三维ASL联合DWI评估急性脑梗死患者缺血性半暗带及预后

邰兆琴，黄清玲，朱万荣，徐小虎，许亚春，吴鹤林

(1.南通大学附属海安医院影像科，江苏 海安 226600；2.南京医科大学附属脑科医院影像科，江苏 南京 210029)

急性脑梗死(acute cerebral infarction, ACI)又称急性缺血性脑卒中，是最常见的卒中类型，致死、致残率高，系临床最常见危重症之一[1-2]；在其急性期，治疗本质是抢救缺血性半暗带(ischemic penumbra, IP)脑组织，因此是否存在IP对选择治疗方案至关重要[3]。弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)是诊断ACI的最佳影像学手段[4]。研究[4-6]表明ACI患者三维动脉自旋标记(arterial spin labeling, ASL)成像与DWI不匹配在一定程度上代表存在IP。本研究旨在观察联合应用ASL成像与DWI评估ACI患者IP及预后的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2016年10月—2019年5月于南通大学附属海安医院就诊的45例单侧幕上ACI患者，男26例，女19例，年龄40～84岁，平均(66.5±11.9)岁。纳入标准：①依据《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》[1]确诊ACI；②发病至MR检查时间间隔6～24 h，检查前未接受ACI相关治疗；③病程中仅接受常规保守治疗，未接受血管内介入治疗；④病灶位于单侧幕上脑组织，可多发，最大层面直径>1.0 cm[7]；⑤临床随访时间3个月以上。排除标准：①图像存在伪影，影响数据测量的准确性；②合并脑外伤、血管畸形、脑出血及肿瘤等其他神经系统疾病。依据随访3个月末改良Rankin量表(modified Rankin scale, mRS)评分评估患者预后，将其分为预后好组(0～1分)、预后中等组(2～3分)和预后差组(4～5分)[6]。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery 750 3.0T MR扫描仪，采集横断位T2WI、FLAIR、T1WI、DWI及三维ASL图像，扫描范围自颅顶至枕骨大孔下缘。参数：横断位DWI，b=0、1 000 s/mm2，TR 4 700 ms，TE 90 ms，层厚5 mm，层间距1.5 mm，FOV 240 mm×240 mm，矩阵128×128；三维ASL成像，TR 4 580 ms，TE 9.8 ms，PLD 1 525 ms，矩阵 512×8，FOV 240 mm×240 mm。

1.3 图像处理 由2名具有12年以上神经影像学诊断经验的副主任医师采用盲法于病灶最大层面测量DWI异常高信号面积(square measure of DWI, SDWI)和三维ASL异常灌注面积(square measure of ASL, SASL)，SASL>SDWI且超过10%及以上表示存在IP[8]。于梗死病灶(infarct lesion, IL)和近病灶边缘脑组织(brain tissue near the edge of the lesion, BNL)分别放置面积为75～200 mm2和50～80 mm2的圆形或类圆形ROI，尽量避免包含大血管、脑沟裂，软件自动镜像生成相应部位对侧ROI，记录各ROI的脑血流量(cerebral blood flow, CBF)和表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)值，计算患侧/对侧相对参数值(rCBF和rADC)，取2名医师测量结果均值为最后结果。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。符合正态分布计量资料以±s表示，计数资料以频数表示。以χ2检验比较存在IP与不存在IP患者预后差异。采用配对样本t检验比较不同预后组病灶CBF及ADC与对侧差异；以单因素方差分析比较不同预后组间SDWI、rCBF和rADC差异，组间两两比较采用LSD法(方差齐)或Tamhane法(方差不齐)。分别绘制IL及BNL的rCBF评估ACI预后差的ROC曲线，分析其单独诊断效能和联合诊断效能。采用Spearman相关分析评估rCBF及rADC与预后mRS评分的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI表现及预后 DWI示所有患者病灶呈异常高信号，ADC图呈异常低信号(图1A、1B)。三维ASL示40例IL为低灌注(图1C)，3例为近似等灌注，2例为高灌注。将40例IL低灌注ACI患者纳入研究，其中23例存在IP(IP组)，17例无IP(非IP组)。IP组中，预后好、中等和差分别为13、9和1例，非IP组中分别为4、8和5例。IP组预后优于非IP组(χ2=6.742，P=0.034)。

2.2 不同预后组内及组间参数比较 预后好组17例，其中13例存在IP；预后中等组17例中，9例存在IP；预后差组6例中1例存在IP。不同预后组内IL的CBF及ADC值均低于对侧(P均<0.05)，见表1；预后好、中等组BNL的CBF值低于对侧(P均<0.05)，预后差组BNL的CBF值及3组内BNL的ADC值与对侧差异无统计学意义(P均>0.05)，见表2。各预后组间SDWI差异无统计学意义(F=1.98，P=0.15)；3组间IL的rCBF差异有统计学意义(F=10.03，P<0.01)，两两比较示预后差组IL的rCBF与预后好组及预后中等组差异均有统计学意义(P均<0.05)，预后好组IL的rCBF与预后中等组差异无统计学意义(P>0.05)；不同预后组间IL及BNL的rADC值差异无统计学意义(P均<0.05)；不同预后组间BNL的rCBF差异无统计学意义(F=3.20，P=0.05)。见表3。

