体素内不相干运动成像对短暂性脑缺血发作的诊断价值

计丹妍 付凤丽 翟利浩 杨家虎 张建军*

体素内不相干运动成像对短暂性脑缺血发作的诊断价值

计丹妍 付凤丽 翟利浩 杨家虎 张建军*

目的探讨短暂性脑缺血发作（TIA）患者与健康志愿者之间脑组织微循环灌注的差异，评估体素内不相干运动（IVIM）成像对TIA的诊断价值。方法选择21例临床诊断为TIA的患者和21例健康志愿者（对照组）作为观察对象。所有入选者均进行3.0 T磁共振10个b值弥散加权成像（DWI）及常规序列扫描（T2WI、T1WI、T2-Flair）。使用10个b值（0-1200s/mm2）DWI图像后处理得到IVIM相关参数图，包括标准表观扩散系数（standard ADC）、慢速表观扩散系数（slow ADC）、快速表观扩散系数（fast ADC）和灌注分数（f）。采用配对t检验对TIA组和对照组的IVIM各项参数进行分析。结果与对照组比较，TIA组的fast ADC值降低，差异有统计学意义（P<0.05），standard ADC、slow ADC和f之间差异无统计学意义（P>0.05）。TIA组中9例患者随访MRI检查出现新发脑梗死。结论IVIM成像不仅能够提供弥散信息，还可评估局部脑组织微循环灌注，有助于TIA的诊断，可作为评估TIA患者脑灌注下降的有效方法。

短暂性脑缺血发作 磁共振成像 弥散加权成像 体素内不相干运动

短暂性脑缺血发作（TIA）是指脑、脊髓或视网膜局灶性缺血所致的、不伴急性梗死的短暂性神经功能障碍。统计显示世界范围内每年约有750万人发生TIA，TIA患者症状发作后48h内发生脑卒中的风险约为3%~10%，7d内约5%，90d内可达9%~17%［1］。因此TIA的早期诊断对预防其不良转归至关重要。Le Bihan等［2］早在1986年就提出了体素内不相干运动（IVIM）的概念，可用于定量分析弥散和灌注两种运动成分，其计算基于多组b值（一般7~15个b值）。本资料通过量化分析TIA患者及健康对照组的IVIM相关参数，探讨其对短暂性脑缺血发作的诊断价值。

1 临床资料

1.1 一般资料 收集2014年2月至11月临床诊断为TIA的患者21例。所有入选患者均于发病12 h内接受MRI检查，平均5h；临床资料完整。所有入选患者无合并其他颅脑疾病，如肿瘤、出血等，无颅脑手术史，无精神病史。其中男15例（71.4%），女6例（28.6%）；年龄46~86岁，平均年龄（65±8.5）岁。主要症状有运动功能障碍、失语、构音困难。其中8例有糖尿病病史，13例有高血压病史，2例有房颤病史，3例有吸烟史。选择年龄及受教育程度相仿、性别比相同的21例健康志愿者作为对照组。本项目获本院伦理委员会批准及患者签署知情同意书。

1.2 检查方法 采用Philips 3.0T Achieva MR扫描仪，16通道头线圈，IVIM图像由单次激发平面回波序列EPI-DWI获得，层厚6mm，间距1 mm，矩阵124×96，b=0，5，10，20，50，100，200，400，800，1200，1500s/mm2。常规扫描序列包括T2WI、T1WI、T2-Flair，扫描时间约10min。

1.3 图像处理 使用GE AW4.4工作站和Function tool中MADC软件处理所得的多b值弥散加权成像（DWI）图像，得到IVIM相关参数：标准表观扩散系数（standard ADC），慢速表观扩散系数（slow ADC或D）、快速表观扩散系数（fast ADC或D*）和灌注分数f。结合T2-FLAIR序列，在b=200 s/mm2的DWI图像上手动勾画感兴趣区（ROI），选择基底节区、侧脑室旁白质区、半卵圆中心各一个层面共3个ROIs，以脑中线为镜像，做出对侧相同区域的ROIs。放置ROI时尽量避开大血管、脑脊液及小梗塞灶。重复测量3次，取平均值，分别得到ROI的standard ADC、slow ADC、fast ADC和f。

1.4 统计学方法 采用SPSS18.0 统计软件。对TIA组与对照组的各参数进行配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 随访 对入选的21例TIA患者于7~14d进行MRI随访，其中9例随访MRI检查进展为新发脑梗塞。

