磁共振弥散加权成像联合灌注加权成像预测肿瘤样脑梗死最终梗死体积的价值

徐海峰, 陈克敏, 张永利, 文 峰, 钱帮伟

(1.上海市浦东新区人民医院 放射科, 上海, 201299;2.上海交通大学医学院附属瑞金医院 放射科, 上海, 200025)

脑梗死的不可逆损伤范围或最终梗死体积与临床预后密切相关，因此预测最终梗死体积对预后判断和治疗方案拟定至关重要。研究[1-3]发现基于磁共振(MR)弥散加权成像(DWI)与灌注加权成像(PWI)的错配现象可预测急性或亚急性脑梗死的体积，但结果存在较大差异，原因可能受诸多因素如脑梗死类型、出血转化(HT)、水肿、再灌注以及发病与基线和追踪MR成像间隔时间等影响。作者的初步分析发现，肿瘤样脑梗死大都合并HT和病变周围水肿，因此DWI结合PWI预测最终梗死体积和不可逆损伤最佳阈值可能与其他一些类型的急性和亚急性脑梗死不同。作者通过PubMed和SinoMed检索发现许多有关肿瘤样脑梗死诊断以及DWI结合PWI预测急性和亚急性最终脑梗死体积的研究报道[4-7], 但未发现针对DWI结合PWI预测肿瘤样脑梗死最终梗死体积的相关研究。本研究分析DWI结合PWI预测肿瘤样脑梗死最终梗死体积的价值，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2004年9月—2020年10月3 785例急性和亚急性脑梗死病例中符合肿瘤样脑梗死诊断标准者34例(0.9%), 其中3例因无PWI资料而剔除。31例患者中，男24例，女7例，年龄为44～75岁，中位年龄为56岁[四分位距(IQR)=27]; 幕上病变27例，幕下4例; 发病至基线CT扫描时间为1～14 d, 中位时间为4 d(IQR=3), CT与磁共振成像(MRI)间隔时间<24 h, 追踪MRI时间为3～28个月，中位时间为14个月(IQR=13)。

纳入标准: ① 首次发病者; ② 既往无脑血管病史者; ③ CT和MRI符合肿瘤样脑梗死诊断标准者，即平扫均显示为结节状或肿物样病变，增强MRI显示为斑点状、结节状或环形强化，病变周围有水肿带和占位效应; ④ 基线MRI获得DWI和PWI者; ⑤ 追踪MRI时间>90 d并证实为脑梗死者。排除标准: ① 通过回顾病史和实验室检查，排除脑感染性或脱髓鞘性疾病者; ② HT>梗死面积30%者; ③ 脑外科介入治疗后者; ④ 大面积水肿导致对侧脑组织变形或脑疝者; ⑤ 运动或其他伪影导致图像畸变者。依据欧洲急性中风协作研究组织的标准[8], 将HT分为出血性脑梗死(HI)和脑实质出血(HP); HI又分为HI1型(小点状出血)和HI2型(点状出血融合); HP又分为HP1型(血凝块小于梗死面积30%)和HP2型(血凝块超过梗死面积30%或出血位于梗死灶以外)。本研究对患者图像和数据的回顾性分析获得本院医学伦理委员会准许。

1.2 MRI方法

所有病例均行常规MRI、DWI和PWI, 断面选择为横轴位和矢状位，成像设备为GE公司生产的Signa 1.5-T MR扫描仪。采用平面回波(EPI)序列获得DWI[重复时间(TR)/回波时间(TE)=6 000 ms/61 ms,b值=0、1 000 s/mm2], 矩阵128×128, 视野24 cm×24 cm, 层厚6 mm, 间隔1 mm。采用磁敏感对比增强平面回波成像(EPI)获得PWI(TR/TE=2 000 ms/80 ms), 肘静脉注射钆喷酸葡氨(0.1 mmol/kg, 速率4 mL/s), 而后以相同速率注射0.9%生理盐水20 mL, 空间分辨率、层厚和间隔与DWI相同。

1.3 数据分析

感兴趣区设计参考YU Y等[9]、BANDERA E等[10]研究方法: 预测梗死体积定义为DWI信号异常区; 最终梗死体积定义为追踪T2WI高信号和FLAIR高信号或低信号区，取径线大者; 预测误区体积定义为预测梗死与最终梗死错配区; 缺血半暗带定义为PWI信号异常，而DWI和追踪MRI正常区。PWI参数测量幕上病变27例, 31例获得表观扩散系数(ADC)以及预测和最终梗死体积。DWI与PWI图像配准以及最终梗死体积定位在MRI设备的工作站上进行，手动设计感兴趣区，采集所有病变层面参数，取平均值，脑梗死最终梗死、预测梗死和缺血半暗带示意图见图1。标准化采用病变与对侧正常大脑半球镜像区的比值(病变/镜区)，标准化后为相对脑血容量(CBV)、脑血流(CBF)、平均通过时间(MTT)和ADC，分别用rCBV、rCBF、rMTT和rADC表示。病变体积测量采用Matlab 2017a 软件的图像分段法，手动设计感兴趣区以获得单层像素数，而后乘以层厚加间隔[像素数×(层厚+间隔)]，病变体积为所有病变层面像素数总和[11]。因最终梗死体积可能大于或小于预测梗死体积，因此取预测与最终梗死体积的差值或预测误区体积绝对值生成中位数。

