DWI、DTI及3D-AS...AIS预后判断中的应用价值_陈玉昆.pdf

DOI:10 3969/j issn 1671 4695 2023 07 022文章编号:1671 4695(2023)07 0754 04DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数在 AIS 预后判断中的应用价值陈玉昆滕佳歧王娟秦丹郭玥李优伟*(首都医科大学附属北京康复医院放射科北京100144)【摘要】目的探讨扩散加权成像(DWI)、弥散张量成像(DTI)及三维动脉自旋标记(3D ASL)定量参数在急性缺血性脑卒中(AIS)预后判断中的应用价值。方法回顾性选取 2020 年 1 月至 2022 年 1 月在首都医科大学附属北京康复医院接受治疗的 AIS 患者 110 例作为研究对象，根据改良 ankin 量表(mS)分为预后良好组 59 例，预后不良组患者 51 例。比较预后良好组和预后不良组患者的临床资料、DWI、DTI 和 3D ASL 定量参数差异。分析 DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数与梗死面积、NIHSS 评分的相关性，并分析 DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数预测预后不良的价值。结果预后不良组患者梗死面积和入院时美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分分别为(13 22 1 19)cm2和(10 841 21)分，明显高于预后良好组患者，差异均有统计学意义(P 0 05)。预后不良组患者病灶表观弥散系数(ADC)值、相对表观弥散系数(rADC)值、各项异性指数(FA)值、相对各项异性指数(rFA)值、脑血流量(CBF)和相对血流量(rCBF)分别为(0 30 0 09)103mm2/s、0 46 0 10、0 23 0 06、0 55 0 12、(22 10 9 92)mL100 g1min1和 0 44 0 14，均明显低于预后良好组患者，差异均有统计学意义(P 0 05);预后不良组和预后良好组患者平均弥散吸收(Dcavg)值和相对弥散吸收(rDCavg)值比较，差异均无统计学意义(P 0 05)。ADC 值、rADC 值与梗死面积呈负相关(P 0 05)，ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 值和 rCBF 值与 NIHSS 评分呈负相关(P 0 05)。ADC 值、rADC值、FA 值、rFA 值、CBF 值和 rCBF 值预测预后不良的受试者工作特征曲线下面积分别为 0 673、0 769、0 824、0 793、0 830和 0 900，其中 ADC 值预测价值较低，rCBF 值预测价值较高。结论DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数与 AIS 患者梗死面积、病情严重程度存在相关性，同时在预测 AIS 患者预后方面有一定应用价值。【关键词】扩散加权成像弥散张量成像三维动脉自旋标记定量参数急性缺血性脑卒中预后预测价值Application value of DWI，DTI and 3D ASL quantitative parameters in the prognosis of AIS CHEN Yu kun，TENG Jia qi，WANGJuan，et al Department of adiology，Beijing ehabilitation Hospital，Capital Medical University，Beijing 100144，China【Abstract】ObjectiveTo explore the value of diffusion weighted imaging(DWI)，diffusion tensor imaging(DTI)and three dimen-sional arterial spin labeling(3D ASL)quantitative parameters in predicting the prognosis of acute ischemic stroke(AIS)MethodsA total of110 patients with AIS who were treated in Beijing ehabilitation Hospital，Capital Medical University from January 2020 to January 2022 were se-lected and divided into 59 patients in good prognosis and 51 patients in poor prognosis patients according to the modified ankin scale(mS)Clinical data，DWI，DTI and 3D ASL quantitative parameters of patients with good and poor prognosis were compared The correlation betweenDWI，DTI and 3D ASL quantitative parameters and infarct