FLAIR 血管高信號-彌散加權成像不匹配評估急性缺血性腦卒中側支循環的臨床價值

邱艷華，黃立東，陳秋雁，翁燁，施黎煒，魏鼎泰*

作者單位：1.福建醫科大學第三臨床醫學院，福州350000；2.寧德師范學院附屬寧德市醫院放射科，寧德352100；3.寧德師范學院附屬寧德市醫院腦脈管性疾病與分子影像實驗室，寧德352100

急性缺血性卒中(acute ischemic stroke，AIS)是一種腦血管疾病，是致殘和致死的重要病因[1]，其重要標志是缺血半暗帶的存在。早期識別缺血半暗帶并恢復其血供對AIS 患者的預后具有重要意義。良好的側支循環可以通過維持缺血半暗帶的血流來提高腦組織的生存率，改善臨床預后[2]。傳統的血管造影和數字減影血管造影(digital substraction angiography，DSA)被認為是評價側支循環的金標準，但由于其有創性和在注射過程中遠端血管形態的多變性，尚未得到廣泛的臨床應用[3-4]。隨著對側支循環重要性的認識，急需一種無創的、更簡單的側支循環評估方法來指導臨床治療和評估預后。

目前，側支循環的研究熱點主要包括液體衰減反轉恢復(fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR)序列血管高信號(vascular hyperintensity，FVH)和動脈自旋標記(arterial spin labeling，ASL)。FVH于1999年首次提出，表現為對應于單側溝池或鄰近腦表面的局灶性、管狀、斑點或蛇紋形高強度[5]。許多學者提出，FVH 可用于無創性評估AIS 患者側支血管的狀態。早期大多數研究僅使用FVH 來評估預后，不同的研究得出了相互矛盾的結論[6-7]。隨著研究的進展，一些研究提出FVH-彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)不匹配的區域即缺血半暗帶[8]。但目前對FVH 的評價指標尚不完善，單獨使用FVH 對AIS 患者進行評價，會使側支循環和預后情況產生較大誤差，因此其臨床重要性仍存在爭議。

ASL 作為一種新的磁共振技術，是目前唯一一種基于磁標記原理的無侵入性測量腦血流量(cerebral blood flow，CBF)的方法[4]。該技術由于無創性、不需要對比劑，具有更高的可重復性，已廣泛應用于臨床。研究表明，PWI-DWI 不匹配表明存在缺血半暗帶；ASL 圖像上的高動脈內信號(high intra-arterial signals，IASs)和動脈轉運偽影(arterial transit artifact，ATA)有助于檢測急性頸動脈患者閉塞的頸內動脈部位和側支血流[9-10]。因此，ASL在AIS患者側支循環的評估中具有臨床意義。

在既往研究中，FVH多單獨使用或聯合DWI，用來評價AIS 患者的預后情況，而使用FVH-DWI 不匹配來評價側支循環的相關研究還較少。本研究通過分析FVH、DWI 影 像 學 征 象 結 合ASL，評 價 患 者 的FVH、FVH-DWI不匹配、ASL-CBF異常灌注、ATA等指標，探討FVH在評估血流動力學變化中的意義和FVH-DWI不匹配在評估缺血性卒中側支循環中的臨床價值，為指導患者的臨床治療和臨床結果評價提供影像學支持。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究采用回顧性隊列研究，收集2018 年4 月至2020 年9 月期間來我院就診的急性頸動脈系統腦梗死患者病例共37 例。患者入組標準如下：(1)患者具有完整的顱腦MRI 數據，包括T1WI、T2WI、FLAIR、DWI、磁共振血管成像(MR angiography，MRA)、ASL 序列，掃描參數要求一致；(2)卒中類型為頸動脈腦梗死。排除標準：(1)出血性腦梗死患者；(2)患者合并其他腦疾病，如腫瘤、動靜脈畸形等腦血管疾病；(3)嚴重后循環狹窄或閉塞的患者；(4)腦外傷患者；(5)圖像存在偽影，影響觀察。本研究經過寧德師范學院附屬寧德市醫院醫學倫理委員會批準，免除受試者知情同意，批準文號：20210113。

1.2 臨床資料評估

收集基線人口統計學特征，包括年齡、性別、卒中危險因素(高血壓、高血糖、冠心病、既往腦卒中史)、癥狀發生距MRI 檢查時間間隔。臨床因素包括卒中的嚴重程度和臨床預后。兩名經驗豐富的神經放射醫師使用美國國立衛生研究院卒中量表(the National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS)評分對患者入院時卒中的嚴重程度進行評估，使用改良的Rankin 量表(Modified Rankin Scale，mRs)評分在患者出院后90天進行臨床預后的評估。

