情加重，NISS评分增加2分或以上者归入进展组，未加重者归入非进展组。其中，利用3D-TOF-MRA排除对侧大脑半球有大动脉狭窄的患者，使各患者的半定量参数rCBF具有可比性。

1.4 扫描方法

采用GE Signa 1.5T磁共振扫描系统，使用8通道相控阵头线圈。T1WI：TE=Min full，TR=2 000 ms，Slice thicking=6.0 mm，Spacing=2.0 mm，Slices=17，时间 78s。T2WI：TE=90ms，TR=3000ms，Slice thicking=6.0 mm，Spacing=2.0 mm，Slices=17， 时间 54 s。DWI：TR=4500ms，TE=Min full，Slice thicking=6.0mm，Spacing=2.0 mm，Slices=17， 时间 18 s。3D-TOFMRA：TOF-SPGR TR=21 ms，TE=Min full，Flip angle=20°，Bandwidth=15.63，Slice thicking=1.4 mm，Overtap Locs=8，Locs per Slab=32，时间 156 s。PWI：采用GR-EPI T2*序列，连续扫描50次，在第5次扫描后立即用高压注射器20号头皮针经肘前臂正中静脉注射Gd-DTPA 20 mL，速率为4 mL/s，其参数分别为 TR=1 600 ms，TE=30 ms，Fov=24 cm，Slice thicking=6.0，Spacing=2.0，Matrix Freq×Phase=128×128，NEX=1，Flip angle=90°，Slices=16，扫描时间 80s。

1.5 图像后处理

将PWI图像传输到GE公司SUN ADW 4.3 Advantage工作站，利用Functool 2.0版软件中的Brainstat模块进行分析，得到脑灌注参数图，包括脑血流量（Cerebral blood flow，CBF）、脑血容量（Cerebral blood volume，CBV）、对比剂平均通过时间（Mean transit time，MTT）和灌注达峰时间（Time to peak，TTP）。将时间-信号强度曲线转化为时间-对比剂浓度曲线，获得部分血流动力学参数，对灌注异常区域进行分析，并与DWI进行比较，确定梗死中心区及缺血半暗带，分别取梗死灶中央及周围作为感兴趣区（ROI），用镜像方法分别测量梗死侧和对侧相应区域的CBF、CBV、MTT、TTP值，自身对照，计算患侧与对侧灌注参数的相对值。灌注分析各参数对应的伪彩图及时间-强度曲线见图1。

1.6 统计方法

采用SPSS 17.0软件，对进展组和非进展组的梗死灶中央及周围 CBF、CBV、MTT、TTP进行正态性和方差齐性检验后分别进行两独立样本均数比较的t检验，当P<0.05时两组间的差异有统计学意义。将病变区CBF、CBV值分别除以正常对照侧相应值，得出比值 rCBF（Relative cerebral blood flow）、rCBV（Relative cerebral blood volume），测量梗死侧和对侧MTT、TTP值，计算MTT延迟值和TTP延迟值 TI（Peak time delay）（梗死侧-对侧）。

2 结果

两独立样本均数比较的t检验，进展组病灶中心与对侧 CBF、CBV、MTT、TTP差异均有统计学意义，并且病灶中心CBF、CBV较对侧明显降低，MTT、TTP较对侧延长；非进展组病灶中心与对侧CBF、CBV、MTT、TTP差异均有统计学意义，并且病灶中心CBF、CBV较对侧降低，MTT、TTP较对侧延长。进展组与非进展组病灶中心rCBF、MTT延迟值、TI之间差异均无统计学意义，rCBV差异有统计学意义（P<0.05）（表1～3）。

表1 进展组病灶中心与对侧灌注参数比较

表2 对照组病灶中心与对侧灌注参数比较

表3 进展组与非进展组病灶中心灌注参数比较

本研究进展组共24例，病灶中心CBF均下降，其中rCBF<0.5共23例，包含0.21.63共18例；TTP增加22例，TTP下降2例，其中TI>4 s共19例。非进展组共36例，病灶中心CBF均下降，其中rCBF<0.5共31例，0.21.63共26例；TTP增加31例，TTP下降4例，其中TI>4 s共29例。

