表觀彌散系數在急性缺血性卒中分期及判斷腦組織灌注狀態中的作用

吳靜，沈慧聰，趙瑞華

對急性缺血性卒中的早期診斷、分期以及判斷腦組織的灌注情況，即是否存在缺血半暗帶是影響患者溶栓治療成效、愈后的關鍵。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）灌注成像（perfusion weighted imaging，PWI）與彌散加權成像（diffusion-weighted imaging，DWI）不匹配模型是目前判斷缺血半暗帶應用比較多的方法[1]。國外報道[2]，DWI聯合PWI在診斷急性缺血性卒中的敏感性達97.5%。然而在國內大多數二級醫院，急診PWI檢查尚無法實現，基于經濟問題、轉運距離以及三級醫院醫療資源有限等各種限制，導致很多患者失去了最佳治療時機。對于急性缺血性卒中的患者來說，“時間就是大腦”，因此尋找一種更適于基層醫院急性缺血性卒中的診斷方法是影像工作者面臨的問題。磁共振DWI成像技術在急性腦血管病中的應用已被廣泛接受，目前大多數二級醫院的MRI設備都可以進行該序列的掃描，本研究的目的就是探索DWI的表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）在急性缺血性卒中的診斷及判斷缺血半暗帶中的價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 連續收集北京懷柔醫院神經內科自2014年1月-2015年8月經臨床和影像學確診為急性缺血性卒中的住院患者。入選標準：①急性缺血性卒中，診斷標準依據全國第四屆腦血管病學術會議制訂的缺血性卒中的診斷標準[3]；②年齡≥18歲；③能配合完成MRI檢查且發病至就診行MRI檢查時間在72 h內；④首次卒中且為單側卒中；⑤計算機斷層掃描（computed tomography，CT）檢查無腦出血；⑥未行動脈內溶栓治療。排除標準：①既往有出血性或缺血性卒中病史；②缺血性卒中繼發出血轉化患者；③生命體征不平穩，體內有金屬內置物（如動脈瘤夾、血管夾和起搏器）或因其他原因無法完成MRI檢查者。所有入選患者及家屬知情并簽署知情同意書。

1.2 磁共振檢查設備及序列 本研究所使用的磁共振為3.0 T MRI掃描儀（Philip Achieva），所有患者行MRI常規檢查，包括T1加權像（T1weighted imaging，T1WI）、T2加權像（T2weighted imaging，T2WI）及DWI掃描。掃描參數為：T1WI[重復時間（repetition time，TR）542 ms、回波時間（echo time，TE）15 ms]、T2WI（TR 4365 ms、TE 110 ms），DWI采用回波平面成像，矩陣為256×256，擴散梯度因子b值選0和1000 s/mm2。

1.3 數據測定和分組 由兩位高年資影像科主治醫師進行感興趣區（region of interest，ROI）勾畫：①在病灶最大層面選取病變內3個不同位置的ROI及其對側相應部位正常腦組織的ROI，取其平均ADC值；②在病灶最大層面的中心與最邊緣處各取ROI測量ADC值。所有ROI包括8～20個像素，測量時避開血管及含腦脊液的結構，最終結果取兩人測量結果的平均值。

根據MRI檢查距起病的時間分為＜6 h組，6～24 h組，24～48 h組，48～72 h組，總結各組常規MRI及DWI對梗死病灶的檢出率；對各組患側和正常側腦組織ADC值進行比較，并比較病灶中心和邊緣部位的ADC值。

1.4 數據統計學分析 采用SPSS 16.0統計學軟件，對計量資料進行正態檢驗符合正態分布，采用表示。同組內不同部位ADC值比較采用配對t檢驗，不同組間ADC值比較采用獨立t檢驗，以P＜0.05為有統計學差異。

圖1 患者急性期MRI與后期CT顯示的梗死灶比較

2 結果

研究期間共納入符合入組標準的患者62例，其中男36例，女26例，年齡32～78歲，平均（53.4±11.5）歲。其中MRI距起病時間＜6 h組、6～24 h組、24～48 h組和48～72 h組各10例、27例、13例和12例。

2.1 常規磁共振及彌散加權像診斷結果 發病時間＜6 h組10例，T1WI及T2WI圖像上均未發現明顯異常，梗死灶檢出率為0（0/0），DWI均發現明顯的異常高信號病灶，檢出率為100%（10/10）；發病6～24 h的病例27例、24～48 h的病例13例、48～72 h的病例12例，總共52例，其中T2WI陽性檢出率為88.4%（46/52），DWI均可見明顯的異常高信號病灶，檢出率為100%（52/52）。20例經過治療后復查的患者中，8例發現最終梗死灶小于初次DWI所示病灶的范圍（圖1）。

