彌散加權(quán)成像不同b值對(duì)急性腦梗死ADC變化趨勢(shì)的分析

陳一鳴，劉　陽，任　何，梅秀婷，周培華△

(1.重慶市中醫(yī)院放射科　400021；2.重慶醫(yī)藥高等專科學(xué)校藥學(xué)院　400030)

?

彌散加權(quán)成像不同b值對(duì)急性腦梗死ADC變化趨勢(shì)的分析

陳一鳴1，劉陽2，任何1，梅秀婷1，周培華1△

(1.重慶市中醫(yī)院放射科400021；2.重慶醫(yī)藥高等專科學(xué)校藥學(xué)院400030)

目的探討急性腦梗死患者彌散加權(quán)成像(DWI)不同b值下表觀彌散系數(shù)(ADC)值的變化趨勢(shì)。方法選取急性腦梗死患者為病例組，健康志愿者為對(duì)照組，使用5個(gè)不同的彌散梯度，即b=200、400、600、800、1 000 s/mm2對(duì)20例急性腦梗死患者及20例健康志愿者進(jìn)行DWI掃描，測(cè)量不同b值下的ADC值。使用單因素方差分析對(duì)兩組ADC值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果在5個(gè)不同b值下，病例組ADC值分別為0.64、0.59、0.55、0.47、0.41，對(duì)照組ADC值分別為1.04、0.99、0.92、0.85、0.78；兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，且隨著b值升高，ADC值具有降低趨勢(shì)(P<0.01)。結(jié)論急性腦梗死患者ADC值明顯降低；DWI不同b值下ADC值不同，二者呈負(fù)相關(guān)。

腦梗死；磁共振成像，彌散；b值；表觀彌散系數(shù)

磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI) 是常用的功能成像手段之一，對(duì)分子運(yùn)動(dòng)具有高度敏感性[1]，在反映活體組織功能狀態(tài)方面，具有無創(chuàng)、直觀、快速的優(yōu)點(diǎn)，因此成為臨床上最為常用的功能成像序列。表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值的測(cè)定是評(píng)價(jià)腦缺血性疾病的一個(gè)重要指標(biāo)，而擴(kuò)散敏感系數(shù)(b值)能影響擴(kuò)散權(quán)重程度,使ADC發(fā)生變化[2]。本文將急性腦梗死患者與健康志愿者進(jìn)行對(duì)照研究，探討不同b值對(duì)ADC值的影響趨勢(shì)以及規(guī)律。

1　資料與方法

1.1一般資料選取重慶市中醫(yī)院2014年4月至2015年4月進(jìn)行磁共振掃描，并被診斷為急性或超急性腦梗死的患者20例，其中男9例，女11例，年齡55～87歲，平均67.5歲。另外對(duì)20例志愿者進(jìn)行磁共振掃描，分別取雙側(cè)基底節(jié)、放射冠、橋腦共6個(gè)點(diǎn)位，計(jì)算其平均值。

1.2方法采用德國Siemens 1.5T磁共振掃描儀，應(yīng)用頭部正交線圈，受檢者取仰臥位，掃描范圍自顱底至顱頂。所有研究對(duì)象均進(jìn)行常規(guī)T1WI、T2WI、FLAIR序列，DWI采用SE/EPI序列，采取軸位掃描，層厚4 mm，層距1 mm。擴(kuò)散梯度同時(shí)取前后、左右、頭腳3個(gè)方向，b值分別取200、400、600、800、1 000 s/mm2，參數(shù)TR 3 300 ms，TE 97 ms，矩陣128，F(xiàn)OV 230 mm，NEx 2，掃描時(shí)間51 s。ADC圖由機(jī)器自配軟件自動(dòng)生成，ADC值在ADC圖上直接測(cè)量。

1.3圖像分析急性腦梗死患者ADC值測(cè)定感興趣區(qū)(region of interest，ROI)選用病灶最大層面，然后選取病灶中心，避開血管和腦溝測(cè)定ADC值。健康志愿者選取雙側(cè)基底節(jié)區(qū)、放射冠區(qū)、橋腦6處急性腦梗死常見位置，測(cè)得ADC值后取平均值。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS11.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，兩組ADC值在方差齊性檢驗(yàn)后采用單因素方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)　　果

2.1病例組共納入20例患者，發(fā)現(xiàn)20個(gè)病灶，其中基底節(jié)區(qū)9例，放射冠區(qū)5例(同時(shí)累及基底節(jié)及放射冠病灶以病灶主體所在位置為準(zhǔn))，大腦半球3例，橋腦3例。20例患者均在發(fā)病6～12 h內(nèi)進(jìn)行磁共振檢查，在DWI上顯示為不同程度的高信號(hào)，ADC圖上顯示為低信號(hào)，陽性率為100%，而且DWI上病灶的功能定位與患者臨床癥狀、體征相符，見圖1。

2.2對(duì)照組納入20例健康志愿者，無神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，男10例，女10例，平均年齡42歲。磁共振圖像上均未發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)。