进展组及非进展组病灶周围相对正常区域灌注参数分析后可归纳为4种类型（图2～5）：①灌注不足，MTT明显增加，局部CBV下降，局部CBF明显下降；②侧支循环信息，MTT增加，局部CBV增加或尚可；③血流再灌注，MTT下降或正常，局部CBV增加，局部CBF正常或轻度增加；④过度灌注信息，局部CBV显著增加，局部CBF显著增加。其中，进展组中灌注不足21例，严重灌注不足（即rCBF<0.5、MTT增加>1.63、TI>4 s）11例，侧支循环形成1例，血流再灌注1例，过度灌注1例；非进展组中灌注不足13例，严重灌注不足无，侧支循环形成11例，血流再灌注7例，过度灌注5例。

图1 灌注分析各参数对应伪彩图及时间-强度曲线。图1a：CBV；图1b：CBF；图1c：MTT；图1d：TTP；图1e：时间-强度曲线。Figure 1. The corresponding parameters of pseudo color map about perfusion analysis and the time intensity curve.Figure 1a:CBV;Figure 1b:CBF;Figure 1c:MTT;Figure 1d:TTP;Figure 1e:the time intensity curve.

图2 病灶周围相对正常区域灌注参数分析。灌注不足。图2a：首次DWI，右侧额、顶叶、右侧脑室旁大面积梗死。图2b：复查DWI，右侧大脑脚发生新近脑梗死。图2c：PWI，标记1（实线箭头）与对侧标记2（虚线箭头）比较，rCBF<0.5，CBV下降，MTT延迟>1.63，TI>4 s，可能进展为梗死。图2d：时间-强度曲线可见标记1曲线下面积较标记2减小，提示灌注减少。图2e：DWI，左侧额、颞叶皮层及皮层下、左侧岛叶新近脑梗死。图2f：标记1（虚线箭头）左侧尾状核与对侧标记2（实线箭头）比较，CBF下降，CBV下降，MTT、TTP增加，提示灌注不足。图2g：时间-强度曲线可见标记1曲线下面积较标记2减小，提示灌注减少。Figure 2. The analysis of perfusion parameters about the relative normal regional around lesions.Hypoperfusion.Figure 2a:The finding of DWI in the first time:the right side of the frontal,parietal,beside the right ventricle are shown the large area of infarction.Figure 2b:The finding of DWI for the second time after several days,the right side of the cerebral peduncle is shown new cerebral infarction.Figure 2c:PWI,The comparison between mark 1(solid arrow)and the contralateral mark 2(dotted arrow),rCBF<0.5,CBV dropped,MTT delayed>1.63,TI>4 s,may progress to infarction.Figure 2d:The time intensity curve is shown the area of the mark 1 under the curve lower than the mark 2,which prompted the perfusion of mark 1 decreasing.Figure 2e:The finding of DWI.The left frontal and temporal lobe cortex and subcortical,the left side of the island are shown new cerebral infarction.Figure 2f:The comparison between the mark 1(dotted arrow)on the left side of the caudate nucleus and the contralateral mark 2(solid arrow),determined CBF and CBV,increased MTT and TTP,which prompt hypoperfusion.Figure 2g:The time intensity curve is shown the area of the mark 1 under the curve lower than the mark 2 decrease,which prompted the perfusion of the mark 1 decreasing.