2.2 表觀彌散系數測量結果

2.2.1 病灶側與健側表觀彌散系數比較 發病時間＜6 h組病灶側和健側的ADC值分別為（0.601±0.079）×10-3mm2/s和（1.261±0.085）×10-3m m2/s；6～24 h組病灶側和健側的ADC值分別為（0.623±0.097）×10-3mm2/s和（1.152±0.083）×10-3mm2/s；24～48 h組病灶側和健側的ADC值分別為（0.635±0.103）×10-3mm2/s和（1.036±0.112）×10-3mm2/s；48～72 h組病灶側和健側的ADC值分別為（0.631±0.082）×10-3mm2/s和（1.225±0.097）×10-3mm2/s。各不同時間段病灶側ADC值與健側ADC值之間均有顯著差異（P分別為0.006，0.007，0.008和0.017）。不同時間段病灶側ADC值之間無顯著差異。

2.2.2 病灶中心與邊緣的表觀彌散系數比較發病時間＜6 h組病灶中心和邊緣的ADC值分別為（0.547±0.089）×10-3mm2/s和（0.624±0.096）×10-3mm2/s，兩者之間有顯著差異（P=0.027）；6～24 h組病灶中心和邊緣的ADC值分別為（0.572±0.074）×10-3mm2/s和（0.647±0.107）×10-3mm2/s，兩者之間有顯著差異（P=0.032）；24～48 h組病灶中心和邊緣的ADC值分別為（0.615±0.104）×10-3mm2/s和（0.636±0.082）×10-3mm2/s，無顯著差異；48～72 h組病灶中心和邊緣的ADC值分別為（0.631±0.081）×10-3mm2/s和（0.625±0.102）×10-3mm2/s，也無顯著差異。

3 討論

DWI與傳統的MRI不同，其依賴水分子的運動而非組織的自旋質子密度，為組織成像對比翻開了嶄新的一頁，基于DWI的優勢，該序列已成為MRI檢查的常規序列[4]。Sorensen[5]研究了11例急性缺血性卒中的病例，結果顯示，患者發病2 h DWI就能顯示病灶部位呈異常高信號。Desmond[6]分析了19例發病時間30 min到6 h的急性缺血性卒中患者的MRI圖像，結果顯示缺血性卒中發病30 min后DWI上就會出現擴散受限。關于急性缺血性卒中DWI信號改變的機制，目前多數研究的結果支持細胞毒性水腫學說[7-8]，當腦的血流量降低到＜12～20 ml/100g·min時，腦組織就會出現供血不足，微循環灌注障礙，細胞膜Na/K泵功能喪失，導致細胞內外離子平衡，大量的細胞外水分子進入細胞內，產生細胞毒性水腫，引起擴散受限，在DWI表現為高信號[9-10]。

本研究共錄入62例患者，DWI均發現明顯的異常高信號病灶，檢出率為100%，而發病＜6 h和發病6～72 h的患者常規MRI對病灶的檢出率分別為0和88.4%，與近幾年國內文獻結果大致相同[11-12]，結合國內外文獻，考慮原因為急性缺血性卒中超急性期和早期腦組織缺血區的含水總量沒有明顯變化，僅僅是細胞內外含水量的比例失衡，血腦屏障未破壞，未出現血管源性水腫，因此常規MRI檢出率欠佳。

本研究結果顯示發病不同時間組患者病灶側ADC值與健側ADC值之間均有顯著性差異，而發病不同時間組間病灶側ADC值無顯著差異，說明通過ADC值發現缺血比較早，但無法判斷確切的缺血時間。Vince等[13]提出DWI相對信號強度（relative signal intensity，rSI）對判斷急性缺血性卒中病灶缺血時間有很大的潛力，因此DWI-rSI可以成為我們之后研究的一個新方向。

1977年，Astrup將缺血半暗帶定義為:腦缺血后壞死周圍的腦組織，其血流灌注水平低于維持正常腦功能的血流水平，但高于引起腦形態結構發生改變的腦血流水平。Eng等[14]對大鼠進行實驗，結果顯示可根據ADC值判斷腦組織的缺血程度，判斷組織是否具有挽回性。Nagesh等[15]對發病10 h內的9例急性腦梗死的患者進行分析研究，提出ADC值對急性腦梗死患者缺血半暗帶的判斷有潛在的價值。本組研究結果顯示，發病時間＜6 h組及6～24 h組的病例，病灶中心及邊緣的ADC值之間有顯著性差異，說明病灶中心與邊緣組織的缺血破壞程度不同，大于24 h的兩組病例病灶中心與邊緣的ADC值之前無顯著差異，根據文獻[15-16]我們考慮邊緣區域可能為缺血半暗帶，并且時間窗可能長達至24 h，這一結果也表明DWI的邊緣區域隨著發病時間延長，變得與中心區域相同。本研究中20例經過治療復查的患者中，8例發現最終梗死灶小于第一次DWI圖所示病灶的大小，表明缺血半暗帶在治療后可恢復正常。近幾年國內類似研究也得出了相似的結論[17-20]。另外王欣等[21]研究報道，磁共振波譜聯合表觀彌散系數能夠發現更多的缺血半暗帶，這也可以成為以后工作中研究的又一個新方向。