1.3 影像學檢查

所有患者均使用3.0 T 磁共振成像儀(Discovery MR750 3.0 T)及配套8通道頭部專用正交線圈進行檢查。掃描序列包括T1WI、T2WI、DWI、3D-ASL [標記后延遲時間(post label delays，PLD)=1.5 s、2.5 s]、4D-TOF和FLAIR序列。頭部被要求保持靜止，并在掃描期間用泡沫墊固定。(1) T1WI 序列：視野24.0 cm×24.0 cm，層厚5 mm，間隔1.5，TR 1750.0 ms，矩陣320×256，TE 24.0，帶寬41.67 kHz，掃描時間1 min 22 s。(2) FLAIR序列：視野24.0 cm×24.0 cm，層厚5 mm，間隔1.5，TR 8400.0 ms，矩陣256×256，TE 145.0，帶寬62.5 kHz，掃描時間2 min 15 s。(3) T2WI 序列：視野 24.0 cm×24.0 cm，層厚5 mm,間隔1.5，TR 6051.0 ms，矩陣512×512，TE 93.0，帶寬83.3 kHz，掃描時間2 min 1 s。(4) DWI序列：視野24.0 cm×24.0 cm，層厚5 mm，間隔1.5，TR 4000 ms，b=0、1000 mm/s2，TE 65.7 ms，帶寬250.0 kHz，矩陣160×160，掃描時間32 s。(5) PLD1.5s：視野24.0 cm×24.0 cm，層厚4 mm，TR 4632 ms，TE 10.5 ms，矩 陣512×512，帶 寬62.5 kHz，采 集 次 數3，掃 描 時 間4 min 29 s。(6) PLD2.5s：視 野24.0 cm×24.0 cm，層 厚4 mm，TR 5327 ms，TE 10.5 ms，矩陣512×512，帶寬62.5 kHz，采集次數3，掃描時間5 min 9 s。(7) 4D-TOF：視野22.0 cm×22.0 cm，層厚1.4 mm，TR 21 ms，TE 2.5 ms，矩陣320×224，帶寬62.5 kHz，采集次數3，掃描時間4 min 29 s。

1.4 MR數據評估

兩位經驗豐富的神經放射醫師在雙盲的情況下獨立評估這些圖像。在兩位神經放射學家之間的評估結果不一致的情況下，對圖像進行回顧性評估，并達成共識。缺血性腦梗死灶定義為DWI 圖像上呈高信號，ADC值減低的區域。梗死面積計算如下：在DWI圖像上手動分層勾畫病變輪廓，獲得各層梗死面積。梗死比例(%)=每層梗死面積/患側的總面積之和。根據Alberta 卒中項目早期CT (Alberta Stroke Program Early Computed Tomograpy，ASPECT)評分分區法[11]，將FVH 分布區域分為7 個區域(圖1)，每個區域記錄為1 分，范圍在0 到7 分之間。采用相同的方法對DWI上的病變區域進行劃分和評分。FVH-DWI不匹配是指FVH 征象延伸超出DWI 病變皮層的邊界，無FVH-DWI 不匹配是指FVH 征象出現在DWI 病變內，未超過DWI的邊界[12]。

圖1 FLAIR血管高信號的Alberta卒中項目早期CT評分分區。Fig. 1 The Alberta Stroke Program Early Computed Tomograpy(ASPECT) score was used to divide the fluid-attenuated inversion recovery vascular hyperintensity (FVH) distribution into seven regions on the FLAIR sequence.

ATA 表示閉塞血管的相關區域的血流延遲，在ASL 圖顯示受影響區皮質表面和皮層下的高信號[9]。采用四分級系統評價圖像上的ASL信號，評分標準如下：0 分為ASL 圖像上低灌注區域無或輕微ATA 征象，1 分為ASL 圖像上低灌注區域出現中等程度的ATA 征象，2 分為ASL 圖像上低灌注區域出現豐富的ATA 征象，3 分 為 正 常 灌 注，無ATA 征 象[13]。另 外，根 據ASPECTS評分對ATA再進行評分。

在ASL-CBF 圖上選擇感興趣區域(region of interest，ROI)，并為每個感興趣區域測量兩次，以獲得其平均值。相對腦血流比值(relative CBF，rCBF)是異常灌注面積的平均腦血流與同一水平對側鏡面積的CBF 值的比值。以20%為界，rCBF 比率為0.8～1.2為正常灌注，而大于1.2或小于0.8為異常灌注。

