DWI和PWI在單側大腦中動脈狹窄、閉塞中的應用

常穩祿,劉國輝,周宏偉

(1.北京市懷柔區中醫醫院影像科,北京 101400;2.吉林大學第一醫院急診科;3.放射科吉林 長春 130021）

大腦中動脈(MCA）狹窄、閉塞會導致腦組織血流動力學障礙,是缺血性腦卒中最常見的病因。近年來,PWI、DWI技術日趨成熟,已成為腦血管狹窄、閉塞引起的急性缺血性卒中和半暗帶的重要診斷手段。本文采用二者相結合的方法評價MCA狹窄、閉塞患者腦組織血流動力學變化、判斷缺血半暗帶,旨在為缺血性腦血管病患者選擇治療方案、判斷療效提供重要的影像學依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本文搜集2010年2月-2010年10月我院神經內科診治的73例單側大腦中動脈狹窄或閉塞的患者,其中男41例,女32例。年齡為34-76歲,平均年齡(61.4±7.0）歲,MCA狹窄的患者39例,MCA閉塞的患者 34例?；颊叩娜咳虢M者均行常規MRI、MRA、DWI及 DSC-PWI掃描。

1.2 掃描方法及參數

全部病人均應用西門子Trio Tim 3.0 T超導型磁共振成像系統,行常規MRI軸位T1WI(TR:440 ms,TE:2.4 6ms）、T2WI(TR:5000 ms TE:93 ms）。DWI成像:TR:3800 ms,TE:93m,激勵次數為1次,在x,y,z三個方向分別施加彌散敏感梯度b=0 s/mm2及b=1000 s/mm2,得到DWI圖和ADC圖。

DSC-PWI掃描參數:TR:1400 ms,TE:32ms,翻轉角128°,FOV 為23 cm,層厚:5 mm,層間距:1.5 mm,矩陣128×128,激勵1次。掃描部位和范圍與常規軸位T2WI相同。應用T2*序列連續掃描50次,前6次掃描不注射造影劑,做為時間信號曲線的平臺期,在第6次掃描后,使用高壓注射器,經肘靜脈快速團注GD-DTPA(0.5 mmol/kg）,注藥速度為5ml/s,每個掃描層面有50幅連續的圖像,傳送到Leonardo workstation,用于腦血流灌注分析。

1.3 統計分析

全部數據經SPSS統計軟件處理,應用t檢驗進行統計學分析。

2 結果

73例伴單側大腦中動脈狹窄、閉塞的TIA患者,在MRI掃描圖像中,T2WI或dark-fluid序列正常38例(52.1%）,異常35例(47.9%）;MRA(原始圖像）顯示MCA狹窄 39例(53.4%）,閉塞 34例(46.6%）。DWI掃描,正常影像 32例(43.8%）,異常41例(56.2%）。DSC-PWI掃描,正常 9例(12.3%）,異常灌注64例(87.7%）(見表1）。60例(82.19%）病灶面積:PWI＞DWI。

表1 73例患者常規MRI,MRA,DWI和PWI掃描結果

表2 兩組患者ADC值比較(n=73,±s）

表2 兩組患者ADC值比較(n=73,±s）

*P＜0.05,**P＜0.05與鏡像健側腦組織比較

組別 n 患側(×102mm2/s） 健側(×102mm2/s）狹窄組 39 4.81±1.02* 7.76±1.09閉塞組 34 3.67±1.716** 7.74±0.71

表3 兩組患者rADC值(患側ADC值/健側ADC值）

圖1 患側 PWI病灶面積大于DWI病灶面積,即存在缺血“半暗帶”

表4 兩組患者PWI結果比較(±s）

表4 兩組患者PWI結果比較(±s）

*P＜0.01,**P＜0.05,與閉塞組比較(注:表中rMTT、rTTP、rCBF、rCBV為各參數與小腦半球相應參數做比值后得出）

組別 n r MTT rTTP rCBF rCBV狹窄組 39 1.07±0.47* 1.11±0.10**0.60±0.36 0.90±0.47閉塞組 34 2.22±0.69 1.20±0.09 0.54±0.37 1.07±0.53

