PWI在腦缺血性疾病中臨床應(yīng)用

1、關(guān)于PWI在腦缺血性疾病中的臨床應(yīng)用第1頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四灌注（Perfusion）人腦正常的神經(jīng)生理和高級神經(jīng)活動要求以一定的血流灌注為基礎(chǔ)，灌注是指血流通過毛細血管網(wǎng)，將攜帶的氧和營養(yǎng)物質(zhì)輸送給組織細胞的重要功能，一般等同于血流過程，是以流動效應(yīng)為基礎(chǔ)的，存在于正常組織和疾病狀態(tài)，毛細血管中的血液流動使灌注成像成為可能。第2頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四磁共振灌注加權(quán)成像（PWI）PWI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)。1988年Villringer等首先報道了MR血流灌注成像在腦部的應(yīng)用。具有時間

2、分辨率（小于2s即可包括全腦）和空間分辨率高，操作簡單，無放射性，可以在短時間內(nèi)重復進行，具有良好的臨床應(yīng)用前景。與CT灌注不同的是T2WI效應(yīng)可導致信號強度的減弱因而無法提供定量數(shù)據(jù)。第3頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四PWI常用序列T2*加權(quán)磁敏感動態(tài)增強磁共振成像（dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC）T1加權(quán)動態(tài)增強磁共振成像（dynamic contrast enhancement，DCE)動脈自旋標記增強磁共振成像（arterial spin labeling，ASL）第4頁，共58頁，

3、2022年，5月20日，19點38分，星期四PWI常用序列： DSC、DCE 前兩種技術(shù)（ DSC、DCE ）系通過靜脈團注對比劑使局部毛細血管內(nèi)磁敏感性增加致局部磁場不均勻，質(zhì)子自旋去相位，引起T2、 T2*或T1值的明顯縮短，獲得一系列動態(tài)影像，通過定量指標反映局部灌注情況。因為需要注射外源性對比劑，DSC、DCE對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。第5頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四PWI常用序列：ASLASL則無需注射外源性對比劑，而是以動脈血內(nèi)氫質(zhì)子為內(nèi)源性示蹤劑并對其進行標記的無創(chuàng)性灌注成像方法。由于不需注射對比劑，安全無創(chuàng)，更適應(yīng)于兒童

4、及不能配合的受試者。因而有著較強的臨床應(yīng)用潛力。ASL僅可準確量化CBF，并具有良好的重復性。第6頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四PWI常用序列DSC和ASL主要應(yīng)用于腦部灌注。而體部器官灌注成像則以DCE和ASL為主。第7頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DSC基本原理腦組織信號下降幅度與血管內(nèi)造影劑濃度成正比,反應(yīng)腦組織的血液動力學狀態(tài)正常腦組織由于BBB的存在， Gd-DTPA不能通過毛細血管網(wǎng)進入腦組織間隙，不影響組織的T1時間，因此不產(chǎn)生T1增強效應(yīng)。第8頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DSC基本方法靜脈團注

5、對比劑后，當對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）進行連續(xù)的多層面多次成像，從而獲得一系列動態(tài)的掃描圖像。對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)造影劑第一次通過局部腦組織引起的信號強度變化和時間的關(guān)系，可以繪制信號強度時間曲線，根據(jù)信號強度時間曲線可獲得部分的血流動力學參數(shù)的相對值，并可通過工作站制成各種血流動指標圖像。第9頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四主要參數(shù)腦血容量（CBV）腦血流量（CBF）平均通過時間（MTT）達峰時間（TTP）第10

6、頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四灌注成像的理論基礎(chǔ)核醫(yī)學的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律（central volume principle) MTT=CBV/CBF第11頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DSC主要參數(shù)CBV計算 tCv()d - CBV= Ca()d - MTT計算 CBV MTT CBFCBF計算： t Cv(t)= FCa()R(t)d 0 Cv(t)體素對比劑濃度 FCBF Ca()動脈流入函數(shù)第12頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四腦血容量（CBV) 腦血容量（cerebral blood

7、volume ,CBV) 指單位時間內(nèi)一定腦組織的血容量，根據(jù)時間信號曲線下方封閉的面積計算得出。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)，如小動脈、毛細血管和小靜脈。第13頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四腦血流量（CBF) 腦血流量（cerebral blood flow,CBF)指在單位時間內(nèi)流經(jīng)一定量腦組織血管結(jié)構(gòu)的血流量，CBF越小，意味著腦組織的血流量越低。第14頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四達峰時間（TTP）達峰時間 (time t

