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1、磁共振成像技术在缺血性脑卒中中的研究进展张宁I综述，张金平2校审1.皖南医学院，安徽芜湖241000；2.皖南医学院附属铜陵市人民医院医学影像中心，安徽铜陵244000通信作者：张金平，主任医师，硕士研究生导师，E-mail：【摘要】缺血性脑卒中在中老年人群中发病率、死亡率及复发率均较高，且患者预后神经功能恢复程度参差不齐，严重影响患者的生活质量和加重家庭负担，故对缺血性脑卒中的早诊断和早治疗一直是研究重点。医学影像学作为缺血性脑卒中无创性检查技术手段，因为早期传统常规的CTMRI平扫不能满足现有的诊治要求，所以深入研究MRI多种成像技术的应用对于早期缺血性脑卒中病灶的诊断、临床治疗方法的选择
2、及患者预后评估等方面皆具有重要价值。本文总结了近年来磁共振成像技术在缺血性脑卒中的应用研究新进展。【关键词】磁共振成像；缺血性脑卒中；研究进展【中图分类号】R743；R445.2【文献标识码】AResearchAdvanceofMagneticResonanceImaginginIschemicStrokeZHANGNing,ZHANGJin-pin.1.WannanMedicalCollege,Wuhu241000,Anhui,CHINA；2.MedicalImagingCenter,TonglingPeople,sHospitalAffiliatedtoWannanMedicalColle
3、ge,Tongling244000,Anhui,CHINAAbstractThemorbidity,mortalityandrecurrencerateofischemicstrokeinmiddle-agedandelderlypeoplearehigh,andthedegreeofneurologicalrecoveryofpatientswithprognosisisuneven,whichseriouslyaffectsthequalityoflifeofpatientsandincreasestheburdenonfamilies.Therefore,earlydiagnosisan
4、dearlytreatmentofischemicstrokehasalwaysbeenthefocusofresearch.Asanon-invasiveexaminationtechniqueforischemicstroke,medicalimagingcannotmeettheexistingdiagnosisandtreatmentrequirementsbecausetheearlyconventionalCTandMRIplainscanscannotmeettheexistingrequirements,soin-depthstudyoftheapplicationofvari
5、ousimagingtechniquesofMRIhasimportantvalueforthediagnosisofearlyischemicstrokelesions,theselectionofclinicaltreatmentmethods,andtheprognosisevaluationofpatients.ThisarticlesummarizestherecentadvanceintheapplicationofmagneticresonanceimaginginischemicstrokeKeywordsMagneticresonanceimaging;Ischemicstr
6、oke;Researchadvance脑血管疾病(cerebrovasculardisease,CVD)作为全球就如何提高人群预期寿命的问题而重点关注的慢性疾病，其中最常见的病因是缺血性脑卒中(ischemicstroke,IS),约占脑卒中发病率的60-80%,且在20072017年中国脑卒中流行病学调查中，缺血性脑卒中的发病率逐步上升，且发病年龄具有年轻化的趋势，鉴于此，对缺血性脑卒中早期发现、早期诊断及早期临床治疗干预显得尤为重要，其中，得益于近年来影像学在中枢神经系统的应用范围越来越广及新技术新方法不断开发与发展，特别磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRD
7、这一技术是在中枢神经系统的诊断地位不断提高，不仅表现在对于脑卒中病灶范围、大小、边界等形态学上的展现，还可对病灶内部病理改变、血供及组织细胞新陈代谢、生理生化改变等微观方面的判断上大显身手。本文就近年来磁共振检查技术在缺血性脑卒中中的研究进展做以下阐述。1、常规MRl序列常规MRl诊断序列主要包括Tl加权像(Tlweightedimaging,TlWD.T2加权像(T2weightedimaging,T2WI)及质子密度加权像(ProtondensityWeighted,PDWI)及流动衰减翻转恢复序列(T2fluidattenuatedinversionrecovery,T2FLAIR)0从
8、病情发展的角度来看，急性脑梗死病灶早期信号未见明显改变，当病灶后期的病理发生改变，细胞毒性水肿消退及血脑屏障的破坏，导致的血管源性水肿及细胞裂解死亡，病灶细胞内外含水量增加，使得病灶内1H质子的Tm及T2WI弛豫时间明显上升，病灶主体主要呈长Tl长T2信号。但是在临床应用中发现常规MRI平扫的缺点在于灵敏度不够高，对早期的细胞毒性水肿的显示与I)Wl相比，病灶信号特征未见明显异常改变，导致常规磁共振诊断的TlWl和T2WI序列在超急性期、急性期的脑梗死的诊断缺乏一定的应用价值，使用范围受限上，T2FLAIR序列俗称压水，常在中枢神经系统中用于突出显示病灶内结合水信号特征，抑制脑脊液自由水长T2
9、信号，便于更佳详细显示病灶内部信号及解剖结构等微观特征，与T2WI相比较，具有消除了图像中脑脊液容积效应及伪影干扰。FLAIR成像上出现在脑沟裂表面及蛛网膜下隙出现高信号的点线状血管信号，与T2WI相比呈血管内流空的低信号，称为FLAlR序列血管高信号(FLAIRvascularhyperintensity,FvH)O对FVH研究成为了近年的讨论重点，其中FVH-DWI是否匹配对患者预后的预测及临床治疗有一定指导价值，FVH的形成可能与大动脉闭塞近端血流流动缓慢淤积、梗死灶周围软脑膜吻合支及血管侧支循环开放导致的血流动力学上的改变有关，柳青等研究表明FVH-DWI阳性患者经过动脉取栓或动脉取栓
10、前接受静脉溶栓治疗90天后，神经功能预后恢复较FVH-DWI阴性患者更佳，且较好的侧支循环形成显示及FVH-DWI阳性并在MRl图像显示是患者预后结局更佳的独立影响因素；周佳等研究DWbFLAIR图像不匹配可以预测病灶不同类型脑水肿及在发病时间不确定的情况下可以预测大致的发病时间，为临床提供大致的静脉溶栓时间窗；有相关研究在血管闭塞/狭窄的患者中，FVH可以预测早期神经系统功能不断恶化和预后不良，并且FvH征可能提示急性脑卒中和孤立性大脑中动脉闭塞患者接受IVTPA治疗之后，拥有良好神经功能恢复，也对部分接受过血管内治疗患者的侧支循环及血运重建的形成有一定的帮助；此外，FVH征在大脑中动脉梗塞
11、的病人发病不同时期出现对患者预后的评估价值不同，在6小时-14天之间出现FVH提示临床治疗结果不良，而14天之后广泛出现在大脑中动脉的M3段及远端分支则有利于患者临床恢复较好的结局g2、磁共振灌注加权成像(perfusionweightedimaging,PWI)技术磁共振PWI技术为功能成像技术，主要包括需要静脉注射轨对比剂的动态磁敏感对比增强成像(dynamicsusceptibilitycontrastimaging,DSC)和不需要注射对比剂的动脉自旋标记成像(arterialspinlabeling,ASL)0动态磁敏感对比增强成像：主要用高压注射器以静脉团注方式注射对比剂Gd-DT
12、PA,由于对比剂具有顺磁性的特点，在对比剂首次通过和流出毛细血管网这一过程中，导致的局部组织之间的磁场梯度暂时的改变，并且首次通过，可以理解为血管外的组织细胞间隙中含有较少的浓度，进而也可间接反映组织血流动力学及微循环灌注情况，其中灌注参考指标包括相对脑血流量(rCBF)、相对脑血容量(rCBV)、平均通过时间(MH)、达峰时间(TTP)及TmaX等3。PWI通常用于评估急性缺血性卒中的缺血半暗带(ischemicpenumbra,IP)存在与否及大小范围，该技术依赖于轧剂，但轧剂在某些人群中使用有限，如肾功能受损或对轧剂过敏患者1；急性卒中中发生的灌注变化基本上是由脑灌注压(CerebraI
