三维准连续式动脉自旋标记评估单侧大脑中动脉狭窄致急性缺血性脑卒中影像学进展

汪雪枫，肖新兰，唐小平，黄少武

(南昌大学第二附属医院影像中心，江西 南昌 330006)

进展性脑卒中(progressive ischemic stroke， PIS)指脑卒中发病后虽经规范化治疗，但神经功能障碍仍进行性恶化，临床症状仍继续加重。患者临床症状加重前已出现脑部影像学进展[1]，可能与脑血管狭窄程度增加、侧支循环代偿不足等有关。侧支循环建立与否是症状性颅内狭窄动脉供血区发生脑卒中的独立预测因素[2]，与脑卒中的发生及进展密切相关[3]，并在一定程度上决定患者预后[4-6]。三维准连续式动脉自旋标记(three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling， 3D-pcASL)是改良动脉自旋标记(arterial spin labeling， ASL)技术，信噪比[7]和空间分辨率[8]较高。本研究采用3D-pcASL评估单侧大脑中动脉(middle cerebral artery， MCA)狭窄致急性缺血性脑卒中患者的侧支循环情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2016年7月—2018年3月于我院接受诊治的31例单侧MCA狭窄致急性缺血性脑卒中患者的资料，男23例，女8例，年龄35～78岁，平均(58.7±13.8)岁，卒中始发至入院时间0.25～6.00天，平均(2.77±1.90)天。纳入标准：①入院后接受头部MR检查，三维时间飞跃法MRA(three dimensional time of flight MRA， 3D-TOF-MRA)示单侧MCA的M1段中重度狭窄(狭窄率≥50%)或闭塞，临床评估MCA为此次脑卒中的责任血管；②其他颅内主要动脉无狭窄或狭窄率<30%；③双侧颈内动脉颅外段无狭窄或狭窄率<30%；④DWI证实动脉狭窄侧脑组织存在急性缺血性脑卒中病灶；⑤图像质量佳；⑥临床资料完整。排除标准：①非动脉粥样硬化性脑血管疾病，如烟雾病、血管炎、动脉瘤等；②脑出血、脑肿瘤、脑外伤，近期接受颅脑手术或颅脑放射治疗。

于首次MR检查后7天内再次行MRA、DWI及3D-pcASL扫描。与第1次DWI相比，第2次DWI显示脑梗死病灶增多、融合、范围扩大、ADC值明显下降定义为进展，反之或无明显变化定义为无进展。进展组20例，男14例，女6例，年龄(58.0±12.9)岁，卒中始发至入院时间0.25～6.00天，平均(2.36±1.79)天，其中高血压16例、高血脂17例、糖尿病6例，吸烟史6例，脑卒中史4例，心房颤动1例，2次DWI间隔时间(4.55±1.87)天；无进展组11例，男9例，女2例，年龄(60.0±15.9)岁，卒中始发至入院时间0.42～6.00天，平均(3.52±1.96)天，其中高血压7例、高血脂10例、糖尿病2例，吸烟史3例，2次DWI间隔时间(5.45±2.46)天。

1.2 仪器与方法 采用GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪。首先行全脑常规扫描，再行全脑3D-pcASL、DWI和3D-TOF-MRA。扫描参数：DWI，TR 5 600 ms，TE Minimun，矩阵160×160，FOV 240 mm×240 mm，层厚5.0 mm，层间距1.5 mm，b值 1 000 s/mm，采集次数2，扫描时间45 s；3D-TOF-MRA，层厚1.2 mm，层间距0，FOV 220 mm×220 mm，矩阵384×192，翻转角15°，带宽31.25 kHz，采集次数1；3D-pcASL[标记后延迟(post labeling delay, PLD)时间为1.5 s]，层厚4.0 mm，反转时间(inversion time， TI)1 525 ms，带宽62.5 kHz，采集次数3，扫描时间4 min 22 s；3D-pcASL(PLD时间为2.5 s),层厚4.0 mm，TI 2 525 ms，带宽62.5 kHz，采集次数3，扫描时间5 min 21 s。

1.3 图像分析 由2名主治及以上职称的神经影像学医师采用盲法分析所有图像并测量相关数据，意见不同时经讨论达成一致。采用GE AW 4.6后处理工作站，将原始数据导入Functool软件，采用ASL图像后处理软件以盲法测量数据。分别对PLD时间为1.5 s、2.5 s时的3D-pcASL图像进行校正，获得相应的脑血流(cerebral blood flow, CBF)图像(分别标记为CBF1.5、CBF2.5)。在额叶、顶叶、颞叶、枕叶皮层和前外分水岭区、后外分水岭区、内分水岭区及基底核区分别手动勾画3个不同的ROI，尽量避开脑室、血管及坏死脑区，每个ROI的面积约80 mm2，测量CBF值，取测量3次的平均值作为结果。根据公式计算各脑区侧支循环代偿CBF(ΔCBF)值。ΔCBF=CBF2.5-CBF1.5。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示。采用独立样本t检验比较2组年龄、卒中始发至入院时间和2次DWI间隔时间。不符合正态分布的资料以中位数(上下四分位数)表示，以非参数检验比较2组患侧(MCA狭窄侧)及健侧(MCA无狭窄侧)间各脑区的侧支循环ΔCBF值。采用χ2检验比较2组性别、并发症及病史之间的差异。绘制ROC曲线，计算患侧各脑区侧支循环ΔCBF值诊断脑卒中影像学进展的AUC、阈值、敏感度及特异度。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

