氨基质子化学交换饱和磁共振成像预测脑梗死神经功能预后的价值

申 洪，郑启元，徐 芳，吕 洁

1重庆市海吉亚肿瘤医院放射科，重庆 401331；2重庆医科大学附属儿童医院两江门诊部，重庆 401122

脑梗死发病率占全部脑血管病的60%～80%［1-2］。该病病情急且可反复发作，疗效多不理想［3-4］。寻找有效方法预测患者预后对于及时采取措施干预、改善患者预后情况有着重要意义。磁共振成像能够发现微小病灶，但不能很直观地对患者预后进行评估［5-6］。化学交换饱和成像技术是一种以磁化传递和化学交换为理论基础的磁共振成像新方法，能够在分子水平上给予影像的支持，具有无创性、高敏感度、高空间分辨率、良好的选择性等优点，目前已得到多个研究中心的开发与应用［7-8］。在化学交换饱和成像技术的研究中，已检测到的内源性分子有氨基质子、羟基等，其中氨基质子是研究时间最久且技术最为成熟的一种［9-10］。研究显示，氨基质子化学交换饱和磁共振成像技术在颅脑疾病早期诊断、病情监测及预后判断具有一定价值［11］，但其在脑梗死预后评估方面的具体价值尚不清楚，且以往研究存在样本量小、随访时间短及技术有限等不足。因此，本研究分析了氨基质子化学交换饱和磁共振成像预测脑梗死神经功能预后的价值，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2017年7月～2019年7月我院收治的138例脑梗死患者。纳入标准：急性脑梗死符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》中相关诊断标准：急性起病；局灶神经功能缺损(一侧面部或肢体麻木、语言障碍等)，少部分为全面神经功能缺损；影像学检查可见责任病灶或症状/体征持续时间超过24 h；排除非血管性病因；脑CT/MRI排除脑出血［12］；发病时间在24～48 h时间窗内；无脑部外科手术史；依从性好，可配合完成与本研究相关的检查；心、肝、肾、肺功能正常；签订知情同意书。排除标准：伴脑部肿瘤、脑外伤等影响神经功能预后的疾病；病历资料不完整；妊娠期或哺乳期妇女；有磁共振成像检查的禁忌证；纳入本研究前行血管再通或支架治疗。

根据其入院3月后的改良Rankin量表评分（mRS）［13］分为预后良好组（mRS<2 分，n=84）与预后不良组（mRS≥2分，n=54）。预后良好组男性55例，女性83例，年龄26～85岁（64.12±6.39岁）；BMI 22.63±2.10 kg/m2；合并高血压50例，合并糖尿病28例，合并心脏病16例，合并高血脂4例；吸烟史17例，饮酒史20例。预后不良组男性35 例，女性19 例，年龄24～84 岁（65.45±6.02岁）；BMI 22.86±2.42 kg/m2；合并高血压35例，合并糖尿病19例，合并心脏病11例，合并高血脂3例；吸烟史11例，饮酒史13例。两组性别、年龄、BMI、合并糖尿病比例、合并高血压比例、吸烟史、合并心脏病比例等一般资料差异无统计学意义（P>0.05）。本研究经我院医学伦理委员会批准。

1.2 研究方法

所有患者入院后进行磁共振扫描检查，扫描前取下患者身上的磁性物质和金属物品，佩戴隔音耳塞，用海绵软塞固定患者的头部，扫描仪器为美国GE公司的3.0 T超导型磁共振仪，用8通道头线圈扫描，采集三平面定位扫描后，在快速自旋回波序列下采集T2加权图像（参数：TE 120 ms，TR 4480 ms，层厚5 mm，FOV 240 mm×240 mm，矩阵为512×512），再采集DWI图像（参数：TE minimum，TR 6000 ms，b 值1000 s/mm2）。最后，通过DWI图像对脑梗死区最大层面进行氨基质子化学交换饱和磁共振成像扫描，首先扫描未施加饱和脉冲图片，接下来开启预饱和脉冲，整个序列扫描总共获取42幅图片。所用参数为试管扫描获取的最优参数，如下：层厚5 mm，矩阵为128×128，带宽为15.63 kHz，TR为5000 ms，FOV为240 mm×240 mm，TE 3.1 ms；饱和脉冲为费米脉冲，翻转角为340°，饱和脉冲个数为50，宽度40 ms，dc为50%。扫描结束后，由熟悉Matlab 软件的医务人员对氨基质子加权信号值（APTw）进行定量分析，测量脑梗死区的APTw值及对侧非脑梗死区的APTW 值，计算ΔAPTW（脑梗死区APTw值与对侧非脑梗死区APTw值之差）；测量脑梗死区的最大APTw值（APTwmax）和最小APTW值（APTwmin），计算APTwmax-min（APTwmax与APTwmin之差）。

