弥散加权成像不同b值对急性脑梗死ADC变化趋势的分析

陈一鸣，刘　阳，任　何，梅秀婷，周培华△

(1.重庆市中医院放射科　400021；2.重庆医药高等专科学校药学院　400030)



弥散加权成像不同b值对急性脑梗死ADC变化趋势的分析

陈一鸣1，刘阳2，任何1，梅秀婷1，周培华1△

(1.重庆市中医院放射科400021；2.重庆医药高等专科学校药学院400030)

目的探讨急性脑梗死患者弥散加权成像(DWI)不同b值下表观弥散系数(ADC)值的变化趋势。方法选取急性脑梗死患者为病例组，健康志愿者为对照组，使用5个不同的弥散梯度，即b=200、400、600、800、1 000 s/mm2对20例急性脑梗死患者及20例健康志愿者进行DWI扫描，测量不同b值下的ADC值。使用单因素方差分析对两组ADC值进行统计学分析。结果在5个不同b值下，病例组ADC值分别为0.64、0.59、0.55、0.47、0.41，对照组ADC值分别为1.04、0.99、0.92、0.85、0.78；两组差异具有统计学意义(P<0.01)，且随着b值升高，ADC值具有降低趋势(P<0.01)。结论急性脑梗死患者ADC值明显降低；DWI不同b值下ADC值不同，二者呈负相关。

脑梗死；磁共振成像，弥散；b值；表观弥散系数

磁共振弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI) 是常用的功能成像手段之一，对分子运动具有高度敏感性[1]，在反映活体组织功能状态方面，具有无创、直观、快速的优点，因此成为临床上最为常用的功能成像序列。表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值的测定是评价脑缺血性疾病的一个重要指标，而扩散敏感系数(b值)能影响扩散权重程度,使ADC发生变化[2]。本文将急性脑梗死患者与健康志愿者进行对照研究，探讨不同b值对ADC值的影响趋势以及规律。

1　资料与方法

1.1一般资料选取重庆市中医院2014年4月至2015年4月进行磁共振扫描，并被诊断为急性或超急性脑梗死的患者20例，其中男9例，女11例，年龄55～87岁，平均67.5岁。另外对20例志愿者进行磁共振扫描，分别取双侧基底节、放射冠、桥脑共6个点位，计算其平均值。

1.2方法采用德国Siemens 1.5T磁共振扫描仪，应用头部正交线圈，受检者取仰卧位，扫描范围自颅底至颅顶。所有研究对象均进行常规T1WI、T2WI、FLAIR序列，DWI采用SE/EPI序列，采取轴位扫描，层厚4 mm，层距1 mm。扩散梯度同时取前后、左右、头脚3个方向，b值分别取200、400、600、800、1 000 s/mm2，参数TR 3 300 ms，TE 97 ms，矩阵128，FOV 230 mm，NEx 2，扫描时间51 s。ADC图由机器自配软件自动生成，ADC值在ADC图上直接测量。

1.3图像分析急性脑梗死患者ADC值测定感兴趣区(region of interest，ROI)选用病灶最大层面，然后选取病灶中心，避开血管和脑沟测定ADC值。健康志愿者选取双侧基底节区、放射冠区、桥脑6处急性脑梗死常见位置，测得ADC值后取平均值。

1.4统计学处理采用SPSS11.0进行统计分析，两组ADC值在方差齐性检验后采用单因素方差分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结　　果

2.1病例组共纳入20例患者，发现20个病灶，其中基底节区9例，放射冠区5例(同时累及基底节及放射冠病灶以病灶主体所在位置为准)，大脑半球3例，桥脑3例。20例患者均在发病6～12 h内进行磁共振检查，在DWI上显示为不同程度的高信号，ADC图上显示为低信号，阳性率为100%，而且DWI上病灶的功能定位与患者临床症状、体征相符，见图1。

2.2对照组纳入20例健康志愿者，无神经系统症状，男10例，女10例，平均年龄42岁。磁共振图像上均未发现异常信号。

A:b=200 s/m2;B:b=400 s/m2;C:b=600 s/m2;D:b=800 s/m2;E:b=1 000 s/m2。

图1右侧基底节区急性脑梗死磁共振图像

2.3ADC值比较b=200、400、600、800、1 000 s/mm2时病例组及对照组ADC值见表1。使用单因素方差分析，得出两组ADC值随着b值的升高而逐渐降低，差异具有统计学意义(P<0.01)，见图2。

