缺血性脑卒中的影像学进展

彭秀华，梁宗辉

（上海市静安区中心医院复旦大学附属华山医院静安分院放射科，上海200040）

缺血性脑卒中的影像学进展

彭秀华，梁宗辉

（上海市静安区中心医院复旦大学附属华山医院静安分院放射科，上海200040）

随着影像技术的发展，影像学不仅可进行形态学方面的诊断，而且还可进行脑形态学与功能学的综合诊断。影像学新技术的应用使得缺血性脑卒中的诊断更为准确和快捷。本文就CTPI、DWI、PWI、MRS、动脉自旋标记技术（ASL）等新技术在缺血性脑卒中的应用进展做一综述。

脑缺血；卒中；诊断显像

目前，临床上诊断缺血性脑卒中的方法主要是影像学诊断，如CT和MRI等常规检查脑血管的方法。随着影像学技术的发展，影像学诊断不仅表现在形态学上，已经进入脑形态学与功能学的综合诊断，尤其近年来一些新技术，包括CTPI、DWI、PWI、MRS、动脉自旋标记技术（arterial spin labeling，ASL）等在临床的应用使缺血性脑卒中的诊断更加准确、快捷。本文就急性缺血性脑卒中的影像学研究进展作一介绍。

1 CTPI

CTPI即在静脉注射对比剂的同时，对选定的层面行动态扫描，以获得层面内每一像素的TDC，该曲线的横坐标表示时间，纵坐标代表注射对比剂后增加的CT值，通常所用的对比剂为含碘对比剂。脑CTPI的TDC反映了对比剂在脑组织中浓度的变化，也间接反映了脑组织灌注量的变化。用后处理软件处理CTPI的原始图像，可得到几个重要参数，分别是脑血流量（cerebral blood flow，CBF）、脑血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通过时间（mean transit time，MTT）和达峰时间（transit time to the peak，TTP）。其中CBF代表单位时间内流经脑组织的总血流量；CBV是指ROI内血管（包括毛细血管和大血管）的总容积；对比剂通过局部脑组织所需的平均时间则用MTT表示。因为CT增强扫描所用的碘对比剂基本符合非弥散型示踪剂的要求，所以可根据核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积定律作为CTPI的理论基础。Bivard等［1］报道了CTPI可识别严重的缺血低灌注组织，对梗死区的灌注可估计梗死区组织的最终体积。有学者［2］对103例急性前循环缺血患者行CTPI检查以确定缺血核心区和半影区的阈值，结果显示半影区的阈值是延迟时间≥3 s，而缺血核心区的阈值局部脑血流量（rCBF）≤30%且延迟时间≥3 s。Sporns等［3］对3 011例患者采用A（常规CT）、B（常规CT+随访）、C（常规CT+随访+CTPI）3种模式对大脑后循环缺血情况进行诊断，结果C模式（敏感性76.6%）高于A模式（21.3%）和B模式（43.6%），说明CTPI对大脑后循环缺血病变的诊断更有优势。van der Hoeven等［4］研究也证明CTPI对大脑后循环的缺血区域的诊断更敏感。据报道［5-7］CTPI通过MTT判断梗死部位的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别为88.2%、95.3%、90.9%、93.9%和92.9%。灌注成像技术联合使用，如MTT、CBV和CBF联合可反映缺血区的严重程度［6-10］。然而Biesbroek等［11］系统回顾了1 107例，综合分析得出CTPI诊断敏感性为80%（95%CI：72%～86%），特异性为95%（95%CI：86%～98%）。有学者［12］将CT平扫、CTPI、CTA同时应用，扫描时间比单独应用大大缩短，20 min即可获得脑血流灌注、CT平扫和大脑供血情况的信息，对于病情较急的患者比较适用。Wintermark等［13］研究得出，CBV降低，CBF不变化提示为缺血半暗带；CBV降低，CBF也降低提示为脑梗死。Klotz等［14］研究表明，脑缺血区域的CBF较边缘区域明显减低，根据两侧CBF比值可区分该缺血灶是否可逆。若CBF比值在0.20～0.35为可逆性缺血区，当CBF比值＜0.20时脑组织将无法存活，其中0.20是临界值。对于急性大脑中动脉供血区发生缺血中风的患者，患侧与正常侧的CBF、CBV、MTT对照存在很大差异，其中最敏感的是MTT函数图，CBF和CBV的特异性最高，对预测梗死灶意义较大的则是CBV［15］。Alves等［16］发现，7%患者的CBV异常病灶比后来CT平扫检测的病灶大，76%患者的脑梗死面积小于初始MTT的延长部分。故CTPI能够早期发现脑缺血灶的部位、范围和程度。