size and NIHSS score were analyzed，and the value of DWI，DTI and 3D ASL quan-titative parameters in predicting poor prognosis were analyzed esultsThe infarct size and the National Institutes of Health Stroke Scale(NIH-SS)score on admission of patients with poor prognosis group were(1322 119)cm2and(10 84 1 21)，respectively，which were signifi-cantly higher than those of patients with good prognosis group，the differences were statistically significant(P 0 05)The apparent diffusion co-efficient(ADC)，relative apparent diffusion coefficient(rADC)，fractional anisotropy index(FA)，relative fractional anisotropy index(rFA)，cerebral blood flow(CBF)and relative blood flow(rCBF)of patients with poor prognosis group were(0 30 0 09)103mm2/s，0 46 0 10，0 23 0 06，0 55 0 12，(22 10 9 92)mL100 g1min1and 0 44 0 14，which were significantly lower than those of pa-tients in good prognosis group，the differences were statistically significant(P 005)There was no statistically significant difference in averagediffusion coefficient(Dcavg)and relative average diffusion coefficient(rDCavg)between poor and good prognosis patients(P 005)ADC valueand rADC value were negatively correlated with infarct size(P 005)ADC value，rADC value，FA value，rFA value，CBF value and rCBFvalue were negatively correlated with NIHSS score(P 005)The area under the receiver operating characteristic curve of ADC value，rADCvalue，FA value，rFA value，CBF value and rCBF value for predicting poor prognosis were 0673，0769，0 824，0793，0830 and 0900，P0 05，respectively ADC value had lower predictive value，while rCBF value had higher predictive value ConclusionThe quantitative pa-rameters of DWI，DTI and 3D ASL are correlated with the infarct size and severity of AIS patients，and have certain application value in predic-ting the prognosis of AIS patients【Key words】Diffusion weighted imaging;Diffusion tensor imaging;Three dimensional arterial spin labeling;Quantitative parameters;Acute ischemic stroke;Prognosis;Predictive value基金课题:北京市科技支撑重点项目(编号:Z101107052210002)*通讯作者:李优伟，E mail:13911482788163 com急性缺血性脑梗死(acute ischemic stroke，AIS)是各种脑血管病变导致脑组织血液供应障碍，引发局部脑组织坏死的病变，临床常表现为感觉、运动及吞咽障碍等，严重者可出现意识障碍1 2。AIS 的治疗以扩容补液改善脑循环为主，但不同的患者预后差异较大，因此需探究有效的预后预测方法3。扩散加权成像(diffusionweighted imaging，DWI)为早期评估 AIS 较为精确的方法，其可对组织扩散程度进行量化，但其中 b 值位置的选取复杂4。