磁共振扩散加权成像对不同时期脑梗死的诊断意义

雷立存，杜亚强，刘振宇，蔡 云，包丽男，杜绍旭

(1.河北医科大学第一医院放射科，河北 石家庄 050031；2.河北医科大学第四医院体检部，河北 石家庄 050011)

脑梗死是目前严重危害人类健康的常见疾病之一，其致残率和致死率很高，早期检出并准确分期对选择治疗方案及改善预后有重要意义。磁共振扩散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是目前检测活体组织内水分子扩散运动唯一的无创性方法，最早应用于中枢神经系统的检查，在全身各个系统也在逐渐应用[1]，DWI可以反映疾病发生的初期，对脑梗死尤其是超急性期脑梗死和急性期脑梗死非常敏感，目前针对脑梗死各期信号变化进而反映其水分子运动的变化研究报道较少，本研究通过对130例脑梗死DWI和表观扩散系数值(apparent diffusion coefficient,ADC)的检查结果进行分析，探讨DWI在不同时期脑梗死信号的变化。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2017年9月—2018年4月河北医科大学第一医院经临床诊断并经MR证实的脑梗死患者130例，均进行磁共振平扫检查和DWI检查。根据患者发病后到行磁共振检查的时间分为[2]超急性期(发病时间<6 h)30例，急性期(发病时间6～72 h)40例，亚急性期(发病时间3～10 d)30例，慢性期(发病时间>11 d)30例。

1.2检查方法 所有病例均采用GE signa Twinspeed 1.5T磁共振, 采用8通道头颈联合线圈。MRI扫描序列包括轴位、矢状位T1WI、轴位T2WI、T2FLAIR。横断面T1WI：TR(重复时间)1 750 ms, TE(回波时间)24 ms, 反转时间(TI)750 ms,激励次数2次；T2WI:TR/TE 4 000/102 ms，FLAIR( T2FLAIR 序列):TR 8 800 ms，TE=120 ms,反转时间TI 2 200 ms,轴位图像的层厚为6 mm，矢状位T1WI序列：TR 2 418 ms,TE=24 ms, 反转时间TI 750 ms。

DWI图像扫描参数：采用SS-SE-EPI序列，TR 4 500 ms,TE 64 ms，NEX=2，层厚6 mm，扫描矩阵128×128，b值采用0和1 000 s/mm2，共计扫描时间36 s。

1.3图像测量及分析 使用GE ADW4.4工作站Function tool根据扫描所得图像处理同时进行数据测量,对4组DWI显示的病灶及其对侧脑组织对称区域进行测量，用圆形兴趣区测量病灶的信号强度和相应的ADC值，兴趣区选择病灶中心及对侧正常脑实质，测量感兴趣区选择避开影响测量准确性部位，包括脑沟、脑池、软化灶等。

1.4统计学方法 应用SPSS 19.0统计软件分析数据。计量资料比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1病灶的分布情况 基底节区37例，额顶叶20例，顶颞叶9例，小脑半球11例，中脑1例，岛叶2例，颞枕叶4例，顶枕叶4例，延髓1例，丘脑8例，脑桥22例，放射冠11例。

2.2不同时期脑梗死的DWI信号变化 超急性期30例患者病灶DWI全部显示为高信号，ADC图为低信号(图1)；急性期40例患者病灶DWI全部显示为高信号，ADC图为低信号(图2)；亚急性期30例患者病灶DWI全部显示为稍高信号，较急性期信号下降，ADC图为稍低信号(图3)；慢性期30例患者中有13例患者病灶DWI上显示为稍高信号，ADC图上为稍低信号(图4)；另17例患者病灶DWI显示为等或低信号，ADC图上为等信号或稍高信号。

图1 男性，62岁，左侧额顶叶多发超急性脑梗死A.DWI图像显示病变组织为高信号;B.ADC图显示正常组织的ADC值为0.786×10-3 mm2/s，病变组织的ADC值为0.498×10-3 mm2/s，ADC值降低Figure 1 A 62-year-old male with multiple hyperacute cerebral infarction in left frontal parietal lobe