2 PWI和DWI

PWI较常用的一种是使用对比剂（Gd-DTPA）快速通过组织时，将引发局部磁敏感性的改变，T2的衰减过程加快，以动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC）灌注成像最常用。其灌注成像基础与CTPI相似，即：局部平均通过时间（rMTT）=局部脑血容量（rCBV）/rCBF，可反映组织的微血管分布情况以及血流灌注状态。TDC的rCBV指存在于一定量脑组织血管结构内的血容量，根据TDC下方封闭的面积计算得出，rCBV= K∫△R2*（t）dt。rCBF指在单位时间内流经一定量脑组织血管结构的血流量，脑血流量值越小，脑组织的血流量越低。rCBF=Cmax（曲线最大高度）。rMTT为开始注射对比剂到TDC下降至最高强化值一半时的时间，主要反映对比剂通过毛细血管的时间，在脑组织应用中可测量局部血流量，发现早期缺血组织。DWI可显示水分子的布朗运动，主要包括SE DWI、EPI DWI和稳态自由进动弥散加权成像（SSFP DWI）3种。人体组织内的水分子存在于细胞内外间隙且不断运动，可向周围随机扩散和渗透。脑组织发生缺血缺氧的数十分钟内，脑细胞膜产生功能障碍，大量钠离子和水分子进入细胞内，导致细胞水肿，在T1WI，T2WI及CT上无法显示。但细胞内水肿使水分子扩散受限，使ADC值下降，在SE-EPI可见细胞内水肿的组织出现高信号改变，这种改变可在缺血发生15 min时被发现，脑细胞尚未发生坏死和胞膜破裂，仅细胞内水分增加。DWI的高信号区包括中心区和缺血半暗带，中心区代表坏死的脑组织无法恢复，半暗带通过有效的溶栓治疗可恢复。PWI反映脑组织的血流灌注情况。PWI和DWI联合可否用来判断缺血半暗带的大小，目前还正在研究中［17］。PWI发现病变的时间较早，能对超急性期的脑缺血进行诊断。DWI诊断急性期脑缺血的敏感度为88%～100%，特异度为86%～100%。Simonsen等［18］研究得出，PWI和DWI联合诊断缺血性脑卒中的准确性是97.5%，但有学者提出PWI和DWI在诊断缺血性脑卒中两者不匹配。Neumann-Haefelin等［19］研究证明，当病灶严重灌注不足时（TTP延长＞6 s），PWI和DWI不匹配，会出现病灶增大，而当一般灌注缺损时（4 s＜TTP延长＜6 s）PWI和DWI对病灶的诊断仍有价值。Davalos等［20］首先定义了临床核磁弥散成像不匹配（clinical-diffusion mismatch，CDM）。他们认为脑卒中症状较严重，但脑梗死体积在DWI上显示较小，临床症状与DWI显示的不匹配对预测患者的临床结果和最终大脑梗死体积或许有一定意义，CDM被证实对预测梗死体积的增长和神经症状的严重程度有一定意义。DWI和PWI联合应用，对急性缺血性脑卒中的发病机制和部位、受损大小、缺血中心区及缺血半暗带大小等具有早期发现和诊断优势。

