3D pCASL不同標(biāo)記后延遲時(shí)間評(píng)估急性缺血性腦卒中缺血半暗帶體積時(shí)相對(duì)腦血流量閾值的選擇

黃川勝，鄭召龍，李芹，謝福才，陳永升，于海童，牛慶亮

1 山東中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，濟(jì)南 250014；2 濰坊市中醫(yī)院影像中心；3 山東第二醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院；4 濰坊市第二人民醫(yī)院影像科

缺血半暗帶是指急性缺血性腦卒中（AIS）發(fā)生后，圍繞在不可恢復(fù)的梗死區(qū)周?chē)牡凸嘧^(qū)，若不及時(shí)進(jìn)行有效干預(yù)，缺血半暗帶可進(jìn)展為梗死，嚴(yán)重影響患者預(yù)后。因此，準(zhǔn)確評(píng)估并挽救缺血半暗帶是AIS 治療的關(guān)鍵。目前評(píng)估缺血半暗帶主要通過(guò)CT 灌注成像或動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)—磁共振灌注成像（DSC-PWI）技術(shù)，采用低灌注區(qū)與梗死核心之間不匹配的方法進(jìn)行定量評(píng)估［1］。CT 灌注成像能夠快速評(píng)估腦血流灌注情況以及缺血半暗帶，但存在輻射損傷，不適合孕婦及短時(shí)間內(nèi)需要多次檢查的患者；CT 灌注成像和DSC-PWI 需要注入對(duì)比劑，不能用于對(duì)比劑過(guò)敏及肝腎功能不全的患者［2-3］。三維偽連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記（3D pCASL）通過(guò)磁性標(biāo)記動(dòng)脈血液中擴(kuò)散的水質(zhì)子實(shí)現(xiàn)灌注成像，可避免有創(chuàng)靜脈通道建立及對(duì)比劑應(yīng)用禁忌的限制［4-5］。研究顯示，3D pCASL 設(shè)定腦血流量（CBF）閾值為＜20 mL/（100 g·min）時(shí)，可較準(zhǔn)確地定量評(píng)估缺血半暗帶［6］。另有研究評(píng)估3D pCASL 不同標(biāo)記后延遲時(shí)間（PLD）定量缺血半暗帶，建議使用長(zhǎng)PLD（2 500 ms）定量評(píng)估缺血半暗帶［7］。然而，同時(shí)分析PLD和CBF閾值對(duì)缺血半暗帶定量評(píng)估的影響尚未見(jiàn)有報(bào)道。在臨床實(shí)踐中，常規(guī)聯(lián)合1 525 ms 和2 525 ms 的PLD 動(dòng)態(tài)評(píng)估AIS 患者的腦灌注情況，以明確側(cè)支代償能力。使用不同PLD 的3D pCASL定量評(píng)估缺血半暗帶時(shí)，必須選擇正確的CBF 閾值，才能準(zhǔn)確評(píng)估缺血半暗帶。F-stroke是一款用于缺血型卒中影像學(xué)自動(dòng)分析的圖像處理軟件，該軟件內(nèi)設(shè)置3D pCASL 相對(duì)腦血流量（rCBF）＜30%、40%、50%的閾值，可應(yīng)用于臨床定量評(píng)估缺血半暗帶。本研究以DSC-PWI 測(cè)量的缺血半暗帶作為參考標(biāo)準(zhǔn)，觀察PLD 分別為1 525、2 525 ms 時(shí)3D pCASL 定量評(píng)估缺血半暗帶的rCBF 閾值（＜30%、＜40%、＜50%）的選擇。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019 年1 月—2023 年7 月在濰坊市中醫(yī)院接受MRI常規(guī)序列成像、3D pCASL及DSC-PWI 成像的136 例AIS 患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥18 歲；根據(jù)入院時(shí)癥狀、體征和影像學(xué)檢查確診為AIS；最后一次癥狀發(fā)作至MRI掃描時(shí)間＜24 h；急性前循環(huán)大血管閉塞；DSC-PWI 上存在低灌注區(qū)與梗死核心不匹配，即缺血半暗帶。排除標(biāo)準(zhǔn)：雙側(cè)新發(fā)腦梗死；3D pCASL 或DSC-PWI 數(shù)據(jù)后處理失敗；腦梗死合并滲血；圖像偽影嚴(yán)重，無(wú)法進(jìn)行診斷。共納入符合上述標(biāo)準(zhǔn)的患者42 例，男31 例、女11 例，年齡（59.26 ± 13.03）歲，最后一次癥狀發(fā)作至MRI 掃描時(shí)間為10.25（4.00，17.25）h，3D-TOF-MRA 顯示大腦中動(dòng)脈閉塞25 例，頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞11 例，大腦前動(dòng)脈閉塞1 例，大腦中動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈同時(shí)閉塞5 例。本研究經(jīng)濰坊市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)（批號(hào)：2023YX040）。

