PWI在腦缺血性疾病中的臨床應(yīng)用

1、.1 PWI在腦缺血性疾病中的臨床應(yīng)用 .2 灌注（Perfusion） 人腦正常的神經(jīng)生理和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)要 求以一定的血流灌注為基礎(chǔ)，灌注是指血 流通過(guò)毛細(xì)血管網(wǎng)，將攜帶的氧和營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)輸送給組織細(xì)胞的重要功能，一般等同 于血流過(guò)程，是以流動(dòng)效應(yīng)為基礎(chǔ)的，存 在于正常組織和疾病狀態(tài)，毛細(xì)血管中的 血液流動(dòng)使灌注成像成為可能。 .3 磁共振灌注加權(quán)成像（PWI） lPWI是一種反映組織微血管分布和血流灌注情況的 MR功能成像技術(shù)。 l1988年Villringer等首先報(bào)道了MR血流灌注成像在 腦部的應(yīng)用。 l具有時(shí)間分辨率（小于2s即可包括全腦）和空間 分辨率高，操作簡(jiǎn)單，無(wú)放射性，可以在短

2、時(shí)間 內(nèi)重復(fù)進(jìn)行，具有良好的臨床應(yīng)用前景。 l與CT灌注不同的是T2WI效應(yīng)可導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度的減 弱因而無(wú)法提供定量數(shù)據(jù)。 .4 PWI常用序列 lT2*加權(quán)磁敏感動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像 （dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSCDSC） lT1加權(quán)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（dynamic contrast enhancement，DCEDCE) l動(dòng)脈自旋標(biāo)記增強(qiáng)磁共振成像（arterial spin labeling，ASLASL） .5 PWI常用序列： DSC、DCE l前兩種技術(shù)（ DSC、DCE ）系通過(guò)靜脈團(tuán)注對(duì) 比劑使局部毛

3、細(xì)血管內(nèi)磁敏感性增加致局部磁 場(chǎng)不均勻，質(zhì)子自旋去相位，引起T2、 T2*或T1 值的明顯縮短，獲得一系列動(dòng)態(tài)影像，通過(guò)定 量指標(biāo)反映局部灌注情況。 l因?yàn)樾枰⑸渫庠葱詫?duì)比劑，DSC、DCE對(duì)于不 能配合的病人或難以靜脈注射的患者有一定的 局限性。 .6 PWI常用序列：ASL lASL則無(wú)需注射外源性對(duì)比劑，而是以動(dòng) 脈血內(nèi)氫質(zhì)子為內(nèi)源性示蹤劑并對(duì)其進(jìn)行 標(biāo)記的無(wú)創(chuàng)性灌注成像方法。 l由于不需注射對(duì)比劑，安全無(wú)創(chuàng)，更適應(yīng) 于兒童及不能配合的受試者。因而有著較 強(qiáng)的臨床應(yīng)用潛力。 lASL僅可準(zhǔn)確量化CBF，并具有良好的重復(fù) 性。 .7 PWI常用序列 lDSC和ASL主要應(yīng)用于腦部灌注。

4、l而體部器官灌注成像則以DCE和ASL為 主。 .8 DSC基本原理 l腦組織信號(hào)下降幅度與血管內(nèi) 造影劑濃度成正比,反應(yīng)腦組 織的血液動(dòng)力學(xué)狀態(tài) l正常腦組織由于BBB的存在， Gd-DTPA不能通過(guò)毛細(xì)血管網(wǎng) 進(jìn)入腦組織間隙，不影響組織 的T1時(shí)間，因此不產(chǎn)生T1增強(qiáng) 效應(yīng)。 .9 DSC基本方法 l靜脈團(tuán)注對(duì)比劑后，當(dāng)對(duì)比劑第一次通過(guò)受檢組織 之前、之中和之后，采用快速掃描序列（EPI）進(jìn)行連續(xù) 的多層面多次成像，從而獲得一系列動(dòng)態(tài)的掃描圖像。 l對(duì)比劑第一次通過(guò)期間，主要存在于血管內(nèi)，血管 外極少，血管內(nèi)外濃度梯度最大，信號(hào)的變化受彌散因素 影響小，故能反應(yīng)組織的血液灌注情況。根據(jù)造影

