三维准连续动脉自旋标记灌注成像对老年人后循环缺血病灶的诊断价值

贾 芮，徐 贤，刘新球，吴 冰，门卫伟，安宁豫

1中国人民解放军总医院南楼放射科，北京 1008532通用电气(北京)医疗系统集团磁共振事业部，北京 1001763北京大学磁共振成像研究中心，北京 100871



·论 著·

三维准连续动脉自旋标记灌注成像对老年人后循环缺血病灶的诊断价值

贾 芮1，徐 贤1，刘新球1，吴 冰2，门卫伟3，安宁豫1

1中国人民解放军总医院南楼放射科，北京 1008532通用电气(北京)医疗系统集团磁共振事业部，北京 1001763北京大学磁共振成像研究中心，北京 100871

目的 探究三维准连续动脉自旋标记灌注成像(3D-pCASL)对80岁以上老年人后循环缺血(PCI)的诊断价值，对老年人PCI的临床诊断提供影像学依据。方法 对80岁以上临床诊断为PCI的老年男性患者20例以及正常老年男性33名分别进行磁共振常规扫描及3D-pCASL扫描，延迟标记时间(PLD)选取1525和2525 ms，利用SPM12软件分别测量其左侧枕叶、右侧枕叶、左侧小脑、右侧小脑脑血流量(CBF)。采用独立样本t检验及秩和检验比较在两个PLD时间病例组与对照组前后循环CBF的差异，病例组与对照组双侧枕叶、双侧小脑CBF的差异，以及病例组与对照组在两个PLD时间的时间间隔中双侧枕叶、双侧小脑CBF增量(△CBF)的差异。结果 病例组在PLD时间为1525 ms及2525 ms时，前循环的CBF值均高于后循环CBF值，而对照组仅在1525 ms时前循环的CBF值均高于后循环CBF值，差异具有统计学意义(P=0.000，P=0.000，P=0.025)；病例组在两个PLD时间时双侧枕叶、双侧小脑的CBF值均低于对照组，差异均具有统计学意义(P=0.003，P=0.002，P=0.000，P=0.001，P=0.000，P=0.001，P=0.002，P=0.014)；与对照组相比，病例组在两个PLD时间的时间间隔中双侧枕叶、小脑△CBF均更小，差异均具有统计学意义(P=0.004，P=0.001，P=0.001，P=0.025)。结论 高年龄段老年人因后循环血流慢，3D-pCASL技术需采用多个PLD时间判断PCI的有无；3D-pCASL技术对检测后循环CBF下降敏感，可作为老年人后循环卒中预警手段之一。

脑血流量；后循环缺血；三维准连续动脉自旋标记灌注成像；磁共振成像；老年人

ActaAcadMedSin，2017,39(2)：272-279

后循环缺血(posterior circulation ischemia，PCI)是指因后循环血管狭窄、原位血栓形成或栓塞导致脑组织缺血而引起的临床综合征，包括后循环短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)和后循环梗死[1- 2]。PCI占老年人缺血性卒中的20%，但由于其症状欠典型、诊断标准欠明确、对其认识较模糊，使得对老年人PCI的关注程度远不及前循环脑卒中事件[3]。尽管人们曾认为PCI较前循环卒中的发病风险低，但目前数据表明，PCI已不再是低风险、低发病率的脑血管疾病[4]。随着影像技术的发展，磁共振灌注成像现多被用来评价脑缺血性疾病脑血流灌注情况，其检测出的低灌注区被认为与局部脑组织脑血流灌注不足进而导致脑卒中存在一定关系。目前国内外已有利用CT灌注及动态磁敏感对比增强灌注加权成像技术对PCI患者脑血流灌注的研究，也有文献证明三维准连续动脉自旋标记(3D pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL)技术在诊断脑缺血性疾病时有较好的可靠性及可重复性[5]。但是，由于老年人各个器官的功能水平较差、复合疾病较多，特别是80岁以上高龄老人对于注射对比剂存在较多的危险因素，包括充血性心力衰竭、肝功能异常、蛋白尿、高尿酸血症、周围血管病、高血压、肾毒性药物的损害(如非甾体类药物和血管紧张素转换酶抑制剂类药物)、重度动脉硬化、高龄等[6]，因此，本研究选择无需引入外源性造影剂的3D-pCASL技术，旨在比较老年PCI患者与正常老年人后循环脑血流量(cerebral blood flow，CBF)的差异，探究显示PCI有意义低灌注区有效的标记后延迟(post-labeling delay，PLD)时间，为临床诊断老年人PCI提供可靠的影像学依据。

