体素内不相干运动弥散加权成像在预测急性缺血性脑卒中临床预后中的价值

甘 敏，陈 飞，胡建斌，穆天池，董从松，戴迎桂（通信作者）

（盐城市第三人民医院<南京医科大学盐城临床医学院>影像科 江苏 盐城 224008）

脑卒中是神经系统最常见的危重症之一，是我国第一大疾病死亡原因[1]，其中急性缺血性卒中（AIS）占69.6%～70.8%左右[2]。弥散加权成像（DWI）是临床工作中用于AIS 诊断最有价值的无创MRI 检查方法之一，其定量参数表观弥散系数（ADC）值，代表了组织内水分子扩散和微血管灌注扩散的综合效应[3]。体素内不相干运动（IVIM）是在DWI 基础之上衍生出的更高级的扩散技术，可通过双指数模型拟合将纯水分子扩散和微血管灌注扩散区分开[4]，可获得代表真实水分子扩散的真实扩散系数（D）值[5]和代表灌注相关扩散的伪扩散系数（D*）值[6-7]。本研究旨在探讨IVIM-DWI 的扩散参数（ADC、D和D*值）是否为AIS 患者的独立预后因素，以及在预测临床预后中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2020年1月—2022年12月间盐城市第三人民医院诊治的52 例前循环AIS 患者临床及MRI 资料。52 例患者中男22 例，女30 例，患者年龄45 ～81 岁，平均（67.81 ± 3.65）岁。所有患者均在发病后12 ～48 h 内进行常规MRI 和IVIM-DWI 检查。本研究患者或家属均签署MRI 检查知情同意书。

纳入标准：①符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》[2]的AIS 诊断标准；②发病至MRI 检查时间在12 ～48 h 以内；③患者为前循环AIS，年龄≥18 岁；④患者为首次发生AIS，且未接受血管内机械取栓治疗。排除标准：①病灶位于两侧大脑半球；②病灶最小直径≤0.5 cm；③出血性转化；④IVIM-DWI 图像存在严重伪影；⑤非AIS 病变引起的结构或扩散异常；⑥存在精神疾病或严重的系统性疾病。

1.2 临床指标

采集的临床资料包括患者年龄、性别、优势半球、发病至MRI 检查时间、入院美国国立卫生研究院卒中量表评分（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）、吸烟、酗酒、高血压、房颤、糖尿病、高脂血症等病史和随访90 天的改良Rankin 量表（mRS）评分。入院NIHSS 评分代表基线神经功能，用于在任何干预措施前对每个患者进行基线神经功能评分。采用90 天mRS 评分评估临床预后，患者被分为预后不良组（3 ≤90天mRS ≤6）和预后良好组（90 天mRS ≤2）。

1.3 MRI 数据采集

采用美国GE Discovery 750W 3.0T MRI 扫描仪进行检查。扫描序列包括3D-TOF MRA、T1WI、T2WI、FLAIR 和IVIM-DWI 序列。IVIM-DWI 具体参数如下：TR 5 825 ms，TE 94 ms，FOV：24 cm×24 cm，层厚5 mm，层间距1.5 mm，矩阵：128×128，加速因子 =2，b 值=0、10、20、40、80、110、140、170、200、300、400、500、600、800、1 000 s/mm2，扫描时间为7 分11 秒。

1.4 图像后处理

IVIM-DWI 通过MRI 设备自带的后处理工作站进行分析。首先，进行图像运动校正，其次，在后处理软件中通过限制分析范围对脑外空间进行噪声去除，然后使用双指数模型，通过两步拟合程序来拟合IVIM-DWI 数据，计算D值、D*值和ADC 值。通过勾画每层扩散图像（b=1 000 s/mm2）上高信号面积，计算梗死病灶体积（VL）。感兴趣区域（regions of interest，ROI）由对临床数据不知情的影像科医师手工绘制。然后将镜像ROI放置于对侧半球，ROI 选取应避免明显的脑脊液或大血管。所有参数图的ROI 都是一致的。进一步计算梗死病灶与对侧正常脑组织的参数相对值（病灶侧/对侧），包括rADC、rD和rD*，进行组间比较。

