磁共振波譜和擴散張量成像在頸內動脈狹窄性短暫性腦缺血發作中的應用研究

王潔　　董海波　　陳峰

[摘要] 目的 研究磁共振波譜成像（MRS）及磁共振擴散張量成像（DTI）對單側頸內動脈（ICA）狹窄性短暫性腦缺血發作（TIA）的影像學評估價值。 方法 選取35例經數字減影血管造影（DSA）證實為單側ICA 重度狹窄的TIA 患者，對其進行常規頭顱MR、MRS及DTI檢查。比較狹窄側及對側半卵圓中心區腦內代謝物N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）和乳酸（Lac）的濃度值。比較狹窄側及對側額葉、頂葉、枕葉、顳葉、內囊前肢、內囊后肢FA值的差異。 結果 35例TIA患者半卵圓中心區層面雙側腦代謝存在差異，ICA狹窄側NAA降低、Cho升高，與對側相應區域比較，差異有統計學意義（P<0.05）。兩側Cr變化不明顯，差異無統計學意義（P>0.05）。ICA狹窄側額葉、頂葉、內囊后肢FA值較對側降低，差異有統計學意義（P<0.05）。而枕葉、顳葉、內囊前肢FA值變化不明顯，差異無統計學意義（P>0.05）。 結論 聯合應用MRS、DTI技術可提示TIA患者腦組織生物代謝的改變及腦白質缺血受損情況，為臨床及時采取有效的治療措施提供依據。

[關鍵詞] 磁共振波譜成像；擴散張量成像；頸內動脈狹窄；短暫性腦缺血發作

[中圖分類號] R743.3 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2018）17-0095-04

Imaging value of magnetic resonance spectroscopy（MRS） and magnetic resonance diffusion tensor imaging（DTI） in diagnosis for unilateral internal carotid artery （ICA） narrow transient ischemic attack （TIA）

WANG Jie1 DONG Haibo1 CHEN Feng2

1.Radiology Department， Ningbo City Medical Treatment Center Lihuili Hospital， Ningbo 315040， China； 2.Department of Neurology， Ningbo City Medical Treatment Center Lihuili Hospital， Ningbo 315040， China

[Abstract] Objective To explore the imaging value of Magnetic Resonance Spectroscopy（MRS） and Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging （DTI） in diagnosis for unilateral internal carotid artery （ICA） narrow transient ischemic attack （TIA）. Methods 35 patients who had been diagnosed as TIA of severe unilateral ICA stenosis by digital subtraction angiography （DSA） were selected and detected by routine MR， MRS and DTI examination of head. We compared the concentrations of intracerebral metabolites including N-acetyl aspartic acid （NAA）， choline （Cho）， creatine （Cr） and lactic acid（Lac） on the stenotic side and the contralateral centrum ovale， as well as the value of FA of frontal lobe， parietal lobe， occipital lobe，temporal lobe， inner capsule forelimb and inner capsule posterior limb on stenotic side and contralateral side. The concentration on narrow side of NAA was lower and that of Cho was higher compared to the contralateral side and these differences were significant. Results There was significant difference in metabolism between the two sides of centrum ovale of the 35 cases with TIA（P<0.05）. There was no significant difference in the change of Cr concentration（P>0.05）. The FA values of frontal lobe， parietal lobe and inner capsule posterior limb on stenotic side were relatively lower than those on contralateral side and the differences were significant（P<0.05）. However， there was no significant difference in the FA values of occipital lobe， temporal lobe and inner capsule forelimb between the two sides（P>0.05）. Conclusion Combined application of MRS and DTI technology can prompt changes in brain tissue metabolism and white matter ischemia in TIA patients， which provides evidence for effective clinical treatment.