1.2 AIS缺血半暗帶體積評(píng)估方法

1.2.1 MRI 檢查方法 采用3.0 T MRI 系統(tǒng)（Discovery 750W，GE Healthcare），21 通道相控陣頭頸聯(lián)合線圈。依次進(jìn)行T2Flair序列、DWI序列、3D-TOFMRA 序列、3D pcASL 序列和DSC-PWI 序列掃描。常規(guī)序列參數(shù)：①T2Flair：TR 10 000 ms，TE 140 ms，F(xiàn)OV 24 cm，層厚5 mm，層數(shù)20；②DWI：TR 4 362 ms，TE 78.1 ms，F(xiàn)OV 24 cm，層厚5 mm，b值1 000 s/mm2，層數(shù)20。3D pCASL 序列掃描參數(shù)：TR 4 640 ms（PLD=1 525 ms）或5 335 ms（PLD=2 525 ms），TE 10.7 ms，F(xiàn)OV 24 cm，層厚4 mm，層數(shù)36，采集時(shí)間4 min 29 s（PLD=1 525 ms）或5 min 10 s（PLD=2 525 ms）。DSC-PWI 成像參數(shù)：TR 1 200 ms，TE 16.7 ms，F(xiàn)OV 24 cm，層厚5 mm，層數(shù)20，掃描時(shí)間1 min。高壓注射器團(tuán)注釓對(duì)比劑（釓特酸葡胺注射液，恒瑞醫(yī)藥），速率4 mL/s，劑量0.2 mL/kg。

1.2.2 圖像處理方法 使用F-stroke 影像處理軟件（版本V1.0.22，上海腦璽智能科技有限公司）快速處理灌注和彌散影像。F-stroke 軟件以大腦前中后動(dòng)脈供血區(qū)作為模板，區(qū)域標(biāo)注DWI 數(shù)據(jù)，生成ADC 參數(shù)圖，將ADC 圖予以閾值處理，自動(dòng)計(jì)算ADC＜620 × 10-6mm2/s 閾值部分的體積（梗死核心體積）。將DSC-PWI 影像數(shù)據(jù)輸入F-stroke 軟件后，系統(tǒng)自動(dòng)確定動(dòng)脈，通過(guò)反卷積算法，應(yīng)用動(dòng)脈輸入函數(shù)方法，生成DSC-PWI 剩余函數(shù)達(dá)峰時(shí)間（Tmax）＞6 s的腦組織低灌注體積。以腦組織低灌注體積減去梗死核心體積，即為DSC-PWI 的缺血半暗帶體積。將1 525 ms 和2 525 ms PLD 的3D pCASL 影像數(shù)據(jù)分別輸入F-stroke 軟件，F(xiàn)-stroke 軟件可識(shí)別缺血病灶，并以對(duì)側(cè)鏡像區(qū)健康組織作為對(duì)照，計(jì)算對(duì)側(cè)鏡像區(qū)健康組織平均像素的CBF 值，將對(duì)側(cè)鏡像區(qū)健康組織平均像素30%、40%、50%的CBF 作為閾值，自動(dòng)生成小于對(duì)側(cè)鏡像區(qū)健康組織平均像素相應(yīng)閾值的低灌注體積。分別用2 個(gè)PLD 時(shí)rCBF＜30%、＜40%、＜50%的低灌注體積減去梗死核心體積，即為3D pCASL的缺血半暗帶體積。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS25.0 和GraphPad Prism8.0 統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料采用Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以±s表示，不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以M（P25，P75）表示。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）分析3D pCASL 與DSC-PWI 間定量評(píng)估缺血半暗帶的一致性，0～0.40為較低一致，0.41～0.60 為中度一致，0.61～0.80 為基本一致，0.81～1.00 為顯著一致。缺血半暗帶體積之間的差異性分析采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DSC-PWI 和3D pCASL PLD 獲得的缺血半暗帶體積 DSC-PWI 上Tmax＞6 s 的缺血半暗帶體積為48.05（17.38，104.55）mL；3D pCASL PLD為1 525 ms時(shí)，rCBF＜30%、＜40%、＜50%的缺血半暗帶體積分別為-4.05（-18.43，-1.00）、17.60（-1.53，56.03）、74.40（42.53，126.03）mL；3D pCASL PLD為2 525 ms時(shí)，rCBF＜30%、＜40%、＜50%的缺血半暗帶體積分別為-9.45（-23.38，-1.90）、-2.35（-18.43，4.65）、19.50（-5.60，51.05）mL。

