缺血性腦卒中的影像學進展

彭秀華，梁宗輝

（上海市靜安區中心醫院復旦大學附屬華山醫院靜安分院放射科，上海200040）

缺血性腦卒中的影像學進展

彭秀華，梁宗輝

（上海市靜安區中心醫院復旦大學附屬華山醫院靜安分院放射科，上海200040）

隨著影像技術的發展，影像學不僅可進行形態學方面的診斷，而且還可進行腦形態學與功能學的綜合診斷。影像學新技術的應用使得缺血性腦卒中的診斷更為準確和快捷。本文就CTPI、DWI、PWI、MRS、動脈自旋標記技術（ASL）等新技術在缺血性腦卒中的應用進展做一綜述。

腦缺血；卒中；診斷顯像

目前，臨床上診斷缺血性腦卒中的方法主要是影像學診斷，如CT和MRI等常規檢查腦血管的方法。隨著影像學技術的發展，影像學診斷不僅表現在形態學上，已經進入腦形態學與功能學的綜合診斷，尤其近年來一些新技術，包括CTPI、DWI、PWI、MRS、動脈自旋標記技術（arterial spin labeling，ASL）等在臨床的應用使缺血性腦卒中的診斷更加準確、快捷。本文就急性缺血性腦卒中的影像學研究進展作一介紹。

1 CTPI

CTPI即在靜脈注射對比劑的同時，對選定的層面行動態掃描，以獲得層面內每一像素的TDC，該曲線的橫坐標表示時間，縱坐標代表注射對比劑后增加的CT值，通常所用的對比劑為含碘對比劑。腦CTPI的TDC反映了對比劑在腦組織中濃度的變化，也間接反映了腦組織灌注量的變化。用后處理軟件處理CTPI的原始圖像，可得到幾個重要參數，分別是腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通過時間（mean transit time，MTT）和達峰時間（transit time to the peak，TTP）。其中CBF代表單位時間內流經腦組織的總血流量；CBV是指ROI內血管（包括毛細血管和大血管）的總容積；對比劑通過局部腦組織所需的平均時間則用MTT表示。因為CT增強掃描所用的碘對比劑基本符合非彌散型示蹤劑的要求，所以可根據核醫學的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律作為CTPI的理論基礎。Bivard等［1］報道了CTPI可識別嚴重的缺血低灌注組織，對梗死區的灌注可估計梗死區組織的最終體積。有學者［2］對103例急性前循環缺血患者行CTPI檢查以確定缺血核心區和半影區的閾值，結果顯示半影區的閾值是延遲時間≥3 s，而缺血核心區的閾值局部腦血流量（rCBF）≤30%且延遲時間≥3 s。Sporns等［3］對3 011例患者采用A（常規CT）、B（常規CT+隨訪）、C（常規CT+隨訪+CTPI）3種模式對大腦后循環缺血情況進行診斷，結果C模式（敏感性76.6%）高于A模式（21.3%）和B模式（43.6%），說明CTPI對大腦后循環缺血病變的診斷更有優勢。van der Hoeven等［4］研究也證明CTPI對大腦后循環的缺血區域的診斷更敏感。據報道［5-7］CTPI通過MTT判斷梗死部位的靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值和準確性分別為88.2%、95.3%、90.9%、93.9%和92.9%。灌注成像技術聯合使用，如MTT、CBV和CBF聯合可反映缺血區的嚴重程度［6-10］。然而Biesbroek等［11］系統回顧了1 107例，綜合分析得出CTPI診斷敏感性為80%（95%CI：72%～86%），特異性為95%（95%CI：86%～98%）。有學者［12］將CT平掃、CTPI、CTA同時應用，掃描時間比單獨應用大大縮短，20 min即可獲得腦血流灌注、CT平掃和大腦供血情況的信息，對于病情較急的患者比較適用。Wintermark等［13］研究得出，CBV降低，CBF不變化提示為缺血半暗帶；CBV降低，CBF也降低提示為腦梗死。Klotz等［14］研究表明，腦缺血區域的CBF較邊緣區域明顯減低，根據兩側CBF比值可區分該缺血灶是否可逆。若CBF比值在0.20～0.35為可逆性缺血區，當CBF比值＜0.20時腦組織將無法存活，其中0.20是臨界值。對于急性大腦中動脈供血區發生缺血中風的患者，患側與正常側的CBF、CBV、MTT對照存在很大差異，其中最敏感的是MTT函數圖，CBF和CBV的特異性最高，對預測梗死灶意義較大的則是CBV［15］。Alves等［16］發現，7%患者的CBV異常病灶比后來CT平掃檢測的病灶大，76%患者的腦梗死面積小于初始MTT的延長部分。故CTPI能夠早期發現腦缺血灶的部位、范圍和程度。