1.5 統計學方法

采用SPSS 25.0統計軟件對數據進行統計分析。所有計數數據均采用均數±標準差(±s)表示，并使用獨立樣本t檢驗進行比較。定性資料采用卡方檢驗或Fisher′s 精確檢驗。為了探討FVH 與ASL-CBF異常灌注、ATA 的關聯、FVH-DWI 不匹配與ATA 的關聯，我們使用了Spearman分析。P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 基線資料比較

本研究共納入37 名AIS 患者(女18 例，男19 例，中位年齡65.6 歲)，癥狀發生距MRI 檢查時間間隔為(1.57±0.91)天，入院時NIHSS 評分為9.94±6.68，90 天mRs 評分為1.76±1.73。將37 名AIS 患者分成FVH-DWI 不 匹 配 組(14 名)和 無FVH-DWI 不 匹 配 組(23 名)，患者的基線資料列于表1。與無FVH-DWI 不匹配組相比，FVH-DWI 不匹配組患者的FVH 評分、ATA評分、ASL-CBF 異常灌注的比例、男性的比例均較高，癥狀發生距MRI 檢查時間間隔較短(P均＜0.05)。兩組患者在年齡、入院時NHISS 評分、既往病史(卒中、糖尿病、高血壓、冠心病)、DWI 梗死體積和90 天mRs評分方面差異無統計學意義(P均＞0.05)。

表1 FVH-DWI不匹配患者與無FVH/DWI不匹配患者的基線資料比較Tab.1 Baseline data comparison of patients with FVH-DWI mismatch and patients without FVH/DWI mismatch

2.2 FVH、ASL-CBF 異常灌注、ATA 與FVH-DWI 不匹配之間的相關分析

37 例患者分析結果顯示，20 例患者的FLAIR 圖像上表現出FVH 征象(54.05%)，17 例患者無FVH 征象(45.95%)。我們分析了FVH 與ASL-CBF 異常灌注、ATA的相關性，并進一步研究了FVH-DWI 不匹配與ATA 的相關性。如表2 所示，FVH 與ASL-CBF 異常灌注高度相關(r=0.837，P＜0.001)，且在大多數情況下，FVH的范圍接近ASL-CBF 異常灌注區。在ATA 與FVH、FVH-DWI 不匹配的相關分析中，我們發現ATA 與FVH-DWI 不匹配的相關性優于ATA 與FVH [(r=0.846，P＜0.001) vs. (r=0.632，P＜0.001)]。

表2 FVH與ASL-CBF異常灌注及ATA、FVH-DWI不匹配與ATA的相關性分析Tab.2 Correlation analysis between abnormal perfusion of FVH and ASL-CBF,ATA,FVH-DWI mismatch and ATA

研究中我們觀察到FVH-DWI 不匹配與ATA 之間的高度相關性。如圖2 所示，FVH-DWI 不匹配患者的典型MRI 表現，ATA 評分為1 分，雙PLD-ASL 影像學檢查顯示AIS 患者側支循環良好。同時，與FVH-DWI 不匹配的患者相比，無FVH-DWI 不匹配的患者在雙PLD-ASL成像上ATA評分較差，側支循環較差(圖3)。

圖2 男，51 歲，典型的FVH-DWI 不匹配病例，卒中發作后2.5 d 進行MRI 檢查。FLAIR (2A、2E)和DWI(2B、2F)圖像顯示部分FVH 超出DWI 病變邊界，ATA(2C)評分為1分，MRA(2D)顯示頸內動脈狹窄，雙PLD-ASL(2G、2H)圖像側支循環良好。FLAIR：液體衰減反轉恢復；FVH：FLAIR血管高信號；DWI：彌散加權成像；ATA：動脈穿行偽影；MRA：磁共振血管造影；PLD：標記后延遲時間；ASL：動脈自旋標記。 圖3 男，76 歲，典型的無FVH-DWI不匹配病例，卒中發作后2.5 d進行了MRI檢查，FLAIR(3A、3E)和DWI(3B、3F)圖像顯示DWI病灶邊界外未見FVH，ATA(3C)評分為0，MRA(3D)顯示大腦中動脈狹窄，雙PLD-ASL(3G、3H)圖像側支循環不良。FLAIR：液體衰減反轉恢復；FVH：FLAIR 血管高信號；DWI：彌散加權成像；ATA：動脈穿行偽影；MRA：磁共振血管造影；PLD：標記后延遲時間；ASL：動脈自旋標記。Fig. 2 Male, 51-year-old, a illustrative case of fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR) vascular hyperintensity (FVH)-diffusion-weighted imaging (DWI)mismatch, who obtained MRI 2.5 days after stroke onset. FLAIR (2A, 2E) images and DWI (2B, 2F) images showed that some FVH was found beyond the boundaries of the DWI lesion.Arterial transit artifact (ATA) (2C) scores was 1.MRA(2D) showed internal carotid artery stenosis.Dual PLD-ASL images (2G,2H)observed good collateral circulation. Fig. 3 Male, 76-year-old, a illustrative case of no fluid-attenuated inversion recovery (FLAIR) vascular hyperintensity(FVH)-diffusion-weighted imaging(DWI)mismatch,who obtained MRI 2.5 days after stroke onset.FLAIR(3A,3E)images and DWI(3B,3F)images showed that no FVH was found beyond the boundaries of the DWI lesion.Arterial transit artifact (ATA) (3C) scores was 0. MRA(3D) showed middle cerebral artery stenosis.Dual PLD-ASL images(3G,3H)observed poor collateral circulation.

