4D-ASL联合IVIM对急性缺血性脑梗死的评估研究

范小涛，方善琼，蒋康平

（重庆市丰都县人民医院 放射科，重庆 408200）

急性缺血性脑卒中（acute ischemic stroke，AIS）是最常见的脑卒中类型，提高该病的防治水平以降低卒中发病率和死亡率刻不容缓［1-3］。磁共振弥散加权成像（DWI）和灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）可早期发现脑梗死，但需造影剂等诸多因素限制其临床广泛应用［4-7］。四维动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）与体素内不相干运动成像（IVIM）是一种新的无创、无需造影剂、可重复应用于缺血性脑卒中脑血流灌注成像方法，为临床诊断及治疗提供客观定量依据［8-10］。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2020年7月-2021年3月在丰都县人民医院临床诊断急性脑梗死患者30例，其中男性19例，女性 11 例，年龄为 46-82 岁，平均（72.45±8.14）岁。纳入标准参照《中国急性缺血性脑卒中诊治指南 2018》诊断标准［11］，由经神内科医师对疾病进行确诊：①急性起病（发病2周以内）；②局灶或全面神经功能缺损；③影像学显示责任病灶或者症状/体征持续时间>24小时；④排除非血管性病因；⑤脑CT排除脑出血。

排除标准：①既往有脑肿瘤、脑卒中、脑手术等病史；②MRI图像质量欠佳，如伪影明显、信噪比低等；③MRI扫描禁忌症。

1.2 扫描方法

对研究对象用1.5T西门子（Amira）MR扫描仪，从颅顶扫描至颅底。扫描序列包括（T1/T2WI、T2LAIR）、DWI、MRA、IVIM 及 4D-ASL。 设 置 参 数 ：T1FLAIR（TR1750ms，TE 24ms）、T2 FLAIR （TR 8000ms，TE115ms）、IVIM（EPI，9b-value，TR 4600ms，TE 87ms，b=0-1000s/mm2）激励次数1。4D-ASL成像参数为TR 3650ms，TE 37.42ms，层厚 4mm，层距 0mm，激励次数3，标记后延迟时间分别为 1500ms、1960ms、2420ms、2880ms。各扫描序列的扫描范围均保持一致。

1.3 图像处理

4D-ASL扫描数据经Matlab（R2016b）进行后处理得到CBF图，参考常规DWI图像后，获得局部脑血流量，并选取健侧镜像对照区，得出患侧/健侧相对脑血流量（cerebral blood flow，CBF）。IVIM 数据按双指数模型拟合得到假扩散系数 （perfusion related diffusion coefficient，D*）、 扩散系数 （true diffusion coefficient，D）及灌注分数（perfusion fraction，f），f D*（f与 D*的乘积），参考MR 4D-ASL所选取部位勾取患侧ROI区和健侧镜像对照区的D*、D及f值。3D TOF MR观察局部缺血病灶的责任血管，判断颅内血管走形、有无狭窄和闭塞及其程度。探讨患侧和健侧镜像对照区的CBF值与D*、D、f值的相关性。

1.4 统计学处理

2 结果

多种方法（4D-ASL、IVIM、MRA、DWI）结合比单独应用对病灶的检测敏感性，见图1。

图1 -9，病例1，神志恍惚伴智力2天，BP157/103mmHg，四肢肌力正常，右侧病理征阳性，左侧大脑中动脉M1段及左侧大脑后动脉P2段闭塞，左侧颞叶弥散受限呈高信号，4D-ASL伪彩图左侧颞枕叶CBF减低，左侧颞叶及镜像对侧IVIM相应D、D*、f。图10-18，病例2，男46岁，突发右侧肢体无力伴口角歪斜1天，BP176/102mmHg，右侧肢体无力，右侧中枢性面瘫，左侧大脑中动脉M1段闭塞，左侧放射冠弥散受限呈高信号，4D-ASL伪彩图左侧放射冠及半卵圆中心CBF减低，左侧放射冠及镜像对侧IVIM 相应 D、D*、f。

2.1 诊断率比较

4种方法联合应用的诊断率为100%，与IVIM（70.00%）相比差异具有统计学意义（P＜0.05），见表 1。

表1 三种方法的诊断率比较[n（%）]