2.3各期患者病灶与正常组织间ADC值比较 超急性期组、急性期组、亚急性期组病变组织的ADC值均低于正常组织，差异有统计学意义(P<0.05)；慢性期组病变组织和正常组织ADC值差异无统计学意义(P>0.05)。随着患者发病时间的延长，病变组织ADC值呈现递增趋势，而正常组织无明显变化。见表1。ADC值点状图显示，随着病程逐渐延长，病变区域的ADC值逐渐接近正常组织(图5)。

表1 各期患者病变组织与正常组织的ADC值比较Table 1 Comparison of ADC between lesioned and normal tissues in patients

图5 ADC值点状图A.超急性期；B.急性期；C.亚急性期；D.慢性期Figure 5 Dot plot of ADC value

3 讨 论

DWI是能够检测活体组织内水分子扩散运动的唯一无创方法[3-4]，与传统的MRI技术不同，DWI主要依赖水分子的扩散运动。而非组织当中质子自旋密度、T1值或T2值，DWI为脑组织成像提供了一种新的对比技术。扩散是指分子在运动时为布朗运动，扩散是无规则的，布朗运动的方向是随机的，临床中，常用表面扩散系数ADC代替D表示扩散运动的强弱，ADC的计算套用公式为ADC=ln(S1/S2)/(b2-b1)[5]，b表示扩散磁敏感度，反映的是与扩散梯度的强度、时间和间隔有关的参数，以D为信号强度的图像称为扩散系数图像[6]。ADC值的准确性与b值的大小范围有关,采用不同的b值多次采集,可提高对ADC值测量的准确性，具有较大的b值的序列有较强的扩散加权[7]。在扩散加权成像中，组织的D值越高，则其在图像上的信号越低；b越高，其信号也越低；在扩散系数图上，组织的D值越高，其在图像上的信号越高。目前主要是利用平面回波成像和快速梯度回波序列进行成像[8]。

脑组织对缺血缺氧损害极其敏感，缺血缺氧作用时间不同，对脑组织造成的损害也不同。动物和临床实验表明，DWI能够显示脑梗死数分钟或者数个小时脑梗死的病变[9-10]。

本研究结果显示，超急性期脑梗死组织ADC值较正常组织明显降低，DWI图像上的信号为高信号，能够对脑梗死做出及时的诊断，分析产生的原因是由于细胞的缺血、缺氧，进而导致细胞膜的钠钾泵失灵，细胞外的水进入细胞内，导致细胞内水钠潴留和脑细胞毒性水肿，水分子扩散运动受限，超早期无或仅有少量水含量的增加，无或仅有轻微血管源性水肿[3]。目前动脉溶栓的最佳时间由3 h延长到了4.5 h[11-12]，DWI能够对脑梗死做出及时准确地诊断为临床治疗赢得了宝贵的时机，对治疗脑梗死具有非常重要的意义[13-14]。

本研究结果显示，急性期脑梗死组织ADC值较正常组织明显降低，DWI图像上的信号为高信号，分析此时是由于水分子扩散能力低下，脑组织的血脑屏障遭到破坏，加重了血管源性水肿，局部组织含水量增加，在24～48 h内逐渐达到高峰[15]，即由最初的细胞源性水肿发展到血管源性水肿，脑实质肿胀,DWI能够反映此时脑组织水分子运动的改变[16-17]。

本研究结果显示，28例亚急性脑梗死组织的ADC值降低，DWI图像上的信号为稍高信号，这是由于此时血管源性水肿明显，脑细胞崩解坏死，细胞肿胀和细胞外含水量增加相互抵消，水分子运动逐渐不受限，其余2例患者病变组织的ADC值高于正常组织，DWI图像上显示为稍高信号，可能是受病变周围的水肿，炎症等病变的影响导致的。

本研究结果显示，慢性期脑梗死组织的ADC值与正常组织相近，DWI图像上的信号呈等或低信号，此时的脑细胞坏死崩解，组织水分子运动不受限，导致ADC值接近正常组织。

综上所述，DWI能对超急性期、急性期、亚急性期的脑梗死病灶信号的变化并作出明确诊断，对超急性期、急性期的病灶敏感度较高，脑梗死的DWI信号和ADC值的变化具有特征性的时间演变规律,DWI结合常规MRI可以推断脑梗死时期。