5、劑第一 次通過(guò)局部腦組織引起的信號(hào)強(qiáng)度變化和時(shí)間的關(guān)系，可 以繪制信號(hào)強(qiáng)度時(shí)間曲線，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度時(shí)間曲線可 獲得部分的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的相對(duì)值，并可通過(guò)工作站制 成各種血流動(dòng)指標(biāo)圖像。 .10 主要參數(shù) l腦血容量（腦血容量（CBVCBV） l腦血流量（腦血流量（CBFCBF） l平均通過(guò)時(shí)間（平均通過(guò)時(shí)間（MTTMTT） l達(dá)峰時(shí)間（達(dá)峰時(shí)間（TTPTTP） .11 灌注成像的理論基礎(chǔ) l核醫(yī)學(xué)的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容 積定律（central volume principle) MTT=CBV/CBF .12 DSC主要參數(shù) CBV計(jì)算 tCv()d - CBV= Ca()d - MTT

6、計(jì)算 CBV MTT CBF CBF計(jì)算： t Cv(t)= FCa()R(t)d 0 Cv(t)體素對(duì)比劑濃度 FCBF Ca()動(dòng)脈流入函數(shù) .13 腦血容量（CBV) 腦血容量（cerebral blood volume ,CBV) 指單位時(shí)間內(nèi)一定腦組織 的血容量，根據(jù)時(shí)間信號(hào)曲線下方封閉 的面積計(jì)算得出。CBV=KR2*（t）dt 。 正常為4060ml/（100gmin）。一般來(lái) 說(shuō)，rCBV 僅包括微脈管(直徑小于0.3mm 的微血管)系統(tǒng)，如小動(dòng)脈、毛細(xì)血管和 小靜脈。 .14 腦血流量（CBF) 腦血流量（cerebral blood flow,CBF) 指在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)一

7、定量腦組織血管結(jié) 構(gòu)的血流量，CBF越小，意味著腦組織的 血流量越低。 .15 達(dá)峰時(shí)間（TTP） 達(dá)峰時(shí)間 (time to peak，TTP）指在 時(shí)間信號(hào)曲線上從對(duì)比劑開始出現(xiàn)到對(duì)比 劑濃度達(dá)到峰值的時(shí)間。TTP值越大，意 味著最大對(duì)比劑團(tuán)峰到達(dá)腦組織的時(shí)間越 晚。 .16 平均通過(guò)時(shí)間（MTT) l平均通過(guò)時(shí)間（ mean transit time,MTT) 指血液流經(jīng)血管結(jié)構(gòu)時(shí),包括動(dòng)脈、毛細(xì)血管、 靜脈，所經(jīng)過(guò)的路徑不同，其通過(guò)時(shí)間也不同， 因此用平均通過(guò)時(shí)間表示，主要反映的是對(duì)比 劑通過(guò)毛細(xì)血管的時(shí)間（血液由動(dòng)脈流入至靜 脈流出的時(shí)間）。該值大，說(shuō)明微循環(huán)不暢。 l它通常以秒為單

8、位或以 rCBV 與 rCBF 之 比的形式給出，即MTT=rCBV/rCBF。 .17 rCBV與rCBF l血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)由信號(hào)-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)換成相 對(duì)的對(duì)比劑濃度-時(shí)間曲線而獲得，故其為局部 組織灌注的相對(duì)值,實(shí)際工作中多采用相對(duì)相對(duì) CBVCBV(relative CBV，rCBV)、相對(duì)相對(duì)CBFCBF(relative CBF，rCBF)； lCBV、CBF容易受到MR掃描儀、團(tuán)注對(duì)比劑 量和速率、成像序列和參數(shù)、受檢者的血容量 和心排血量等因素影響，因此不同個(gè)體間的血 流動(dòng)力學(xué)參數(shù)不能直接比較 。 .18 PWI操作 經(jīng)靜脈快速注入對(duì)比劑后進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描 在圖像工作站作圖像后處理，對(duì)