2.2 3D pCASL 與DSC-PWI 缺血半暗帶體積的一致性分析結(jié)果 3D pCASL PLD 為1 525 ms時(shí)，rCBF＜40%、＜50%的缺血半暗帶體積與DSC-PWI Tmax＞6 s的缺血半暗帶體積具有一致性（ICC=0.595，95%CI為0.247～0.782，P＜0.01；ICC=0.791，95%CI為0.612～0.888，P＜0.01），而rCBF＜30%的缺血半暗帶體積與DSC-PWI Tmax＞6 s 的缺血半暗帶體積無(wú)一致性（P＞0.05）。3D pCASL PLD 為2 525 ms 時(shí)，rCBF＜50%的缺血半暗帶體積與DSC-PWI Tmax＞6 s的缺血半暗帶體積具有一致性（ICC=0.577，95%CI為0.213～0.773，P＜0.01），而rCBF＜30%、＜40%的缺血半暗帶體積與DSC-PWI Tmax＞6 s 的缺血半暗帶體積不具有一致性（P＞0.05）。進(jìn)一步對(duì)1 525 ms時(shí)rCBF＜40%與2 525 ms 時(shí)rCBF＜50%缺血半暗帶體積的差異性進(jìn)行分析，結(jié)果顯示PLD=1 525 ms 時(shí)rCBF＜40%的缺血半暗帶體積17.60（-1.53，56.03）mL 與PLD=2 525 ms 時(shí)rCBF＜50%的缺血半暗帶體積19.50（-5.60，51.05）mL 比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.613）。

3 討論

挽救缺血半暗帶是AIS 治療的關(guān)鍵，準(zhǔn)確識(shí)別、定量評(píng)估缺血半暗帶在AIS 患者的個(gè)性化管理中起重要作用，有助于調(diào)整治療時(shí)間窗，為患者選擇更合適的治療方案。目前，3D pCASL定量評(píng)估缺血半暗帶的最佳PLD尚未形成共識(shí)，其PLD和rCBF閾值的選擇都會(huì)對(duì)AIS 缺血半暗帶的定量評(píng)估產(chǎn)生一定影響，rCBF 閾值隨不同的PLD 而變化，因此，明確3D pCASL 在不同PLD 時(shí)定量評(píng)估缺血半暗帶的最佳rCBF 閾值意義重大。在3D pCASL 中，PLD 是頸內(nèi)動(dòng)脈血液標(biāo)記后流入腦組織進(jìn)行成像的時(shí)間間隔，AIS 血流動(dòng)力學(xué)多變，通常需要多個(gè)PLD 動(dòng)態(tài)評(píng)估患者的腦灌注情況。PLD是3D pCASL的重要參數(shù)，可影響CBF 測(cè)量，不同PLD 測(cè)量的CBF 值有所不同，AIS 因動(dòng)脈閉塞及代償側(cè)支的復(fù)雜性，長(zhǎng)PLD 的CBF 比短PLD 高，以不同PLD 定量評(píng)估缺血半暗帶時(shí)，必須考慮CBF 因素，才能準(zhǔn)確評(píng)估缺血半暗帶［8］。LYU 等［7］使用自主研發(fā)的3D pCASL 定量評(píng)估缺血半暗帶的軟件，發(fā)現(xiàn)rCBF閾值在＜60%時(shí)，長(zhǎng)PLD（2 500 ms）評(píng)估缺血半暗帶更準(zhǔn)確。本研究結(jié)果顯示，PLD 為1 525 ms 時(shí)，rCBF＜50%是評(píng)估缺血半暗帶的最佳閾值。不同PLD 的不同CBF，導(dǎo)致不同PLD 時(shí)3D pCASL 定量評(píng)估缺血半暗帶的最佳rCBF 閾值不同。ZHANG 等［9］研究顯示，3D pCASL在不同PLD 時(shí)測(cè)量的CBF 不同，長(zhǎng)PLD（2 025 ms）的CBF 顯著高于短PLD（1 525 ms）。因此，使用3D pCASL 定量評(píng)估缺血半暗帶時(shí)，需要在不同PLD 下選擇最佳rCBF閾值。

以不同ASL 技術(shù)定量評(píng)估缺血半暗帶時(shí)，其rCBF 閾值可不相同。BIVARD 等［10］使用脈沖式ASL（PASL）評(píng)估缺血半暗帶，表明rCBF＜40%最為可靠。本研究使用3D pCASL 測(cè)量缺血半暗帶，結(jié)果顯示rCBF＜50%是最佳閾值。3D pCASL 與PASL 的不同主要表現(xiàn)為：①3D pCASL 相對(duì)于PASL 的信噪比高；②PASL 射頻脈沖的反轉(zhuǎn)效率高于3D pCASL，動(dòng)脈通過(guò)時(shí)間（ATT）相對(duì)較短；③3D pCASL 因非共振效應(yīng)的敏感性可導(dǎo)致明顯的局部低灌注［11］。另外，PASL 與3D pCASL 之間的有效PLD 差異以及PLD 與ATT 的不匹配，導(dǎo)致PASL 測(cè)量的CBF更高［12］。