对象和方法

对象 病例组：连续纳入2016年2至10月中国人民解放军总医院南楼神经内科收治的80岁以上男性PCI患者20例，年龄80～99岁，平均(85.53±9.28)岁。病例组主要表现为“头晕、头痛、复视、视觉障碍、面部麻木、肢体无力、行走不稳或短暂性意识丧失”等PCI症状，并符合《中国后循环缺血专家共识》PCI临床诊断标准[2]。通过Dix-Hallpike检查排除良性发作性位置性眩晕，通过X线及经颅多普勒检查排除颈源性眩晕，且均在发病24 h内完成磁共振检查。对照组：连续纳入2016年2至10月中国人民解放军总医院南楼80岁以上男性33例，年龄80～99岁，平均(84.14±6.7)岁。对照组要求既往无脑梗死，2年内无TIA病史。病例组与对照组排除标准：(1)存在外伤、脑卒中、脑肿瘤、脑白质内大面积融合性缺血灶等既往责任病灶；(2)前循环血管狭窄超过50%；(3)明确的糖尿病、肾病及严重痴呆；(4)不能配合者。两组相关临床资料见表1。

方法 采用3.0T GE Discovery MR750磁共振扫描仪以及8通道颅脑线圈进行成像。扫描序列包括横轴位T2加权像、T1加权像(T1 weighted imaging，T1WI)、弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、冠状位T2自由水抑制、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)、3D快速扰相梯度回波(fast spoiled gradient echo，FSPGR)T1WI以及3D-pCASL序列，其中DWI扫描参数：重复时间(repetition time，RT)6800 ms，回波时间(echo time，TE)90 ms，视野(field of view，FOV)24 cm×24 cm，矩阵128×128，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm，层数20层，b值为 0和1000 s/mm2；MRA扫描参数：TR 34 ms，TE 最小值，FOV 24 cm×24 cm，矩阵320×320，层厚1.0 mm，重叠0.5 mm，反转角15°；3D FSPGR T1WI扫描参数：TR 6.7 ms，TE 2.9 ms，FOV 25.6 cm×25.6 cm，矩阵256×256，层厚1.0 mm，采集次数1次，扫描层数200层，扫描时间4 min 11s；3D-pCASL采集参数：TR 4632 ms，TE 10.5 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩阵512×8(3D螺旋采集)，层厚4.0 mm，采集次数3次，扫描层数36层，标记延迟时间选择分别为1525 ms及2525 ms。扫描时间4 min 29 s和5 min 9 s。

数据处理 基于GE AW46工作站并根据动脉自旋标记计算公式，处理计算出CBF图，并将其转换成Nifti格式；使用原始采集的3D-pCASL图像与3D T1 FSPGR结构像进行空间配准，使用SPM12软件对3D T1 FSPGR结构像进行分割，使用生成的变形场蒙特利尔神经科学研究所152空间，标准化后的图像重采样，大小为2 mm×2 mm×2 mm；编程分别计算提取分割每个模板中各个脑分区的CBF平均值，包括双侧额叶、顶叶、颞叶、枕叶、基底节区、小脑。前循环CBF平均值包括额叶、顶叶，后循环CBF平均值包括枕叶、小脑。由于颞叶部分由前循环供血，部分由后循环供血，因此为避免误差予以排除(图1)。

统计学处理 采用SPSS 21.0软件，采用两独立样本t检验及两独立样本比较的秩和检验，比较在两个PLD时间病例组与对照组前后循环CBF的差异，病例组与对照组双侧枕叶、双侧小脑CBF的差异，以及病例组与对照组在两个PLD时间的时间间隔中双侧枕叶、双侧小脑CBF增量(△CBF)的差异。若符合正态分布，采用两独立样本比较的T检验，数据用均数±标准差表示，若不符合正态分布，则采用两独立样本比较的秩和检验，数据用中位数(四分位间距)表示。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

常规磁共振平扫及MRA结果 病例组20例和对照组33例受试者在双侧皮层下、双侧半卵圆中心、侧脑室旁白质内可见点片样缺血灶，未见大面积融合性脑白质病变；病例组20例患者中，1例在DWI图像上有阳性发现(5%)，余19例DWI图像呈阴性(95%)，对照组33例中无DWI阳性发现；病例组20例患者中，MRA表现均符合动脉粥样硬化改变，其中5例可见单侧大脑后动脉重度狭窄，对照组33例MRA表现均符合动脉粥样硬化改变，无明确的后循环血管狭窄表现。