9、動(dòng)態(tài)CT或MR圖像進(jìn)行分析并計(jì)算腦血流動(dòng)力學(xué)的 有關(guān)參數(shù)圖 根據(jù)色階分別形成4種參數(shù)的彩圖 MR約90-100秒完成掃描 .19 磁共振灌注參數(shù)圖與對(duì)應(yīng)的時(shí)間-信號(hào)曲線 .20 CBF 腦血流量 CBV 腦血容量 MTT 平均通過(guò)時(shí)間 DWI A：DWI示急性左側(cè)額葉半卵圓中心腦梗死，圖中紅色圓圈為在病灶邊緣和對(duì)側(cè) 相同位置放置的感興趣區(qū)；B：CBF圖；C：CBV圖；D：MTT圖；E：MRA圖； F：PWI曲線圖，圖中黃色曲線為該層面內(nèi)平均灌注曲線圖，粉色曲線為左側(cè)額葉 半卵圓中心病灶旁感興趣區(qū)內(nèi)的灌注曲線，白色曲線為對(duì)側(cè)相同位置感興趣區(qū)內(nèi) 的灌注曲線 .21 正常灌注MR表現(xiàn) CBV圖 -皮

10、層基底節(jié) 白 質(zhì) -高信號(hào)代表CBV增加，低信號(hào) CBV降低 MTT圖 白質(zhì)基底節(jié)皮層 高信號(hào)MTT延長(zhǎng)，低信號(hào) MTT較短或MTT消失 .22 PWI在腦缺血性疾病的臨床應(yīng)用 lPWI在腦缺血性疾病，尤其是缺血半暗帶的確定 上的應(yīng)用價(jià)值已得到公認(rèn)。 l而在腦腫瘤診斷中的應(yīng)用也逐漸得到認(rèn)可 .23 l對(duì)TIA的診斷 l對(duì)缺血半暗帶的診斷 l對(duì)急性卒中的診斷 一、PWI在腦缺血性疾病的應(yīng)用 .24 一、對(duì)TIA的診斷 l2002年定義（ 美國(guó) TIA 工作組）：由于局灶性腦或視 網(wǎng)膜缺血造成的短暫的神經(jīng)功能缺損的發(fā)作，臨床癥狀典型 的持續(xù)小于1h，無(wú)任何腦梗死證據(jù)。然而，即使在癥狀持續(xù) 時(shí)間1h

11、 的 TIA 患者中，仍有33.6% DWI顯示異常信號(hào)。 l2009年定義（ 美國(guó)卒中協(xié)會(huì)）：“腦、脊髓或視網(wǎng)膜 局灶性缺血所致的、不伴急性梗死的短暫性神經(jīng)功能障礙”。 這一定義以有無(wú)梗死為鑒別診斷 TIA 與腦梗死的唯一依據(jù)， 而不考慮癥狀持續(xù)時(shí)間。 .25 一、對(duì)TIA的診斷 l從CBF變化過(guò)程看，腦血流的下降到急性腦梗死的發(fā)生 經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)期： l由于腦灌注壓下降引起的腦局部血流動(dòng)力學(xué)異常改變； l腦循環(huán)儲(chǔ)備力失代償性低灌注所造成的神經(jīng)元功能改 變； l最后，由于CBF下降超過(guò)腦代謝儲(chǔ)備力才發(fā)生不可逆轉(zhuǎn) 的神經(jīng)元形態(tài)學(xué)改變，即腦梗死。 l前2個(gè)時(shí)期稱為腦梗死前期，腦梗死前期， TIA