1.3 统计学分析

采用SPSS22.0软件对数据进行统计学分析，计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验；计数资料以n(%)表示，组间比较采用χ2检验，采用Spearman相关分析法分析ΔAPTw值、APTwmax-min值与脑梗死神经功能预后的相关性，采用Logistic回归分析脑梗死神经功能预后的影响因素，采用受试者工作特征曲线（ROC）分析ΔAPTW、APTwmax-min值对脑梗死神经功能预后的预测价值。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组ΔAPTW值、APTwmax-min值比较

预后不良组ΔAPTW值低于预后良好组，差异具有统计学意义（P<0.05）；预后不良组APTWmax-min值高于预后良好组，差异具有统计学意义（P<0.05，表1）。

表1 两组ΔAPTW值、APTwmax-min值比较Tab.1 Comparison of ΔAPTw and APTwmax-min between the two groups(%，Mean±SD)

2.2 ΔAPTW值、APTwmax-min值与脑梗死神经功能预后相关性分析

ΔAPTW 值与脑梗死神经功能预后呈正相关（r=0.611，P<0.001）；APTwmax-min值与脑梗死神经功能预后呈负相关（r=-0.493，P<0.001，图1）。

图1 ΔAPTw值、APTwmax-min值与脑梗死神经功能预后的相关性Fig.1 The correlation between the value of ΔAPTw and APTwmax-min and prognosis of cerebral infarction.

2.3 脑梗死神经功能预后的影响因素分析

由相关性分析可知，ΔAPTW值减小、APTwmax-min值增加是脑梗死神经功能预后不良的危险因素（P<0.05，表2）。

表2 脑梗死神经功能预后的影响因素分析Tab.2 Analysis of influencing factors of neurological function prognosis in cerebral infarction

2.4 ΔAPTw值联合APTwmax-min值预测脑梗死神经功能预后的价值分析

ΔAPTw值联合APTwmax-min值预测脑梗死神经功能预后的AUC 为0.832，敏感度为75.91%，特异性为83.32%，阳性预测值为82.00%，阴性预测值为77.60%，准确度为88.32%，ΔAPTw值的临界值为-0.92，APTwmax-min值的临界值为0.75（图2）。

图2 ΔAPTw值联合APTwmax-min值预测脑梗死神经功能预后的ROC曲线Fig.2 ROC curve for predicting neurological function prognosis of cerebral infarction with ΔAPTw value combined with APTwmax-minvalue.

2.5 典型病例

根据脑梗死患者氨基质子化学交换饱和磁共振图像可知，C在3位患者中的入院3月mRS评分是最高的，但患者C的脑梗塞区APTw信号值却是最低的。对比患者A～C发现，APTw信号在脑梗塞区较非脑梗塞区域减弱，且APTw信号随着患者入院3月mRS评分上升而减弱。另外，患者C的APTw信号不均匀性较患者A、B更为明显（图3）。

图3 T1WI、T2WI、DWI、APTw图像Fig.3 The images of T1WI,T2WI,DWI and APTw.

