弥散加权和灌注加权在缺血性中风的应用

中风与神经疾病杂志 2000年第4期第17卷 论著与经验总结

作者：王为珍　郑茜　陈志青

单位：王为珍　郑茜　陈志青（上海市第一人民医院神经内科，上海 200080）

关键词：弥散加权；灌注加权；缺血性中风

　　摘　要：　目的　观察缺血性中风早期病灶的部位及程度，评价病灶的微循环状态。方法　DWI和PWI是一种新的磁共振成像技术，DWI通过测定水分子的布朗运动而获得；PWI通过静脉团注造影剂而得到。结果　DWI能明确早期急性缺血性病灶的部位，PWI证实病灶区微循环不良的范围。结论　有助于对缺血性中风患者治疗方法的选择，并提供了一种高度敏感的评价治疗效果的方法。

　　 　　中图分类号：R743　文献标识码：A　文章编号：1003-2754(2000)04-0233-03

Aplication of DWI and PWI on cerebral ischemic stroke

WANG Wei-zhen　ZHENG Qian　CHEN Zhi-qing

　　（Department of Neurology，Shanghai First Hospital,Shanghai 200080,China）

　　Abstract:　Objective　To observe the location and extent of the ischemic region and the region of reduced microvascular perfusion very rapidly after stroke onset. Method　DWI and PWI are new magnetic resonance technologies. DWI is derived frome measurement of the random movement (Brownian motion) of water molecule protons. PWI can obtained from the bolus contrast approach. Results　DWI provides information about the location of the acute focal ischemic brain injury at early time points and PWI can document the presence of the disturbances in miscrocirculatory perfusion. Conclusion　They may facilitate optimal selection of patients for new medical therapies for stroke and may provide a highly sensitive technique for evaluating efficacy of new treatments.

　　 　　Key word:　DWI；　PWI；　Ischemic stroke▲

　　弥散加权磁共振成像(Diffusion-weighted imaging DWI)和灌注加权磁共振成像(Perfusion imaging PWI)是近年来才发展起来的新型功能磁共振成像技术，能够在缺血性中风发生后数小时内精确地检测出病灶的部位、范围和体积，为神经科医师研究急性缺血性中风早期的病理生理变化及早期药物疗效的判断，提供了一种非创伤性的手段。

　　1　基本原理

　　1.1　DWI　水分子的随意运动称为布朗运动(即弥散)，DWI就是根据水的布朗运动原理而设计的，当缺血性中风发生时，局部水分子的弥散就会受到一定的限制，这是因为当缺血性损伤发生时，细胞能量代谢障碍，Na-K ATP酶功能丧失，钠和水向细胞内移动，从而使细胞内水份增加，发生细胞毒性水肿，此时细胞外间隙变小达50%，再加上完整的细胞膜和呈凝胶状态的细胞内基质，使水的布朗运动受到限制，弥散度就下降。表现弥散系数(apparent diffusion confficient ADC)用来描述在活体弥散成像上所观察到的表现弥散作用^［1］。在DWI中信号强弱改变直接与ADC值有关，脑组织其ADC值较低，故在DWI呈现相对较强信号。在人和动物中当缺血发生时，如上所述，水的弥散度下降，ADC值快速下降，此时在DWI中这些缺血组织显示高信号，ADC值的下降还可见于全面性脑缺血、低血糖、癫痫持续状态等。

　　1.2　PWI　反映微循环的灌注状态，可用于描述缺血性中风患者早期脑血流量低灌注区，梗死及缺血半暗带区^［2］。目前临床上常用血管内对比剂技术，静脉内注Gd-DTP利用其短时间内能相应改变组织的磁化率，最终改变磁共振信号的强弱来测量脑组织的血液动力学改变。正常脑组织由于血液供应好而磁共振信号减弱迅速，而病变组织由于无血液供应或血液供应差而使组织磁共振信号不减弱或减弱不明显，缺血区域持续高信号，而在缺血尚未形成梗死的阶段，信号强度递减缓慢，说明这些血管床受累但尚未梗死，属“缺血半暗带区”。

　　2　临床应用

　　2.1　特点　(1)在缺血性中风发生后快速明确缺血部位和范围；(2)对缺血灶进展情况进行评估；(3)提供了评价药物疗效的客观依据。

　　2.2　缺血性中风分期

　　2.2.1　第一阶段(中风发生后5～6h)

　　研究证实，在缺血性中风发生后6h内，DWI就能显示病灶，而此时T₂尚无改变。Moseley^［3］等通过与病理结果对照证实，大脑中动脉闭塞后45分钟DWI可显示缺血区的确切范围，而常规T₁、T₂像未显示病灶。Warach S^［4］等报导了一组中风患者，中风后105分钟DWI就已显示异常；在中风早期，大多数患者灌注损害的部位大于弥散，这一点早在动物实验中就已被证实^［5］。

