3D-ASL和SWI在急性脑梗死缺血半暗带评估中的临床应用

梁秀琴，吴 江，李 璇，朱丽娜，牛 衡，郝晓勇，杨朝慧

急性脑梗死具有较高的发病率、致残率、致死率，极大降低了中老年病人的生活质量，严重威胁生命安全。按照传统4.5 h的溶栓时间窗，多数急性脑梗死病人错过了最佳溶栓时机，因此，需在神经影像学组织窗指导下，挽救缺血且经过及时干预仍存活的组织，即缺血半暗带(IP)，从而使部分病人从有效再灌注中获益。相关研究显示，存在IP且发病6～24 h，行血管内治疗联合标准内科治疗疗效优于单纯标准内科治疗的病人[1]。采用影像学准确评估IP，可为发病超过传统时间窗24 h内的病人争取到溶栓或血管内治疗机会。三维动脉自旋标记灌注成像(3D-ASL)可无创获取脑组织各感兴趣区脑血流量(CBF)值，其重复性高，易受标记后延迟时间(PLD)的影响，目前关于PLD评估IP的研究较少。磁敏感加权成像(SWI)技术对缺血区周围引流静脉中脱氧血红蛋白敏感，可用于评估IP的血氧代谢水平。本研究通过3D-ASL和SWI探讨两者在急性脑梗死IP评估中的临床应用。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析山西省心血管病医院2019年10月—2020年6月收治的急性缺血性脑卒中病人43例，其中男21例，女22例，年龄52～73(59.2±6.9)岁。由神经内科医师采用美国国立卫生研究院卒中量表(National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS)于入院当日、入院后15 d对病人神经功能进行评定。本研究已获得医院伦理委员会批准，所有病人检查前均签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：根据《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》确诊为急性脑梗死，发病至磁共振检查时间为6～24 h；首次发病；临床症状表现为一侧肢体无力或偏瘫，伴有或不伴有语言障碍；扩散加权成像(DWI)图像表现为单侧脑组织扩散受限，表现扩散系数(ADC)下降。排除标准：CT显示脑出血；既往有急性脑梗死、脑出血、肿瘤、外伤及其他神经系统病变；脑干和小脑梗死；检查前接受过溶栓或血管内治疗；有磁共振检查禁忌证。

1.3 检查设备及扫描参数 采用GE 1.5T HD-xt磁共振扫描仪八通道颅脑线圈进行图像采集。所有病人行磁共振常规序列、DWI、三维时间飞跃法MRI血管成像(3D-TOF-MRA)、3D-ASL[PLD分别为1.5 s和2.5 s]及SWI扫描。具体扫描参数，①3D-TOF MRA：扫描视野(FOV)24×24；层厚1.2 mm，Phase FOV 0.81；脉冲重复间隔时间(TR)23.0 ms。②3D-ASL：TR 4 587 ms(PLD=1.5 s)、5 282 ms(PLD=2.5 s)，回波时间(TE)10.5 ms，层厚4 mm，NEX 3，FOV 24×24，矩阵512×8，采集时间4 min 26 s(PLD=1.5 s)、5 min 6 s(PLD=2.5 s)。③SWI：TR 78.6 ms，TE 50.0 ms，翻转角15°，层厚2.0 mm，层间距0，FOV 24 cm×24 cm，采集矩阵384×224。

1.4 图像分析与数据处理 将所有图像传输至GE ADW 4.6工作站。3D-ASL原始图像经Functool软件处理后，分别自动生成PLD=1.5 s、PLD=2.5 s的CBF伪彩图，分别将动脉自旋标记灌注成像(ASL)伪彩图(PLD=1.5 s和PLD=2.5 s)与DWI图像融合，ASL低灌注区面积(SASL)>DWI高信号区面积(SDWI)作为IP组，SASL≈SDWI作为无IP组。选择梗死核心面积最大层面，分别将该层面梗死核心、邻近梗死核心边缘脑组织(BNL)及相应对侧脑组织作为感兴趣区(region of interest，ROI)并获取其CBF值。ASL伪彩图(PLD=2.5 s)上，同一病人感兴趣区位置、大小的选取与(PLD=1.5 s)一致。各感兴趣区CBF值均由3名专业神经影像诊断医师分别测量得到，结果取平均值。将SWI原始数据经Reforment软件进行最小密度投影处理，观察梗死核心区周围是否存在突出血管征(PVS)。所有病人均接受标准内科治疗，神经内科医师根据病人入院当日、入院后15 d的临床症状进行NIHSS评分，NIHSS评分越低提示病情越稳定；将NIHSS评分降低值作为临床近期预后评判指标，入院15 d NIHSS评分改善≥4分定义为显效。

2 结 果

2.1 3D-ASL测量值分析 本研究43例病人中，其中IP组28例，无IP组15例。3D-ASL(PLD=1.5 s)及3D-ASL(PLD=2.5 s)测量的两组梗死核心CBF值均低于对侧正常脑组织，差异均有统计学意义(P<0.001)；IP组3D-ASL(PLD=1.5 s)测量的BNL的CBF值低于对侧正常脑组织，差异有统计学意义(P<0.001)；IP组3D-ASL(PLD=2.5 s)测量的BNL的CBF值较3D-ASL(PLD=1.5 s)升高，差异有统计学意义(P<0.001)。详见图1、图2及表1、表2。

表1 3D-ASL(PLD=1.5 s)与3D-ASL(PLD=2.5 s)测量的两组梗死核心和BNL及对侧正常脑组织的CBF值比较(±s) 单位：mL/(100 g·min)

表2 IP组不同PLD 3D-ASL测量的BNL与对侧正常脑组织CBF值比较(±s) 单位：mL/(100 g·min)