3 讨论

氨基质子化学交换饱和磁共振成像是化学交换饱和成像技术中最为成熟的一种，该技术通过检测氨基质子含量在特定条件下的变化，实现活体生化代谢变化、细胞成分变化以及酸碱度变化的图像化与可视化，这些变化对脑梗死、脑肿瘤等颅脑疾病的诊断具有重大价值［14］。其优点包括无创性、无需外源对比、高特异性、高空间分辨率等，能够反映氨基质子交换速率和组织中内源性游离蛋白浓度。有学者通过分析胶质瘤和脑转移瘤病灶的氨基质子化学交换饱和磁共振成像扫描图像，得出两者在瘤周区的APTw信号强度上不具备统计学差异，这可能是由于胶质瘤的侵袭性较强，病灶周围组织受到肿瘤细胞的侵犯，局部游离蛋白含量增加所致［15-16］。有学者利用脑中动脉阻塞大鼠模型证实了脑梗死区APTw图像信号下降，还实现了脑梗死区pH值的图像化，分析得出氨基质子化学交换饱和磁共振成像在显示脑梗死组织方面比常规DWI磁共振成像更具优势［17-18］。有研究将氨基质子化学交换饱和磁共振成像应用于阿尔兹海默病的研究，结果显示患者的双侧海马区APTw信号强度大大增加，而且与智力状态检查量表具有很强的相关性［19-20］。

mRS评分可用来衡量脑梗死后神经功能恢复的状况［21-22］，因此我们根据患者的入院后3月mRS评分分成了预后良好组与预后不良组，通过分析可知这两组患者的ΔAPTw值、APTwmax-min值在统计学上存在显著的差异，即预后不良组ΔAPTw值低于预后良好组，预后不良组APTwmax-min值高于预后良好组，这可提示ΔAPTW值、APTwmax-min值与脑梗死患者的神经功能预后有一定关系，但其具体关系不清楚，因此进一步进行Spearman相关分析和Logistic回归分析，发现ΔAPTw值与脑梗死神经功能预后呈正相关，APTwmax-min值与脑梗死神经功能预后呈负相关，ΔAPTw值减小、APTwmax-min值增加是脑梗死神经功能预后不良的危险因素，提示ΔAPTw值越低及APTwmax-min值越高脑梗死神经功能预后越差。有研究证实，脑梗死体积是脑梗死预后的预测因素，但将脑梗死体积与患者的预后进行相关性检验却发现不具有明显的线性关系［23-24］。另有研究表明，脑梗死患者入院时的美国国立卫生院神经功能缺损评分也能在一定程度上评估患者的预后，但其ROC曲线的AUC大多在0.5～0.7之间，预测价值较低［25］。上述报道从另一个侧面提示氨基质子化学交换饱和磁共振成像在评估脑梗死预后方面有一定优越性。ROC 曲线分析显示，Δ APTw值联合APTwmax-min值预测脑梗死神经功能预后的AUC为0.806，敏感度为76.52%，特异性为70.01%，准确度为88.32%，提示氨基质子化学交换饱和磁共振成像中APTw的定量分析能够较好的预测脑梗死神经功能预后，即脑梗死患者入院时ΔAPTw 值<-0.92%、APTwmax-min值>0.75%，则可提示脑梗死神经功能预后不良的风险较大。分析原因认为预后良好的患者的脑梗死区中，所有干扰APTw信号值的因素的变化均不明显，如蛋白质浓度、pH等，这些变化在发病后的24～48 h内可能已经恢复至正常范围内，因此在此时间窗内进行氨基质子化学交换饱和磁共振成像扫描时无法检测出较为明显的差异，然而，在预后不良的患者的脑梗死区中，上述变化相对明显，因此即使时间超过48 h，上述变化依然能够被氨基质子化学交换饱和磁共振成像扫描检测出来。所以，通过对比这两组患者的相关数据，氨基质子化学交换饱和磁共振成像中APTw的定量分析可以用来预测脑梗死患者的神经功能预后。但本研究存在以下不足：病例总数相对较少，鉴于采集时间过长，本研究只采集了患者脑的一个层面的图像，而其他层面的图像未采集，信息较局限。

综上所述，氨基质子化学交换饱和磁共振成像中APTw的定量分析能够较好的预测脑梗死神经功能预后，在脑梗死患者氨基质子化学交换饱和磁共振成像检查过程中若发现ΔAPTw值减小、APTwmax-min值增加，临床应及时采取干预措施，改善其预后。