12、屬此期。腦血管病 常有較長(zhǎng)的潛伏期，而TIA以及臨床出現(xiàn)的異常征象是一個(gè) 十分明顯的預(yù)警信號(hào)。 .26 一、對(duì)TIA的診斷 約50%TIA患者在發(fā)病12h內(nèi)的PWI上存在 異常灌注區(qū)，主要為： TTP延長(zhǎng)：主要原因是血流速度慢和側(cè)支 循環(huán)供血。 MTT延長(zhǎng)：提示腦灌注壓降低，腦灌注儲(chǔ) 備受損； 若CBV、CBF明顯減少，提示組織灌注 不足；CBV增加或接近正常，提示側(cè)支 循環(huán)形成。 .27 41名臨床診斷為TIA患者的DWI與PWI 參考DWI和PWI在短暫性腦缺血診斷中的應(yīng)用馮曉源 .28 DWI與PWI聯(lián)合應(yīng)用將可能對(duì)TIA進(jìn)行科學(xué)分 類判斷預(yù)后 所研究的41名TIA患者分為三類 一組一組

13、 PWIPWI（+ +），），DWIDWI（- -） 二組二組 PWIPWI（+ +），），DWIDWI（+ +），隨訪（），隨訪（- -） 三組三組 PWIPWI（+ +），），DWIDWI（+ +） 一二組預(yù)后良好； 三組實(shí)際是臨床表現(xiàn)為TIA的小灶腦梗死 參考DWI和PWI在短暫性腦缺血診斷中的應(yīng)用馮曉源 .29 .30 .31 DWI ADCMTT CBV 女性，74歲，突發(fā)頭暈，言語(yǔ)不利，小時(shí)回復(fù)右側(cè)肢體活動(dòng)不利近1小時(shí)恢復(fù) .32 一、對(duì)TIA的診斷 lTIA后1月內(nèi)發(fā)生梗死者占4-8%，有10-30%的TIA患 者在90天內(nèi)發(fā)展為卒中（特別是指48小時(shí)內(nèi)）。 lDWI和PWI聯(lián)合

14、能進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)短暫性神經(jīng)功能障礙 的患者的腦缺血或灌注異常，MTT圖像能發(fā)現(xiàn)TIA 患者中32%的在常規(guī)MRI或DWI圖像上沒有發(fā)現(xiàn)的病 灶，對(duì)于TIA患者的治療及預(yù)后的評(píng)價(jià)都起了重要 的作用。 .33 二、對(duì)IP的診斷 急性缺血性腦梗死 l腦缺血由中央的梗死核心區(qū)、 缺血半暗帶（ischemic penumbra， IP）、血流減少區(qū)構(gòu)成。 l梗死核心區(qū)：不可逆損傷組織。 lIP：神經(jīng)元電生理活動(dòng)停止，側(cè)支供血僅 能維持細(xì)胞膜穩(wěn)定，長(zhǎng)期低灌注終將導(dǎo)致 梗死，溶栓治療的主要目的是恢復(fù)IP的血 供。 .34 1981年，英科學(xué)家Astrup等提出“缺血半暗帶”概念，將急性缺血腦組織分三個(gè)區(qū)域： 核

15、心壞死區(qū)、環(huán)繞其周邊有缺血壞死危險(xiǎn)區(qū)（即經(jīng)典半暗帶）、外周低灌注區(qū)。 認(rèn)為急性缺血卒，IP是治療靶點(diǎn)，這部分瀕臨死亡的腦組織如及時(shí)救治，恢復(fù)血 液灌注即可康復(fù)；若較長(zhǎng)時(shí)間得不到血液灌注就會(huì)進(jìn)展形成腦梗死。要挽救這部 分組織，應(yīng)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，即治療時(shí)間窗。 半暗帶半暗帶 梗死梗死 良性灌注不足良性灌注不足 理論上的理論上的IP概念概念 .35 1999-2008年隨著MRI技術(shù)而出現(xiàn)：擴(kuò)散與灌注成像不匹配模型。MR模式- PWI和DWI匹配。 近年研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)不匹配模型（即PWI與DWI均異常為梗死核心，其不匹配區(qū) 為IP）并不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)IP范圍。原因是： DWI異常既有不可逆損傷，還有部