3 讨论

急性脑梗死是临床最常见的脑血管疾病之一。脑血流灌注下降、脑组织功能代谢变化、形态学变化，是脑缺血发展的病理生理过程。由于第2个阶段是脑缺血可恢复期，因此在脑缺血研究中尤为重要。各种原因所致的CBF下降达到一定程度并超过一定时限后，均可导致供血区神经细胞发生缺血性梗死。本研究运用DSC-MRI技术，获取进展性卒中及非进展性卒中患者的部分血流动力学参数进行分析，初步探讨进展性卒中患者脑梗死前期的脑灌注机制。

图3～5 病灶周围相对正常区域灌注参数分析。图3：侧支循环信息。图3a：DWI，左侧额、颞叶皮层及皮层下、左侧岛叶新近脑梗死。图3b：标记3（虚线箭头）左侧豆状核与对侧标记4（实线箭头）比较，MTT增加，局部CBV增加或尚可。图3c：时间-强度曲线（第2组）可见标记3曲线下面积较标记4增大，由于侧支循环形成，灌注增加。图4：血流再灌注。图4a：首次DWI，右侧额、顶叶及右侧脑室旁大面积梗死。图4b：复查DWI，右侧胼胝体膝部新近脑梗死。图4c：标记1（实线箭头）右侧胼胝体膝部与对侧标记2（虚线箭头）比较，CBF轻度增加，CBV增加，MTT下降，TTP下降，提示血流再灌注，新发梗死灶可能为再灌注损伤所致。图4d：时间-强度曲线可见标记1曲线下面积较标记2增大，由于血流再灌注，因此灌注增加。图5：过度灌注信息。图5a：首次DWI，右侧额、顶叶及右侧脑室旁大面积梗死。图5b：复查DWI，右侧尾状核新近脑梗死。图5c：标记3（实线箭头）右侧尾状核与对侧标记4（虚线箭头）比较，CBF增加，CBV增加，MTT轻度下降，TTP轻度下降，提示过度灌注，新发梗死可能为再灌注损伤所致。图5d：时间-强度曲线（第1组）可见标记3曲线下面积较标记4增加，由于过度灌注，灌注增加。Figure 3～5. The analysis of perfusion parameters about the relative normal regional around lesions.Figure 3:Collateral circulation information.Figure 3a:The finding of DWI.The left frontal and temporal lobe cortex and subcortical,the left side of the island are shown new cerebral infarction.Figure 3b:The comparison between the mark 3(dotted arrow)on the left side of the lentiform nucleus and the contralateral mark 4(solid arrow),determined by MTT,local CBV rose or fair.Figure 3c:The time intensity curve(group 2)is shown the area of the mark 3 under the curve higher than the mark 4,which was contributed by the formation of collateral circulation and increasing perfusion.Figure 4:The blood reperfusion.Figure 4a:The finding of DWI in the first time,the large area of infarction by the right frontal,parietal,and the right ventricle.Figure 4b:DWI reviews,the right side of the corpus callosum knee is shown new cerebral infarction.Figure 4c:The comparison between the mark 1(solid arrow)on the right side of the corpus callosum knee and the contralateral mark 2(dotted arrow),a slight increased in CBF,increased,CBV determined by MTT dropping,TTP decreased,which prompted blood reperfusion.New infarction may be caused by reperfusion injury.Figure 4d:The time intensity curve is shown the area of the mark 1 under the curve higher than the mark 2,duing to the blood reperfusion,thus increasing perfusion.Figure 5:Excessive perfusion information.Figure 5a:DWI for the first time,large area of infarction in the right side of the frontal,parietal and beside the right ventricle.Figure 5b:DWI reviews,the right caudate nucleus is shown new cerebral infarction.Figure 5c:The comparison between the mark 3(solid arrow)on the right side of the caudate nucleus and the contralateral mark 4(dotted arrow),CBF and CBV increased,determined by MTT and TTP mild declining,which prompted excessive perfusion.New infarction may be caused by reperfusion injury.Figure 5d:The time intensity curve(group 1)is shown the area of mark 3 under the curve lower than the mark 4,duing to excessive perfusion,and increasing perfusion.