进展组和无进展组患者性别(χ2=0.518)、年龄 (t=-0.515)、卒中始发至入院时间(t=-1.679)、2次DWI间隔时间(t=-1.148)、高血压(χ2=0.992)、高血脂(χ2=0.220)、糖尿病(χ2=0.518)、吸烟史(χ2=0.026)、脑卒中史(χ2=0.526)及心房颤动(χ2=0.568) 差异均无统计学意义(P均>0.05)。

2.1 2组患侧、健侧侧支循环ΔCBF值比较 进展组患侧、健侧后外分水岭区侧支循环ΔCBF值均较无进展组相应脑区降低(P均<0.05)。两组患侧、健侧其余脑区侧支循环ΔCBF值比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1及图1、2。

2.2 患侧各脑区侧支循环ΔCBF值诊断脑卒中影像学进展的效能 患侧后外分水岭区、内分水岭区侧支循环ΔCBF值诊断脑卒中影像学进展的AUC分别为0.750、0.709。其中，后外分水岭区侧支循环ΔCBF值为 9.15 ml/(min·100 g)时，诊断单侧MAC狭窄致脑卒中影像学进展的敏感度为0.85、特异度为0.64；内分水岭区侧支循环ΔCBF值为9.44 ml/(min·100 g)时，诊断单侧MCA狭窄致脑卒中进展的敏感度为0.95、特异度为0.55。见表2。

图1 患者男，46岁，进展组 A.MRA示右侧MCA主干闭塞、远端分支显示不清； B.PLD时间为1.5 s时3D-pcASL示右侧MCA大面积低灌注，双侧分水岭区灌注较低(右侧为著)； C.PLD时间为2.5 s时3D-pcASL示右侧侧支循环代偿欠佳 图2 患者男，43岁，未进展组 A.MRA示右侧MCA主干闭塞，远端分支显示不清； B.PLD时间为1.5 s时3D-pcASL示患侧供血区，前、后外分水岭区灌注较低； C.PLD时间为2.5 s时3D-pcASL示患侧侧支循环代偿

表2 患侧各脑区侧支循环ΔCBF值对脑卒中影像学进展的诊断效能

3 讨论

目前临床主要根据美国国立卫生研究院卒中量表(national institutes of health stroke scale， NIHSS)评分诊断PIS(后次评分较前次评分增加≥2分)[7]，仅根据患者临床表现进行评分，对脑部影像学表现评价不足。研究[1]表明，部分PIS患者在尚未出现NIHSS评分下降前已出现脑部影像学进展，提示根据影像学表现可能更早预测PIS。目前尚无有关脑卒中影像学进展的指南或共识。本研究根据入院时及入院7天内2次DWI表现将单侧MCA狭窄致急性缺血性脑卒中患者分为进展组和未进展组，采用3D-pcASL在双PLD时间条件下检测2组侧支循环代偿情况。

3D-pcASL可以定量分析脑血流灌注情况[7-9]。PLD时间是3D-pcASL常用参数，即血液从标记层面至采集层面间的TI。PLD时间属于可调参数，与脑血流灌注定量的准确性相关。研究[10]显示，1.5 s PLD可以早期敏感发现脑血流动力学异常，2.5 s PLD条件下得到的CBF值更接近真实血流量。MCA狭窄时,除通过狭窄血管血流(前向血流)供应靶区域的脑组织，还可代偿性开放侧支血流(逆向血流)。侧支循环一般分为3级，根据缺血程度从0级到3级逐级开放[11]。前向血流通过较短的路径到达靶区域，1.5 s PLD条件下得到的CBF值主要反映前向血流；逆向血流则要经过冗长的侧支血管，2.5 s PLD条件下得到的CBF值主要反映逆向血流与相对减慢的前向血流之和[12]；两时相PLD所得CBF值相减得到的ΔCBF值可大致反映逆向血流即侧支循环血流量。

本研究在1.5 s、2.5 s 双PLD时间条件下行全脑3D-pcASL序列扫描，发现进展组患侧及健侧后外分水岭区ΔCBF值均低于无进展组相应脑区。MCA狭窄后，大脑前动脉软脑膜支成为主要的侧支循环血管，其代偿血流首先满足前外分水岭及岛叶需求。随着软脑膜侧支血管行程增加，其血流量逐渐降低。软脑膜侧支血管的代偿血流呈现从前向后逐渐下降的空间分布特点，导致后外分水岭区成为发生缺血损伤风险最高区域，与王苇等[13]观察结果一致。无论患侧还是健侧，无进展组后外分水岭区ΔCBF值均高于进展组，提示后外分水岭区侧支循环代偿情况对评估脑卒中影像学进展较为敏感。ROC曲线显示，患侧后外分水岭区、内分水岭区ΔCBF分别以9.15、 9.44 ml/(min·100 g)为阈值时，评估单侧MCA狭窄致急性缺血性脑卒中影像学进展的AUC分别为0.750、0.709，敏感度分别为0.85、0.95，提示当急性缺血性脑卒中患者MCA狭窄侧后外分水岭区、内分水岭区ΔCBF≥10 ml/(min·100 g)时，脑卒中影像学进展的风险相对较小。

本研究的不足：①病例数相对较少；②对相同患者不同PLD的3D-pcASL图像进行后处理时，手工勾画ROI不能做到完全一致；③受容积效应影响，局部测得的CBF值可能存在偏差；④最大TI为2 525 ms，可能存在未检测到的侧支循环，TI为1 525 ms时可能包含小部分侧支供应的血流，导致部分ΔCBF值为负值，未达到精准量化。

综上所述，3D-pcASL-双PLD扫描可评价单侧MAC狭窄致急性缺血性脑卒中患者的侧支循环代偿情况，对诊断脑卒中影像学进展有一定价值。