A:b=200 s/m2;B:b=400 s/m2;C:b=600 s/m2;D:b=800 s/m2;E:b=1 000 s/m2。

圖1右側(cè)基底節(jié)區(qū)急性腦梗死磁共振圖像

2.3ADC值比較b=200、400、600、800、1 000 s/mm2時(shí)病例組及對(duì)照組ADC值見表1。使用單因素方差分析，得出兩組ADC值隨著b值的升高而逐漸降低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見圖2。

表1　　5種不同b值下病例組及對(duì)照組ADC值比較(×10-3 mm2/s)

圖2　　病例組與對(duì)照組ADC值隨b值升高的變化趨勢(shì)

3　討　　論

彌散是分子或質(zhì)子的微觀平移運(yùn)動(dòng)，在人體組織中，細(xì)胞內(nèi)水分子擴(kuò)散的距離和方向反映了水分子在擴(kuò)散過程中所遇到的各種障礙。彌散是體內(nèi)重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式[3]，同時(shí)也是反映細(xì)胞功能的重要指標(biāo)。Hahn在1950年首次注意到水分子彌散對(duì)磁共振信號(hào)的影響,之后Stejskal和Tanner將之發(fā)展為可測(cè)量的磁共振技術(shù)[4]。

磁共振彌散成像是目前在活體上進(jìn)行水分子彌散測(cè)量與成像的唯一方法。在物理學(xué)中，分子彌散程度用彌散系數(shù)D表示[5]。在活體中,分子彌散受許多生理及病理因素的影響，如血流、腦脊液流動(dòng),脈搏搏動(dòng)和細(xì)胞內(nèi)外的膜狀結(jié)構(gòu)等，通常采用綜合了上述因素的ADC值來代替D值，雖然ADC值還受到局部磁場(chǎng)均勻性、組織結(jié)構(gòu)的T2信號(hào)的影響，但是在目前還是最客觀反映D值的參數(shù)。在DWI的成像技術(shù)中，還涉及b值的設(shè)置，通過不同b值兩次以上的擴(kuò)散加權(quán)成像即可計(jì)算出ADC值。b值是關(guān)于外加梯度場(chǎng)(G值)的參數(shù)，多數(shù)臨床所使用的MRI機(jī)都是通過增加G值而使b值增大[1]。

在正常顱腦磁共振檢查中，李德軍等[6]認(rèn)為，無論灰質(zhì)還是白質(zhì)，平均ADC值隨著b值的增加而降低。另外在b<1 000之前衰減很快，當(dāng)b>1 000之后，衰減就變得平緩，故本試驗(yàn)采用的b值為200、400、600、800、1 000 s/mm2。本試驗(yàn)在健康志愿者對(duì)照組中測(cè)定了臨床工作中急性腦梗死最常發(fā)生的3個(gè)區(qū)域，取其平均值，得出的ADC值隨b值的變化趨勢(shì)也與李德軍、葉瑞心等[7]的結(jié)論一致。

急性腦梗死是臨床常見病，降低其致殘率、致死率的重要途徑是早期診斷，為患者爭(zhēng)取治療的時(shí)間窗，挽救缺血半暗帶。現(xiàn)在超急性腦梗死的影像診斷，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的影像醫(yī)師以及需進(jìn)行復(fù)雜操作、分析的腦灌注成像。DWI由于分析簡單、直觀，是早期診斷急性腦梗死的敏感技術(shù)之一[8]，如能找到腦梗死患者b值對(duì)ADC值的影響規(guī)律，或可使單獨(dú)使用彌散技術(shù)診斷超急性腦梗死成為現(xiàn)實(shí)。

現(xiàn)在多數(shù)關(guān)于腦梗死的彌散實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都認(rèn)為，在缺血早期，由于細(xì)胞外大量水分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞外間隙變小，再加上細(xì)胞腫脹，細(xì)胞外間隙曲度增大，因此，缺血腦組織總的彌散程度減少，ADC值降低[9]。在動(dòng)物模型和臨床研究中,實(shí)質(zhì)彌散在梗死后幾分鐘到幾小時(shí)就已顯示降低[10]。

本研究中，急性腦梗死患者病灶A(yù)DC值，同樣有隨著b值增加而逐漸降低的趨勢(shì)，說明無論在正常組織，還是在缺血組織中，ADC值隨b值改變的趨勢(shì)相同。這種趨勢(shì)是不受腦組織細(xì)胞狀態(tài)影響的，而且這種趨勢(shì)不僅存在于腦組織中，在腹部臟器[11]、前列腺[12-13]的研究中同樣存在。有文獻(xiàn)報(bào)道，當(dāng)b值增加時(shí)，腦組織的信號(hào)衰減偏離單指數(shù)曲線，推測(cè)這是由于具有不同彌散系數(shù)的多種腦組織成分造成的[14-15]。

急性腦梗死患者在不同b值下，ADC值均較正常腦組織呈明顯降低；在急性腦梗死及健康志愿者DWI中，不同b值下ADC值不同，且具有顯著負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。

[1]王宏清，楊運(yùn)俊，陳偉建，等．超急性期腦梗死不同高b值磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像的實(shí)驗(yàn)研究[J]．中國實(shí)用神經(jīng)疾病雜志，2008，11(7)：41-42．