表 1 对照组与病例组受试者基本资料[n(%)]

CBF：脑血流量；3D FSPGR T1WI：3D快速扰相梯度回波T1加权像；3D-pCASL CBF：三维准连续动脉自旋标记脑血流量

CBF：cerebral blood flow；3D FSPGR T1WI：3D fast spoiled gradient echo T1 weighted imaging；3D-pCASL CBF：3D pseudo-continuous arterial spin labeling cerebral blood flow

A. 3D FSPGR T1WI解剖像；B.在3D FSPGR T1WI解剖像基础上提取脑实质数据；C. 3D-pCASL CBF原始图像；D.在3D-pCASL CBF 原始图像基础上提取脑实质CBF信息；E.将处理后的3D FSPGR T1WI解剖像和处理后的3D-pCASL CBF 图像信息配准、标准化、平滑后得到脑灌注图像

A.3D FSPGR T1WI anatomic image；B.brain extraction image of 3D FSPGR T1WI anatomic image；C.3D-pCASL CBF original image；D.brain extraction image of 3D-pCASL CBF original image；E. perfusion map after co-registration，normalization and smoothing of the combining brain extraction images of 3D FSPGR T1WI anatomic image and 3D-pCASL CBF image

图 1 CBF图处理步骤示意图

Fig 1 Diagrammatic sketch of CBF figure processing steps

磁共振3D-pCASL结果 病例组20例均在3D-pCASL图像上后循环区(以双侧枕叶、双侧小脑为主)可见1个或多个低灌注区。在病例组中，当PLD时间为1525 ms及2525 ms时，前循环的CBF值均高于后循环CBF值，差异有统计学意义(Z=-4.653，P=0.000；Z=-3.814，P=0.000)；在对照组中，当PLD时间为1525 ms时，前循环的CBF值高于后循环CBF值，差异有统计学意义(t=2.297，P=0.025)；当PLD时间为2525 ms时，前循环的CBF值有高于后循环CBF值的趋势，但差异无统计学意义(t=6.624，P=0.535)(表2)。与对照组相比，病例组在两个PLD时间时双侧枕叶、双侧小脑的CBF值均更低，差异均有统计学意义(Z=-2.936，P=0.003；Z=-3.101，P=0.002；Z=-3.578，P=0.000；Z=-3.450，P=0.001；Z=-3.707，P=0.000；Z=-3.360，P=0.001；Z=-3.174，P=0.002；Z=-2.459，P=0.014)(表3)。与对照组相比，病例组在两个PLD时间的时间间隔中双侧枕叶、小脑△CBF均更小，差异均有统计学意义(Z=-2.863，P=0.004；t=-3.683，P=0.001；Z=-3.358，P=0.001；Z=-2.239，P=0.025)(表4)。正常高龄老年男性双侧枕叶在PLD为1525 ms时呈低灌注，随着时间延长，在PLD为2525 ms时灌注恢复至正常水平(图2)；后循环缺血的高龄老年患者在PLD为1525 ms时，双侧枕叶低灌注区(左侧为著)及左侧小脑低灌注区，随着时间延长，在PLD为2525 ms时，双侧枕叶低灌注区面积虽有减小，但仍存在低灌注区，左侧小脑也呈持续低灌注(图3)。

讨 论

PCI包括后循环梗死和后循环TIA[1- 2]。后循环梗死患者可通过DWI序列发现明确病灶，但是对于后循环TIA患者其DWI序列往往呈阴性。随着磁共振技术的发展，灌注成像不仅对于后循环TIA患者病灶的检出有了很大的进步，而且可在后循环梗死早期评估缺血半暗带的范围[7]。但对于80岁以上的老年PCI患者，注射外源性对比剂的灌注成像技术存在高风险性[8]，本研究采用无需注射外源性造影剂的磁共振3D-pCASL技术，选用多个PLD时间，在得到更多影像学证据的同时，降低了老年人注射对比剂的风险。

表 2 对照组与病例组分别在PLD时间为1525 ms及2525 ms时前后循环CBF比较[ml/(100g·min)]

PLD：标记后延迟

PLD：post-labeling delay

表 3 对照组与病例组在两个PLD时间双侧枕叶、双侧小脑CBF比较[ml/(100g·min)]

表 4 对照组与病例组在两个PLD时间间隔中双侧枕叶、双侧小脑△CBF比较[ml/(100g·min)]