[Key words] Magnetic resonance spectroscopy（MRS）； Diffusion tensor imaging（DTI）； Internal carotid artery（ICA）； Transient ischemic attack

短暫性腦缺血發作（transient ischemic attack，TIA）是頸內動脈或椎-基底動脈系統發生短暫性血液供應不足，引起局灶性腦缺血導致突發的、短暫性、可逆性的神經功能障礙[1]。頸內動脈（internal carotid artery，ICA）狹窄或閉塞是引起TIA的主要原因[2]。TIA患者是發生卒中的高風險人群，發病7 d內的卒中風險為4%～10%，90 d卒中風險為10%～20%。因此TIA的早期診斷和有效治療有著重要的臨床意義[3]。而TIA在常規頭顱MRI上通常無異常表現，臨床上主要依據癥狀及病史進行診斷，缺乏客觀的影像學依據。近年來功能磁共振技術在腦缺血性疾病的研究中廣泛應用，對其臨床診治有一定幫助。本研究通過磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）及磁共振擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）等多模態MRI的聯合運用，對頸內動脈狹窄性TIA患者的腦組織代謝的改變及腦白質缺血受損情況進行研究，并探討其臨床應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月～2017年5月在我院神經內科就診的35例TIA患者作為研究對象，其中男19例，女16例，年齡45～79歲，平均（69.3±9.1）歲。納入標準：有反復急性發作單側肢體乏力、感覺障礙、一過性黑矇、言語障礙等腦缺血癥狀，且24 h內癥狀消失；常規頭顱MR檢查未見異常；DSA證實單側ICA重度狹窄，即單側ICA狹窄程度為>70%，對側ICA無狹窄或狹窄程度≤30%。排除標準：顱腦損傷患者；合并腫瘤患者；有抑郁癥、精神疾病病史及癡呆患者；嚴重心、肝、腎功能不全的患者；無法配合完成MRI檢查的患者。

1.2 磁共振檢查

（1）常規頭顱MR平掃：軸位T1 Flair：TR 1750 ms，TE 24 ms，TI 780 ms；軸位PROPELLER T2：TR 9367 ms，TE 93 ms。FOV 24.0 cm ×24.0 cm，矩陣227×256。（2）MRS：以軸位T2WI作為MRS掃描定位像，采用PROBE-SI144序列，掃描控制FWHM≤20，水抑制≥95%，掃描感興趣區（region of interest，ROI）為半卵圓中心區，避開顱骨和腦脊液。TR 1000 ms，TE 144 ms，FOV 24 cm×24 cm，層厚10 mm，NEX=1。（3）DTI：采用SE-EPI序列，TR/TE=4500/minimum，矩陣128×128，FOV 24.0 cm×24.0 cm，層厚5 mm，層間距1 mm，b值1000 s/mm2，擴散敏感梯度場施加方向為25個。

1.3 圖像處理及觀察指標

（1）MRS：通過GE ADW工作站Functool軟件進行圖像后處理及分析。在半卵圓中心區ROI內對稱選取ICA狹窄側及對側各5個體素，避開最邊緣及中線旁的腦溝。測定代謝產物為：N-乙酰基天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿類化合物（Cho），并計算NAA/Cho、NAA/Cr、Cho/Cr的比值，比較各個指標在ICA狹窄側及對側的差異。觀察有無Lac峰出現。（2）DTI：圖像后處理使用GE ADW工作站Functool軟件，在ICA狹窄側額葉、頂葉、顳葉、枕葉、內囊前肢、內囊后肢分別取ROI，測得患側FA（各向異性分數）值，ROI區域遠離腦脊液、腦溝回、腦皮質，并通過鏡像方法在對側相應位置設立對照區，測得對側FA值。觀察并比較狹窄側及對側額葉、頂葉、枕葉、顳葉、內囊前肢、內囊后肢FA值。

1.4 統計學處理

使用SPSS16.0統計軟件進行統計學處理，計量資料采用t檢驗比較，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 磁共振波譜成像結果