表1　　5种不同b值下病例组及对照组ADC值比较(×10-3 mm2/s)

图2　　病例组与对照组ADC值随b值升高的变化趋势

3　讨　　论

弥散是分子或质子的微观平移运动，在人体组织中，细胞内水分子扩散的距离和方向反映了水分子在扩散过程中所遇到的各种障碍。弥散是体内重要的物质转运的方式[3]，同时也是反映细胞功能的重要指标。Hahn在1950年首次注意到水分子弥散对磁共振信号的影响,之后Stejskal和Tanner将之发展为可测量的磁共振技术[4]。

磁共振弥散成像是目前在活体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法。在物理学中，分子弥散程度用弥散系数D表示[5]。在活体中,分子弥散受许多生理及病理因素的影响，如血流、脑脊液流动,脉搏搏动和细胞内外的膜状结构等，通常采用综合了上述因素的ADC值来代替D值，虽然ADC值还受到局部磁场均匀性、组织结构的T2信号的影响，但是在目前还是最客观反映D值的参数。在DWI的成像技术中，还涉及b值的设置，通过不同b值两次以上的扩散加权成像即可计算出ADC值。b值是关于外加梯度场(G值)的参数，多数临床所使用的MRI机都是通过增加G值而使b值增大[1]。

在正常颅脑磁共振检查中，李德军等[6]认为，无论灰质还是白质，平均ADC值随着b值的增加而降低。另外在b<1 000之前衰减很快，当b>1 000之后，衰减就变得平缓，故本试验采用的b值为200、400、600、800、1 000 s/mm2。本试验在健康志愿者对照组中测定了临床工作中急性脑梗死最常发生的3个区域，取其平均值，得出的ADC值随b值的变化趋势也与李德军、叶瑞心等[7]的结论一致。

急性脑梗死是临床常见病，降低其致残率、致死率的重要途径是早期诊断，为患者争取治疗的时间窗，挽救缺血半暗带。现在超急性脑梗死的影像诊断，需要经验丰富的影像医师以及需进行复杂操作、分析的脑灌注成像。DWI由于分析简单、直观，是早期诊断急性脑梗死的敏感技术之一[8]，如能找到脑梗死患者b值对ADC值的影响规律，或可使单独使用弥散技术诊断超急性脑梗死成为现实。

现在多数关于脑梗死的弥散实验的结果都认为，在缺血早期，由于细胞外大量水分子进入细胞内，造成细胞外间隙变小，再加上细胞肿胀，细胞外间隙曲度增大，因此，缺血脑组织总的弥散程度减少，ADC值降低[9]。在动物模型和临床研究中,实质弥散在梗死后几分钟到几小时就已显示降低[10]。

本研究中，急性脑梗死患者病灶ADC值，同样有随着b值增加而逐渐降低的趋势，说明无论在正常组织，还是在缺血组织中，ADC值随b值改变的趋势相同。这种趋势是不受脑组织细胞状态影响的，而且这种趋势不仅存在于脑组织中，在腹部脏器[11]、前列腺[12-13]的研究中同样存在。有文献报道，当b值增加时，脑组织的信号衰减偏离单指数曲线，推测这是由于具有不同弥散系数的多种脑组织成分造成的[14-15]。

急性脑梗死患者在不同b值下，ADC值均较正常脑组织呈明显降低；在急性脑梗死及健康志愿者DWI中，不同b值下ADC值不同，且具有显著负相关趋势。

[1]王宏清，杨运俊，陈伟建，等．超急性期脑梗死不同高b值磁共振扩散加权成像的实验研究[J]．中国实用神经疾病杂志，2008，11(7)：41-42．

[2]金辉．张树桐,刘松，等.多b值扩散加权成像对急性期脑梗死的诊断价值探讨[J]．临床放射学杂志，2012，31(8)：1091-1093．

[3]倪建明，沈天真，陈星荣．脑组织ADC值定量研究的影响因素分析[J]．中国医学计算机成像杂志，2005，11(1)：1-5．

[4]何杰，刘怀军，黄勃源，等．正常成人脑组织弥散成像的定量研究[J]．河北医科大学学报，2006，27(4)：267-270,323．

[5]李保权，赵林，李林芳，等．MRI弥散加权成像(DWI)诊断急性、亚急性脑梗死及相关定量参数的应用[J]．脑与神经疾病杂志，2006，14(3)：210-212,186．