16、分可逆損傷易高估梗死核心 PWI異常區(qū)包括良性血流減少區(qū)會(huì)導(dǎo)致高估IP。 DWI異常 PWI異常 半暗帶 MR模型模型 .36 2003年，國(guó)外學(xué)者提出新的腦缺血演變模式，分4個(gè)區(qū)：中 心梗死區(qū)、擴(kuò)散異常區(qū)、灌注異常區(qū)和最外層良性血供減少區(qū)。 基于新模型，卒中神經(jīng)影像學(xué)半暗帶模式已被更新為包括擴(kuò)散與 灌注不匹配的區(qū)域，減去良性血流減少區(qū)域，加上最初擴(kuò)散異常 的部分區(qū)域 。 新新mismatch模型模型 .37 北京協(xié)和醫(yī)院李舜偉教授指出，腦梗死灶周圍一般會(huì)形成一個(gè)“缺血 半暗帶”，其中有大量處于休眠狀態(tài)或半休眠狀態(tài)的腦細(xì)胞，這些細(xì) 胞僅能維持自身形態(tài)完整，由于缺少能量供應(yīng),無(wú)法行使原正常功能。

17、 一般認(rèn)為，“半暗帶”自缺血后1h會(huì)出現(xiàn)，通常可持續(xù)6-24h左右,有很 少一部分者在數(shù)天之后仍可檢測(cè)到半暗帶存在，醫(yī)學(xué)上就提出了“時(shí) 間窗”的概念。 在該時(shí)間內(nèi)經(jīng)有效治療，可使原栓塞的腦動(dòng)脈重新通暢或建立新側(cè)枝 循環(huán)，使原處于缺血狀態(tài)的腦細(xì)胞恢復(fù)血流,并 逐漸恢復(fù)正常神經(jīng)功能。 但盡管缺血半暗帶診斷新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但如何更準(zhǔn)確界定半暗帶范 圍仍需要進(jìn)一步研究。 .38 近期文獻(xiàn)認(rèn)為，PWI/DWI異常表現(xiàn)主要有以下幾種： 1、PWIDWI發(fā)生率49%-70%，提示大血管及分支阻塞，以往通常認(rèn)為PWI/DWI不匹 配1.2適合溶栓治療，近年有學(xué)者建議擴(kuò)大為1.8-2.6效果更好。 2、PWI=

18、DWI，此型患者無(wú)IP，不適合溶栓。 3、PWI DWI提示缺血區(qū)血管部分或完全再通，不需進(jìn)行溶栓。 4、DWI異常，而PWI正常：DWI示有小梗塞灶，而PWI無(wú)明顯低灌注區(qū)，這是由單支小 動(dòng)脈分支閉塞或者亞臨床小梗死灶。 5、PWI異常，而DWI正常：僅表現(xiàn)灌注異常，為一過(guò)性腦缺血，血管再通治療預(yù)后好。 6、PWI和DWI均正常，見于TIA。 7、PWI或DWI異常100ml,為惡性腦缺血，預(yù)后差，若溶栓則100%發(fā)生再灌注出血。 （王佩佩等，中華老年心腦血管病雜志 2014.4） MRI：PWI與 DWI 的匹配關(guān)系與“缺血半暗帶” .39 對(duì)缺血半暗帶的診斷對(duì)缺血半暗帶的診斷 l彌散與灌

