脑梗死患者磁共振弥散张量成像特点分析

脑梗死患者磁共振弥散张量成像特点分析

脑梗死是一种严重危害人类健康的常见疾病。目前，传统的磁共振成像（mri）和分散加权成像（dwi）可以正确诊断出脑梗死，但对脑组织神经纤维损伤的评估缺乏特异性。磁共振弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是近年发展起来的一种水弥散成像技术,对脑白质纤维束改变的敏感性很高,并在脑梗死定量研究、判断预后等方面取得一定进展,为利用MRI对脑梗死进行深入研究拓宽了思路。国内有关DTI与脑梗死的研究报道甚少,作者对40例脑梗死患者进行前瞻性研究,探讨DTI在诊断脑梗死及判断预后方面的价值。1对象和方法1.1脑梗死病例选择研究对象为2005年1月至2006年1月在海南省人民医院神经内科住院的脑梗死患者,共40例,其中男27例,女13例,年龄为47～77岁,平均(65±8)岁,符合文献的诊断标准,经头部CT或MRI证实,均为单一病灶的脑梗死患者。其中超早期(<6h)4例;急性期(6～72h)14例;亚急性期(72h至14d)14例;慢性期(>14d)8例。梗死部位:基底核区15例,颞叶10例,额叶8例,枕叶7例。所有入选患者均行脑梗死的常规治疗。另外选择40名健康志愿者为对照组,其中男26例,女14例,年龄为46～75岁,平均(65±7)岁,所有志愿者均无任何脑部疾病和手术史,受教育年限与急性脑梗死组相当。所有患者及志愿者均签署知情同意书。1.2描序列及条件采用美国GE公司Signa1.5TTwinspeed/Excite磁共振机行头部扫描,以头部线圈作为发射和接收线圈,扫描序列及条件为快速自旋回波(FSE)T2加权像(T2加权像,TR/TE3600/102ms),矩阵320×256,回波链长度17,激励次数2次;DTI(采集13个方向的扩散加权像),b值=1000s/mm2,带宽109kHz/F,TR8000ms,设定TE为最小,一般为12.1ms,接收宽带135kHz/F,矩阵128×128,激励次数2次。1.3彩色编码张量图采用GE公司工作站Functool软件进行DTI图像处理,重建表观弥散系数(ADC)、部分各向异性(fractionalanisotropy,FA)图及三维彩色编码张量图。在空间矩阵水平,以像素为单位计算每个像素点的ADC与FA值,获得ADC、FA图像,先从T2加权像中选择感兴趣区(ROIs),包括病灶、病灶周围看似正常的组织及健侧相应部位,然后在DTI图像上相应位置计算出该部位的ADC、FA值,正常组在相应的位置选择同样大小的ROIs进行测算。1.4统计分析全部资料采用SPSS11.0软件包进行统计学处理。数据以x¯±sx¯±s表示,差异显著性检验采用t检验。2结果2.1脑梗死患者梗死区及梗死后同侧内囊术后、脑脚、皮质髓束fa值比较40例脑梗死患者DTI显示的梗死病灶范围较常规MRI成像更加准确、清晰,见图1～4。脑梗死患者梗死区及梗死同侧内囊后肢、大脑脚、皮质脊髓束FA值与对侧相应部位FA值相比明显下降,差异有显著性(P<0.05);健侧FA值与正常对照组相应部位对比,差异无显著性(P>0.05);对照组左右侧内囊后肢、大脑脚、皮质脊髓束FA值均无明显差异。见表1。2.2急性期与梗死侧adc、fa值比较不同分期脑梗死患者ADC及FA值各异,其中4例超急性期患者梗死侧在常规MRI检查无异常,行DTI检查,梗死侧与健侧对应区相比,ADC值均降低,FA值2例轻度增高,2例轻度降低;14例急性期患者梗死侧较健侧ADC及FA值均明显降低;14例亚急性期患者梗死侧较健侧FA值明显降低,ADC值变化不一致,其中7例减低,但不如急性期明显,4例接近健侧,3例增高。8例慢性期患者FA值继续降低,而ADC值高于健侧,见表2。3脑梗死超早期和亚急性期DTI是在常规MRI和DWI基础上发展起来的磁共振成像新技术,可在三维空间内定量分析组织内水分子的弥散运动,是目前唯一能无创性活体研究脑白质纤维束形态结构的方法,可显示脑内病变对白质纤维形态结构直接或间接的影响。DTI定量分析最常用的参数为FA,FA是指水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例,表现为各向异性的扩散系数的一部分。FA值为0～1,0代表最大各向同性的弥散,1代表假想下最大各向异性的弥散。在脑白质中FA值与髓鞘完整性、纤维致密性及平行性呈正相关。ADC反映水分子的扩散运动能力,值越大,水分子的扩散能力越强,信号下降越多。影响ADC的因素有组织灌注状态、细胞外水分子运动、细胞内水分子运动及细胞内外水分子运动,其中以组织灌注状态、细胞外水分子运动影响最大。脑梗死分为四期:超早期、急性期、亚急性期、慢性期。随着各期组织病理生理的演变,水分子弥散也随之发生变化,这一观点已在动物模型和临床得到证实。DTI结合常规MRI、DWI,可对脑梗死进行更准确分期和精确定位,研究脑梗死后灰质、白质的改变,为脑梗死的临床治疗和预后提供依据。国内外有关DTI与脑梗死的研究多集中于急性期脑梗死,本研究应用DTI对不同时期脑梗死的ADC值和FA值进行观察,结果显示,超早期的4例患者常规MRI表现基本正常,DWI则明确显示梗死灶,ADC值降低明显,DTI则发现2例患者FA值轻度升高,FA图未见明显纤维结构破坏。推测在超早期,梗死区脑组织产生细胞毒性脑水肿,组织内水含量尚未有明显变化,故常规MRI表现基本正常;而此时细胞外水分减少,组织内水分子弥散强度下降,ADC值降低,在DWI图像上呈高信号;另外由于细胞外水向细胞内转移,可能导致细胞膜向外弯曲度增加,白质纤维束间空间减少,限制了垂直于神经纤维方向上的水分子弥散,引起了弥散的各向异性的增加,FA值增高。Werring等对5例急性期脑梗死患者的研究发现,患者脑梗死区ADC、FA值显著降低,同侧大脑脚和脑桥处皮质脊髓束ADC、FA值显著降低。本组研究中14例急性期患者患侧较健侧ADC及FA值均明显降低,与Werring等研究结果一致。FA值降低,推测主要是因为细胞结构破坏,导致组织微观结构正常顺序丧失,从而使各向异性显著降低。而随着脑梗死的进一步发展,血管内皮细胞损伤,细胞通透性增加,细胞间隙水分聚积导致血管源性脑水肿,水分子弥散能力进一步下降,ADC值进一步降低。本组14例亚急性期病例常规MRI、DTI显示脑梗死病灶,FA值均明显降低,与国内外研究结果一致,而ADC值7例降低,4例正常,3例增高,分析可能为脑梗死亚急性期逐渐形成血管源性脑水肿,组织结构被破坏,水分子弥散程度逐渐增大,ADC值逐渐接近正常甚至增高。而由于脑组织的结构破坏,各向异性逐渐消失,FA值呈持续性降低。本组8例慢性期患者,ADC均增高、FA值显著降低,作者认为在慢性期,随着限制水弥