MR3D-ASL聯合IVIM及高分辨MRA對于大面積缺血性腦梗死體積的評估作用*

劉文景，劉 斌△，李 軍

(1.安徽醫科大學第一附屬醫院放射科，合肥 230000；2.安徽省滁州市第一人民醫學影像科,安徽滁州 239000)

缺血性腦梗死(ischemic cerebral infarction，ICI)占腦血管病的80%，其較高的病死率、病殘率和復發的風險，嚴重危害患者的生存質量[1]。ICI早期病情癥狀隱匿，但隨著病情進展則產生十分嚴重的并發癥，即大面積ICI(LAICI)，導致患者的病死率增高，而LAICI占ICI的10%～18%[2]，因此早發現，早治療，有助于預后康復。磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)是一種無創性技術，但常規MRA不能顯示管壁結構改變，且對小的腦血管分支顯示不清，易出現誤診、漏診事件，故需更清晰的檢查方法辨別梗死的責任血管[3]，而高分辨MRA(HRMRA)可完成上述工作。磁共振三維動脈自旋標記成像(magnetic resonance three-dimensional arterial spin labeling，MR3D-ASL)是近年來發展的一種無損性、無需注射造影劑而對全腦進行三維快速成像磁共振灌注的新技術，可短期多次掃描，測量全腦血流量(cerebral blood flow，CBF) 動態變化[4]。CBF灌注評估在ICI的診斷與指導治療方面有著重要的應用價值。在生物組織中，血液的微循環可反映組織的灌注情況。體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)是基于磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)的一種成像方法，可量化其中的單純水分子擴散運動部分和血流灌注部分[5]。近年來有學者將IVIM應用于ICI腦血流灌注研究，但IVIM作為一種評價腦灌注的技術方法，其可靠性尚需大量研究證實，并且需與其他灌注成像方法進行進一步比較研究。本研究目的是借助MR3D-ASL聯合IVIM及HRMRA分析LAICI患者的腦血管灌注參數變化，評價其應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇2016年1月至2017年7月在安徽省滁州市第一人民醫院確診的50例LAICI患者，其中男32例，女18例，平均年齡(58.38±8.39)歲。納入標準[6-7]：(1)所有患者均完成MRI和HRMRI檢查；(2)多支血管同時受累；(3)按Amadas分類法，梗死面積大于3 cm2或累及腦解剖部位的2支血管主干供應區者；(4)大腦中動脈供應區且灌注缺損區域大于65%，超早期低密度大于1/3大腦半球；(5)DWI顯示發病6 h內梗死體積大于82 mL，14 h內大于145 mL；(6)優勢半球梗死卒中量表(NIHSS)評分大于或等于20分,非優勢半球梗死NIHSS評分大于15分。排除標準[6-7]：血管炎、疑似夾層動脈瘤、體循環栓子脫落或房顫心源性栓塞等非顱內血管病變患者；同側頸動脈斑塊伴中度及以上狹窄，斑塊不穩定。對入選對象均進行MR3D-ASL+IVIM+HRMRA分析患者的腦血管流灌注情況。

1.2掃描方法 所有入選患者，均行頭部HRMRI(美國GE公司 HDxt 1.5T MR)一站式檢查，包括常規序列掃描之后行3D TOF MRA、MR3D-ASL和IVIM掃描。對急性大面積腦梗死(面積大于3 cm2)的患者，MR3D-ASL數據經處理得到CFB圖，參考常規DWI圖像后，判定出缺血半暗帶(IP)，手動勾取IP感興趣區(ROI)，獲得局部腦血流量。使用自動鏡像工具選取健側鏡像對照區，得出患側/健側相對CBF值(rCBF)。IVIM數據按雙指數模型擬合得到假擴散系數(D*)及擴散系數(D)及灌注分數(f)，參考MR3D-ASL所選取部位勾取ROI獲得IP區和健側鏡像對照區的D*、D及f值。3D TOF MRA數據用后處理軟件重建腦血管影像，觀察顱內血管走形、有無狹窄及閉塞，判斷其程度，尋找局部缺血病灶的責任血管。用IP區和健側鏡像對照區的CBFASL值與D*、D、f值對比，探討其相關性。對LAICI的患者，MR3D-ASL數據經處理得到CFB圖，同時與MRA血管圖像比較，判定其一致性。對于MRI一站式檢查異常的患者，均住院治療，3 d后再次行MRI掃描，測定其CBF、D*及D值，與治療前對比，判斷局部腦組織灌注是否有所改善。

1.3圖像處理 經ADW 4.5后處理工作站，functool軟件對MR3D-ASL及IVIM圖像進行后處理分析。在偽彩圖中劃取RUI選取根據DWI所示病灶最大徑層面劃取ROI,獲得CBF數值對IVIM數據經行指數模型擬合，得到相應的參數[表觀擴散系數(ADC)，D，D*，f]。同時計算MR3D-ASL及IVIM每個參數(CBF、ADC、D、D*、f)的相對值r(rCBF、rADC、rD、rD*、rf)，r=腦梗死區/健側鏡像區。

IVIM雙指數模型公式為：S/S0=(1-f) ×exp(-bD)+f×exp(-bD*)，其中b為擴散敏感梯度因子，S0為b=0 s/mm2時的DWI信號強度，S為b>0 s/mm2時的DWI信號強度，由于D*值遠大于D，高b值(>200 s/mm2)下灌注信號基本完全衰減，D*可忽略不計，公式變為S/S0=(1-f) ×exp(-bD)進行線性擬合，得D值，將所有b值進行Least-Marquardt非線性最小二乘法擬合，得f和D*。