總之，對于急性腦梗死，DWI較常規MRI具有更高的敏感性，能快速、準確地做出診斷，該檢查技術有可能成為一種判定缺血半暗帶的方法，對于尚無條件做磁共振更多序列如PWI檢查的基層醫院，可以通過DWI的ADC值發現超急性期的缺血病灶，甚至判斷缺血半暗帶，以指導臨床在最佳時間窗內對患者進行治療。

本研究僅僅是對ADC值評價缺血半暗帶價值的初步探索，樣本量較少，需要通過擴大樣本量進行進一步的驗證。另外，ROI的選擇多采用手工勾畫的方式，也會帶來一定的偏差。在今后的研究中會進一步擴大樣本量進行適合基層醫院MRI序列在缺血性卒中患者中診斷價值的研究。

1 Chen F，Ni YC. Magnetic resonance diffusionperfusion mismatch in acute ischemic stroke：An update[J]. World J Radiol，2012，4：63-74.

2 Simonsen CZ，Madsen MH，Schmitz ML，et al.Sensitivity of diffusion- and perfusion-weighted imaging for diagnosing acute ischemic stroke is 97.5%[J]. Stroke，2015，46：98-101.

3 中華醫學會神經科分會. 各腦血管疾病診斷要點[J]. 中華神經科雜志，1996，29：379.

4 Chilla GS，Tan CH，Xu CJ，et a1. Diffusion weighted magnetic resonance imaging and its recent trend—a survey[J]. Quant Imaging Med Surg，2015，5：407-422.

5 Sorensen AG，Beonanno FS，Gonzalez RG，et a1. Hyperacute stroke：Evaluation with combined multisection diffusion-weighted and hemodynamically weighted echo-planar MR imaging[J]. Radiology，1996，199：391-401.

6 Desmond PM，Lovell AC，Rawlinson AA，et al. The value of apparent diffusion coefficient maps in early cerebral ischemia[J]. AJNR Am J Neuroradiol，2001，22：1260-1267.

7 Timothy QD，Joseph JH，Howard S，et al. Evaluation of extra- and-intra-cellular apparent diffusion in normal and globally ischemic rat brain via 19F NNIR[J]. MRM，1998，40：1-13.

8 Gelderen P，Marloes HM. Water diffusion and acute stroke[J]. MRM，1994，31：154-163.

9 Higashida RT，FurIan AJ，Roberts H，et a1. Trial design and reporting standards for intra-arterial cerebral thrombolysis for acute ischemic stroke[J].Stroke，2003，34：e109-e137.

10 Coutts SB，Tomanek TP，Barber PA，et a1. Reliability of assessing percentage of diffusion-perfusion mismatch[J]. stroke，2003，34：168l-1683.

11 沈紀芳，朱玉春. 聯合應用彌散加權磁共振成像和磁共振血管成像對急性腦梗死臨床診斷分析[J]. 實用醫學影像雜志，2015，16：34-36.

12 戴正行，蔡冬梅，居敏昊，等. 磁共振DWI及FLAIR技術在急性腦梗死中的臨床應用價值[J]. 中國實用神經疾病雜志，2015，17：49-50.

13 Madai VI，Galinovic I，Grittner U，et a1. DWI intensity values predict flair lesions in acute ischemic stroke[J]. PLoS One，2014，9：e92295.

14 Eng H，Allen R，Pierce BA，et al. Neuroprotection with NBOX in rat focal cerebral ischemia[J]. Stroke，1997，28：439-447.

15 Nagesh V，Wjlch K，Windham J，et al. Time course of ADCw changes in ischemic stroke：beyond the human eye![J]. Stroke，1998，29：1778-1782.

16 Ghosh N，Yuan XP，Turenius CI，et al. Automated core-penumbra quantification in neonatal ischemic brain injury[J]. J Cereb Blood Flow Metab，2012，32：2161-2170.

17 黃力，王秀河，劉斯潤，等. MR表觀彌散系數在腦梗死演變診斷中的價值[J]. 中華放射學雜志，2004，38：139-143.

18 馬麗，高培毅，胡慶茂，等. 表觀彌散系數對確定急性缺血性卒中缺血半暗帶的潛在價值[J]. 中國卒中雜志，2009，4：730-737.

19 Shen JM，Xia XW，Kang WG，et a1. The use of MRI apparent diffusion coefficient (ADC) in monitoring the development of brain infarction[J]. BMC Medical Imaging，2011，11：2.

20 鐘進，張云亭. MR擴散張量成像在急性腦梗死的臨床應用[J]. 中華放射學雜志，2005，39：677-681.

21 王欣，尹俊雄，霍曉麗，等. 磁共振波譜聯合表觀彌散系數與灌注加權成像聯合DWI評價急性腦梗死后缺血半暗帶的比較研究[J]. 臨床神經病學雜志，2015，28：401-403.