三維ASL聯合DWI評估急性腦梗死患者缺血性半暗帶及預后

邰兆琴，黃清玲，朱萬榮，徐小虎，許亞春，吳鶴林

(1.南通大學附屬海安醫院影像科，江蘇 海安 226600；2.南京醫科大學附屬腦科醫院影像科，江蘇 南京 210029)

急性腦梗死(acute cerebral infarction, ACI)又稱急性缺血性腦卒中，是最常見的卒中類型，致死、致殘率高，系臨床最常見危重癥之一[1-2]；在其急性期，治療本質是搶救缺血性半暗帶(ischemic penumbra, IP)腦組織，因此是否存在IP對選擇治療方案至關重要[3]。彌散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)是診斷ACI的最佳影像學手段[4]。研究[4-6]表明ACI患者三維動脈自旋標記(arterial spin labeling, ASL)成像與DWI不匹配在一定程度上代表存在IP。本研究旨在觀察聯合應用ASL成像與DWI評估ACI患者IP及預后的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2016年10月—2019年5月于南通大學附屬海安醫院就診的45例單側幕上ACI患者，男26例，女19例，年齡40～84歲，平均(66.5±11.9)歲。納入標準：①依據《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》[1]確診ACI；②發病至MR檢查時間間隔6～24 h，檢查前未接受ACI相關治療；③病程中僅接受常規保守治療，未接受血管內介入治療；④病灶位于單側幕上腦組織，可多發，最大層面直徑>1.0 cm[7]；⑤臨床隨訪時間3個月以上。排除標準：①圖像存在偽影，影響數據測量的準確性；②合并腦外傷、血管畸形、腦出血及腫瘤等其他神經系統疾病。依據隨訪3個月末改良Rankin量表(modified Rankin scale, mRS)評分評估患者預后，將其分為預后好組(0～1分)、預后中等組(2～3分)和預后差組(4～5分)[6]。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750 3.0T MR掃描儀，采集橫斷位T2WI、FLAIR、T1WI、DWI及三維ASL圖像，掃描范圍自顱頂至枕骨大孔下緣。參數：橫斷位DWI，b=0、1 000 s/mm2，TR 4 700 ms，TE 90 ms，層厚5 mm，層間距1.5 mm，FOV 240 mm×240 mm，矩陣128×128；三維ASL成像，TR 4 580 ms，TE 9.8 ms，PLD 1 525 ms，矩陣 512×8，FOV 240 mm×240 mm。

1.3 圖像處理 由2名具有12年以上神經影像學診斷經驗的副主任醫師采用盲法于病灶最大層面測量DWI異常高信號面積(square measure of DWI, SDWI)和三維ASL異常灌注面積(square measure of ASL, SASL)，SASL>SDWI且超過10%及以上表示存在IP[8]。于梗死病灶(infarct lesion, IL)和近病灶邊緣腦組織(brain tissue near the edge of the lesion, BNL)分別放置面積為75～200 mm2和50～80 mm2的圓形或類圓形ROI，盡量避免包含大血管、腦溝裂，軟件自動鏡像生成相應部位對側ROI，記錄各ROI的腦血流量(cerebral blood flow, CBF)和表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)值，計算患側/對側相對參數值(rCBF和rADC)，取2名醫師測量結果均值為最后結果。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。符合正態分布計量資料以±s表示，計數資料以頻數表示。以χ2檢驗比較存在IP與不存在IP患者預后差異。采用配對樣本t檢驗比較不同預后組病灶CBF及ADC與對側差異；以單因素方差分析比較不同預后組間SDWI、rCBF和rADC差異，組間兩兩比較采用LSD法(方差齊)或Tamhane法(方差不齊)。分別繪制IL及BNL的rCBF評估ACI預后差的ROC曲線，分析其單獨診斷效能和聯合診斷效能。采用Spearman相關分析評估rCBF及rADC與預后mRS評分的相關性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 MRI表現及預后 DWI示所有患者病灶呈異常高信號，ADC圖呈異常低信號(圖1A、1B)。三維ASL示40例IL為低灌注(圖1C)，3例為近似等灌注，2例為高灌注。將40例IL低灌注ACI患者納入研究，其中23例存在IP(IP組)，17例無IP(非IP組)。IP組中，預后好、中等和差分別為13、9和1例，非IP組中分別為4、8和5例。IP組預后優于非IP組(χ2=6.742，P=0.034)。

2.2 不同預后組內及組間參數比較 預后好組17例，其中13例存在IP；預后中等組17例中，9例存在IP；預后差組6例中1例存在IP。不同預后組內IL的CBF及ADC值均低于對側(P均<0.05)，見表1；預后好、中等組BNL的CBF值低于對側(P均<0.05)，預后差組BNL的CBF值及3組內BNL的ADC值與對側差異無統計學意義(P均>0.05)，見表2。各預后組間SDWI差異無統計學意義(F=1.98，P=0.15)；3組間IL的rCBF差異有統計學意義(F=10.03，P<0.01)，兩兩比較示預后差組IL的rCBF與預后好組及預后中等組差異均有統計學意義(P均<0.05)，預后好組IL的rCBF與預后中等組差異無統計學意義(P>0.05)；不同預后組間IL及BNL的rADC值差異無統計學意義(P均<0.05)；不同預后組間BNL的rCBF差異無統計學意義(F=3.20，P=0.05)。見表3。