35例ICA狹窄性TIA患者（封三圖4）MRS均顯示NAA、Cho和Cr波峰。ICA狹窄側半卵圓中心區NAA值低于對側，差異有統計學意義（t=-11.262，P<0.05）；ICA狹窄側Cho值高于對側，差異有統計學意義（t=2.493，P<0.05）。ICA狹窄側NAA/Cho比值及NAA/Cr比值均低于對側，Cho/Cr比值高于對側（封三圖5A～5B），其差異均有統計學意義（P<0.05）。而ICA狹窄側及對側的Cr值變化無統計學意義（P>0.05）。35例患者中僅有5例于病變側檢測到水平較低的Lac峰。

2.2 磁共振擴散張量成像結果

比較ICA狹窄側與對側各感興趣區的FA值，其中狹窄側額葉FA值為（0.363±0.016），對側FA值為（0.387±0.025）；狹窄側頂葉FA值為（0.382±0.021），對側FA值為（0.395±0.040）；狹窄側內囊后肢FA值為（0.551±0.030），對側FA值為（0.567±0.046）。這三個部位狹窄側較對側FA值均有明顯降低（封三圖6A～6D），其差異均有統計學意義（P<0.05）。而兩側枕葉、顳葉、內囊前肢FA值無明顯差異（P>0.05）。見表2。

3 討論

TIA是一種常見的腦血管疾病，美國卒中協會于2009年在《Stroke》上所發布的TIA新定義為：腦、脊髓或視網膜局灶性缺血所致的、未伴發急性梗死的短暫性神經功能障礙。新定義著重于影像學上是否有急性腦梗死從而區分TIA與腦卒中，癥狀持續時間不再是診斷的關鍵[4-5]。TIA的病因及發病機制較為復雜，其中動脈粥樣硬化引起的頸內動脈系統的血管狹窄是其主要病因之一[6]。Caplan等[7]報道ICA狹窄引起TIA發生率為64%。TIA患者在常規CT及MRI檢查中并無陽性表現，但由于ICA的狹窄或閉塞通常會導致腦內血流動力學的改變，因此通過磁共振擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）可使影像學檢查從形態學深入到腦功能及組織代謝水平，進一步評價TIA的臨床診斷治療和預后。

磁共振波譜（MRS）能早期無創性提供疾病的生化代謝信息，其將組織內的化合物及代謝產物的峰值、化學濃度的微小變化通過數值波譜的形式表達出來，從而反應組織細胞的代謝狀況。腦細胞的代謝異常通常遠早于缺血腦組織的形態學改變，因此MRS在TIA早期診斷及判斷療效和預后中均有重要價值[8]。MRS檢測的主要代謝物為：N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿類化合物（Cho）、肌酸（Cr）、乳酸（Lac）等。NAA主要存在于成熟神經元及其軸索中，是神經元的內標物，NAA的降低提示神經元的缺損或功能異常。NAA主峰位于2.02 ppm處。Cho是乙酰膽堿和磷脂酰膽堿的前體，與細胞膜磷脂的分解和合成有關，參與細胞膜構成。Cho共振峰位于3.20 ppm處。Cr包括肌酸和磷酸肌酸，是高能磷酸化合物的儲備以及ATP和ADP的緩沖劑。Cr在許多疾病的發展過程中相對穩定，因此常作為一種參照物。Cr共振峰位于3.03 ppm處。Lac是無氧糖酵解的終產物，它的出現提示正常細胞的有氧呼吸被抑制[9]。Lac峰位于1.32 ppm，具有特殊形狀的“雙峰”，第二峰出現在4.1 ppm，常被抑制。本組TIA患者的MRS顯示ICA狹窄側較對側NAA降低，Cho升高，NAA/Cho、NAA/Cr比值降低，Cho/Cr比值升高，提示狹窄側腦內存在代謝異常。