2.2 患侧与健侧的参数比较

患者健侧D值明显高于患侧，差异有统计学意义（P<0.001），其余参数未见明显差异，见表2。

表2 患侧与健侧的参数比较（±s，n=30）

表2 患侧与健侧的参数比较（±s，n=30）

注：与患侧相比，*P<0.001。

组别 CBF D（×10-3mm2/s） D*（×10-3mm2/s） f患侧 16.827 7±6.639 5 0.538 3±0.295 9 20.675 7±36.813 5 0.038 9±0.042 2健侧 14.505 1±8.436 8 0.829 7±0.178 1* 30.655±44.522 0.062 3±0.051 9

2.3 参数相关性分析

rD、rD*、rf值与rCBF均呈负相关，但相关性较小，不具有统计学意义，见表3。

表3 rD、rD*、rf值与rCBF的Pearson相关性分析

3 讨论

AIS发作时，脑组织对缺血缺氧耐受性差，在出现临床症状的同时，也伴随着一定的影像学异常表现［12-14］，全面评估血管状况及预后，是筛查溶栓患者的重要途径［15-17］。DWI能够早期诊断急性缺血性脑梗死的部位及范围，但脑血流灌注异常不能显示［18-19］；DSC-PWI能够显示脑异常血流灌注，但需要对比剂注入、血脑屏障是否完整、磁敏感伪影干扰等，诸多因素限制其广泛应用［20-21］；动脉自旋标记技术（ASL）是一种无需对比剂注入的灌注成像，利用血管内质子磁化标记追踪，不依赖血脑屏障，能反映急性缺血性脑梗死的血流量（CBF）及分布情况［22-24］，无创、安全、可重复性强，ASL获得的脑血流量值与PET一致性很高［25-26］。IVIM是采集多个b值磁共振扩散加权成像（DWI），可对水分子扩散运动部分和血流灌注部分同时量化，利用不同的IVIM模型、不同的算法、不同的拟合方式得到相关参数（D、D*、f以及fD*等），并通过相关软件对上述参数进行评估［27-28］。

ASL和DWI均可用于急性脑梗死的早期诊断［29］，4D-ASL序列是在常规3D-ASL的基础上施加多个TI时间，通过不同延迟时间进行多次采集，能够采集到血流质子流入的信息。采集到的原始数据在matlab中通过后处理计算，得到CBF定量参数，较常规 3D-ASL应用范围更广，对缺血性脑血管疾病定位更精确，信噪比更高［30-32］。而IVIM获得的 f、D、D*以及 fD*等参数与 DSC-PWI获得的CBF 有很好的相关性［33］。

本研究将IVIM与4D-ASL联合用于急性脑缺血疾病诊断，该技术利用双指数多b值模型拟合，能够得到更多可供判定的参数。通过将4D-ASL的CBF值与IVIM的D、D*值对比，使局部脑组织灌注与扩散的信息更准确显示，从而判断缺血中心区与缺血半暗带（IP）［34-35］。研究结果显示，多种方法（4DASL、IVIM、MRA、DWI）结合比单独应用对病灶的检测具有更高的敏感性；IVIM-DWI除了分离扩散、灌注信息，还能显著提高梗死区的早期显示率。急性缺血性脑卒中（AIS）发作时，星形胶质细胞发生细胞毒性水肿，导致布朗运动和扩散空间减小，本研究脑梗死患者患侧ADC和D值明显低于健侧，且差异有统计学意义（P<0.001）。D*和f的减少可能与缺血组织胞外空间体积分数的减少和微循环的限制有关，本研究脑梗死患者卒中区域的f D*降低最明显，高于其他任何参数，因此，f D*可以被认为是IVIM参数和ASL-CBF中最敏感的参数。本研究部分患者未发现脑血流灌注异常，分析原因可能是，①由于4D-ASL具有自身分辨率的不足，当同时有双侧脑血流改变或血流量改变轻微时，4D-ASL不能准确显示。②与扫描时机有关，部分患者出现一过性脑血管痉挛等原因，导致一过性的局部脑组织血流量下降，而后缓解，扫描时脑血流量恢复正常。③标记后延迟时间PLD的选择不合适造成的假阴性。本研究中rD、rD*、rf值与rCBF均呈负相关，但相关性较小，不具有统计学意义，可能与样本量较少有关。在未来的研究中，还有待扩大样本量进一步深入探究，探讨IVIM相关参数对AIS患者功能预后评估，为临床早期诊断、早期治疗提供依据。