根據ASPECT 的分割區域方法，我們繪制了FVH、DWI、ATA 在FVH-DWI 不匹配患者中的分布圖。如圖4 所示，FVH 的分布范圍最大，且在FVH 與DWI 之間的分布差異較大的區域，ATA的發生率較高。

圖4 雷達圖顯示FVH-DWI 不匹配患者FVH、DWI、ATA 的分布情況。FVH 分布范圍最大，且在FVH 與DWI 分布差異較大的區域ATA 發生率較高。FVH：FLAIR 血管高信號；ATA：動脈穿行偽影；DWI：彌散加權成像。Fig. 4 The distribution of FVH, DWI,ATA in the patients with FVH-DWI mismatch was shown in the radar map.As can be seen, FVH had the largest distribution range, and the occurrence rate of ATA was higher in the areas where the distribution difference between FVH and DWI was larger. FVH:fluid-attenuated inversion recovery vascular hyperintensity; ATA: arterial transit artifact;DWI:diffusion-weighted imaging.

3 討論

本研究應用FLAIR、DWI、ASL序列，通過分析FVH、ATA、ASL-CBF異常灌注、FVH-DWI不匹配等指標，探討FVH-DWI不匹配在評估AIS患者腦組織側支循環中的臨床價值。研究結果顯示FVH 與ASL-CBF 異常灌注高度相關，可一定程度地反映血流動力學改變；FVH-DWI 不匹配患者的FVH 評分、ATA 評分及ASL-CBF異常灌注的比例較無FVH-DWI 不匹配患者高；且FVH-DWI 不匹配在評價AIS 患者側支循環上優于FVH，可更精準地指導患者的臨床治療、評估臨床預后。

3.1 FVH可一定程度反映血流動力學改變

在本研究中，FVH 的發生率與ASL-CBF 異常灌注高度相關，且在大多數情況下，FVH的范圍與ASL-CBF異常灌注區域接近。FVH已被證明與PWI異常灌注一致[14]，而一般來說ASL 在檢測灌注異常方面與PWI 的結果一致[15]。Ahn 等也提出FVH 區域與ASL-CBF 灌注異常及CTP 的低灌注區域密切相關[14,16]，這與本研究的結果是一致的。Liu 等[17]通過對比頸內動脈狹窄患者治療前后FVH的變化情況，發現治療后患者的臨床癥狀得到明顯改善且FVH減少、消失。這一現象進一步說明了FVH可以反映血流動力學的變化，且在評價血流動力學中的意義與ASL-CBF相似，這可為臨床在對AIS患者側支循環的評估中提供一定的便利性。

FVH 的位置、范圍和信號強度可能表明不同的形成原因。有證據表明，FVH 的影像學信號特征是由于大動脈閉塞近端血流緩慢和代償性軟腦膜在梗死血管遠端反流所致，而非血栓[18]。閉塞血管近端FVH 是指狹窄或閉塞血管部位或近端段的高信號，可作為嚴重顱內動脈狹窄或閉塞的標志；而狹窄或閉塞血管遠端的FVH 的表現可作為軟腦膜側支循環的標志[19]。臨床上在使用FVH 評估AIS 患者時，應結合FVH 的部位及范圍等因素，對腦梗死診斷、治療方案評估進行更精準地評價。