　　2.2.2　第二阶段(中风发生后4～7d)

　　在此阶段，ADC值明显下降，DWI显示缺血区为高信号，T₂也显示病灶^［6］(常规MR缺血发生后约12h左右，受损区由于血管源性水肿和细胞毒性水肿的发生，局部水分子增加30%，每个水分子可含有两个可产生MR信号的氢核)。

　　2.2.3　第三阶段(一周后)

　　病灶区ADC值开始升高至正常水平(假性正常)，然后再逐渐增高，超出正常脑组织的ADC值。

　　2.2.4　第四阶段(一个月以后)

　　缺血性中风后，局部软化灶形成，软化灶常被CSF充填，此时由于水的弥散度增加，ADC值增加，而DWI则显示低信号^［7］。

　　2.3　确定缺血半暗带

　　缺血半暗带的最初概念是指缺血后组织丧失电活动，但能维持电位和跨膜离子电的脑组织区。最近，Hossmann^［8］提出一个更广的定义：缺血半暗带是指能量代谢保存而血供受抑制的区域。Hakin^［9］从临床干预治疗方面将缺血半暗带定义为“基本可逆”的缺血组织。在起病数小时的缺血性中风患者中，DWI所示的异常信号区多位于病灶中心，PWI所示脑组织血流灌注异常的区域大于DWI异常信号区。Warach^［10］等认为在早期出现的DWI和PWI之间的缺血区域的差异，代表半暗带部分，而二者一致的区域则可能是不可逆性损伤的缺血中心部分。如果没有进行积极的治疗，于发病后数小时DWI所示异常信号区域逐渐扩大，并与PWI所示的血流灌注异常区域相吻合，此时病灶已达到最终不可逆的大小；如果积极采取措施恢复血流灌注，则这部分缺血脑组织是可恢复的。因此，将DWI和PWI两者结合起来对缺血性中风患者进行研究，可作为鉴别可逆的缺血半暗带和不可逆的中风坏死区的可靠方法。

　　2.4　DWI-PWI的容积与预后的关系

　　研究证实，早期DWI-PWI的容积与临床预后有一定的相关性。在早期的研究中发现，缺血早期DWI的异常能高度敏感和特异性地预测后遗的神经功能缺损。随后的研究又发现，在中风发生后6.5h内所获得的DWI-PWI容积与发病后24h及7d后的NIHSS(美国国立卫生院卒中量表)之间密切相关，特别是与PWI^［11］。有一组50例的报道认为早期DWI梗死容积与急性及慢性期的NIHSS及Barthel指数也有一定的相关性^［12］。这些研究结果表明，在疾病的早期NIHSS的测定也能高度地预测最终的神经功能缺损程度，或将其作为临床治疗和选择患者的指标。但是，最近一项临床发现，在一组用神经保护因子治疗的患者中，NIHSS的变化和梗死容积的改变(早期DWI和后期T₂梗死灶的比较)之间的相关性较小。其相关系数是0.4，表明仅仅只有16%的临床预后可以通过梗死容积大小变化来解释^［13］。也有作者认为，5cm³以下的急性损伤与NIHSS的相关性较差，可解释为白质的损伤多累及主要神经束，引起的功能缺损较同体积的单纯皮质损伤更为严重。

　　2.5　临床价值

　　2.5.1　超早期明确缺血灶的部位(前、后循环)、范围，显示缺血早期的变化

　　缺血性中风的治疗方案的确定往往要依据患者梗死的部分是前循环还是后循环系统，对于前循环系统梗死的患者需要常规进行同侧颈动脉分叉处影像学检查，因为对于伴有明显症状的颈动脉狭窄的患者需进行颈动脉内膜切除术。如果梗死部位是后循环系统，治疗就更困难些，可进行一些特殊的治疗，如椎动脉成形术或抗凝治疗。

　　2.5.2　鉴别小的深穿支梗死与大的皮层或皮层下梗死

　　小的深穿支梗死和大的皮层或皮层下梗死的早期鉴别对诊断和治疗均会产生一定的影响^［14］。小的深部梗死灶常常是深穿支闭塞所造成，很少是由于大血管狭窄或心源性栓子，因此并不需要对这些患者进行心脏或颈动脉方面的检查，对于这些深穿支梗死的早期明确诊断仅仅只有诊断学价值；然而皮层或皮层下梗死的确诊则有提示可能的病因学价值，其可能与大动脉粥样硬化或心源性栓子有关。