[2]金輝．張樹桐,劉松，等.多b值擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)急性期腦梗死的診斷價(jià)值探討[J]．臨床放射學(xué)雜志，2012，31(8)：1091-1093．

[3]倪建明，沈天真，陳星榮．腦組織ADC值定量研究的影響因素分析[J]．中國醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2005，11(1)：1-5．

[4]何杰，劉懷軍，黃勃源，等．正常成人腦組織彌散成像的定量研究[J]．河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，27(4)：267-270,323．

[5]李保權(quán)，趙林，李林芳，等．MRI彌散加權(quán)成像(DWI)診斷急性、亞急性腦梗死及相關(guān)定量參數(shù)的應(yīng)用[J]．腦與神經(jīng)疾病雜志，2006，14(3)：210-212,186．

[6]李德軍，包尚聯(lián)，馬林．不同b值和擴(kuò)散張量成像導(dǎo)出量的定量關(guān)系研究[J]．中華放射學(xué)雜志，2004，38(12)：6-10．

[7]葉瑞心,張衛(wèi)東,梁碧玲.b值強(qiáng)度和數(shù)目對(duì)腦組織ADC值測(cè)定的影響[J].影像診斷與介入放射學(xué),2004,13(1)：3-6.

[8]龍響云，方向軍，羅祖孝，等．不同b值對(duì)腦擴(kuò)散加權(quán)成像影響的研究[J]．中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2011，2(11)：1391-1393．

[9]黃力，王秀河，劉斯?jié)櫍瓺WI、ADC圖對(duì)急性腦梗死診斷的應(yīng)用及病理生理基礎(chǔ)[J]．中國病理生理雜志，2002，18(6)：92-95．

[10]Lansberg MG,Thijs VN,O′brien MW,et al.Evolution of apparent diffusion coefficient,diffusion-weighted,and T2-weighted signal intensity of acute stroke[J].AJNR,2001,22(4):637-644.

[11]史麗靜，郭勇，林偉.MR擴(kuò)散加權(quán)成像使用不同b值測(cè)量腹部臟器ADC值的比較[J].放射學(xué)實(shí)踐,2008,23(3)：316-319.

[12]張方璟，朱記超，陳燕萍．不同b值時(shí)正常前列腺ADC值變化與年齡相關(guān)性研究[J]．中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2015，26(1)：34-37．

[13]楊磊，張鳳翔，袁建軍，等．3.0 T多b值彌散加權(quán)成像在前列腺癌與前列腺良性增生鑒別中的臨床應(yīng)用價(jià)值[J]．現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2015，24(27)：3045-3047．

[14]Assaf Y,Cohen Y.Non-mono-exponential attenuation of water and N-acetyl aspartate signals due to diffusion in brain tissue[J].J Magn Reson,1998,131(1):69-85.

[15]王健，錢銀鋒，楊奇芳，等．多b值DWI鑒別高級(jí)別膠質(zhì)瘤及腦轉(zhuǎn)移瘤[J]．臨床放射學(xué)雜志，2015，34(10)：1540-1543．

Preliminary study on change trends of apparent diffusion coefficient under different b values of diffusion-weighted imaging in acute cerebral infarction

ChenYiming1，LiuYang2，RenHe1，MeiXiuting1，ZhouPeihua1△

(1.DepartmentofRadiology，ChongqingMunicipalHospitalofTraditionalChineseMedicine，Chongqing400021，China；2.CollegeofPharmacy，ChongqingMedicalandPharmaceuticalCollege，Chongqing400030，China)

ObjectiveTo investigate the change trends of apparent diffusion coefficient(ADC) values under different b values of diffusion-weighted imaging(DWI) in acute cerebral infarction.MethodsThe patients with acute celebral infarction were selected as the experimental group and the normal volunteers as the control group.The 5 different diffusion gradients were used,including b=200 s/mm2，b=400 s/mm2，b=600 s/mm2，b=800 s/mm2and b=1 000 s/mm2.The two pairs of 20 cases of acute cerebral infarction and 20 healthy volunteers were performed the DWI scanning for detecting the ADC value under different b values.The ADC values in the two groups were statistically analyzed by using one-way anova.ResultsIn 5 different b values,the ADC values in the case group was 0.64,0.59,0.55,0.47 and 0.41 respectively,which in the control group were 1.04,0.99,0.92,0.85 and 0.78 respectively,the differences between the two groups were statistically significant,moreover with the b value increase,the ADC value had a decreasing trend(P<0.01).ConclusionThe ADC value in the patients with acute cerebral infarction is significantly decreased,the ADC values are different under different b values of DWI,moreover which shows the significantly negative correlation trend.

brain infarction; diffusion magnetic resonance imaging; b-value; ADC

陳一鳴(1983-)，主治醫(yī)師,碩士，主要從事頭頸影像診斷方面的研究。△

，E-mail:zc8775@163.com。

R743.34

A

1671-8348(2016)20-2775-02

2016-01-08

2016-03-16)

論著·臨床研究doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.20.012