A: 模式图，黑色为最终梗死区，深灰色为预测误差区，浅灰色为缺血半暗带;B: DWI与MTT配准图，黑色为最终梗死区，白色为预测误差区，红色为缺血半暗带。

1.4 统计学处理

采用SPSS 25.0统计学软件，基于最终梗死、预测误区和缺血半暗带的DWI和PWI参数以及预测和最终梗死体积等计量资料均符合正态分布，最终梗死、预测误区和缺血半暗带的rADC、rCBV、rCVF和rMTT平均值比较采用单因素方差分析，事后功效检验为Tukey法。预测与最终梗死体积的平均值比较采用配对t检验，两者相关性采用Pearson相关性检验。取预测误区与最终梗死间的受试者工作特征(ROC)曲线下最大面积对应点作为最佳阈值，计算预测不可逆损伤的敏感度、特异度、阳性似然比和阴性似然比。检验水准α值设定双侧0.05。

2 结 果

所有31例的基线CT显示HT 22例(70.97%), 其中HI1型16例, HI2型4例, HP1型2例。MRI增强扫描显示环形强化7例，结节样强化16例，斑点状强化8例。27例幕上病变中发现DWI与PWI错配25例(92.59%), 无错配2例。

2.1 DWI和PWI参数及其预测不可逆性损伤的敏感度

Tukey法事后功效检验显示, rCBF、rCBV在最终梗死、预测误差区、缺血半暗带间两两比较，差异均有统计学意义(P<0.01), rADC在最终梗死与缺血半暗带间的差异有统计学意义(P<0.01), 见表1。PWI预测肿瘤样脑梗死不可逆损伤的敏感度高于DWI, 其中rCBF的敏感度最高，见表2。

表1 最终梗死、预测误差区、缺血半暗带DWI、PWI参数方差分析

表2 DWI和PWI预测不可逆性损伤的最佳阈值和敏感度

2.2 追踪MRI发现

31例的追踪MRI显示HT和含铁血黄素沉着27例(87.10%), 最终梗死体积大于预测梗死体积2例(6.45%), 小于预测体积29例(93.55%), 其中2例T2WI仅显示含铁血黄素沉着，接近完全恢复。最终梗死体积平均值为(20.8±11.9)cm3, 低于预测梗死体积平均值(25.9±10.6)cm3, 差异有统计学意义(t=7.682,P<0.001)。相关性检验显示最终梗死体积与预测梗死体积呈正相关(r=0.953,P<0.001), 两者差值绝对值中位数为4.19 cm3(IQR=5.28, 0.61～12.7 cm3)。

3 讨 论

肿瘤样脑梗死或酷似脑肿瘤的脑梗死大多为慢性脑梗死[3], 而本组病例均为急性或亚急性脑梗死，但CT、MRI平扫及增强扫描均表现为酷似脑肿瘤，而且临床进展缓慢。随着医学影像技术的发展，尤其是DWI和PWI的临床应用，对多数酷似脑肿瘤的脑梗死都能及时给出正确诊断。本研究主要分析脑肿瘤样脑梗死的影像特点及其与预后的关系，本组病例基线CT显示HT发生率为70.97%, 追踪MRI发现HT为87.10%, 均高于研究[12]报道的56.00%。研究[13-14]发现缺血性中风的梗死体积与合并HT密切相关，且合并HT的缺血性中风患者预后较差，提示缺血性中风合并HT的最终脑梗死平均体积应大于或等于预测梗死体积。

本组病例的追踪MRI显示最终梗死体积小于预测梗死体积，其原因可能为: ① 与HT的类型有关，研究[8]发现HT的HP2型患者3个月后的预后更差，而HI1、HI2、HP1型与预后无相关性，本组病例HT均为HI型和HP1型。② 探测时间和方法不同，急性脑梗死HT均为发病≤7 d的CT发现，而本组病例为发病24 h～14 d和追踪MRI≥90 d。此外, MRI显示的含铁血黄素沉着敏感度高于CT。③ HT可能是脑梗死酷似肿瘤的特点，因脑梗死合并HT的关键因素是微血管自身调节功能损害[15], 肿瘤样脑梗死大多合并HT, 两者是否相关还需要生物分子学的研究[16-17]证实。

基于急性和亚急性脑梗死DWI和PWI的配准情况，多数病变区可分为梗死核心和缺血半暗带，后者代表组织缺血没有核心区严重，只是神经元功能受损，尚未发生不可逆转的损伤。在缺乏治疗干预或自发性再灌注情况下可能进展为不可逆性损伤，因此推测最终梗死体积可能大于预测体积。本组病例的最终梗死体积平均值小于预测梗死体积平均值，主要可能是血管源性水肿的影响。理论上而言，脑梗死发病后数小时即可发生血管源性水肿，并可持续30～90 d, 研究[2]发现缺血性中风发病后30 d是测量最终梗死体积的最短时间，因该时间点的水肿影响已基本消除，而且与临床评估结果一致。本组病例追踪MRI成像最短时间为90 d, 因此所获最终梗死体积已消除了血管源性水肿的影响。

本研究的局限是感兴趣区设计为手动法而非阈值法，虽然后者可减少人为因素的影响，但前者是目前临床较为实用的方法; 缺血性中风的血流动力学复杂多变，DWI和PWI参数值在可逆与不可逆损伤组织间有很大重叠，因此手动法应不影响研究结果的可靠性。另一个局限是病例数较少，而且未进行脑卒中临床量化评分比较，后续需扩大样本量并纳入临床量化评分指标。