19、注錯(cuò)配的區(qū)域被考慮為缺血半暗帶的MRI的 表現(xiàn)，并且為醫(yī)生提供了有關(guān)梗死灶進(jìn)展的預(yù)測(cè)信息。在 檢測(cè)缺血半暗帶時(shí)，PWI和DWI之間的區(qū)別可提供值得信賴 的信息。 l當(dāng)2個(gè)區(qū)域信號(hào)匹配時(shí)，則沒有缺血半暗帶。 l當(dāng)DWI高信號(hào)區(qū)域大于MRP高信號(hào)區(qū)域時(shí)，存在缺血 半暗帶區(qū)域，可能從再灌注治療中獲益彌散/灌注的有效 性被許多研究所支持，也表明了有彌散與灌注錯(cuò)配區(qū)域的 患者更易發(fā)生腦梗死的進(jìn)展，這些患者也更容易從靜脈溶 栓或血管內(nèi)治療中獲益。 二、對(duì)IP的診斷 .40 DWI與PWI的不匹配模型 DWI MTT CBV .41 DWI與PWI無(wú)無(wú)不匹配，無(wú)無(wú)半暗帶 左側(cè)肢體無(wú)力一天 .42 發(fā)病3.5

20、小時(shí) rtPA溶栓治療后24h DWI T2WI DWI T2WI MR-PWI .43 前一例病人溶栓治療前后對(duì)照 pre post .44 病人治療前一側(cè)輕癱，感覺障礙，血管造影發(fā)現(xiàn)右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉 塞。治療前DWI與PWI明顯不匹配區(qū)，而DWI僅見小的病灶，PWI 右側(cè)半球灌注異常（TTP延長(zhǎng)）。經(jīng)動(dòng)脈內(nèi)溶栓治療，血管再通。 PWI見灌注異常消失，而DWI小病灶依然沒變化。 .45 DWI序列上顯示一個(gè) 右側(cè)大腦中動(dòng)脈供血 區(qū)的廣泛的擴(kuò)散受限 基底節(jié)同時(shí)受累 灌注成像病變范圍與 DWI一致，說(shuō)明病變 屬于壞死組織，溶栓 治療是不需要的 DWI=PWI 無(wú)無(wú)缺血半暗帶 .46 病人DWI與A

21、CD圖，下面為 灌注成像圖 灌注顯示病變范圍與DWI完全不匹配 幾乎左側(cè)大腦半球都出現(xiàn)灌注異常，也即處于壞死風(fēng)險(xiǎn)中 這是一個(gè)理想的溶栓治療對(duì)象 PWIDWI .47 三、對(duì)急性卒中的診斷 l PWI能發(fā)現(xiàn)早期腦缺血區(qū)及其血液動(dòng) 力學(xué)改變，能在腦缺血后30min即清楚顯示 缺血區(qū)。故目前主要應(yīng)用于急性腦缺血病 人（發(fā)病6小時(shí)以內(nèi)）或超級(jí)性腦缺血病人 （發(fā)病3小時(shí)以內(nèi)）的早期診斷。 lPWI能直觀的反映腦組織中血流量的相 對(duì)多少。 .48 三、對(duì)急性卒中的診斷 lCBV圖：異常低灌注區(qū)多代表梗死核心，即最終 梗死區(qū)； lCBF圖：異常灌注區(qū)代表缺血組織，可提供CBV圖 不能反映的血流動(dòng)力學(xué)改變。 lMTT和TTP圖對(duì)組織低灌注最敏感，可最大范圍 的顯示低灌注區(qū)。 l急性缺血PWI參數(shù)圖異常范圍大小順序： MTTCBFCBV .49 三、對(duì)急性卒中的診斷 l灌注不足：MTT明顯延長(zhǎng)，CBV減少，CBF明 顯減少。 l側(cè)支循環(huán)信息：MTT延長(zhǎng)，CBV增加或尚可。 l血流再灌注信息：MTT縮短或正常，CBV增 加，CBF正?；蜉p度增加。 l過(guò)度灌注信息：CBV與CBF均顯著增加。 .50 三、對(duì)急性卒中的診斷 有研究對(duì)PWI不同參數(shù)對(duì)診斷卒中的敏 感度、特異度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)CBV敏感度、 特異度分別為74%、100%，而CBF、MTT敏感 度