3D-ASL 中動脈穿行偽影和動脈內高信號對急性缺血性腦卒中患者近期臨床預后的評估價值

楊麗，賀元彥，2，李彥瑤，張鵬飛，賀業新

0 前言

從全球范圍來看，急性缺血性腦卒中（acute ischemic stroke, AIS）發病率高，致殘率高[1]。患者的臨床預后不盡相同，其主要原因包括血管閉塞及側支循環等情況。側支循環能改善局部腦血流量，減小腦梗死體積[2]，改善神經行為學預后。MOROFUJI等[3]的研究通過與數字減影血管造影（digital subtraction angiography, DSA）這一金標準對比，證實三維動脈自旋標記（three-dimensional arterial spin labeling, 3D-ASL）中動脈穿行偽影（arterial transit artifact, ATA）可以預測側支循環的建立情況，動脈內高信號（intra-arterial high-intensity signal, IAS）可以識別閉塞部位。NAM等[4-5]通過對短暫性腦缺血發作和AIS 患者3D-ASL 圖像分析發現，ATA和IAS對患者的預后起著相反的作用。以往的研究都是對ATA 和IAS 分別評估，目前臨床上尚缺乏ATA 和IAS 聯合評估對患者臨床預后的研究，故本研究擬探討二者聯合評估患者近期臨床預后的價值，并對ATA 出現區域的腦血流量（cerebral blood flow, CBF）進行定量研究。

1 材料與方法

1.1 研究對象

回顧性分析山西省人民醫院神經內科自2018年7月至2022年10月經臨床和影像學檢查證實的AIS符合入組標準的36 例患者的資料。由副高及以上職稱的神經內科醫師記錄入院及出院當日美國國立衛生研究院卒中量表（National Institute of Health Stroke Scale, NIHSS）評分。采用出入院NIHSS 評分差ΔNIHSS 評估患者的近期臨床預后，ΔNIHSS=出院NIHSS評分-入院NIHSS評分。本研究遵守《赫爾辛基宣言》，并經山西省人民醫院醫學倫理委員會批準（批準文號：2022445），免除受試者知情同意。

納入標準：所有患者均在發病72 h內行頭顱常規MRI、擴散加權成像（diffusion weighted imaging,DWI）、三維時間飛躍法（three dimensional time of flight, 3D-TOF）磁 共 振 血 管 造 影（magnetic reconance angiorgraphy, MRA）和3D-ASL 序列掃描，并證實患者為單側頸內動脈顱內段和/或大腦中動脈M1段重度狹窄或閉塞導致的AIS。

排除標準：（1）嚴重后循環狹窄或閉塞的患者；（2）合并其他腦部疾病，比如腫瘤、外傷及出血等；（3）圖像質量差，運動偽影明顯。

1.2 掃描方法與技術參數

采用美國GE公司產品Discovery MR 750 3.0 T MR掃描儀完成檢查，選擇32通道頭線圈，行頭顱常規MRI、DWI、3D-TOF MRA 以及3D-ASL 掃描。常規MRI 采用T2WI 序列，掃描參數：TR 7186 ms，層數30，層厚4.5 mm，層間距0.4 mm，FOV 24 cm×24 cm；DWI 序列掃描參數：TR 3000 ms,層數30，層厚4.5 mm，層間距0.4 mm，FOV 24 cm×24 cm。3D-ASL 序列掃描參數：TR 4632 ms [標記后延遲時間（post labeling delay, PLD）采 用1525 ms]，TR 5327 ms（PLD 采 用2525 ms），FOV 24 cm×24 cm,層厚4.0 mm。

