三維準連續式動脈自旋標記評估單側大腦中動脈狹窄致急性缺血性腦卒中影像學進展

汪雪楓，肖新蘭，唐小平，黃少武

(南昌大學第二附屬醫院影像中心，江西 南昌 330006)

進展性腦卒中(progressive ischemic stroke， PIS)指腦卒中發病后雖經規范化治療，但神經功能障礙仍進行性惡化，臨床癥狀仍繼續加重。患者臨床癥狀加重前已出現腦部影像學進展[1]，可能與腦血管狹窄程度增加、側支循環代償不足等有關。側支循環建立與否是癥狀性顱內狹窄動脈供血區發生腦卒中的獨立預測因素[2]，與腦卒中的發生及進展密切相關[3]，并在一定程度上決定患者預后[4-6]。三維準連續式動脈自旋標記(three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling， 3D-pcASL)是改良動脈自旋標記(arterial spin labeling， ASL)技術，信噪比[7]和空間分辨率[8]較高。本研究采用3D-pcASL評估單側大腦中動脈(middle cerebral artery， MCA)狹窄致急性缺血性腦卒中患者的側支循環情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2016年7月—2018年3月于我院接受診治的31例單側MCA狹窄致急性缺血性腦卒中患者的資料，男23例，女8例，年齡35～78歲，平均(58.7±13.8)歲，卒中始發至入院時間0.25～6.00天，平均(2.77±1.90)天。納入標準：①入院后接受頭部MR檢查，三維時間飛躍法MRA(three dimensional time of flight MRA， 3D-TOF-MRA)示單側MCA的M1段中重度狹窄(狹窄率≥50%)或閉塞，臨床評估MCA為此次腦卒中的責任血管；②其他顱內主要動脈無狹窄或狹窄率<30%；③雙側頸內動脈顱外段無狹窄或狹窄率<30%；④DWI證實動脈狹窄側腦組織存在急性缺血性腦卒中病灶；⑤圖像質量佳；⑥臨床資料完整。排除標準：①非動脈粥樣硬化性腦血管疾病，如煙霧病、血管炎、動脈瘤等；②腦出血、腦腫瘤、腦外傷，近期接受顱腦手術或顱腦放射治療。

于首次MR檢查后7天內再次行MRA、DWI及3D-pcASL掃描。與第1次DWI相比，第2次DWI顯示腦梗死病灶增多、融合、范圍擴大、ADC值明顯下降定義為進展，反之或無明顯變化定義為無進展。進展組20例，男14例，女6例，年齡(58.0±12.9)歲，卒中始發至入院時間0.25～6.00天，平均(2.36±1.79)天，其中高血壓16例、高血脂17例、糖尿病6例，吸煙史6例，腦卒中史4例，心房顫動1例，2次DWI間隔時間(4.55±1.87)天；無進展組11例，男9例，女2例，年齡(60.0±15.9)歲，卒中始發至入院時間0.42～6.00天，平均(3.52±1.96)天，其中高血壓7例、高血脂10例、糖尿病2例，吸煙史3例，2次DWI間隔時間(5.45±2.46)天。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀。首先行全腦常規掃描，再行全腦3D-pcASL、DWI和3D-TOF-MRA。掃描參數：DWI，TR 5 600 ms，TE Minimun，矩陣160×160，FOV 240 mm×240 mm，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm，b值 1 000 s/mm，采集次數2，掃描時間45 s；3D-TOF-MRA，層厚1.2 mm，層間距0，FOV 220 mm×220 mm，矩陣384×192，翻轉角15°，帶寬31.25 kHz，采集次數1；3D-pcASL[標記后延遲(post labeling delay, PLD)時間為1.5 s]，層厚4.0 mm，反轉時間(inversion time， TI)1 525 ms，帶寬62.5 kHz，采集次數3，掃描時間4 min 22 s；3D-pcASL(PLD時間為2.5 s),層厚4.0 mm，TI 2 525 ms，帶寬62.5 kHz，采集次數3，掃描時間5 min 21 s。

1.3 圖像分析 由2名主治及以上職稱的神經影像學醫師采用盲法分析所有圖像并測量相關數據，意見不同時經討論達成一致。采用GE AW 4.6后處理工作站，將原始數據導入Functool軟件，采用ASL圖像后處理軟件以盲法測量數據。分別對PLD時間為1.5 s、2.5 s時的3D-pcASL圖像進行校正，獲得相應的腦血流(cerebral blood flow, CBF)圖像(分別標記為CBF1.5、CBF2.5)。在額葉、頂葉、顳葉、枕葉皮層和前外分水嶺區、后外分水嶺區、內分水嶺區及基底核區分別手動勾畫3個不同的ROI，盡量避開腦室、血管及壞死腦區，每個ROI的面積約80 mm2，測量CBF值，取測量3次的平均值作為結果。根據公式計算各腦區側支循環代償CBF(ΔCBF)值。ΔCBF=CBF2.5-CBF1.5。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。符合正態分布的計量資料以±s表示。采用獨立樣本t檢驗比較2組年齡、卒中始發至入院時間和2次DWI間隔時間。不符合正態分布的資料以中位數(上下四分位數)表示，以非參數檢驗比較2組患側(MCA狹窄側)及健側(MCA無狹窄側)間各腦區的側支循環ΔCBF值。采用χ2檢驗比較2組性別、并發癥及病史之間的差異。繪制ROC曲線，計算患側各腦區側支循環ΔCBF值診斷腦卒中影像學進展的AUC、閾值、敏感度及特異度。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