85岁男性，无脑梗死病灶，近2年无短暂性脑缺血发作病史

A 85-year-old male without a history of cerebral infarction or transient ischemic attack within the past two years

A.枕叶层面T1WI解剖像；B.PLD时间为1525 ms时CBF图，可见双侧枕叶存在低灌注区；C.PLD时间为2525 ms时CBF图，可见双侧枕叶低灌注区消失；D.小脑层面T1WI解剖像；E.PLD时间为1525 ms时CBF图，未见双侧小脑存在明显低灌注区；F. PLD时间为2525 ms时CBF图

A.T1WI anatomic image of occipital lobe；B. hypoperfusion of bilateral occipital lobe in the image of CBF (PLD=1525 ms)；C. hypoperfusion of bilateral occipital lobe disappeared in the image of CBF (PLD=2525 ms)；D. T1WI anatomic image of cerebellum；E. image of CBF (PLD=1525 ms)，and there are no obvious hypoperfusion areas in bilateral cerebellums；F. image of CBF (PLD=2525 ms)

图 2 正常老年人后循环不同PLD时间的CBF图

Fig 2 CBF image of posterior circulation at different PLD time points of a normal subject

庾建英等[9]的家兔模型实验证实灌注成像可能比DWI更早发现PCI，而Simonsen等[10]发现灌注成像与DWI联合诊断急性缺血性脑卒中，其敏感性可达97.5%。本研究20例老年PCI患者中，DWI发现阳性病灶1例，检出率为5%；DWI联合3D-pCASL发现低灌注病灶20例，检出率为100%。因此，DWI联合3D-pCASL成像比单独DWI在检测PCI时更具优势。

后循环系统由椎动脉、基底动脉、大脑后动脉及其分支血管供血[11]。与前循环相比，后循环供血血管更加纤细，解剖变异更多，特别是随着老年人脑血管病危险因素的增多，后循环血流更缓慢并且对脑组织的血液灌注能力更差，这都增加了老年人PCI的风险[12]。本研究显示，正常老年人虽然在短PLD(1525 ms)时后循环平均CBF比前循环低，但是随着时间的延长，最终前后循环的CBF会达到相似水平；而对于老年PCI患者，后循环的平均CBF水平较前循环相比均低，始终不能达到CBF的正常范围而呈低灌注状态。由此，在探讨高年龄段老年人PCI的后循环CBF时，应选用相对长的PLD时间，以免将正常老年人的后循环慢血流误判为低灌注。

本研究显示，与对照组相比，老年PCI患者在不同延迟时间时，双侧枕叶及双侧小脑的平均CBF均更低。有文献表明，PCI发作时可发现责任区的低灌注，其与血管狭窄或阻塞有密切关系[13- 14]。由于后循环脑血流供给不足，CBF下降首先出现脑电功能障碍，随着CBF进一步减少，出现代谢改变甚至膜结构改变，发生不可逆神经元死亡，即脑梗死；若是通过内源或外源作用，使得衰竭得以恢复，那么这种可逆性的改变即为一次TIA发作[15]。本研究显示，不仅后循环责任区CBF低，老年PCI患者后循环整体的脑血流灌注情况均较差，这可能与老年人后循环脑血流灌注情况不稳定、代偿能力差、易受多种因素影响有关[16]。此外，在两个PLD的时间间隔中，老年PCI患者的后循环各区CBF增量与对照组相比也明显降低，表明老年患者在PCI发作时，局部脑组织供血能力减弱。

PCI：后循环缺血；93岁男性，主诉头晕伴视物模糊，双下肢无力，饮水呛咳，经临床初诊为PCI，入院行3D-pCASL及常规磁共振扫描

PCI：posterior circulation ischemia；a 93-year-old male patient had a complaint about dizziness with blurring of vision，weakness of bilateral lower limbs and deglutition barrier, he was clinically diagnosed as PCI and underwent 3D-pCASL and routine magnetic resonance imaging

A.枕叶层面T1WI解剖像；B.PLD时间为1525 ms时CBF图，可见双侧枕叶存在低灌注区，以左侧为著；C.PLD时间为2525 ms时CBF图，低灌注区面积减小但仍存在低灌注区；D.小脑层面T1WI解剖像；E.PLD时间为1525 ms时CBF图，可见左侧小脑存在明显低灌注区；F. PLD时间为2525 ms时CBF图，左侧小脑低灌注区仍存在