使用3D pCASL 相對(duì)CBF 閾值與絕對(duì)CBF 閾值定量評(píng)估缺血半暗帶時(shí)，可產(chǎn)生不同影響。NIIBO等［6］使用絕對(duì)CBF 閾值測(cè)量缺血半暗帶，結(jié)果顯示短PLD（1 525 ms）時(shí)CBF＜20 mL/（100 g·min）測(cè)量的缺血半暗帶更準(zhǔn)確。絕對(duì)CBF 閾值無(wú)需考慮個(gè)體差異，便于臨床使用；但AIS 患者的病理生理情況以及腦血流動(dòng)力學(xué)并不完全相同；并且在單個(gè)PLD時(shí)，由于ATT 過(guò)長(zhǎng)，動(dòng)脈閉塞末端的CBF 值不可能準(zhǔn)確測(cè)量，絕對(duì)CBF 閾值也許不能準(zhǔn)確測(cè)量缺血半暗帶［13］。本研究使用相對(duì)CBF 閾值定量缺血半暗帶，可避免個(gè)體間年齡和循環(huán)狀態(tài)等固有差異對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，更加準(zhǔn)確。

本研究結(jié)果顯示，3D pCASL在不同PLD時(shí)測(cè)量AIS 的低灌注區(qū)不同：短PLD（1 525 ms）時(shí)，標(biāo)記的血流尚未到達(dá)腦組織，可高估低灌注區(qū)；長(zhǎng)PLD（2 525 ms）時(shí)，標(biāo)記的血流已流入腦組織，雖然信噪比有所下降，但能較為準(zhǔn)確地評(píng)估低灌注區(qū)。AKIYAMA等［14］研究表明，AIS 由于錯(cuò)綜復(fù)雜的側(cè)支以及血流延遲，短PLD（1 500 ms）的低灌注區(qū)可在長(zhǎng)PLD（2 500 ms）時(shí)有所改善。短PLD 主要反映腦灌注的行為特征，而長(zhǎng)PLD 則反映最終的腦灌注狀態(tài)，用于明確腦血管儲(chǔ)備和側(cè)支代償能力［15］。

3D pCASL可無(wú)創(chuàng)定量腦血流和腦灌注，但其固有的局限性導(dǎo)致臨床應(yīng)用不廣泛。3D pCASL 不能準(zhǔn)確檢出腦白質(zhì)的灌注信號(hào)，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。此外，由于不同研究間3D pCASL 技術(shù)采集信號(hào)的敏感性差異以及ATT 復(fù)雜多變，可導(dǎo)致不同研究間結(jié)果存在不同?？傊?，使用3D pCASL 定量評(píng)估缺血半暗帶時(shí)，由于ATT 的延遲、可變，腦白質(zhì)信號(hào)不佳，不能區(qū)分良性缺血區(qū)與嚴(yán)重低灌注區(qū)等，導(dǎo)致臨床應(yīng)用受限。

綜上所述，在3D pCASL中，1 525 ms和2 525 ms的PLD 均可用于定量評(píng)估缺血半暗帶，并且不同PLD 時(shí)的rCBF 閾值不同：短PLD（1 525 ms）時(shí)需要選擇較高的rCBF 閾值（＜50%），而長(zhǎng)PLD（2 525 ms）的rCBF閾值則高于短PLD（1 525 ms）。本研究存在一定局限性：本研究為單中心小樣本研究，未來(lái)需要基于多中心的更大人群進(jìn)行研究和驗(yàn)證；本研究只使用2 個(gè)PLDs（1 525 ms 和2 525 ms）及3 個(gè)rCBF 閾值（30%、40%、50%）進(jìn)行分析，將來(lái)需要對(duì)多個(gè)PLDs 及rCBF 閾值進(jìn)行研究，以進(jìn)一步明確不同PLD 時(shí)3D pCASL 定量缺血半暗帶的rCBF 閾值選擇。目前，定量3D pCASL 和DSC-PWI 影像數(shù)據(jù)的商業(yè)軟件眾多，其技術(shù)原理及算法各異，本研究使用F-stroke軟件進(jìn)行分析，當(dāng)應(yīng)用其他軟件進(jìn)行后處理時(shí)，結(jié)果也許不同。當(dāng)前，3D pCASL 定量缺血半暗帶的后處理軟件閾值設(shè)置較少，導(dǎo)致臨床應(yīng)用受限，研發(fā)閾值更多的定量軟件，在臨床實(shí)踐中，明確不同PLD 時(shí)3D pCASL 定量缺血半暗帶的最佳rCBF 閾值至關(guān)重要。