1.3 圖像后處理與影像評估

所有圖像后處理均在GE Healthcare ADW 4.6 工作站進行。為了使數據測量時定位更準確，將3D-ASL偽彩圖與3D-T1 圖像融合。參考Alberta 卒中項目早期CT 評分（Alberta Stroke Program Early CT Score, ASPECTS），選取大腦中動脈供血的7 個皮層區域：核團層面的島葉Ⅰ和M1～M3，核團以上層面M4～M6，定義為ATA ASPECTS。由高年資放射科醫師對3D-ASL圖像上ATA和IAS進行識別并分組，依據是否出現ATA分為ATA（+）組及ATA（-）組，ATA（+）組依據是否出現IAS分為ATA（+）IAS（+）組及ATA（+）IAS（-）組。對ATA出現情況分別在PLD采用1525 ms和2525 ms圖像上進行ATA ASPECTS，這7 個區域的權重相同，都為1 分。各個區域的分數累加。選擇基于ATA ASPECTS的7個區域來計算軟腦膜側支血流，原因是這些區域是大腦中動脈閉塞后二級軟腦膜側支血流主要分布的區域[6]。ATA（+）IAS（+）組IAS出現減1分。測量ATA出現區域的CBF，鏡面對稱測得健側CBF，相對腦血流量（relative CBF, rCBF）=患側CBF/健側CBF。如果是多個區域出現，求所有區域的平均值。上述工作由2名高年資MRI醫師完成，存在分歧時經討論取得一致。

1.4 統計學分析

本研究采用SPSS 25.0 軟件進行數據統計分析。使用Shapiro-Wilk 進行正態性檢驗。服從正態分布的定量資料采用均數±標準差進行統計描述，采用t檢驗進行統計分析。不服從正態分布的定量資料采用中位數（四分位數）進行統計描述，采用Wilcoxon秩和檢驗進行統計分析。定性資料采用例（%）進行統計描述，采用卡方檢驗或者Fisher 確切概率法進行分析。采用Spearman 相關系數分析指標之間的相關性。一般認為，相關性系數r≥0.8為高度相關，0.5≤r＜0.8為中度相關，0.3≤r＜0.5為低度相關，r＜0.3為弱相關。結果均以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般臨床資料分析

研究共納入36 例AIS 患者，其中男20 例，女16 例，年齡32～81 歲。ATA（+）組與ATA（-）組患者臨床資料比較見表1，ATA（+）IAS（-）組與ATA（+）IAS（+）組患者臨床資料比較見表2。

2.2 ΔNIHSS組間比較結果

PLD 采用1525 ms 和2525 ms，ATA（+）組（圖1）與ATA（-）組之間的差異統計學意義（P＜0.05），ATA（+）組ΔNIHSS降幅大于ATA（-）組，即ATA（+）組近期臨床預后優于ATA（-）組。雖然PLD 采用1525 ms 和2525 ms，ATA（+）IAS（+）組與ATA（+）IAS（-）組之間的差異均無統計學意義（P＞0.05），但是ATA（+）IAS（-）組ΔNIHSS降幅大于ATA（+）IAS（+）組（表3、4）。

表3 ΔNIHSS在ATA（+）組與ATA（-）組間比較結果Tab.3 Comparison of score difference of ΔNIHSS between ATA (+) group and ATA (-) group

表4 ΔNIHSS在ATA（+）IAS（+）組與ATA（+）IAS（-）組間比較結果Tab.4 Comparison of score difference of National Institute of Health stroke scale between ATA(+) IAS (+) group and ATA (+) IAS (-) group

圖1 男，65 歲，左側額葉急性缺血性腦卒中。1A：軸位T2WI 圖，左側額葉急性腦梗死病灶；1B：DWI 圖，左側額葉大腦中動脈供血區彌散受限病灶；1C：MRA 圖，左側大腦中動脈閉塞；1D、1E：3D-ASL 圖（PLD 采用1525 ms），M2 區出現ATA（箭）；1F：3D-ASL 圖（PLD 采用2525 ms），M2 區出現ATA（箭）。DWI：擴散加權成像；MRA：磁共振血管造影；3D-ASL：三維動脈自旋標記；PLD：標記后延遲時間；ATA：動脈內穿行偽影。Fig.1 A 65-year old man with acute left frontal ischemic stroke.1A: Axial T2WI map, acute cerebral infarction in the left frontal lobe; 1B: DWI map,diffuse restricted lesion in the left middle cerebral artery; 1C: MRA map, left middle cerebral artery occlusion; 1D, 1E: 3D-ASL map (PLD=1525 ms), ATA(arrow) in M2; 1F: 3D-ASL map (PLD=2525 ms), and ATA (arrow) in M2.DWI: diffusion weighted imaging; MRA: magnetic reconance angiorgraphy;3D-ASL: three-dimensional arterial spin labeling; PLD: post labeling delay;ATA: arterial transit artifact.