3.2 FVH-DWI不匹配可較準確地評估AIS側支循環

本研究結果表明ATA 與FVH、FVH-DWI 不匹配相關，且ATA與FVH-DWI不匹配的相關性優于ATA和FVH的相關性。ATA 是指在動脈閉塞的急性情況下，在ASL 成像上出現為位于閉塞血管遠端的線性高信號，主要是由于血流緩慢和血管內血液潴留，表明存在側支循環[15]。Sanossian 等[18]發現ATA 與DSA 在評估頸動脈狹窄患者的側支循環方面相一致，表明ATA在評估側支循環方面具有較高的準確性[20]。在本研究中，FVH與ATA呈中度相關，這與牛慧慧等[21]的研究一致。而本研究進一步發現FVH-DWI 不匹配與ATA 的相關性高于FVH，表明FVH-DWI 不匹配在評估側支循環方面優于FVH。單獨FVH不足以評估側支循環和預測缺血性腦梗死預后，可能有以下原因。一方面，FVH 是由多種原因引起的，包括血管阻塞、血流緩慢和血液逆流[22-23]。不同原因產生的FVH代表著不同的病理狀態[24]。另一方面，FVH 評分方法的不同，其一致性也不盡相同[25]。由于偽影、儀器、成像參數等原因，側支循環相關的FVH 影像學表現通常較淺淡，且在遠端血管閉塞或急性期未及時進行MRI的患者中，FVH的陽性率較低[26]。

廣泛的FVH 或FVH-DWI 不匹配的患者往往有更小的梗死體積和更好的臨床結果[27]，這可能是由于急性期側支循環形成。在缺血性腦血管疾病中，使用多PLD-ASL 可以更準確地評估腦血流動力學的變化[28]。短PLD 反映灌注行為，即灌注責任血管的粗細、行走路徑的長短、前向血流的快慢，可檢測早期腦血流動力學變化。而長PLD 可反映灌注的真實情況，特異性較高，并提供側支循環的信息。然而，雙PLD-ASL需要較長的成像時間。本研究使用FVH-DWI不匹配來評估側支循環，通過相關分析發現FVH-DWI不匹配與ATA 顯著相關，且通過一部分接受了雙PLD-ASL 檢查的患者中驗證了這一發現，這表明相較于FVH，FVH-DWI不匹配可以更準確地評估側支循環。而FVH-DWI 不匹配可預測PWI-DWI 不匹配的范圍，且具有較高的敏感性和特異性[29]。因此，在臨床應用中，FVH應與灌注成像或DWI結合，以準確評估側支循環，而非單獨使用[30]。

本研究中FVH-DWI 不匹配患者的FVH 評分、ATA評分、ASL-CBF 異常灌注的比例更高。但DWI 梗死體積和90 天mRs 評分差異無統計學意義，這與我們的預期結果相矛盾。臨床研究表明，與無FVH-DWI不匹配的患者相比，FVH-DWI 不匹配患者的DWI 梗死體積更小，DWI 梗死體積的增長率更低，臨床預后更好[12,31]。然而，這一現象在本研究中沒有發現，這可能是由于本研究納入的病例為頸動脈梗死患者，而不是單動脈閉塞患者，這將導致梗死體積產生很大的差異。另外羅弦等[32]在比較FVH-DWI 不匹配患者與無FVH-DWI 不匹配患者的90 天臨床預后時，發現FVH-DWI 是否匹配并不能成為預測缺血性腦卒中患者臨床預后的重要指標。在下一步的研究中，我們將進一步篩選出單動脈閉塞的患者進行分析，以評估FVH-DWI 不匹配與入院時梗死體積及90 天mRS 評分之間的相關性。

3.3 本研究的局限性

本研究尚存在一些局限性。第一，樣本量不足。第二，ATA 并非判斷側支循環的金標準容易受偽影影響，但單次PLD 采集節省掃描時間。在本研究中，所有患者均采用單一PLD收集，只有部分患者根據臨床要求采用雙PLD 收集，在這些患者中，我們證實了FVH-DWI 不匹配與ATA 之間存在顯著相關性。第三，應進一步分析病灶的形態學和特征，為直觀判斷FVH-DWI 不匹配的側支循環提供證據。以上的局限性在今后的研究中有待進一步完善。

綜上所述，血管閉塞、血流緩慢、血液逆流均為引起FVH 的原因。FVH 的位置、范圍和信號強度可能表明不同的原因。臨床研究的重點是如何通過這些征象來逆推FVH 的形成原因。本研究中，FVH 的陽性率與ASL異常灌注高度相關，且在大多數情況下，FVH的范圍接近ASL-CBF異常灌注的區域，這種匹配能力進一步說明了FVH 對血流動力學變化的可視化。FVH-DWI 不匹配與ASL 側支循環指標ATA 高度相關，有助于臨床進行預后判斷和治療指導。但由于較多因素的影響，FVH成像通常淺淡。因此，在AIS患者的診治中，有必要提高FVH的成像水平。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。