图1 患者男，40岁，右侧额顶叶ACI，发病后22 h接受MR检查(箭示病灶) A.DWI示病灶呈明显高信号； B.ADC图示病灶呈蓝色低信号； C.CBF伪彩图示病灶及周围脑实质明显大面积低灌注，低灌注区域与DWI所示梗死区明显不匹配； D.T2WI示病灶呈高信号； E.T1WI示病灶呈稍低信号； F.FLAIR图示病灶呈稍高信号

2.3 IL和BNL的rCBF评估ACI预后差的ROC曲线 IL和BNL的rCBF评估ACI预后差的AUC分别为0.92(P<0.01)和0.79(P=0.03)，最佳界值分别为0.41和0.93，对应的敏感度分别为88.20%和83.30%，特异度分别为83.30%和73.50%，约登指数分别为0.72和0.57；2者联合评估ACI预后差的AUC为0.94(P<0.01)，约登指数为0.79。见图2。

2.4 各相对参数值与mRS评分的相关性 IL的rCBF值与mRS评分呈负相关(r=-0.642，P<0.001)，见图3。BNL的rCBF、IL及BNL的rADC值与mRS评分均无明显相关。

图2 IL及BNL的rCBF预测ACI患者预后差的ROC曲线

图3 IL的rCBF与预后mRS评分相关性的散点图

表1 不同预后组内IL与对侧CBF、ADC比较(±s)

表1 不同预后组内IL与对侧CBF、ADC比较(±s)

组别CBF(ml/100 g·min)ILIL对侧t值P值ADC比较(×10-4mm2/s)ILIL对侧t值P值预后好组(n=17)24.47±7.4347.18±11.65-12.31<0.011.99±0.583.98±0.60-16.53<0.01预后中等组(n=17)21.29±5.0846.24±8.44-15.09<0.011.96±0.424.04±0.65-20.09<0.01预后差组(n=6)15.33±4.8447.67±7.50-14.59<0.012.00±0.323.99±0.35-35.70<0.01

表2 不同预后组内BNL与对侧CBF、ADC比较(±s)

表2 不同预后组内BNL与对侧CBF、ADC比较(±s)

组别CBF(ml/100 g·min)BNLBNL对侧t值P值ADC比较(×10-4mm2/s)BNLBNL对侧t值P值预后好组(n=17)38.06±9.4847.24±8.77-6.65<0.013.93±0.453.94±0.44-0.060.96预后中等组(n=17)36.82±9.5945.24±5.56-4.05<0.013.96±0.513.99±0.60-0.300.77预后差组(n=6)44.33±9.2446.67±5.99-0.380.723.91±0.303.98±0.30-0.540.62

表3 不同预后组间IL及BNL的相对参数值和SDWI比较(±s)

表3 不同预后组间IL及BNL的相对参数值和SDWI比较(±s)

组别SDWI(cm2)IL-rCBFIL-rADCBNL-rCBFBNL-rADC预后好组8.98±3.540.52±0.09*0.50±0.110.80±0.111.00±0.12预后中等组9.76±4.120.46±0.10*0.48±0.060.81±0.181.00±0.08预后差组12.73±4.780.32±0.080.50±0.040.98±0.180.98±0.08F值1.9810.030.113.200.09P值0.15<0.010.900.050.92

注：*：与预后差组比较，P<0.05

3 讨论

IP是灌注与弥散不匹配区，三维ASL成像是常规对比剂增强灌注成像的较好代替方法，可用于评估ACI患者的IP[3,9]。三维ASL通过对动脉血中水质子标记前后图像减影而获得灌注参数CBF值，对诊断脑血管疾病及评价治疗效果均有重要作用[10-11]。

本组45例ACI中，3例三维ASL表现为近似等灌注，2例为高灌注。研究[12]表明脑梗死后等或高灌注是脑组织缺血后侧支循环代偿或血管再通导致的血流再灌注，亦或可能与血脑屏障破坏致梗死后出血倾向有关。为不影响研究结果的准确性，本研究仅纳入40例低灌注ACI进行分析，其中23例存在IP，预后优于非IP组，表明存在IP的ACI患者经相关治疗可能获得较好预后,与既往研究[5-6]相符。

本研究结果显示不同预后组内IL的CBF、ADC值均低于对侧，表明IL区血流灌注均减低，细胞毒性水肿导致弥散受限，与既往研究[8]相符。预后好组及预后中等组BNL的CBF值低于对侧，而预后差组与对侧差异无统计学意义，原因可能在于BNL的ROI选取的是位于IL周围IP范围内的脑组织，IP的血流灌注减低，预后好组和预后中等组中大部分患者存在IP，而预后差组仅1例存在IP。本研究不同预后组间IL的rCBF值差异有统计学意义，其中预后差组IL的rCBF值与预后好组及预后中等组差异有统计学意义，而BNL的rCBF值差异无统计学意义。ROC曲线分析结果显示，IL及BNL的rCBF评估ACI预后差的AUC分别为0.92和0.79，约登指数分别为0.716和0.569，表明IL的rCBF值诊断效能更高；联合应用两者诊断效能稍有提高，其AUC为0.94，可见IL的rCBF临床意义较大。另外，IL的rCBF值与随访3个月末mRS评分呈负相关。上述结果表明三维ASL成像所得CBF具有评估ACI患者预后的潜力，以IL的rCBF诊断效能为佳。

综上所述，三维ASL联合DWI可评估ACI患者IP及预后，为制定ACI治疗方案提供参考依据。本研究主要不足：①样本量较少；②IL的位置、形态、大小各异，放置ROI无明确标准。