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)記的無創(chuàng)性灌注成像方法。 l由于不需注射對(duì)比劑，安全無創(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平均通過時(shí)間（平均通過時(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 說，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 平均通過時(shí)間（MTT) l平均通過時(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)過的路徑不同，其通過時(shí)間也不同， 因此用平均通過時(shí)間表示，主要反映的是對(duì)比 劑通過毛細(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無無不匹配，無無半暗帶 左側(cè)肢體無力一天 .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，說明病變 屬于壞死組織，溶栓 治療是不需要的 DWI=PWI 無無缺血半暗帶 .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正常或輕度增加。 l過度灌注信息：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