3 討論

3.1 DWI在單側大腦中動脈狹窄、閉塞中的應用

3.1.1 DWI成像的病理生理基礎 腦缺血時彌散受限的確切生物物理學機制仍不清,多數實驗研究認為與細胞毒性水腫有關。非正常狀態下,腦的血流量小于12-20 ml/(100 g?min）時,腦缺氧能量代謝障礙直接抑制質膜上鈉-鉀ATP酶的活性,細胞高滲狀態 ,大量水分進入細胞內,形成細胞毒性水腫,局部細胞內水分子彌散受限,DWI為高信號(圖B）,ADC圖為低信號。5～6 h后血管內皮細胞損傷,血腦屏障破壞,組織間隙水分聚集 ,形成血管源性水腫,此時T2WI為高信號。最終缺血部腦組織細胞壞死、液化,DWI呈低信號,T2WI為高信號[1-3]。在此過程中ADC值隨其病理生理的變化過程,先降低后升高,急性期最低,慢性期高于或等于正常腦組織[4]?？梢哉fDWI反映的是腦細胞的功能性變化;T2WI反映的是組織形態學變化 ,后者組織內變化常常晚于前者。所以,在本組檢查的患者中,T2WI出現異常病灶的患者數要少于DWI異常的患者(見表1）。可見,DWI對超急性期腦梗死的診斷具有極大的優勢。

3.1.2 DWI在腦缺血中的應用價值 DWI的優點能夠更早的發現病灶,有利于臨床診斷及早期治療。本研究中DWI顯示:①MCA狹窄組,患側與鏡像健側ADC值對比,有顯著性差異,P＜0.05(見表2）;②MCA閉塞組,患側與鏡像健側ADC值對比,有顯著性差異,P＜0.05(見表2）;③兩組患者rADC值相比較,無顯著性差異,P＞0.05(見表 3）。可見,應用DWI掃描,可以明確顯示血管狹窄側及健側ADC值的不同,但病灶區ADC值與血管狹窄程度無相關性。本研究認為與腦缺血發病時間、腦內動脈側枝循環建立等因素有關。應用DWI,聯合常規MRI及MRA,對于早期發現病灶具有積極意義,尤其對于常規MRI表現為陰性的患者,進行DWI掃描就顯得很重要。

3.2 PWI在單側大腦中動脈狹窄、閉塞中的應用

3.2.1 PWI成像 腦灌注指血液輸送氧氣和營養物質至腦組織并加以利用的過程,一般將之等同于血流過程。MR灌注成像分為三種類型[5]:(1）彌散性示蹤劑技術;(2）血管內對比劑技術;(3）標記流動的血液,使之作為內源性磁性示蹤劑。本研究應用血管內對比劑技術。靜脈團注順磁性對比劑,在首過灌注時會干擾局部磁場的均勻性,導致周圍組織的T2時間縮短,造成組織信號下降,相應部位T2信號減低,信號降低程度與局部對比劑濃度成正比。因為造影劑存在于血管內,所以PWI能提供微循環的開放與閉塞的信息[6]。

3.2.2 PWI在臨床中的應用價值 在Siemens Leonardo工作站,應用專用PERFUSION軟件對DSCPWI原始圖像進行后處理,根據時間-信號曲線,得到AIF函數圖,并計算PWI的四個參數: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）、達峰時間(time to peak,TTP）。MTT主要反映的是對比劑通過毛細血管的時間;TTP反映的是血液到達感興趣區的通路。研究認為[7]:TTP值是測量組織低灌注比較敏感的指標,如果在組織發生低灌注之后沒有再灌注的情況發生,那么缺血腦組織將會發生液化、壞死。高培毅等人的研究表明[8]:灌注早期由于側枝循環的開放,CBV、CBF可以輕度增加、不變或輕度下降。本研究中rMTT、rTTP與血管狹窄程度相關(P＜0.05）,且隨著血管狹窄程度加重rMTT、rTTP值逐漸升高(表4）,考慮與動脈狹窄、閉塞所致的腦灌注下降、血流速度減慢及側枝循環開放有關。而由于側枝循環的開放程度不同,CBV、CBF會有不同的表現,所以rCBF、rCBV與血管的狹窄程度無明顯相關性(P＞0.05）(表4）。所以本研究認為:雖然PWI能提供腦組織血流動力學的信息,顯示缺血病灶及其周圍腦組織的低灌注區,但不能完全推斷血管的狹窄程度,研究時考慮腦內血管解剖特點及側枝循環的形成。本研究中:rMTT、rTTP與血管狹窄程度的相關性與盧潔[9]的研究結果一致。