13、perfusionPreSSUre,CPP)的整体和/或局部变化所致,根据生理性参数(CBV、CBF和MTT)及非生理性时间参数(Tmax),将脑灌注状态除正常灌注外分为四类：保留CPP但延迟到达、低代偿性的CPP、灌注不足或缺血后的高灌注。其中PWI-DWI不匹配以及PWI与DWI的联合应用对急性脑卒中患者的IP及临床治疗措施的选择提供影像学上的支持，并且联合PWI和DWI序列应用可对早期梗死病灶及周边组织的血流灌注情况提供间接反映,PWI与DWl显示范围大小差异、PWl灌注参数(rCBV、rCBF,Mn及TTP)升高或降低情况在不同期别的脑梗死患者整体之间有差别，可以大致判断临床分期，所以
14、PWI及DWI各有独特的应用价值，PWI可以显示DWI无法显示的灌注异常区域，但DWI可以发现病灶整体较小但PWI会忽略的区域113-151；基于多模态磁共振成像(MUltimodaImagneticresonanceimaging),Lee等I提出了一种全自动和实时的算法来计算灌注加权图像(PWIS)的参数，并从弥散加权图像(DwD中识别梗死核心，Tmax6s作为共同最优阈值来确定IP,而梗死核心使用DWI图像上的自适应阈值进行分割，PWI和DWI每次扫描的总处理时间分别为222.916.4S和53.44.8s,该项技术的缺点是，与人工分割作为金标准相比，该算法在体积较小的梗死病灶中以很小的
15、偏差中估测出梗死体积，而在体积相对较大病灶中，该算法得出的病灶体积往往被低估，优点是在急诊及临床实践中是可信及有效的，仅仅需要对图像的处理即可诊断，不需要资深医师之间的会诊，减少人力。ASL是以人体体循环血液中的氢原子为追踪对象，在扫描范围内磁性标记动脉血管的水分子，在不需要外源对比剂干预下，较精确显示脑灌注状态，特别是ASL可用于对某些钱造影剂禁忌的患者，另具有操作简便、低成本、可重复性等优点，因此有着较广泛的应用前景，但该技术成像信噪比(Signaltonoiseratio,SNR)低且对大血管包括静脉的血流信号敏感度差等为其劣势。有研究对缺血性半暗带的ASL和DSC评估，两者之间有中到非
16、常高度的相关性，两种方法的评估之间没有显著差异，对于评估低灌注或错配状态的研究一致性较高I；Zhang等计算标记后延迟时间(postlabelingdelay,PLD)为1.5s和2.5s的ASL-CBF图中得出低灌注容积比(hypoperfusionvolumeratio,HVR),患者的早期神经系统功能恶化(earlyneurologicaldeterioration,END)定义为患者发病72h内NIHSS评分增加超过2分，得出获得的HVR可能是AIS中预测END的有效因子，HVR价值可以是评价病灶血流动力学损伤的标志；MorOfUji等研究将ASL图像上出现近端动脉内征象(ProXim
17、alintra-arterialsign,proximalIAS)定义为闭塞动脉腔内见扩大的线形或卵圆形高信号，而远端的动脉内征象(distalintra-arterialsign,distalIAS)定义为受缺血性脑卒中影响的脑组织内部或周围的动脉腔内见扩大的线形或卵圆形高信号，ASL成像上的proximalIAS和distalIAS征象可为急性缺血性卒中患者动脉闭塞部位和侧支灌注的检测提供重要的诊断线索。三维动脉自旋标记成像(3DarteriaIspinlabeling,3D-ASL)解决了上述ASL的部分缺点，当磁性标记动脉氢质子在脑组织内迁移时，对大脑进行三维快速成像，然后通过采集标记
18、和控制图像信号之间的减法计算脑灌注状态。有研究显示三维伪连续动脉自旋标记技术(3DPseudocontinuousarterialspin-labeling,3D-PCASL)同时在L5T及3.0T扫描设备上对CBF的测量，两组数据无明显差异，证明可重复性好，但在3.0T设备上可以接受更多的采集相关参数变化，并可以更深入优化，同时在患者ASL图像上的高灌注与脑血管成功再通高度相关，可作为AIS患者在机械取栓术后90天内神经系统预后情况良好的预测方法如。3、磁共振磁敏感成像(susceptibility-weightedimaging,SWD技术X线计算机体层成像(CT)或磁共振成像(MRD血管