2 PWI和DWI

PWI較常用的一種是使用對比劑（Gd-DTPA）快速通過組織時，將引發局部磁敏感性的改變，T2的衰減過程加快，以動態磁敏感對比增強（dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC）灌注成像最常用。其灌注成像基礎與CTPI相似，即：局部平均通過時間（rMTT）=局部腦血容量（rCBV）/rCBF，可反映組織的微血管分布情況以及血流灌注狀態。TDC的rCBV指存在于一定量腦組織血管結構內的血容量，根據TDC下方封閉的面積計算得出，rCBV= K∫△R2*（t）dt。rCBF指在單位時間內流經一定量腦組織血管結構的血流量，腦血流量值越小，腦組織的血流量越低。rCBF=Cmax（曲線最大高度）。rMTT為開始注射對比劑到TDC下降至最高強化值一半時的時間，主要反映對比劑通過毛細血管的時間，在腦組織應用中可測量局部血流量，發現早期缺血組織。DWI可顯示水分子的布朗運動，主要包括SE DWI、EPI DWI和穩態自由進動彌散加權成像（SSFP DWI）3種。人體組織內的水分子存在于細胞內外間隙且不斷運動，可向周圍隨機擴散和滲透。腦組織發生缺血缺氧的數十分鐘內，腦細胞膜產生功能障礙，大量鈉離子和水分子進入細胞內，導致細胞水腫，在T1WI，T2WI及CT上無法顯示。但細胞內水腫使水分子擴散受限，使ADC值下降，在SE-EPI可見細胞內水腫的組織出現高信號改變，這種改變可在缺血發生15 min時被發現，腦細胞尚未發生壞死和胞膜破裂，僅細胞內水分增加。DWI的高信號區包括中心區和缺血半暗帶，中心區代表壞死的腦組織無法恢復，半暗帶通過有效的溶栓治療可恢復。PWI反映腦組織的血流灌注情況。PWI和DWI聯合可否用來判斷缺血半暗帶的大小，目前還正在研究中［17］。PWI發現病變的時間較早，能對超急性期的腦缺血進行診斷。DWI診斷急性期腦缺血的敏感度為88%～100%，特異度為86%～100%。Simonsen等［18］研究得出，PWI和DWI聯合診斷缺血性腦卒中的準確性是97.5%，但有學者提出PWI和DWI在診斷缺血性腦卒中兩者不匹配。Neumann-Haefelin等［19］研究證明，當病灶嚴重灌注不足時（TTP延長＞6 s），PWI和DWI不匹配，會出現病灶增大，而當一般灌注缺損時（4 s＜TTP延長＜6 s）PWI和DWI對病灶的診斷仍有價值。Davalos等［20］首先定義了臨床核磁彌散成像不匹配（clinical-diffusion mismatch，CDM）。他們認為腦卒中癥狀較嚴重，但腦梗死體積在DWI上顯示較小，臨床癥狀與DWI顯示的不匹配對預測患者的臨床結果和最終大腦梗死體積或許有一定意義，CDM被證實對預測梗死體積的增長和神經癥狀的嚴重程度有一定意義。DWI和PWI聯合應用，對急性缺血性腦卒中的發病機制和部位、受損大小、缺血中心區及缺血半暗帶大小等具有早期發現和診斷優勢。