　　2.5.3　描述缺血灶变化的模式

　　DWI表现模式还可以提示一些特殊的缺血性中风机制，例如栓塞或血液动力学异常所致的梗死，DWI常能显示一些小的、多发性的急性缺血性损害病灶，而同时的T₂加权则不能发现，此时以栓塞可能性大^［15］；分水岭梗死的早期在DWI中较T₂更易被发现，而这种类型往往是由于血液动力学异常所致。

　　2.6　评价治疗效果　DWI-PWI能快速发现缺血性损害的部位、范围及异常灌注区，提示这种MR技术可用于对缺血性中风急性期治疗疗效的客观评估。许多动物实验证实了这一点，有时通过不同时期的DWI可以看到一些令人惊奇的效果，例如，在永久性MCA闭塞的小鼠模型中给予甘氨酸拮抗剂后30分钟时早期缺血性病灶无明显改变，但几小时后，缺血灶容积开始缩小，大约减少40%^［16］。最近一项在小鼠栓塞性中风模型研究中，比较了动脉内用尿激酶及对照组的效果，PWI证实两组用尿激酶组的低灌注区显著缩小；在DWI随着再灌注的作用，缺血灶容积也明显缩小^［17］。■

　　参考文献：

　　［1］Baird AE,Warach S. Magnetic resonance imaging of acute stroke［J］. J Cereb Blood Flow Metab,1998,18:593-609.

　　［2］Bdetre JA,Leight JS,William DS,et al. Perfusion imaging［J］. Magn Reson Med,1992,22:37-45.

　　［3］Moseley ME,Kucharxczyk J,Mintorovitch J,et al. Diffusion-weighted MR imaging of acute stroke:correlation with T₂-weighted and magnetic susceptibility-enhanced MR imaging in cats［J］. AJNR,1990,11:423-429.

　　［4］Warach S,Chen D,LI W,et al. Fast magnetic resonance imaging of acute human stroke［J］. Neurology,1992,42:1717-1723.

　　［5］Baird AE,Benfield A,Schlaug G,et al. Englargement of human cerebral ischemic lesion volumes measured by diffusion-weighted magnetic resonance imaging［J］. Ann Neurol,1997,581-589.

　　［6］Lutsep HL,Albers GW,Decrespigny A,et al. Clinical utility of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in the assessment of ischemic stroke［J］. Ann Neurol,1997,41:574-580.

　　［7］Warach S,Gaa J,Siewert B,et al. Acute human stroke studied by whole brain echo planar diffusion-weighted magnetic resonance imaging［J］. Ann Neurol,1995,37:231-241.

　　［8］Hossmann KA. Viability thresholds and the penumbra of focal ischemic［J］. Ann Neurol,1994,36:557-565.

　　［9］Hakin AM. Ischemic penumbra-the therpeutic window［J］. Neurology,1998,51(Suppl 3):44-46.

　　［10］Warach S,Dashe JF,Edelman RR.Clinic outcome in ischemic stroke predicted by early diffusion-weighted and perfusion magnetic resonance imaging［J］. J Cereb Blood Flow Metab,1996,16:53-59.

　　［11］Tong DC,Yenari MA,Albers GW,et al. Corrlation of perfusion-weighted MRI with NISS score in acute(＜6.5h)ischemic stroke［J］. Neurology,1998,50:846-870.

　　［12］Lovblad K-O,Baird AE,Schlaug G,et al.Ischemic lesion volumes in acute stroke by diffusion weighted MRI study correlates with clinical outcome［J］. Ann Neurol,1977,42:164-170.

　　［13］Warach S,Pettigrew LC,Dashe JF. The effect of citicolin on lesion volume in acute stroke:a multicenter,double-blind,placebo-controled trial［J］. Stroke,1999,30:243-246.

　　［14］Bolten J,Lodder J. Lacunar infarcts:pathofenesis and validity of the clinical syndrome［J］. Stroke,1991,22:1374-1378.

　　［15］Albers GW,Lansberg MG,Norbash AM,et al. Yield of diffusion-weighted MRI for deecting clinically relevant findings in stroke patients［J］. Stroke,1999,30:235.

　　［16］Takano K,Tatlisumak T,Formato J,et al. A glycine site anyagonist attenumates infarct site in experimental focal ischemia:postmortem and diffusion mapping studies［J］. Stroke,1997,28:1255-1263.

　　［17］Takano T,Carano RAD,Tatlisumak T,et al. The efficacy of intraarterial and intravenous prourokinase in an embolic stroke model evaluted by diffusion perfusion magnetic resonance imaging［J］. Neurology,1998,50:870-875.

收稿日期：1999-12-22

　　修订日期：2000-06-01