19、造影是确定急性缺血性脑卒中时血管闭塞部位的主要方法。这两种技术都依赖于对比剂和/或血流相关增强来检测血管闭塞的部位，显示血栓栓塞的近端位置，但不能完全描述闭塞远端血栓范围。SWl可以直接显示低信号的血栓栓子，因为血栓中铁含量较高，由于脱氧血红蛋白含量的增加导致血栓下游受影响血管的T2*显著缩短，血栓栓子的磁化率效应增加了其在SWI图像上的显著性，并可能有助于检测较小的周围血栓栓子或闭塞性血栓栓子远端血栓碎片，这是很难在传统的血管造影技术上检测到,故SWI已被证明可以弥补传统的自旋回波序列成像所不能提供较为完整血管受损状况的重要信息，还可用于急性脑卒中之外的在脑肿瘤血管系统和微出血显示能力方面具
20、有较高的灵敏度H划，因此SWl不仅在显示血栓栓塞方面有着较好的使用价值，而且在微出血的检测方面比T2GRE具有更强的敏感性，并可区分出血性梗死的类型即位于病灶边缘的点状出血的出血性梗死(hemorrhagicinfarcts,HI)HIl型和出血位于病灶内的片状或点状融合的H12型，研究认为HIl型、HI2型与早期神经系统功能恶化、发病率和死亡率较低相关以,；DarWiSh等研究DWI-SWI不匹配是判定缺血性半暗带IP存在的一个可行的指标，如果患者不及时治疗，它也是梗死灶扩大的一个预测指标，可用于指导早期溶栓或血管内治疗，以防止卒中病情进展；LUO等阂研究SWl对于早期评估急性脑梗死患者的病
21、灶大小和临床预后结局具有可行性，而且是早期梗死病灶发展和预后的有效预测方法，对评估受损脑组织的存活和指导动脉内溶栓治疗方面也具有潜在的作用。4、磁共振血管成像(MagnetiCresonanceangiography,MRA)技术MRA技术通常包括无需轧对比剂的时间飞跃法(timeOffIight,TOF)与相位对比法(PhaSecontrast,PC)MRA以及需要钱对比剂的对比增强(ContraStenhancement,CE)MRA两大类型，可以有二维(2D)或三维(3D)。MRA在评估大脑WiUiS环动脉结构及解剖、狭窄、闭塞方面提供了与CTA相似的空间分辨率，但CTA在检测大脑动脉狭
22、窄和闭塞方面仍略优于MRA,此外，弊端是TOF-MRA相关信号显示仅以顺行于血流流动方向方可视化，因此该技术提供的关于侧支循环的信息很少，扫描需要几分钟时间，相反，CE-MRA是在静脉注射外源性对比剂，基于更快速的Tl成像，具有快速多时相成像的能力，能更好地显示闭塞动脉的远端分支，因为该技术中的信号与造影剂的Tl弛豫时间缩短作用有关，而不是单纯的血流信号，故对最终梗死核心容积的勾画预测优于TOF-MRA,而且CE-MRA成像对动脉闭塞的检测率明显优于TOF-MRA,并且更准确地了解血栓的长度和位置即Xiao等时研究头颈部联合MRA图像对294例急性缺血性脑卒中患者诊断的敏感性和特异性分别为85
23、.37%和92.68%,故该项检查技术可准确检测大脑动脉狭窄的位置和程度，还能评价病情和综合康复护理疗效；以DSA为金标准，CE-MRA对血管闭塞的定位优于TOF-MRA,评估侧支循环状态更精确，对颅外血管成像的显示范围更广。5、磁共振弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTD技术DTI根据水分子在各个方向弥散运动受限程度不同的各向异性原理成像，作为无创检查脑白质纤维完整性使用最广泛的MRI方法之一。DTI可以分析脑白质纤维通路和轴突纤维束的微观解剖结构，识别白质纤维束的疾病特异性改变，常用的参数：平均弥散率(IneandiffUSion,MD)、各向异性分数(frac