1.5 统计学方法

采用SPSS 20.0 统计软件分析数据。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数（四分位间距）[M（Q1，Q3）]表示，采用Mann-Whitney U 检验比较；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验。采用多因素二项Logistic 回归，寻找独立预后因素。采用受试者工作特征（ROC）曲线分析的曲线下面积（area under the curve，AUC）评估独立预后因素对不同预后的预测效能。以P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 AIS 患者不同预后组间资料对比

依据90 天mRS 评分，52 例患者分为预后不良组18 例，预后良好组34 例。预后不良组患者VL显著大于预后良好组，入院NIHSS 评分显著高于预后良好组（P＜0.001）。两组患者其余临床资料差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 不同预后的两组AIS 患者资料对比

2.2 AIS 患者IVIM-DWI 参数图及不同预后组间参数相对值比较

一例AIS 患者IVIM-DWI 参数图如图1 所示。预后不良组梗死病灶的扩散相关参数rADC 值[（0.39±0.10）v s（0.52±0.11）] 和rD值[（0.42±0.11）v s（0.56±0.12）]显著低于预后良好组（P＜0.01）。然而，两组之间rD*差异无统计学意义（P＞0.05）。

图1 典型的AIS 患者的IVIM-DWI 参数图

2.3 IVIM-DWI 扩散参数的独立预后因素分析

将不同预后AIS 患者组间存在差异的rADC 和rD，分别与预后可能影响因素（入院NIHSS 和VL）联合进行多因素二项Logistic 回归。结果显示rADC（P=0.030）和rD（P=0.013）降低均是AIS 患者不良预后的独立危险因素，NIHSS 和VL并非预后的独立影响因素（P＞0.05）。ROC 曲线分析示rADC 和rD预测AIS 患者不同预后的AUC 分别为0.756 和0.781，预测不良预后的阈值为≤0.48 和≤0.45，对应的灵敏度分别为91.8%和73.2%，特异度分别为63.5%和88.5%，约登指数分别为0.553 和0.617。

3 讨论

在本研究中，为了减少个体间差异对统计分析的潜在影响，采用梗死病灶/对侧的参数相对比值进行分析。预后不良组患者梗死病灶的rADC 和rD值明显低于预后良好组，该结果与前人的报道相符[4,7]。ADC 代表了水分子在组织中的扩散和微血管灌注行为[8]，而D则显示了水分子在组织中的纯扩散动力学[9]。ADC 和D值的降低表明梗死灶的扩散动力学受到限制，可以解释为缺血灶出现了细胞毒性水肿引起的布朗运动减弱[9-10]。该结果在一定程度上表明，预后不良组病灶内细胞毒性水肿相对更加严重，由此而引起水分子布朗运动减弱得更加明显。然而，rD*值在两组间差异无统计学意义，表明由微血管灌注引起的扩散改变，在不同预后患者组间无明显差异。

不同预后AIS 患者入院NIHSS 评分、VL、rADC和rD存在组间差异。通过多因素二项Logistic 回归分析AIS 患者预后的独立影响因素，为了避免扩散参数指标间的互相影响，组间存在差异的rADC、rD被分别与基线神经功能入院NIHSS 和VL构建预测模型。结果发现rADC、rD均是AIS 患者独立预后因素，两者的降低均是AIS 患者预后不良的独立危险因素。由此可见，rADC、rD在AIS 患者预后评估中具有重要价值，两者预测AIS 患者不良预后的阈值分别为≤0.48 和≤0.45，AUC 分别为0.756 和0.781，具有相近的预测效能。其中rADC 具有相对更高的敏感性，rD具有相对更高的特异性。

综上所述，IVIM-DWI 的扩散参数（rADC、rD）在AIS 患者预后评估中具有较高的临床应用价值，其中rADC 敏感性更高，rD特异性更高。