3.3 PWI與DWI的聯合應用

由于腦內Willis環的存在,一側血管狹窄時可以通過前后循環和對側供血,也可經皮層動脈接受側枝循環血供。因此,單側MCA狹窄時,并不一定引起相應部位腦組織信號改變及供血區域的低灌注,聯合應用DWI和PWI能夠判斷MCA狹窄、閉塞患者是否存在急性缺血性腦卒中、腦血流低灌注以及缺血半暗帶

PWI與DWI聯合應用的研究中,缺血半暗帶(IP）一直是眾多學者研究的熱點。IP最初是在1977年通過動物實驗提出的,指由于腦缺血所致的腦細胞電活動停止、功能喪失,但形態結構仍保持完整的腦組織,位于嚴重缺血部位周圍的低灌注區,影像上為PWI異常區大于DWI高信號區的部位,具有可逆性及可變性。本組研究中,60例患者存在缺血半暗帶,即病灶面積:PWI＞DWI(圖1中B-E）。根據缺血后的血供恢復情況不同,IP可以轉化成正常灌注或梗塞區,臨床治療的時間窗為3-6小時。但是有關研究表明[7]:半暗帶的大小與臨床治療效果之間無明顯相關性。

PWI是評估腦組織血流動力學變化的良好方法,可以計算腦血流灌注的四個參數,互相補充,能夠快速、無創、更全面地反映腦血流的狀態,明確腦血流動力學的異常,有助于臨床治療策略的制定[10]。與DWI聯合應用可以判斷缺血半暗帶,在挽救部分缺血的腦組織、避免其發生壞死、提高生存質量等方面具有重要的臨床意義。

[1]Field AS,Jellison BJ,Medow J,et al.Difftion tensor imaging of cerebral white matter:a pictorial review of physics,fiber tractnatomy,and tumor imaging patterns.AJNR Am J Neuroradio l[J].2004,25(3）:356.

[2]劉素蘭,趙 斌,王光彬,等.DWI、MRA和FAIR灌注成像在早期腦缺血中的診斷價值[J].實用放射學雜志,2008,24(4）:433.

[3]韓 瓔,王惠芳,李恩中,等.DWI與PWI在急性腦梗死診治中的應用[J].國外醫學?腦血管病疾病分冊,2004,12(1）:41.

[4]劉 強,秦昕東,韓景娟,等.DWI及ADC圖在腦梗死不同時期中的診斷價值[J].醫學影像學雜志,2009,19(11）:1368.

[5]盧 潔,李坤成.MR腦灌注與彌散加權成像[J].中國醫學影像技術,2002,18(10）:1803.

[6]Juho Nuutinen,Yawu Liu,Mikko P.Laakso et al.Perfusion differences on SPECT and PWI in patients with acute ischemicstroke Neuroradiology[J].2009,51:687.

[7]Wataru Kakuda,Maarten G Lansherg,Vincent N Thijs,et al.Optimal definition for PWI/DWI mismatch in acute ischemicstroke patients Journal of Cerebral Blood Flow&Metabolism[J].2008,28:887.

[8]高培毅,林 燕.腦梗死前期腦局部低灌注的CT灌注成像表現及分期[J].中華放射學雜志2003,37(10）:882.

[9]盧 潔,李坤成.MR灌注成像在頸內動脈和大腦中動脈狹窄與閉塞的應用性研究[J].臨床放射學雜志,2006,25(2）:107.

[10]宋宏杰,王默力,楊小平,等.PWI和DWI對短暫性腦缺血發作的診斷價值[J].中國實用神經疾病雜志,2010,13(15）:5.