3 MRS

MRS是利用MRI成像設備，獲得活體組織內相關的生物化學物質MRI波譜信息的檢查方法，是目前唯一能無創探測活體組織化學特征的方法。某一組織的MRI波譜曲線就是不同Larmor共振頻率峰值的曲線圖。其縱向坐標為波譜信號的幅度，水平坐標為不同的Larmor共振頻率或化學位移，特定物質的波峰高度代表該物質的含量高低。在許多疾病的發展過程中，其代謝變化較病理形態改變早，MRS對代謝變化的敏感性很高，故能早期檢出。缺血性腦卒中早期腦組織的細胞代謝與正常腦組織不同，通過1H-MRS的N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、乳酸（Lac）、肌酸/磷酸肌酸（Cr/PCr）、含膽堿代謝物（Cho）等表現出來。其中應用最多的是NAA和Lac。NAA存在于神經系統，是神經細胞的線粒體產生的，存在于有活性的神經細胞中，代表著神經細胞的活性和數量。所有神經細胞丟失和損傷的疾病，均能較早地表現為NAA波降低和NAA/Cr值降低。研究［21］發現，患者一旦出現腦組織內的NAA值降低，便會表現為腦缺血癥狀，同時發生腦卒中的概率較高。Igarashi等［22］證實NAA的代謝和衰減在急性缺血性腦卒中的病理生理變化中起重要作用。在腦梗死過程中，NAA呈逐漸下降趨勢，有學者［23］報道在梗死后6～24 h出現NAA下降，也標志神經細胞出現永久性損傷。也有學者［24］報道，NAA于腦梗死后第4天開始下降。Lac為糖酵解代謝產物，正常腦組織中的Lac含量很低，MRS難以檢測到。一旦腦組織缺血缺氧，糖酵解過程中會產生大量Lac，腦內的Lac便升高，最早可在腦缺血缺氧的3 h內檢測到大量的Lac［23］。短暫性腦缺血發作（TIA）患者缺血區腦組織Lac升高的原因是由于大腦灌注不足引起的糖酵解發生［25］。而腦梗死早期（24～48 h）Lac的升高主要與腦組織的無氧代謝有關，晚期則與梗死區大量的巨噬細胞和小膠質細胞有關。有學者［26］報道，Lac值升高但NAA值不下降的腦組織通過早期溶栓可恢復，可能作為缺血性半暗帶的一個診斷指標。

4 ASL

ASL是一種檢測血流灌注的新方法，其原理主要是通過反轉脈沖標記動脈血中的質子，標記的動脈血經過一定的時間流入成像層面時成像，從而獲得標記的圖像；通過減影標記前后采集的圖像，從而得到組織灌注參數圖［27］。目前ASL技術主要為脈沖式動脈自旋標記（pulsed arterial spin labeling，PASL）和連續式動脈自旋標記（continuous arterial spin labeling，CASL）技術［28-29］。

兩者均通過脈沖對動脈內血液進行反轉標記，但兩者所用脈沖不同。前者使用絕熱的雙曲正弦切割脈沖，后者則是持續的射頻脈沖［30］。Chalela等［31］對15例急性缺血性腦卒中患者行ASL研究發現，ASL可顯示急性腦缺血灌注不足，且灌注不足及臨床表現與DWI表現相關。Zaharchuk等［32］通過多種檢查技術對76例TIA進行檢查，發現ASL陽性率62%，DWI陽性率24%，MRA陽性率13%，得出ASL技術檢測局部腦組織血流灌注變化的敏感性高于MRA和DWI。Qiao等［33］對49例在MRI、DWI、MRA檢查中均未發現異常但懷疑TIA的患者行ASL檢查，發現異常，其靈敏度為55.8%，特異度為90.7%，也證實ASL對TIA的檢查優于其他影像學檢查。有學者［34-35］對腦梗死和腦缺血患者行ASL和動態磁敏感對比灌注成像檢查，發現兩者對判斷腦梗死血流灌注和評估缺血再灌注有很好的一致性。Bokkers等［36］研究表明，ASL可描述大的低灌注和在DSC上的CDM病灶?？焖貯SL灌注掃描適用于對釓對比劑過敏的急性缺血性腦卒中患者。Sprezak等［37］對17例臨床懷疑（3例急性，11例亞急性，3例慢性）腦缺血患者行ASL和PWI檢查，76%的ASL檢查結果與PWI一致。證明ASL對缺血性腦卒中的診斷是有價值的，尤其是對釓對比劑過敏的患者。有學者［38］發現ASL能較好地診斷缺血半暗帶，若及時行溶栓治療，該區域可能恢復正常。ASL無創，且無需使用對比劑，操作簡單，可初步了解缺血性腦卒中的血流灌注情況，與其他灌注成像技術相比其最突出的不足是SNR低，尤其在血流流速低的區域內，由于存在存輸延遲效應，rCBF值往往被低估［39］。

總之，目前對缺血性腦卒中進行早期診斷的影像學技術較多，且各有優勢和不足，尚無一種技術能全面和簡便的應用到臨床工作中來。

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2016-07-10）

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.01.037

上海市靜安區衛生系統醫學學科特色?？祈椖浚↗W XK201207）；上海市靜安區衛生計生系統十百千人才培養工程學科帶頭人項目（JWRC2014D04）。

梁宗輝，E-mail：liangzh@vip.163.com。