2.3 Spearman相關性分析

PLD采用1525 ms和2525 ms，rCBF和ATA ASPECTS與ΔNIHSS 之間均存在負相關關系，rCBF 與ATA ASPECTS 之間均存在正相關關系。而且，PLD 采用2525 ms 時的r值均大于1525 ms 的。除了PLD 采 用1525 ms時，rCBF與ΔNIHSS呈低度相關性，余均呈中度相關性，且差異均有統計學意義（P＜0.05）（表5、6）。

表5 ΔNIHSS與ATA ASPECTS的Spearman相關性分析結果Tab.5 Spearman bivariate correlate analysis between ΔNIHSS and ATA ASPECTS

表6 rCBF與ΔNIHSS及ATA ASPECTS的Spearman相關性分析結果Tab.6 Spearman bivariate correlate analysis of rCBF,ΔNIHSS and ATA ASPECTS

2.4 CBF和rCBF的測量

PLD 采用1525 ms 和2525 ms，ATA（+）IAS（-）組的CBF 和rCBF 均高于ATA（+）IAS（+）組，但是，只有PLD 采用1525 ms 時，兩組CBF 差異有統計學意義（P＜0.05），余均無統計學意義（表7）。

表7 ATA（+）IAS（+）組與ATA（+）IAS（-）組間CBF、rCBF比較結果Tab.7 Comparison of score difference of CBF and rCBF between ATA (+) IAS (+) group and ATA (+) IAS (-) group

3 討論

本研究采用回顧性研究的方法，使用ATA 和IAS聯合評估AIS 患者的近期臨床預后。依據ATA 和IAS出現情況、ATA 分布范圍以及測量ATA 分布區域的CBF，有利于評估AIS 患者的側支循環開放狀態，且PLD 采用2525 ms 較1525 ms 評估的準確性更高，將為延長血管內治療時間窗、評估患者近期預后及指導臨床制訂治療方案提供有效依據。這是國內首次提出ATA和IAS聯合評估患者近期臨床預后的研究。

3.1 ATA和IAS與近期臨床預后的關系

AIS 病變區域的血流動力學決定疾病的預后，因此準確評估患者的側支血流至關重要。DSA 是評估側支血流的金標準，但是DSA 具有侵入性、獲取和操作時間相對較長等局限性[7-8]，AIS 患者一般較少使用，通常應用于需要血管內介入治療的患者。而3D-ASL 可以定量測量CBF、評估側支循環，無須外源性對比劑，無電離輻射，可短期內反復獲取，使其在臨床上很受歡迎[9]。通過對3D-ASL研究發現，責任血管閉塞后至再灌注前，側支血流對維持細胞活力發揮重要作用[10]。當動脈到達時間（arterial transit time, ATT）比PLD 時間長時，延遲到達的血流在3D-ASL 圖像上可表現為圓形、條狀或蛇形高信號，被稱為ATA[11]或IAS，兩者的區別取決于所在的位置不同，ATA 代表軟腦膜側支血流[12]，一般位于大腦皮質，IAS 代表血流阻滯，一般位于閉塞血管的近端[5]。二級軟腦膜側支血流對AIS 代償灌注發揮重要作用[13-15]，且顱內大血管狹窄或閉塞的患者更有可能建立側支血流[16-17]。對于顱內動脈狹窄程度相似的患者，側支血流開放良好的患者比開放不良的患者臨床預后更好，溶栓時間窗更長[18-19]。