2 結 果

2.1MR3D-ASL、IVIM及MR3D-ASL+IVIM+HRMRA對LAICI患者的診斷結果比較 MR3D-ASL+IVIM的診斷靈敏度、特異度分別為100%(25/25)、100%(25/25)，均高于MR3D-ASL[88.00%(22/25)、84.00%(21/25)]及IVIM[72.00%(18/25)、64.00%(16/25)]，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.2MR3D-ASL與IVIM+HRMRI對LAICI患者腦血流灌注的評價 梗死區的MR3D-ASL表現為腦血流灌注降低，CBF下降，梗死區CBF較健側明顯降低，差異有統計學意義(P<0.05)。IVIM：梗死區ADC、D、D*及f值均降低，以上參數(除D*)與健側對比，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表1 MR3D-ASL、IVIM參數對LAICI患者病灶的評價(n)

表2 3D-ASL對LAICI患者病灶與對側IVIM參數的評價

2.3MR3D-ASL與IVIM參數的相關性分析 計算梗死區與健側比值，分析rADC、rD、rf、rD*與rCBF的相關性分析，除rD*，其余均呈正相關(P<0.05)，見表3。

表3 MR3D-ASL參數(rCBF)與IVIM參數(rADC、rD、rf、rD*)的相關性分析

3 討 論

腦血管病，特別是LAICI不僅危害人類健康、影響生存質量，且極大地增加了社會和國家醫療成本及家庭的經濟負擔。缺血性腦血管病因腦血管狹窄或閉塞使腦組織缺血缺氧，甚至壞死，形成的一類腦功能障礙的疾病。ICI疾病在進展中最先發生CBF變化，故CBF在一定程度上可定性反映腦組織的血流動力學改變[8]。當病變區域rCBF水平大于正常水平的50%時，腦組織雖缺血，但臨床癥狀不明顯；當小于50%時，才表現出臨床癥狀[9]。本研究顯示，梗死區的MR3D-ASL表現為腦血流灌注降低，CBF下降，梗死區CBF較健側明顯降低。同時IVIM參數均有不同程度下降，梗死區ADC、D、D*及f值均降低。DENG等[10]采用CASL-PI 技術研究急性ICI患者發作24 h內的腦血流灌注量，發現血流灌注不足與患者的癥狀、DWI的異常存在相關性。本研究結果顯示，計算梗死區與健側比值，除rD*外，rADC、rD、rf與rCBF呈正相關。

近年來，MRA、DWI技術對早期疾病的診斷受到臨床接受，并廣泛應用。磁共振常規T1WI、T2WI、FLAIR T2WI、DWI可評價缺血、梗死病灶及判斷梗死出血情況[11]。本研究發現DWI對急性及亞急性腦梗死的檢出率最高，達100%，特別是超早期顯示梗死病灶優于其他序列。而FLAIR T2WI可抑制T2WI自由水高信號，清楚顯示病灶內結合水異常高信號。DWI是診斷腦梗死最敏感的序列[12]。

MR3D-ASL是近幾年發展起來的無創、安全簡便、易重復的MRA新技術，可發現ICI患者腦血流灌注異常[13]。曲鑫鑫等[14]報道ICI患者中ASL顯示異常發生率為62.07%，表現為病變側腦或雙側腦組織灌注降低，頻發ICI的發病機制中血管狹窄合并腦血流低灌注發揮重要作用。MR3D-ASL技術聯合MRA可評估側支血管情況及梗死的低灌注組織發生的概率，指導臨床治療。LIU等[15]研究表明MR3D-ASL與動態磁敏感對比MRI的rCBF值差異無統計學意義，存在較好的一致性，這與本研究結果保持一致。MR3D-ASL除了評估腦缺血疾病腦灌注情況外，對患者術后的復查、腦血流灌注情況的監測及對比劑過敏的患者，也是理想的選擇[16]。但MR3D-ASL技術存在不足，最突出的是信噪比較低，在低血流區域及小灶梗死區灌注的敏感性不高，易出現偏差[17]。MR3D-ASL技術目前尚處于發展的早期階段，隨著MRI技術的提高，必將有著更加廣闊的發展和應用前景。

本研究將IVIM與MR3D-ASL聯合，并借助HRMRA用于LAICI診斷，結果顯示MR3D-ASL+IVIM+HRMRI的診斷靈敏度、特異度均為100%，這是由于此項技術有別于常規單指數、單b值DWI與MR3D-ASL聯合評估缺血性腦血管病的研究，利用雙指數多b值模型擬合，能夠得到更多可供判定的參數[18]。通過對D、D*值及MR3D-ASL的CBF值的測定及對比，更準確地顯示局部腦組織灌注與擴散的信息，判斷缺血中心區與IP[19]。此外通過對缺血性腦血管病患者IVIM與MR3D-ASL的聯合掃描結果的對比研究，得出D、D*值及CBF值，證實兩者在對治療前、后局部腦灌注水平的判定上有很好的相關性，能更準確地判斷腦組織低灌注區，為臨床早期治療及指導用藥提供依據[20]。

綜上所述，IVIM為急性腦缺血患者的常規檢查，聯合MR3D-ASL掃描的技術與方法，有利于缺血性腦血管病患者的恢復及預后，降低致死率、致殘率及復發率，節約社會醫療資源及成本，提高患者生存質量，值得臨床推廣。