扩散张量成像(diffusion tensor imaging，457Journal of Clinical and Experimental Medicine Vol22，No7Apr2023DTI)是一种无创检查技术，可对组织进行针对性检查，对微结构损伤的敏感度较高，但其无法对图像进行三维成像5。三维动脉自旋标记(3D arterial spin labeling，3D ASL)脑灌注成像是评估脑血管病较为先进的影像学手段，其也可对组织血流灌注进行检查6。本研究探讨 DWI、DTI 及3D ASL 定量参数在 AIS 预后判断中的应用价值。现将结果报道如下。1资料与方法1 1一般资料回顾性选取 2020 年 1 月至 2022 年 1月在首都医科大学附属北京康复医院接受治疗的 AIS患者 110 例作为研究对象，其中男性 64 例，女性 46 例;年龄 52 81 岁，平均年龄(64 50 8 92)岁;病灶位置:左侧 71 例，右侧 39 例;病变部位:额叶 39 例，颞叶 36例，顶叶 20 例，其他 15 例。本研究获首都医科大学附属北京康复医院伦理学会批准(批号:2020 KF012)。1 2纳入与排除标准纳入标准:(1)AIS 诊断符合中国急性缺血性脑卒中诊治指南7 中的标准;(2)发病至入院 MI 检查不超过 72 h;(3)单侧病灶;(4)依从性高，能配合随访;(5)患者及家属知情同意。排除标准:(1)既往有脑梗死病史;(2)有脑出血;(3)合并有恶性肿瘤、血液系统疾病等其他严重疾病;(4)有 MI 禁忌证;(5)MI 图像质量不佳。1 3随访方法随访患者治疗后 3 个月预后情况，采用改良 ankin 量表(mS)进行评估，mS 评分1 分为预后良好，mS 评分2 分为预后不良。本次研究预后良好患者 59 例，预后不良患者 51 例。1 4MI 检查采用 GE SIGNA Pioneer 3 0T MI 扫描仪及头颈联合线圈，从颅顶扫描至枕骨大孔，扫描序列有(包括)矢状位 T1WI、轴位 T2WI、冠状位 FLAI 及轴位 DWI 序列等。DTI 序列:用 12 个方向扩散权重采集，参数:b 值 0/1 000 s/mm2，T 12 000，TE 87 ms，层厚 3 0 mm，层数 44，扫描野 32 cm 32 cm，矩阵 256 256，扫描时间为 3 min。3D ASL 序列:采取快速自旋回波序列，参数:T 4 580，TE9 8 ms，标记后延迟时间为 1 525 ms，扫描野为 32 cm 32 cm，矩阵 256 16，层厚 4 0 mm，层数 34 层，扫描时间 4 min。DWI 序列参数:b 值为 0 s/mm2/1 000 s/mm2，T 2 200 ms，TE 80ms，扫描野 24 cm 24 cm，矩阵 256 256，层厚 5 mm，层距 2 mm，层数 20 层，扫描时间 50 s。1 5图像分析DTI、DWI 及 3D pcASL 数据由AWD4 7 工作站进行后处理。选取病灶及对侧正常脑组织为感兴趣区(region of interest，OI)，测量 OI 中的DCavg、FA、ADC 及 CBF 值并记录，并计算对侧相对相对 DCavg(relative DCavg，rDCavg)、FA(relative FA，rFA)、及相对 CBF(relative CBF，rCBF)值。OI 选取由两位影像医师统一商定，需保持组织均一，要避免包括血管、脑沟裂等;镜像产生对侧 OI。16神经功能的缺损的评价采用美国国立卫生研究院卒中量表(National Institute of Health Stroke Scale，NIHSS)8 来评估神经功能的缺损，其评分区间为 0 42分，当分数越高时，神经受损越重。0 1 分为正常;1 4 分为轻度卒中;5 15 分为中度;15 20 分为中重度;21 42 分为重度。1 7观察指标比较预后不良组和预后良好组患者的临床资料、DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数，并分析DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数与梗死面积、NIHSS 评分相关性，分析 DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数预测预后不良的价值。1 8统计学处理采用 SPSS 22 0 软件对本研究的数据进行分析，计量资料以均数 标准差(?x s)表示，组间比较采用 t 检验;计数资料以例或百分率(%)表示，组间比较采用 2检验;预测价值采用受试者工作特征(receiver operating characteristic，OC)曲线进行分析;相关性采用 Pearson 相关分析;P 0 05 为差异有统计学意义。2结果2 1预后不良组和预后良好组患者临床资料比较预后不良组患者梗死面积和入院时 NIHSS 评分明显高于预后良好组患者，差异均有统计学意义(P 0 05);预后不良组和预后良好组患者性别构成比、年龄、体重指数、病灶位置及病变部位比较，差异均无统计学意义(P0 05)。见表 1。