研究表明ATA 代表側支血流，與AIS 患者良好預后相關[20]，并且與DSA 側支血流具有一致性[21-22]。PLD采用1525 ms和2525 ms，ATA（+）組的ΔNIHSS降幅大于ATA（-）組，且ATA ASPECTS 和rCBF 與ΔNIHSS 均呈負相關，ATA ASPECTS與rCBF呈正相關。這表明側支血流建立越豐富，患側CBF 越高，患者近期臨床預后越好。雖然ATA（+）IAS （+）組與ATA（+）IAS（-）組之間的ΔNIHSS 差異無統計學意義（P＞0.050），但是，PLD 采 用1525 ms 和2525 ms，ATA（+）IAS（-）組ΔNIHSS 降幅大于ATA（+）IAS（+）組，ATA（+）IAS（-）組的CBF 和rCBF 均高于ATA（+）IAS（+）組，由此可以推斷ATA和IAS在影響近期臨床預后及CBF方面可能起相反的作用。差異無統計學意義的原因可能是無法明確ATA和IAS各自的影響程度。

3.2 PLD采用1525 ms和2525 ms 3D-ASL圖像比較

ATA ASPECTS、rCBF 與ΔNIHSS 之間的相關性：PLD 采用2525 ms 的相關性系數均大于1525 ms 的，除了PLD 采用1525 ms，rCBF 與ΔNIHSS 呈低度相關性，余均呈中度相關性。因此，PLD采用2525 ms評估的準確性高于1525 ms 的，PLD 采用2525 ms 評估側支循環及近期臨床預后更可靠。當然，PLD 采用1525 ms 有廣泛側支循環建立的患者，近期臨床預后往往比較好。通過多個PLD 時間的3D-ASL 可以量化顱內動脈狹窄血管的順向血流與側支血流[23-24]。有研究表明使用減影圖[24]、側支梗死核心比率[25]、低灌注體積比[26]可以有效評估患者的側支血流及臨床預后。3D-ASL 圖像研究的基礎表明，PLD 采用1525 ms時主要反映順向血流；PLD 采用2525 ms 時主要反映實際的灌注血流，減影圖反映了逆向的側支血流和緩慢的順向血流[24]，所以在反映側支循環方面，相比于PLD 采用1525 ms，PLD 采用2525 ms 的3D-ASL 圖像是更佳的，這是很多定量研究側支血流的基礎，在我們的研究中也進一步得到證實。因此，在評估患者近期臨床預后方面，應該更加關注PLD 采用2525 ms的圖像。3D-ASL會高估低灌注區域面積，兩個PLD 時間中較長的PLD 會降低3D-ASL 對低灌注區域面積的高估[27]。ATA會高估CBF，而隨著PLD時間延長，血液中T1的衰減可能會降低這種程度[28]。

3.3 3D-ASL對AIS患者的一站式評估

在3D-ASL圖像上，ATA和IAS能夠可視化識別[29]，ATA 的分布范圍能夠準確評估，無須復雜的后處理，為AIS 患者節約檢查時間。3D-ASL、DWI 和液體衰減反轉恢復（fluid-attenuated inversion recovery,FLAIR）序列三者結合可以有效評估患者的近期臨床預后，為后續治療提供指導。3D-ASL 能夠無創性評估AIS 患者血流動力學，伴隨技術的進步，更多有價值的指標將會被挖掘[30]。

3.4 局限性

本研究仍有一些不足之處：（1）樣本量較少；（2）我們選擇的PLD可能只是總軟腦膜側支血流的一部分或早期到達的部分。根據DSA或CT評估的快速側支血流推測，側支血流中早期到達的部分可能更為重要，是缺血區域的高效代償血流。在之后的研究中，應擴大樣本量，明確ATA和IAS影響預后所占的比例。

4 結論

綜上所述，依據ATA 和IAS 出現情況、ATA 分布范圍以及測量ATA 分布區域的CBF，有利于評估AIS 患者的側支循環開放狀態，且PLD 采用2525 ms 較1525 ms 評估的準確性更高，將為延長血管內治療時間窗、評估患者近期預后及指導臨床制訂治療方案提供有效依據。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：賀業新設計本研究方案，獲取、分析或解釋本研究的數據，對稿件重要內容進行了修改，獲得了山西省重點研發與計劃項目的資助；楊麗起草和撰寫稿件，獲取、分析或解釋本研究的數據；賀元彥、李彥瑤、張鵬飛獲取、分析或解釋本研究的數據，對稿件重要內容進行了修改；全體作者都同意發表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責，確保本研究的準確性和誠信。