圖1 患者男，40歲，右側額頂葉ACI，發病后22 h接受MR檢查(箭示病灶) A.DWI示病灶呈明顯高信號； B.ADC圖示病灶呈藍色低信號； C.CBF偽彩圖示病灶及周圍腦實質明顯大面積低灌注，低灌注區域與DWI所示梗死區明顯不匹配； D.T2WI示病灶呈高信號； E.T1WI示病灶呈稍低信號； F.FLAIR圖示病灶呈稍高信號

2.3 IL和BNL的rCBF評估ACI預后差的ROC曲線 IL和BNL的rCBF評估ACI預后差的AUC分別為0.92(P<0.01)和0.79(P=0.03)，最佳界值分別為0.41和0.93，對應的敏感度分別為88.20%和83.30%，特異度分別為83.30%和73.50%，約登指數分別為0.72和0.57；2者聯合評估ACI預后差的AUC為0.94(P<0.01)，約登指數為0.79。見圖2。

2.4 各相對參數值與mRS評分的相關性 IL的rCBF值與mRS評分呈負相關(r=-0.642，P<0.001)，見圖3。BNL的rCBF、IL及BNL的rADC值與mRS評分均無明顯相關。

圖2 IL及BNL的rCBF預測ACI患者預后差的ROC曲線

圖3 IL的rCBF與預后mRS評分相關性的散點圖

表1 不同預后組內IL與對側CBF、ADC比較(±s)

表1 不同預后組內IL與對側CBF、ADC比較(±s)

組別CBF(ml/100 g·min)ILIL對側t值P值ADC比較(×10-4mm2/s)ILIL對側t值P值預后好組(n=17)24.47±7.4347.18±11.65-12.31<0.011.99±0.583.98±0.60-16.53<0.01預后中等組(n=17)21.29±5.0846.24±8.44-15.09<0.011.96±0.424.04±0.65-20.09<0.01預后差組(n=6)15.33±4.8447.67±7.50-14.59<0.012.00±0.323.99±0.35-35.70<0.01

表2 不同預后組內BNL與對側CBF、ADC比較(±s)

表2 不同預后組內BNL與對側CBF、ADC比較(±s)

組別CBF(ml/100 g·min)BNLBNL對側t值P值ADC比較(×10-4mm2/s)BNLBNL對側t值P值預后好組(n=17)38.06±9.4847.24±8.77-6.65<0.013.93±0.453.94±0.44-0.060.96預后中等組(n=17)36.82±9.5945.24±5.56-4.05<0.013.96±0.513.99±0.60-0.300.77預后差組(n=6)44.33±9.2446.67±5.99-0.380.723.91±0.303.98±0.30-0.540.62

表3 不同預后組間IL及BNL的相對參數值和SDWI比較(±s)

表3 不同預后組間IL及BNL的相對參數值和SDWI比較(±s)

組別SDWI(cm2)IL-rCBFIL-rADCBNL-rCBFBNL-rADC預后好組8.98±3.540.52±0.09*0.50±0.110.80±0.111.00±0.12預后中等組9.76±4.120.46±0.10*0.48±0.060.81±0.181.00±0.08預后差組12.73±4.780.32±0.080.50±0.040.98±0.180.98±0.08F值1.9810.030.113.200.09P值0.15<0.010.900.050.92

注：*：與預后差組比較，P<0.05

3 討論

IP是灌注與彌散不匹配區，三維ASL成像是常規對比劑增強灌注成像的較好代替方法，可用于評估ACI患者的IP[3,9]。三維ASL通過對動脈血中水質子標記前后圖像減影而獲得灌注參數CBF值，對診斷腦血管疾病及評價治療效果均有重要作用[10-11]。

本組45例ACI中，3例三維ASL表現為近似等灌注，2例為高灌注。研究[12]表明腦梗死后等或高灌注是腦組織缺血后側支循環代償或血管再通導致的血流再灌注，亦或可能與血腦屏障破壞致梗死后出血傾向有關。為不影響研究結果的準確性，本研究僅納入40例低灌注ACI進行分析，其中23例存在IP，預后優于非IP組，表明存在IP的ACI患者經相關治療可能獲得較好預后,與既往研究[5-6]相符。

本研究結果顯示不同預后組內IL的CBF、ADC值均低于對側，表明IL區血流灌注均減低，細胞毒性水腫導致彌散受限，與既往研究[8]相符。預后好組及預后中等組BNL的CBF值低于對側，而預后差組與對側差異無統計學意義，原因可能在于BNL的ROI選取的是位于IL周圍IP范圍內的腦組織，IP的血流灌注減低，預后好組和預后中等組中大部分患者存在IP，而預后差組僅1例存在IP。本研究不同預后組間IL的rCBF值差異有統計學意義，其中預后差組IL的rCBF值與預后好組及預后中等組差異有統計學意義，而BNL的rCBF值差異無統計學意義。ROC曲線分析結果顯示，IL及BNL的rCBF評估ACI預后差的AUC分別為0.92和0.79，約登指數分別為0.716和0.569，表明IL的rCBF值診斷效能更高；聯合應用兩者診斷效能稍有提高，其AUC為0.94，可見IL的rCBF臨床意義較大。另外，IL的rCBF值與隨訪3個月末mRS評分呈負相關。上述結果表明三維ASL成像所得CBF具有評估ACI患者預后的潛力，以IL的rCBF診斷效能為佳。

綜上所述，三維ASL聯合DWI可評估ACI患者IP及預后，為制定ACI治療方案提供參考依據。本研究主要不足：①樣本量較少；②IL的位置、形態、大小各異，放置ROI無明確標準。