图1 典型左侧额叶急性脑梗死病人磁共振影像[A为DWI序列提示左侧额叶高信号；B为ASL-CBF(PLD=1.5 s)伪彩图显示左侧额叶低灌注区，范围与DWI高信号区基本一致；C为ASL-CBF(PLD=2.5 s)伪彩图显示左侧额叶低灌注范围与ASL-CBF(PLD=1.5 s)基本一致；D为SWI中最大密度投影成像图梗死核心周围未见PVS显示]

图2 典型左侧颞枕叶急性脑梗死病人磁共振影像[A为DWI序列提示左侧颞枕叶高信号；B为ASL-CBF(PLD=1.5 s)伪彩图显示左侧颞枕叶低灌注区，范围大于DWI高信号区；C为ASL-CBF(PLD=2.5 s)伪彩图显示左侧颞枕叶灌注较ASL-CBF(PLD=1.5 s)升高，范围减小；D为SWI中MIP图显示梗死核心周围低信号增粗引流静脉，即PVS显示]

2.2 两组PVS显示情况比较 IP组20例PVS显示，多于无IP组的6例，差异有统计学意义(P=0.045)。详见表3。

表3 两组PVS显示情况比较 单位：例

2.3 两组入院当日、入院15 d NIHSS评分及NIHSS评分降低值比较 IP组与无IP组入院NIHSS评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)；IP组入院15 d NIHSS评分低于无IP组，IP组NIHSS评分降低值高于无IP组，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表4。

表4 两组NIHSS评分比较[M(P25，P75)] 单位：分

2.4 两组标准内科治疗疗效比较 IP组显效22例，多于无IP组的5例，差异有统计学意义(P=0.003)。详见表5。

表5 两组标准内科治疗疗效比较 单位：例

3 讨 论

急性脑梗死占我国脑卒中病人的69.6%～70.8%，超过40%源于颅内大血管闭塞，这部分病人6个月死亡率增加3.5倍[2-3]。IP是存在于梗死核心周围的生理功能丧失但未发生梗死的脑组织，若血管得到有效再通，生理功能可完全恢复。多模态影像学指导下的治疗可突破传统时间窗限制，依据组织窗挽救IP。DEFUSE-3研究[4]根据ADC<6.00×10-4mm2/s、达峰时间(time to maximum，Tmax)>6 s分为核心梗死区和缺血低灌注区，不匹配范围越大说明可挽救的IP越大。但该方法需注射对比剂，部分病人存在对比剂过敏，甚至造成肾功能损伤。

ASL技术是利用射频脉冲标记自体动脉血中的水质子进行成像，可直观、定量脑CBF值。目前临床应用较广泛的是3D-ASL，安全无创，有较好的信噪比、可重复性高。叶天涛等[5]研究显示，3D-ASL(PLD=1.5 s)对缺血脑组织检出敏感，适合早期低灌注筛查。对有延迟灌注(老年人或存在管径较小、路径较长侧支循环)病人，短PLD可高估低灌注区，适当延迟PLD可提高准确性。3D-ASL(PLD=2.5 s)反映最终的灌注结果，可准确显示明确的脑灌注异常。本研究结果显示，3D-ASL(PLD=1.5 s)时，IP呈明显低灌注，PLD=2.5 s时IP灌注明显升高。可能是由于血管闭塞后，血流速度减慢，短PLD内血流未到达靶区，故表现为低灌注；延长PLD时间到2.5 s，采集到被标记的动脉血质子，此时，闭塞侧脑组织灌注明显恢复，说明IP周围存在丰富的侧支循环，由于这部分血管管径小、血流通路长、流速慢，需要较长PLD时间才能采集到。3D-ASL(PLD=1.5 s)测量的两组梗死核心的CBF值均低于对侧正常脑组织，PLD延长到2.5 s仍不能恢复至正常水平，说明梗死核心区脑组织发生不可逆死亡。ASL能直观、敏感地显示脑组织低灌注信息，与DWI高信号区不匹配提示IP存在，可为临床治疗决策的制定及近期预后的评估提供重要参考。

SWI是一种对顺磁性物质高度敏感的磁共振成像序列。供血动脉闭塞后，存活细胞为满足自身的血氧代谢需求，代偿性增加氧摄取分数，导致缺血区周围引流静脉中脱氧血红蛋白比例升高，SWI序列表现为梗死区周围增粗的低信号引流静脉，称为PVS[6]。耿立娜等[7]研究显示，急性脑梗死发生后，柔脑膜血管对缺血区进行代偿，这些血管管径较小、通路较长、血流速度慢，血氧饱和度低，磁敏感效应较强，SWI表现为PVS，表明PVS可一定程度反映侧支循环对缺血脑组织的代偿水平，侧支循环越好提示PVS越明显。本研究结果显示，IP组PVS显示比例大于无IP组，说明PVS可作为判断IP存在的影像学标志物。

本研究不足之处：样本量有限，可能影响结果准确性；扫描时间太长，部分病人配合欠佳；未对PVS定量分析，且目前关于PVS与预后的关系存在争议，需更多定量研究进一步证实。

本研究纳入的病人均仅接受标准内科治疗，IP组入院后15 d NIHSS评分降低值大于无IP组，疗效显著，进一步证实了IP预示存在丰富的侧支循环。发病至就诊时间6～24 h的病人，若经过精准影像学评估存在IP，获得及时、有效的溶栓或血管内治疗，闭塞血管再通，这部分缺血脑组织可能重新恢复正常生理功能。因此，影像学组织窗评估IP可能作为临床再灌注治疗的指标。3D-ASL与SWI联合应用可为急性缺血性脑卒中病人获得早期个性化、精准化的治疗提供客观的影像学依据。