表 1预后不良组和预后良好组患者临床资料比较组别例数性别 例(%)男性女性年龄(岁，?x s)体重指数(kg/m2，?x s)病灶位置 例(%)左侧右侧病变部位 例(%)额叶颞叶顶叶其他梗死面积(cm2，?x s)入院时NIHSS 评分(分，?x s)预后良好组59 34(5763)25(4237)6343 8112201 24339(6610)20(3390)21(3559)19(3220)11(1864)8(1356)730 112650 101预后不良组51 30(5882)21(4118)6490 8452189 23032(6275)19(3725)18(3529)17(3333)9(1765)7(1373)1322 1191084 1212/t 值001609300265013500272685520503P 值08990355079207140999000100012 2预后不良组和预后良好组患者 DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数比较预后不良组患者病灶 ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 和 rCBF 明显低于预后良好组患者，差异均有统计学意义(P 0 05);预后不良组和预后良好组患者 DCavg 值和 rDCavg 值比较，差异均无统计学意义(P 0 05)。见表 2。557临床和实验医学杂志2023 年 4 月第 22 卷第 7 期表 2预后不良组和预后良好组患者 DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数比较(?x s)组别例数 ADC 值(103mm2/s)rADC 值FA 值rFA 值DCavg 值rDCavg 值CBF 值(mL100 g1min1)rCBF 值预后良好组59037 008055 012032 010072 011192 022048 0133660 1112067 012预后不良组51030 009046 010023 006055 012191 020049 0112210 992044 014t 值43194233561177490248043271679279P 值000100010001000108050667000100012 3DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数与梗死面积、NIH-SS 评分相关性ADC 值、rADC 值与梗死面积呈负相关(P 0 05);ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 值和rCBF 值与 NIHSS 评分呈负相关(P 005)。见表3。表 3DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数与梗死面积、NIHSS 评分相关性指标梗死面积r 值P 值NIHSS 评分r 值P 值ADC 值0 346001204010001rADC 值0 311002303780001FA 值0 112034303520001rFA 值0 098055403170017DCavg 值0 072060101020334rDCavg 值0 044064500190376CBF 值0 112051203260001rCBF 值0 0940534030400262 4DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数预测预后不良的价值ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 值和 rCBF值预测预后不良的 OC 曲线下面积分别为 0 673、0769、0 824、0 793、0 830 和 0 900，可见 ADC 值预测价值低，rCBF 值预测价值高，具体参数见表 4，OC 曲线见图 1。表 4DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数预测预后不良的 OC 曲线参数指标OC 曲线下面积95%CIP 值截断值敏感度(%)特异度(%)ADC 值0673057007770002 029103mm2/s52908310rADC 值076906800859 000104794105590FA值082407420905 000102880407800rFA值079307090876 000106368607970CBF 值083007550904 00012788 mL/100 g/min74507970rCBF 值090008410958 000105574509320图 1DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数预测预后不良的 OC 曲线图3讨论脑梗死指局部脑组织缺血缺氧坏死，进而造成神经功能损伤的临床综合征，临床表现为偏瘫、失语及视物不清等症状，其为脑卒中常见类型，占 70%80%9。患者预后影响因素较多，除在早期精确治疗外，对 AIS预后准确评估也有利于提高治疗效果。DWI 的 ADC 值为组织扩散程度量化参数，可对脑梗死进行早期诊断和评估10。DTI 可对相关脑白质纤维束成像进行检查，对微小结构损伤具有较高的敏感性11。3D ASL 可对脑组织血流灌注情况加以评估，进而对其是否发生病变予以评估12。为此，本研究比较 3 者在 AIS 预后评估中的应用价值。本研究结果显示，预后不良组患者梗死面积和入院时 NIHSS 评分明显高于预后良好组患者，差异均有统计学意义(P 0 05);说明基线 NIHSS 评分越高、梗死面积越大的 AIS 患者预后效果越差。因为梗死面积与NIHSS 评分均为常用的预测 ASI 病情严重程度的指标。