[6]李德军，包尚联，马林．不同b值和扩散张量成像导出量的定量关系研究[J]．中华放射学杂志，2004，38(12)：6-10．

[7]叶瑞心,张卫东,梁碧玲.b值强度和数目对脑组织ADC值测定的影响[J].影像诊断与介入放射学,2004,13(1)：3-6.

[8]龙响云，方向军，罗祖孝，等．不同b值对脑扩散加权成像影响的研究[J]．中国现代医学杂志，2011，2(11)：1391-1393．

[9]黄力，王秀河，刘斯润．DWI、ADC图对急性脑梗死诊断的应用及病理生理基础[J]．中国病理生理杂志，2002，18(6)：92-95．

[10]Lansberg MG,Thijs VN,O′brien MW,et al.Evolution of apparent diffusion coefficient,diffusion-weighted,and T2-weighted signal intensity of acute stroke[J].AJNR,2001,22(4):637-644.

[11]史丽静，郭勇，林伟.MR扩散加权成像使用不同b值测量腹部脏器ADC值的比较[J].放射学实践,2008,23(3)：316-319.

[12]张方璟，朱记超，陈燕萍．不同b值时正常前列腺ADC值变化与年龄相关性研究[J]．中国临床医学影像杂志，2015，26(1)：34-37．

[13]杨磊，张凤翔，袁建军，等．3.0 T多b值弥散加权成像在前列腺癌与前列腺良性增生鉴别中的临床应用价值[J]．现代中西医结合杂志，2015，24(27)：3045-3047．

[14]Assaf Y,Cohen Y.Non-mono-exponential attenuation of water and N-acetyl aspartate signals due to diffusion in brain tissue[J].J Magn Reson,1998,131(1):69-85.

[15]王健，钱银锋，杨奇芳，等．多b值DWI鉴别高级别胶质瘤及脑转移瘤[J]．临床放射学杂志，2015，34(10)：1540-1543．

Preliminary study on change trends of apparent diffusion coefficient under different b values of diffusion-weighted imaging in acute cerebral infarction

ChenYiming1，LiuYang2，RenHe1，MeiXiuting1，ZhouPeihua1△

(1.DepartmentofRadiology，ChongqingMunicipalHospitalofTraditionalChineseMedicine，Chongqing400021，China；2.CollegeofPharmacy，ChongqingMedicalandPharmaceuticalCollege，Chongqing400030，China)

ObjectiveTo investigate the change trends of apparent diffusion coefficient(ADC) values under different b values of diffusion-weighted imaging(DWI) in acute cerebral infarction.MethodsThe patients with acute celebral infarction were selected as the experimental group and the normal volunteers as the control group.The 5 different diffusion gradients were used,including b=200 s/mm2，b=400 s/mm2，b=600 s/mm2，b=800 s/mm2and b=1 000 s/mm2.The two pairs of 20 cases of acute cerebral infarction and 20 healthy volunteers were performed the DWI scanning for detecting the ADC value under different b values.The ADC values in the two groups were statistically analyzed by using one-way anova.ResultsIn 5 different b values,the ADC values in the case group was 0.64,0.59,0.55,0.47 and 0.41 respectively,which in the control group were 1.04,0.99,0.92,0.85 and 0.78 respectively,the differences between the two groups were statistically significant,moreover with the b value increase,the ADC value had a decreasing trend(P<0.01).ConclusionThe ADC value in the patients with acute cerebral infarction is significantly decreased,the ADC values are different under different b values of DWI,moreover which shows the significantly negative correlation trend.

brain infarction; diffusion magnetic resonance imaging; b-value; ADC

陈一鸣(1983-)，主治医师,硕士，主要从事头颈影像诊断方面的研究。△

，E-mail:zc8775@163.com。

R743.34

A

1671-8348(2016)20-2775-02

2016-01-08

2016-03-16)

论著·临床研究doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.20.012