3 MRS

MRS是利用MRI成像设备，获得活体组织内相关的生物化学物质MRI波谱信息的检查方法，是目前唯一能无创探测活体组织化学特征的方法。某一组织的MRI波谱曲线就是不同Larmor共振频率峰值的曲线图。其纵向坐标为波谱信号的幅度，水平坐标为不同的Larmor共振频率或化学位移，特定物质的波峰高度代表该物质的含量高低。在许多疾病的发展过程中，其代谢变化较病理形态改变早，MRS对代谢变化的敏感性很高，故能早期检出。缺血性脑卒中早期脑组织的细胞代谢与正常脑组织不同，通过1H-MRS的N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、乳酸（Lac）、肌酸/磷酸肌酸（Cr/PCr）、含胆碱代谢物（Cho）等表现出来。其中应用最多的是NAA和Lac。NAA存在于神经系统，是神经细胞的线粒体产生的，存在于有活性的神经细胞中，代表着神经细胞的活性和数量。所有神经细胞丢失和损伤的疾病，均能较早地表现为NAA波降低和NAA/Cr值降低。研究［21］发现，患者一旦出现脑组织内的NAA值降低，便会表现为脑缺血症状，同时发生脑卒中的概率较高。Igarashi等［22］证实NAA的代谢和衰减在急性缺血性脑卒中的病理生理变化中起重要作用。在脑梗死过程中，NAA呈逐渐下降趋势，有学者［23］报道在梗死后6～24 h出现NAA下降，也标志神经细胞出现永久性损伤。也有学者［24］报道，NAA于脑梗死后第4天开始下降。Lac为糖酵解代谢产物，正常脑组织中的Lac含量很低，MRS难以检测到。一旦脑组织缺血缺氧，糖酵解过程中会产生大量Lac，脑内的Lac便升高，最早可在脑缺血缺氧的3 h内检测到大量的Lac［23］。短暂性脑缺血发作（TIA）患者缺血区脑组织Lac升高的原因是由于大脑灌注不足引起的糖酵解发生［25］。而脑梗死早期（24～48 h）Lac的升高主要与脑组织的无氧代谢有关，晚期则与梗死区大量的巨噬细胞和小胶质细胞有关。有学者［26］报道，Lac值升高但NAA值不下降的脑组织通过早期溶栓可恢复，可能作为缺血性半暗带的一个诊断指标。

4 ASL

ASL是一种检测血流灌注的新方法，其原理主要是通过反转脉冲标记动脉血中的质子，标记的动脉血经过一定的时间流入成像层面时成像，从而获得标记的图像；通过减影标记前后采集的图像，从而得到组织灌注参数图［27］。目前ASL技术主要为脉冲式动脉自旋标记（pulsed arterial spin labeling，PASL）和连续式动脉自旋标记（continuous arterial spin labeling，CASL）技术［28-29］。

两者均通过脉冲对动脉内血液进行反转标记，但两者所用脉冲不同。前者使用绝热的双曲正弦切割脉冲，后者则是持续的射频脉冲［30］。Chalela等［31］对15例急性缺血性脑卒中患者行ASL研究发现，ASL可显示急性脑缺血灌注不足，且灌注不足及临床表现与DWI表现相关。Zaharchuk等［32］通过多种检查技术对76例TIA进行检查，发现ASL阳性率62%，DWI阳性率24%，MRA阳性率13%，得出ASL技术检测局部脑组织血流灌注变化的敏感性高于MRA和DWI。Qiao等［33］对49例在MRI、DWI、MRA检查中均未发现异常但怀疑TIA的患者行ASL检查，发现异常，其灵敏度为55.8%，特异度为90.7%，也证实ASL对TIA的检查优于其他影像学检查。有学者［34-35］对脑梗死和脑缺血患者行ASL和动态磁敏感对比灌注成像检查，发现两者对判断脑梗死血流灌注和评估缺血再灌注有很好的一致性。Bokkers等［36］研究表明，ASL可描述大的低灌注和在DSC上的CDM病灶。快速ASL灌注扫描适用于对钆对比剂过敏的急性缺血性脑卒中患者。Sprezak等［37］对17例临床怀疑（3例急性，11例亚急性，3例慢性）脑缺血患者行ASL和PWI检查，76%的ASL检查结果与PWI一致。证明ASL对缺血性脑卒中的诊断是有价值的，尤其是对钆对比剂过敏的患者。有学者［38］发现ASL能较好地诊断缺血半暗带，若及时行溶栓治疗，该区域可能恢复正常。ASL无创，且无需使用对比剂，操作简单，可初步了解缺血性脑卒中的血流灌注情况，与其他灌注成像技术相比其最突出的不足是SNR低，尤其在血流流速低的区域内，由于存在存输延迟效应，rCBF值往往被低估［39］。

总之，目前对缺血性脑卒中进行早期诊断的影像学技术较多，且各有优势和不足，尚无一种技术能全面和简便的应用到临床工作中来。

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2016-07-10）

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.01.037

上海市静安区卫生系统医学学科特色专科项目（JW XK201207）；上海市静安区卫生计生系统十百千人才培养工程学科带头人项目（JWRC2014D04）。

梁宗辉，E-mail：liangzh@vip.163.com。