NIHSS 评分用于神经功能损伤情况的评价，NIHSS 水平越高，脑梗死情况越严重，患者神经损伤程度越重，患者预后效果越差，即预后不良率越高。患者梗死面积越大，提示患者病情越严重，对患者脑组织造成的损伤越大13。因为梗死大面积多由大血管闭塞所致，会产生较大范围的低灌注区域，血脑屏障严重破坏，再灌注时可能会造成闭塞部位出血，加重病情，因此患者治疗效果欠佳，即预后效果较差14。本研究结果显示，预后不良组患者病灶 ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 和 rCBF 明显低于预后良好组患者。DTI 为白质纤维束三维成像技术，可对微结构损伤程度组织进行无创性检查，在脑血管疾病临床检查中应用较多15。DTI 序列参数最常用的是 DCavg 及FA 值，预后不良组 FA 值明显低于预后良好组，提示预后不良组的神经纤维髓鞘的完整性及致密性被损坏更加严重，脑部微结构组织损伤程度更严重，尤以白质纤维损伤显著，进而造成患者预后水平较差。同理，rFA值降低，与 FA 的意义相同。3D ASL 为一种全脑成像技术，相对于常规 ASL 而言，有标记有效率高、信噪比高、磁化传递效应小等优点10。其参数 CBF 值常用于脑血管病诊断及预后随访16。当 CBF 值显著降低时，提示患者脑部损伤较重，进而致使患者预后效果差。故而，当 rCBF 的值减小，与 CBF 意义一致。ADC 是一种弥散系数，用来对组织中水分子弥散图进行描述，将各个像素 ADC 值运算后，可获取弥散加权图像。ADC 值显著下降时，提示水分子弥散水平受限加重，微循环显著受阻，因而预后效果不良，rADC 值与 ADC 表达意义一致17。本研究中，预后不良组 ADC 值低于预后良好组，与研究报道 17 结果一致。本研究结果显示，ADC值、rADC 值与梗死面积呈负相关;ADC 值、rADC 值、FA657Journal of Clinical and Experimental Medicine Vol22，No7Apr2023值、rFA 值、CBF 值和 rCBF 值与 NIHSS 评分呈负相关。当梗死面积较大且 NIHSS 评分较高时，患者预后不良。而当 ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 值和 rCBF降低时，提示患者预后不良。故而患者梗死面积及NIHSS 评分与 ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 值和 rCBF 值呈负相关。本研究结果显示，ADC 值、rADC 值、FA 值、rFA 值、CBF 值和 rCBF 值预测预后不良的 OC 曲线下面积分别为 0 673、0 769、0 824、0 793、0 830 和 0 900，可见DWI、DTI 和 3D ASL 的上述参数对于 AIS 患者的预后均有一定的预测价值，且 rCBF 值的预测价值最高。说明了3D ASL 检查预测 AIS 预后的能力优于 DWI 及 DTI。4结论综上所述，DWI、DTI 及 3D ASL 定量参数与 AIS患者梗死面积、病情严重程度存在相关性，同时在预测AIS 患者预后方面有一定应用价值。参考文献 1周杰，王开乐，张欣 多模态 MI 评估急性缺血性脑梗死侧支循环的临床分析J 中国 CT 和 MI 杂志，2022，20(5):26 29 2田旷达 CT 和 MI 诊断急性缺血性脑梗死临床研究J 中国城乡企业卫生，2022，37(3):153 154 3贺云，曹迪 蒙中医结合治疗急性缺血性脑梗死中予以优质护理干预促进认知功能恢复的效果J 中国民族医药杂志，2022，28(1):67 69 4金灿，曹强，赵晓东，等 M 灌注加权成像 弥散加权成像不同匹配与急性脑梗死患者治疗效果的关系J 医学影像学杂志，2020，30(4):697 701 5刘兰香 磁共振弥散张量成像在超急性与急性缺血性脑梗死鉴别中的诊断价值J 中国当代医药，2022，29(13):106 109 6赵文超，宋雨，唐晨虎，等 磁共振三维准连续式动脉自旋标记成像在急性脑梗死患者中的应用J 磁共振成像，2020，11(12):1156 1158 7中华医学会神经病学分会，中华医学会神经病学分会脑血管病学组 中国急性缺血性脑卒中诊治指南 2018J 中华神经科杂志，2018，51(9):666 682 8李法良，陈龙，李静宇 美国国立卫生研究院卒中量表评分和格拉斯哥昏迷评分对急性脑梗死患者溶栓治疗后出血的预测价值J 中华老年医学杂志，2022，41(2):158 161 9李东建，崔宏彬 重组人促红细胞生成素联合阿司匹林 血塞通注射液治疗急性缺血性脑梗死疗效观察J 中国药物与临床，2021，21(24):4033 4035 10 曹晓轩，宗素英，白秀艳，等 磁共振弥散加权成像对急性脑梗死的诊断作用及优于 MI 常规检查特征J 中国 CT 和 MI 杂志，2020，18(7):22 25 11 房艳宇，刘宏斌，赵吉波，等 磁共振弥散张量成像在急性脑梗死中的应用价值分析 J 影像研究与医学应用，2020，4(13):78 79 12 吴雅蔚，叶靖，王守安，等 基于三维动脉自旋标记灌注成像探讨体素内不相干运动成像对急性期脑梗死的应用价值 J 中国医学计算机成像杂志，2020，26(3):201 205 13 徐阳，金凡夫，赵丽，等 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