2.2 TIA组和对照组IVIM相关参数之间的比较 对TIA组和对照组的IVIM图像进行定量分析可见：TIA组患者的fast ADC值较对照组明显降低，两者间差异有统计学意义（P<0.01），standard ADC值、slow ADC值和f之间差异无统计学意义（P>0.05，见表1、图1）。

表1 TIA组和对照组IVIM相关参数之间的比较［×10-3μm2/s，（±s）］

表1 TIA组和对照组IVIM相关参数之间的比较［×10-3μm2/s，（±s）］

TIA组对照组t值P值standard ADC0.038±0.0180.042±0.0075-1.03>0.05 slow ADC0.024±0.0410.030±0.026-1.37>0.05 fast ADC0.43±0.0864.8±1.30-4.23<0.01 f 0.28±0.0300.32±0.030-5.16>0.05

图1 典型病例DWI图和IWIM相关系数图

3 讨论

TIA是目前常见的一种缺血性脑血管疾病，常被认为是脑卒中发生前的“预警信号”。目前诊断TIA主要依靠临床症状和体征，美国卒中协会（ASA）于2009 年6 月在Stroke上发布的TIA新定义不考虑症状持续时间，单纯依据组织学基点，突出其导致组织缺血的本质［1］。MRI弥散加权成像（DWI）对脑组织小缺血灶十分敏感，已广泛应用于脑血管疾病的诊断，尤其是缺血性病变的早期诊断。据以往研究报道TIA患者的DWI阳性率为13%~67%，平均（37±12）%［3］。而现已有多项研究表明大多数脑缺血患者DWI出现异常的同时多伴有灌注异常，后者甚至先于前者出现［4-5］。有研究发现18.2% 的TIA患者DWI序列上的高信号区并非梗死的核心区，其具有可逆性，存在部分可以恢复正常的脑组织，即缺血半暗带，灌注异常可作为其客观指标［6］。而目前已有专家建议DWI阳性者应排除TIA诊断。本资料选择的TIA患者均在DWI上无明显阳性表现。

微血管中的水分子除做布朗运动外，还随着血液流动，因此微循环灌注中水分子的运动方向与其真扩散运动难以区分，被称为“假性扩散”［2］。绝大部分活体组织都具有微血管结构，因此应用单指数模型的传统ADC模型不能真正反映组织的病理生理状态。而IVIM 模型应用双指数模型来描述体素内信号衰减与b 值之间的关系，将扩散与灌注分离，适用于既有水分子扩散又有微循环灌注的活体组织。IVIM模型中灌注对信号衰减的影响与b值相关：低b值（0~200s/ mm2）时，灌注对信号衰减的影响相对显著，所测信号衰减同时反映了体素内水分子的扩散和微循环灌注中水分子的假性扩散；高b值（b>200s/mm2）时灌注效应所产生的水分子信号绝大部分已衰减完成，对信号衰减的影响可忽略不计，因此所测信号衰减主要反映体素内单纯的水分子扩散运动［7］。应用IVIM 模型对多b值DWI图像进行分析，可定量分析扩散和灌注两种运动成分，同时得到灌注相关参数和扩散参数：standard ADC代表用b=0和b≥200s/mm2数据拟合计算的ADC值；slow ADC代表体素内单纯的水分子扩散运动，又称纯扩散系数（D）；fast ADC代表体素内微循环灌注相关扩散运动，又称灌注相关扩散或假扩散系数（D*）；f 为灌注分数，与血容量有关，代表体素内灌注相关扩散占总扩散的容积率。

近来，关于IVIM模型在人体不同部位的应用研究多有报道，如乳腺、肝脏、肾脏、胰腺、前列腺、涎腺等。在神经系统方面，IVIM技术在脑转移瘤、胶质瘤的应用研究可见报道，而在脑缺血性疾病中的研究报道较少。Wirestam 等［8］将IVIM模型所测得的灌注相关参数f和D*与DSC-MRI 所测得的CBV和CBF比较较，证实灌注分数f和CBV相关（r = 0.56，P<0.001）；平均CBF为41.5ml/（min 100g），而假扩散系数D* 中位数为63.6ml/（min 100g）；IVIM模型所得结果与传统的CBV和CBF 相符。Lee等［9］研究发现fast ADC与传统灌注中的平均通过时间呈反相关。Hu等［10］发现缺血脑组织的fast ADC与CBF之间具有明显相关性，CBF的减低引起fast ADC的降低，fast ADC可以反映脑组织的灌注状态。