24、tionalanisotropy,FA)、相对各向异性(realtiveanisotropy,RA)s容积比(VolUmnrate,VR)等。Ca。等研究得出急性脑卒中患者病灶周围基底神经节、脑干和双侧额叶的FA较正常对照组下降，脑中风患者的脑白质子结构网络显著减少，有助于理解脑白质退行性改变及偏瘫的神经机制；DTI对与语言功能相关脑白质分析以及对急性缺血性脑卒中所致皮质脊髓束损伤的评估，均有可能有助于预测卒中后失语症患者的语言隙碍严重程度和预测患者肢体运动功能的预后武。6、磁共振扩散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)技术DWl检查常用自旋回波(SE)序列或梯
25、度回波(GRE)序列并结合平面回波成像(即I)技术，对病灶内水分子弥散受限情况评价通常是用一对弥散敏感梯度获得，DWl大大减少了患者检查时间，可重复性，对发病患者可在数分钟后显示异常高信号，而常规CT及MRI平扫发现病灶一般需要12h或更长时间DWI主要用于超急性期(0-6h)和急性期(6-24h)脑梗死诊断，此时ADC图上呈低信号，主要由于细胞内外水、Na及Cf等离子分布异常，导致细胞毒性水肿，细胞间隙水分子弥散受限；亚急性早期(IdTd)血脑屏障破坏，血管源性水肿出现导致的病灶内弥散受限减轻，同时病灶内水含量增加导致的T2效应(T2shine-througheffect)使得DWl图像上有
26、一定的T2信号对比，通常采用指数图像、ADC图或eADC方法去除T2效应，ADC图呈低信号；亚急性晚期及慢性期DWI由高向等、低信号转变，病灶内血管源性水肿严重程度上升，神经细胞凋亡，胶质细胞增生、组织内空洞形成，ADC图像上呈等或高信号网。在临床应用方面，影像组学可以在DWi-FLAIR不匹配的临床级别图像中可以提供病灶演变过程中客观生物学指标，为治疗决策及深入研究提供帮助，然后通过筛选DWI-FLAIR和DWI-PWI是否匹配，对于处在未知时间窗的急性缺血性脑卒中患者是否符合静脉溶栓条件的判断上，认为是最广泛的使用方法如如；通过获得相同层厚DWl冠状位及横断位图像，可以显著提高对后循环微小
27、梗死灶的敏感性，避免漏诊及误诊心；有学者提出当基于常规空间分辨率的DWl图像上进行梗死体积测定时，部分容积效应是急性卒中中梗死体积测量误差的一个重要来源，增加空间分辨率大大降低了平均误差，应考虑使用标准高分辨率DWI,提高梗死病灶体积测量的可靠性口；对于接受血管内治疗(endovasculartherapy,EVT)的急性脑卒中患者，入院、随访时DWl图像上病灶体积较小以及在随访过程中DWl图像上病灶体积增长的幅度较小，就很有可能导致FVH-DWI不匹配，通常提示着对卒中患者有良好的功能预后效果7、磁共振高分辨率血管壁成像对头颈动脉粥样硬化斑块稳定性分析技术急性脑梗死病因及危险因素众多复杂，其
28、中动脉粥样硬化是主要病因，特别是颈动脉管壁形成不稳定动脉粥样硬化斑块继发的脑血栓形成，导致急性缺血性脑卒中，约占整体急性缺血性脑卒中患者的1/3刈。动脉粥样硬化斑块的易损性的评估是临床探讨重点，其中3.OT磁共振成像设备联合头颈线圈的使用对粥样硬化斑块的易损性、形态、内部成分及病理进展的分析，包括美国心脏协会(Americanheartassociation,AHA)斑块分型都有着一定的提示价值%目前临床使用较多的是同步非对比剂血管成像和斑块内出血成像(SimUltaneOUSno11-contrastangiographyandintraplaquehemorrhage,SNAP)技术，SN
29、AP技术对较小体积的斑块内出血及钙化、近腔钙化、溃疡等斑块表面特征具有较高显示鉴别能力，与TOFMRA在血管狭窄程度的显示上相似，所以头颈部高分辨血管壁磁共振成像对急性缺血性脑卒中患者的病因深入探讨具有一定的研究价值。8、总结综上所述，磁共振成像在急性脑卒中的应用广泛，技术手段类型日益丰富，拥有越来越重要的使用价值，不同技术成像的组合可以对病灶缺血半暗带IP和脑梗死核心、病灶体积进行定性定量分析，对患者的临床治疗手段决策及疗效的预测都有一定的参考和实践价值，也可对病灶内部血流动力学、病理改变的不同阶段以及白质纤维束生理学上的改变进行探索，对判断患者是否处于溶栓时间窗内提供重要的理论依据。相信，
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