Rutger s等[10]對ICA閉塞患者的腦內代謝情況作了研究，發現ICA閉塞側大腦半球雖然無梗死病灶，常規頭顱MR檢查亦無陽性改變，但MRS檢查發現患側NAA濃度較對側顯著降低，經過一段時間的藥物治療后發現NAA能夠逐漸恢復，甚至到正常水平。NAA的降低說明缺血區神經元出現了功能障礙或者死亡[11]，經過治療恢復血供后，存在功能障礙的神經元得以修復從而發揮正常功能，故NAA濃度升高。而一旦神經元死亡則不可再生。因此TIA患者的早期積極治療，對修復功能障礙的神經元有重要意義。Cho主要參與細胞膜磷脂和乙酰膽堿的生物合成。由于乙酰膽堿儲存于膜性囊泡中，MRS通常檢測不到，因此TIA患者的Cho升高與乙酰膽堿無關。而腦缺血產生的毒性代謝產物對生物膜的破壞導致膜磷脂的降解釋放大量自由磷脂酰膽堿是Cho升高的主要原因[12]。Lac是無氧糖酵解的產物，國內外文獻對于Lac在TIA患者中檢出率的報道不一。楊筠等[13]對30例TIA患者進行MRS檢查，發現有21例患者病變側檢測到Lac峰。而本組患者中僅有5例于病變側檢測到水平較低的Lac峰。分析可能由于患者腦灌注降低程度較低，組織內Lac的含量少且信號相對較弱。有文獻報道適當調整TE時間，可改變Lac的顯示率。TE在135～160 ms之間，Lac負向雙峰可達最大值[14]。腦缺血的嚴重程度與Lac含量呈正比，當TIA患者出現Lac峰時，提示該區域腦缺血程度較為嚴重，容易發展為腦梗死。因此Lac水平可作為判斷患者預后的指標之一。

DTI是一種水彌散成像技術，通過水分子的彌散定量反應大腦白質及深部灰質的結構改變，在檢測腦組織低灌注而引起的腦白質損傷方面，DTI有一定的優越性和敏感性，并且能對腦白質損害程度做出定量分析[15-16]。其中FA值（各向異性分數）是最常用也是最有價值的檢測指標[17]。Inoue等[18]對50例大腦中動脈閉塞患者進行研究，通過DTI檢查發現，患側半卵圓中心區FA值較對側減低。在本研究所檢測的各個感興趣區中，ICA狹窄側額葉、頂葉、內囊后肢FA值低于對側，差異有統計學意義（P<0.05），提示狹窄側因缺血而存在腦白質損傷，而常規頭顱MR掃描通常無法提示這些病變。ICA狹窄側枕葉、顳葉、內囊前肢FA值較對側變化不明顯。分析出現以上部位差異的原因，可能與不同部位對缺血的敏感性不一致有關。高金立等[19]在對內囊后肢梗死機制的研究中指出，內囊后肢是大腦中動脈和大腦后動脈深穿支的分水嶺區，缺乏代償供血能力，容易發生梗死。因此分水嶺區域腦組織對缺血更為敏感。

本研究尚存在一些不足：①選取病例為單側ICA重度狹窄TIA患者，而未對單側ICA輕中度狹窄患者進行研究，未覆蓋全部樣本群，因此所得到的數據有一定局限性。②對于MRS中Lac峰的研究，今后可嘗試適當調整TE時間，優化Lac峰的顯示。③研究樣本量有限，有待今后擴大樣本進行進一步研究。

多模式功能磁共振的應用，對于缺血性腦血管病變的臨床研究有著重要意義[20]。TIA是發生腦梗死的危險因素和預警信號，發作頻繁的TIA患者若得不到有效治療，近期內發生腦梗死的可能性很大，因此TIA的早期診斷和積極治療非常重要。本研究顯示，聯合應用MRS、DTI技術可發現常規檢查無法顯示的病變，有效提示患者的腦功能及腦組織代謝水平，早期發現腦缺血，為臨床及時采取有效的治療措施提供依據。

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（收稿日期：2018-02-01）