本资料中，TIA组与健康对照组比较，fast ADC值显著降低，提示TIA患者整体脑组织灌注有不同程度的减低，fast ADC值的降低与是否出现脑梗塞有一定的关联，本研究初次影像学检查时TIA组所有患者在DWI序列均无明显异常发现，这也与TIA组和对照组slow ADC值无显著性差异的结果相符，而随访中有9例患者出现新发脑梗塞灶，说明尽管TIA患者的临床症状可以完全或者几乎完全缓解，但仍有部分患者处于持续的脑组织低灌注状态，这也与以往的研究结果相一致。

本资料存在的不足之处：（1）样本量较小，fast ADC值对TIA的确切诊断效能需要更多的样本数及更长的随访时间来验证。（2）无临床预后的相关资料，如NIHSS或mRS评分，仅用影像学结果对TIA患者及对照组的脑组织微灌注进行描述。（3）由于条件有限，未能与传统磁共振灌注成像进行对照。

综上所述，IVIM成像不仅能够提供弥散信息，还可通过获得fast ADC以评估局部脑组织微循环内血流动力学改变，定量分析脑组织微循环灌注，有助于临床早期诊断TIA并提供及时合适治疗，预防其不良转归。

［1］ Giles MF, Rothwell PM. Risk of stroke early after transient ischaemic attack: a systematic review and meta-analysis. Lancet Neurol, 2007, 6(12):1063-1072.

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［3］ Redgrave JNE, Coutts SB, Schulz UG, et al. Systematic review of associations between the presence of acute ischemic lesions on diffusion-weighted imaging and clinical predictors of early stroke risk after transient ischemic attack. Stroke, 2007, 38:1482-1488.

［4］ Darby DG, Barber PA, Gerraty RP, et al. Pathophysiological topography of acute ischemia by combined diffusion-weighted and perfusion MRI. Stroke, 1999, 30:2043-2052.

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［8］ Wirestam R, Borg M, Brockstedt S, et al. Perfusion related parameters in intravoxel incoherent motion MR imaging compared with CBV and CBF measured by dynamic susceptibility-contrast MR technique. Acta Radiol, 2001, 42(2):123-128.

［9］ Lee H, Rha SY, Chung YE, et al. Tumor perfusion-related parameter of diffusion-weighted magnetic resonance imaging: correlation with histological microvessel density. Magn Reson Med 2014, 71(4): 1554-1558.

［10］ Hu LB, Hong N, Zhu WZ. Quantitative measurement of cerebral perfusion with intravoxel incoherent motion in acute ischemic stroke:initial clinical experience. Chin Med J (Engl), 2015, 128(19):2565-2569.

ObjectiveTo investigate the difference of cerebral micro-circulation perfusion between the patients diagnosed as transient ischemic attack （TIA） and the cases of healthy volunteers，and to evaluate the value of the intravoxel incoherent motion（ IVIM） in the diagnosis of TIA.Methods21 patients diagnosed as TIA and 21 cases of healthy volunteers were enrolled in our study. All cases were performed diffusion weighted imaging （DWI） with 10 b-values （0-1200s/mm2） at 3.0T MR. Three parameters were obtained by the IVIM model，including standard apparent diffusion coefficient（standard ADC），slow apparent diffusion coefficient（slow ADC），fast apparent diffusion coefficient（fast ADC） and perfusion fraction（f）. The parameters were compared by using the paired t test.ResultsThere was signifi cantly difference in fast ADC between TIA and control group （P<0.05）. There was no signifi cantly difference in standard ADC，slow ADC and f betweengroups（P>0.05）. 9 patients were diagnosed clinical stroke in following MRI examination of 21 TIA cases.ConclusionIVIM can provide cerebral diffusion and micro-circulation perfusion information，its helpful in the diagnosis of TIA and an useful tool for the assessment of cerebral micro-circulation perfusion in patients with TIA.

Transient ischemic attack Magnatic resonance imaging Diffusion weighted imaging Intravoxel incohere motion

浙江省医药卫生一般研究计划（2011KYB018）；浙江省公益技术研究社会发展项目（2013C33207）；浙江医学高等专科学校科研项目（2016XZB06）；浙江医院一般项目（2015YJ005）

310013 浙江医院放射科

*通信作者