進展組和無進展組患者性別(χ2=0.518)、年齡 (t=-0.515)、卒中始發至入院時間(t=-1.679)、2次DWI間隔時間(t=-1.148)、高血壓(χ2=0.992)、高血脂(χ2=0.220)、糖尿病(χ2=0.518)、吸煙史(χ2=0.026)、腦卒中史(χ2=0.526)及心房顫動(χ2=0.568) 差異均無統計學意義(P均>0.05)。

2.1 2組患側、健側側支循環ΔCBF值比較 進展組患側、健側后外分水嶺區側支循環ΔCBF值均較無進展組相應腦區降低(P均<0.05)。兩組患側、健側其余腦區側支循環ΔCBF值比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1及圖1、2。

2.2 患側各腦區側支循環ΔCBF值診斷腦卒中影像學進展的效能 患側后外分水嶺區、內分水嶺區側支循環ΔCBF值診斷腦卒中影像學進展的AUC分別為0.750、0.709。其中，后外分水嶺區側支循環ΔCBF值為 9.15 ml/(min·100 g)時，診斷單側MAC狹窄致腦卒中影像學進展的敏感度為0.85、特異度為0.64；內分水嶺區側支循環ΔCBF值為9.44 ml/(min·100 g)時，診斷單側MCA狹窄致腦卒中進展的敏感度為0.95、特異度為0.55。見表2。

圖1 患者男，46歲，進展組 A.MRA示右側MCA主干閉塞、遠端分支顯示不清； B.PLD時間為1.5 s時3D-pcASL示右側MCA大面積低灌注，雙側分水嶺區灌注較低(右側為著)； C.PLD時間為2.5 s時3D-pcASL示右側側支循環代償欠佳 圖2 患者男，43歲，未進展組 A.MRA示右側MCA主干閉塞，遠端分支顯示不清； B.PLD時間為1.5 s時3D-pcASL示患側供血區，前、后外分水嶺區灌注較低； C.PLD時間為2.5 s時3D-pcASL示患側側支循環代償

表2 患側各腦區側支循環ΔCBF值對腦卒中影像學進展的診斷效能

3 討論

目前臨床主要根據美國國立衛生研究院卒中量表(national institutes of health stroke scale， NIHSS)評分診斷PIS(后次評分較前次評分增加≥2分)[7]，僅根據患者臨床表現進行評分，對腦部影像學表現評價不足。研究[1]表明，部分PIS患者在尚未出現NIHSS評分下降前已出現腦部影像學進展，提示根據影像學表現可能更早預測PIS。目前尚無有關腦卒中影像學進展的指南或共識。本研究根據入院時及入院7天內2次DWI表現將單側MCA狹窄致急性缺血性腦卒中患者分為進展組和未進展組，采用3D-pcASL在雙PLD時間條件下檢測2組側支循環代償情況。

3D-pcASL可以定量分析腦血流灌注情況[7-9]。PLD時間是3D-pcASL常用參數，即血液從標記層面至采集層面間的TI。PLD時間屬于可調參數，與腦血流灌注定量的準確性相關。研究[10]顯示，1.5 s PLD可以早期敏感發現腦血流動力學異常，2.5 s PLD條件下得到的CBF值更接近真實血流量。MCA狹窄時,除通過狹窄血管血流(前向血流)供應靶區域的腦組織，還可代償性開放側支血流(逆向血流)。側支循環一般分為3級，根據缺血程度從0級到3級逐級開放[11]。前向血流通過較短的路徑到達靶區域，1.5 s PLD條件下得到的CBF值主要反映前向血流；逆向血流則要經過冗長的側支血管，2.5 s PLD條件下得到的CBF值主要反映逆向血流與相對減慢的前向血流之和[12]；兩時相PLD所得CBF值相減得到的ΔCBF值可大致反映逆向血流即側支循環血流量。

本研究在1.5 s、2.5 s 雙PLD時間條件下行全腦3D-pcASL序列掃描，發現進展組患側及健側后外分水嶺區ΔCBF值均低于無進展組相應腦區。MCA狹窄后，大腦前動脈軟腦膜支成為主要的側支循環血管，其代償血流首先滿足前外分水嶺及島葉需求。隨著軟腦膜側支血管行程增加，其血流量逐漸降低。軟腦膜側支血管的代償血流呈現從前向后逐漸下降的空間分布特點，導致后外分水嶺區成為發生缺血損傷風險最高區域，與王葦等[13]觀察結果一致。無論患側還是健側，無進展組后外分水嶺區ΔCBF值均高于進展組，提示后外分水嶺區側支循環代償情況對評估腦卒中影像學進展較為敏感。ROC曲線顯示，患側后外分水嶺區、內分水嶺區ΔCBF分別以9.15、 9.44 ml/(min·100 g)為閾值時，評估單側MCA狹窄致急性缺血性腦卒中影像學進展的AUC分別為0.750、0.709，敏感度分別為0.85、0.95，提示當急性缺血性腦卒中患者MCA狹窄側后外分水嶺區、內分水嶺區ΔCBF≥10 ml/(min·100 g)時，腦卒中影像學進展的風險相對較小。

本研究的不足：①病例數相對較少；②對相同患者不同PLD的3D-pcASL圖像進行后處理時，手工勾畫ROI不能做到完全一致；③受容積效應影響，局部測得的CBF值可能存在偏差；④最大TI為2 525 ms，可能存在未檢測到的側支循環，TI為1 525 ms時可能包含小部分側支供應的血流，導致部分ΔCBF值為負值，未達到精準量化。

綜上所述，3D-pcASL-雙PLD掃描可評價單側MAC狹窄致急性缺血性腦卒中患者的側支循環代償情況，對診斷腦卒中影像學進展有一定價值。