灌注成像()

(一)MRI灌注成像的原理

1.MRI灌注成像(MRPI) 是在MRI快速成像[如平成回波(EPI)]技术的基础上发展起来的。EPI技术已能达到进行MRPI的要求,在一次检查中,可允许采集解剖和生理方面的信息。EPI可用来反映血管内团注造影剂在脑微血管内的血流动力学变化,能够在大约100秒内产生图像,同时进行多层扫描(如8~12层),覆盖整个大脑,每层动态扫描40~60次,且全脑的时间分辨力都较高。应用T2加权EPI,血管内顺磁性造影剂在脑组织微循环中首次通过时,磁化敏感效应增加,引起局部磁场的不均一性,T2缩短,导致成像脑组织信号逐渐下降,造影剂流过脑组织后信号逐渐恢复到基线水平。因为梯度回波EPI(GE-EPI)比自旋回波EPI(SE-EPI)对T2的变化更敏感,因此在造影剂通过时,产生较大的信号强度变化,更容易探测到信号强度降低的敏感区域。根据脑组织信号变化的过程,可以绘制出单一体素的信号强度-时间曲线,进一步用γ函数将其非线性拟合成完整的不再受造影剂再循环和漏出影响的组织浓度-时间曲线,再根据这个曲线分析脑组织的灌注情况和灌注图像。

2.造影剂 用高压注射器静脉团注Gd-DTPA,剂量为0.1~ 0.2mmol/kg,应用18~20G静脉穿刺针穿刺肘前静脉,注射速率5~10ml/s,紧接着以同样速率注射20ml生理盐水。注射造影剂与扫描同时进行。

(二)MRPI在脑梗死中的诊断价值

3DMRPI确定急性大脑中动脉血栓栓塞的敏感性比CT更高(分别为82%和54%),并且MRPI可显示缺血半暗带。半暗带是指已发展为功能性障碍但仍然具有活性、围绕缺血中心的可逆性损害的脑组织。该部分脑组织呈低灌注,如果获得适当的灌注,可以挽救。卒中发病3~6小时,应用rtPA,溶栓治疗效果最好。脑梗死早期的PWI表现正常情况下,不同部位(灰质、白质、基底节区等)的脑组织灌注状况是有区别的。人类缺血性病灶的核心梗死区的CBF为8~34ml/(min·100g),IP的CBF为20~ 25ml/(min·100g),3小时内的早期溶栓治疗能挽救CBF< 12ml/(min·100g)的可逆性损伤组织,脑血管狭窄或阻塞后,缺血区毛细血管灌注压(CPP)降低,平均通过时间(MTT)延长,但脑血管启动自动调节机制代偿性扩张,使局部的CBV增加以维持正常的CBF;当CPP持续下降,血管扩展达到极限,CBV不能继续增加反而下降时,CBF开始下降。因此MTT对缺血的敏感性最高,而CBF、CBV的特异度和准确性较高。其中PWI参数脑血流量(CBF)是预测半暗带组织存活的最佳指标。

在脑缺血不同区域和不同阶段,局部血液供应有如下4种情况。①无灌注或灌注不足区:MTT延长,CBV减少;②侧支循环建立:MTT延长,CBV增加或正常;③血流再灌注:MTT缩短或正常,局部脑血容量rCBV增加,局部脑血流量rCBF轻度增加或正常;④过度灌注:rCBV、rCBF显著增加。溶栓治疗对脑叶梗死或具有侧支供血脑组织的梗死治疗效果明显,对基底节区等深穿支、血管终末支供血的区域治疗效果不很理想。

MRPI可预测卒中患者继发性出血的危险性,特别是对溶栓治疗的患者价值更大,发展为继发性出血的区域与持续性低灌注有关。因此,MRPI不仅可评估脑缺血,而且可监测继发性出血。MRPI有助于制订急性卒中患者治疗方案,一方面根据病情采取合适的溶栓治疗;另一方面可帮助避免血管造影和溶栓带来的危险。

(三)DWI和PWI联合应用

在DWI上,正常或接近正常的弥散数据不能分辨大缺血半暗带的危险组织。如果仅用DWI评估超早期卒中,那么约25%的病例缺血危险组织分布的分类不正确。因此,应结合临床表现和增加MRPI方面的资料,进一步对病变的血管分布进行分类,这是施行最好的治疗选项、改善治疗效果的手段之一。

DWI可以超早期显示缺血病灶,PWI可以评价缺血区的灌注情况,在理论上二者结合可以确定IP。以下4种情况提示不同意义:①DWI显示的异常区域明显小于PWI,55%~70%的缺血患者在发病后数小时内表现为此型,多为较大血管及其分支的阻塞,提示DWI显示的异常区域可能包括了梗死核心和IP,积极救治可能会减少最终的脑梗死范围和区域;②DWI与PWI显示的异常区域大小相仿,见于大面积的梗死灶且缺乏侧支循环,在发病早期即发生不可逆性损伤;③DWI异常而PWI未显示灌注缺损区,甚至显示灌注过度,其最终随访所显示的梗死区域都与DWI显示者大小相仿或较小。可能是由血管部分或完全的自发性再通所致;④DWI正常而PWI显示灌注缺损,提示一过性脑缺血,而没有梗死,此阶段DWI和T2WI有盲区表现,而单纯依靠DWI/PWI不匹配容积来判断组织的存活性缺乏准确性,因而将T2WI、DWI、PWI图像的多种参数经校准后并运用聚类分析法综合形成组织特性图,能不依赖缺血时间来预测组织发生梗死的危险性,其准确性明显高于单纯的DWI或PWI。

研究显示,联合应用MRPI和磁共振弥散加权成像(DWI)在 1周内可早期发现急性缺血性卒中的缺血半暗带。在卒中超早期,如出现MRPI与DWI不一致区,说明存在半暗带。当病变侧与健侧的rCBF比率小于0.59和MTT比率大于1.63时,说明半暗带已发展成梗死。确定超早期卒中患者是否存在梗死危险性的脑组织仍然面临挑战。MRPI与DWI不一致区,rCBF和rCBV临界值分别为35和8.2时,缺血脑组织发展成梗死的敏感性为81%,特异性为76%。CBF和CBV的定量测量,可以帮助预测梗死的发展,并选择适合溶栓治疗的患者。

总之,磁共振DWI及PWI能在脑缺血超早期显示病灶大小和部位,DWI反映的是脑细胞损伤的病理状态,PWI反映了血流动力学的变化和愈后微循环的变化,两者联合应用对评估缺血脑组织是否存在半暗带会更加全面,为溶栓治疗时间窗提供个体化信息,对疗效评价和预后判断有重要参考价值。