A.T1WI anatomic image of occipital lobe；B.hypoperfusion of bilateral occipital lobe(especially left side)in the image of CBF (PLD=1525 ms)；C.the area of hypoperfusion lesion decreasing but still existing in the image of CBF (PLD=2525 ms)；D.T1WI anatomic image of cerebellum；E.hypoperfusion of left cerebellum in the image of CBF (PLD=1525 ms)；F.hypoperfusion of left side cerebellum still existing in the image of CBF (PLD=2525 ms)

图 3 老年PCI患者不同PLD时间的CBF图

Fig 3 CBF image of posterior circulation at different PLD time points of an elderly PCI subject

本研究仍有几点不足，首先，病例组老年PCI患者样本量较小，应进一步扩充样本量进行研究；其次，本研究为避免误差，研究对象均为老年男性，待样本量扩大将纳入老年女性进行比较；最后，本研究尚未探讨PCI与椎动脉及基底动脉之间的相关性。

综上，3D-pCASL技术安全可靠，特别是对于高龄段老年人，在无需引入外源性造影剂的前提下，能够准确地检测出老年PCI患者的低灌注病灶，对老年人PCI的临床诊断提供影像学依据并及时指导临床进行干预，最终达到降低老年人后循环梗死风险的目的。

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Value of 3D Pseudo-continuous Arterial Spin Labeling Magnetic Resonance Perfusion Imaging in Evaluating Posterior Circulation Ischemia in the Elderly

JIA Rui1，XU Xian1，LIU Xinqiu1，WU Bing2，MEN Weiwei3，AN Ningyu1

1Department of Radiology of South Building，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China2Department of MRI，GE Healthcare，Beijing 100176，China3Peking University Center for Magnetic Resonance Imaging Research，Beijing 100871，China

Corresponding author：AN Ningyu Tel：010- 66876358，E-mail：13611304046@163.com

Objective To investigate the value of 3D pseudo-continuous arterial spin labeling (3D-pCASL) magnetic resonance perfusion technique in evaluating posterior circulation ischemia (PCI) of the elderly beyond 80 years old and to offer the evidence of PCI of the elderly for clinical diagnosis. Methods Totally 53 male subjects older than 80 years were recruited in this study，including 20 subjects with clinically diagnosed PCI and 33 normal subjects. All the subjects underwent routine brain magnetic resonance imaging and 3D-pCASL sequence on a 3.0T magnetic resonance imaging system with 8 channel brain coil. Two post-labeling delay (PLD) time (PLD=1525 ms and PLD=2525 ms) of 3D-pCASL were used in this study to increase the accuracy of cerebral blood flow (CBF) change of posterior circulation region. We used SPM12 software to measure mean CBF values of bilateral occipital lobes and bilateral cerebellums. Independent samplet-test and rank-sum test were performed to evaluate the difference of CBF changes of anterior circulation and posterior circulation in two groups at two PLD time，the difference of CBF changes of bilateral occipital lobes and bilateral cerebellums in two groups of two PLD time，and the difference of increment of CBF between two PLD interval between two groups. Results In case group，the CBF value of the anterior circulation was significantly higher than that of posterior circulation at both two PLD time points (PLD=1525 ms and PLD=2525 ms)(P=0.000，P=0.000)；in control group，the CBF value of the anterior circulation was significantly higher than that of the posterior circulation only at PLD=1525ms (P=0.025). The CBF values at bilateral occipital lobes and bilateral cerebellums at two PLD time points (PLD=1525 ms and PLD=2525 ms) were significantly higher in case group than in control group(P=0.003，P=0.002，P=0.000，P=0.001，P=0.000，P=0.001，P=0.002，P=0.014，respectively). Compared with the control group，the difference was statistically significant in bilateral occipital lobes and cerebellums with a smaller △CBF between two PLD interval in case group (P=0.004，P=0.001，P=0.001，P=0.025). Conclusions Multiple PLD time points need to be used in 3D-pCASL in diagnosing PCI of the elderly because the posterior circulation is slow in these patients. 3D-pCASL technique is sensitive in detecting decreased CBF in posterior circulation and therefore can be used to predict posterior circulation stroke in the elderly.

cerebral blood flow；posterior circulation ischemia；3D-pseudo continuous arterial spin labeling；magnetic resonance imaging；the elderly

安宁豫 电话：010- 66876358，电子邮件：13611304046@163.com

R445.2

A

1000- 503X(2017)02- 0272- 08

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.02.018

2016- 11- 28)