3.1 识别严重灌注不足可能发展为脑梗死的区域

Rohl等[5]指出 rCBF<0.59+MTT>1.63，若不给予治疗，半暗带将进展为梗死，0.24 s，提示血流动力学衰竭。本研究统计结果显示进展组及非进展组梗死区中心共同点为CBF、CBV下降，MTT增加，TTP增加，提示灌注不足，且两组梗死中心大部分脑组织rCBF<0.5，MTT 增加>1.63，TI>4 s， 结合 Rohl等的研究结果考虑严重灌注不足，可推断它们可能是半暗带发展为梗死的相关危险因素。另外，本研究结果显示病灶周围相对正常区域，进展组中灌注不足21例，严重灌注不足（即 rCBF<0.5、MTT 增加>1.63、TI>4 s）有11例。根据以上结论推断，这些区域若不给予任何干预也可能发展为梗死，若早期积极及时治疗，该缺血半暗带可挽救，可能最终减少梗死的区域，而对照组中未发现rCBF<0.5、MTT增加>1.63及TI>4 s的病例，该缺血区域脑组织进展为梗死的可能性较小。

3.2 分析微循环异常灌注类型

本研究结果中病灶周围相对正常区域DWI上未见明显异常信号，而DSC-MRI参数显示存在灌注异常的，可认为该区域为缺血半暗带。统计结果显示进展组及非进展组病灶周围相对正常区域，即DSC-MRI与DWI不匹配区域灌注参数分析可分为4 种情况（图2～5）：①灌注不足，MTT 明显增加，局部CBV下降，局部CBF明显下降；②侧支循环信息，MTT增加，局部CBV增加或尚可；③血流再灌注，MTT下降或正常，局部CBV增加，局部CBF正常或轻度增加；④过度灌注信息，局部CBV显著增加，局部CBF显著增加。其中，进展组病灶周围相对正常区域灌注类型主要为灌注不足，而非进展组包括以上4种。

PWI与DWI非匹配区即缺血半暗带，它是具有存活能力，但也有缺血、梗死危险的区域，如立即给予干预，如动、静脉溶栓，恢复血供，可挽救缺血半暗带的组织活力，而早期溶栓治疗需要确定有效时间窗。时间窗是目前影响溶栓治疗人选的主要因素，不同患者存在着巨大的个体差异。挽救缺血脑组织的时间窗更取决于充分的侧支循环和代谢状态，每个个体均有对干预治疗自己的潜在有效的时间窗。本研究结果提示我们可以通过DSC-MRI技术对灌注异常脑组织进行分型，探讨其病理生理机制，从而及时采用相应的治疗策略。

本研究DSC-MRI参数分析提示低灌注区域，为尤其严重缺血但还有可逆机会的区域，给予积极溶栓治疗，最终半暗带组织可能被挽救，其中部分患者，如侧支循环形成区域即使发病时间超过6 h，溶栓治疗仍有效果，而参数分析提示血流再灌注及过度灌注区域若给予溶栓治疗，治疗效果不佳，甚至可能进一步造成过度再灌注损伤。因此，在发现局部脑组织微循环异常的早期通过DSC-MRI技术对缺血半暗带区域灌注类型进行分析，明确中央梗死灶及缺血半暗带范围及程度，缺血脑组织的侧支循环和代谢状态，从而把握干预治疗潜在有效的个体时间窗以及采用相应的治疗策略，可提高治疗效果，改善预后。

可见，DSC-MRI的应用，将脑梗死后超早期影像学研究提前到脑梗死前期进行，可多方面提供超急性脑梗死前期病理生理信息，指导临床治疗。①有效评价脑梗死后的缺血范围和程度，确定可逆性缺血半暗带，识别严重灌注不足可能发展为脑梗死的区域，提示临床进行积极干预。②分析微循环异常灌注类型，便于有效把握溶栓时间窗及制定个体化治疗方案，预防和减少最终脑梗死的发生。

随着MRI新技术的成熟与研究的进一步深入，对超急性脑梗死的诊断及缺血半暗带的代谢与超微形态学研究将进一步完善。另外，可以进一步运用DSC-MRI和DWI对梗死体积进行预测，指导治疗、判断预后，不再拘泥于整体发病时间限制，可更有效地根据病人的具体情况来选择治疗方案及评价疗效，对临床治疗将有重要意义及广阔的前景。

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