8、o peak，TTP）指在時間信號曲線上從對比劑開始出現(xiàn)到對比劑濃度達到峰值的時間。TTP值越大，意味著最大對比劑團峰到達腦組織的時間越晚。第15頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四平均通過時間（MTT) 平均通過時間（ mean transit time,MTT)指血液流經(jīng)血管結(jié)構(gòu)時,包括動脈、毛細血管、靜脈，所經(jīng)過的路徑不同，其通過時間也不同，因此用平均通過時間表示，主要反映的是對比劑通過毛細血管的時間（血液由動脈流入至靜脈流出的時間）。該值大，說明微循環(huán)不暢。它通常以秒為單位或以 rCBV 與 rCBF 之比的形式給出，即MTT=rCBV/rCBF。第16頁，共58

9、頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四rCBV與rCBF血流動力學參數(shù)由信號-時間曲線轉(zhuǎn)換成相對的對比劑濃度-時間曲線而獲得，故其為局部組織灌注的相對值,實際工作中多采用相對CBV(relative CBV，rCBV)、相對CBF(relative CBF，rCBF)；CBV、CBF容易受到MR掃描儀、團注對比劑量和速率、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，因此不同個體間的血流動力學參數(shù)不能直接比較 。第17頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四PWI操作經(jīng)靜脈快速注入對比劑后進行動態(tài)掃描 在圖像工作站作圖像后處理，對動態(tài)CT或MR圖像進行分析并計

10、算腦血流動力學的有關(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秒完成掃描第18頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四磁共振灌注參數(shù)圖與對應(yīng)的時間-信號曲線第19頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四 CBF腦血流量 CBV腦血容量 MTT平均通過時間DWIA：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，白色曲線為對側(cè)相同位置感興趣

11、區(qū)內(nèi)的灌注曲線第20頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四正常灌注MR表現(xiàn)CBV圖-皮層基底節(jié) 白 質(zhì)-高信號代表CBV增加，低信號CBV降低MTT圖白質(zhì)基底節(jié)皮層高信號MTT延長，低信號MTT較短或MTT消失第21頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四PWI在腦缺血性疾病的臨床應(yīng)用PWI在腦缺血性疾病，尤其是缺血半暗帶的確定上的應(yīng)用價值已得到公認。而在腦腫瘤診斷中的應(yīng)用也逐漸得到認可第22頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四對TIA的診斷對缺血半暗帶的診斷對急性卒中的診斷一、PWI在腦缺血性疾病的應(yīng)用第23頁，共58頁，2022年

12、，5月20日，19點38分，星期四一、對TIA的診斷2002年定義（ 美國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)時間1h的TIA患者中，仍有33.6%DWI顯示異常信號。2009年定義（ 美國卒中協(xié)會）：“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)時間。第24頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四一、對TIA的診斷從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個時期：

13、由于腦灌注壓下降引起的腦局部血流動力學異常改變；腦循環(huán)儲備力失代償性低灌注所造成的神經(jīng)元功能改變；最后，由于CBF下降超過腦代謝儲備力才發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)元形態(tài)學改變，即腦梗死。前2個時期稱為腦梗死前期， TIA 屬此期。腦血管病常有較長的潛伏期，而TIA以及臨床出現(xiàn)的異常征象是一個十分明顯的預警信號。第25頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四一、對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：主要原因是血流速度慢和側(cè)支循環(huán)供血。MTT延長：提示腦灌注壓降低，腦灌注儲備受損；若CBV、CBF明顯減少，提示組織灌注不足；CBV增加

14、或接近正常，提示側(cè)支循環(huán)形成。第26頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四41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)用馮曉源第27頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DWI與PWI聯(lián)合應(yīng)用將可能對TIA進行科學分類判斷預后所研究的41名TIA患者分為三類一組 PWI（+），DWI（-）二組 PWI（+），DWI（+），隨訪（-）三組 PWI（+），DWI（+）一二組預后良好；三組實際是臨床表現(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)用馮曉源第28頁，共58頁，2022年，5月20日，19點

15、38分，星期四第29頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四第30頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DWIADCMTTCBV女性，74歲，突發(fā)頭暈，言語不利，小時回復右側(cè)肢體活動不利近1小時恢復第31頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四一、對TIA的診斷TIA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小時內(nèi)）。DWI和PWI聯(lián)合能進一步發(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，對于TIA患者的治療及預

16、后的評價都起了重要的作用。第32頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四二、對IP的診斷急性缺血性腦梗死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。梗死核心區(qū)：不可逆損傷組織。IP：神經(jīng)元電生理活動停止，側(cè)支供血僅能維持細胞膜穩(wěn)定，長期低灌注終將導致梗死，溶栓治療的主要目的是恢復IP的血供。第33頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四1981年，英科學家Astrup等提出“缺血半暗帶”概念，將急性缺血腦組織分三個區(qū)域：核心壞死區(qū)、環(huán)繞其周邊有缺血壞死危險區(qū)（即經(jīng)典半暗帶）、外周低灌注區(qū)。認為急性缺血

17、卒，IP是治療靶點，這部分瀕臨死亡的腦組織如及時救治，恢復血液灌注即可康復；若較長時間得不到血液灌注就會進展形成腦梗死。要挽救這部分組織，應(yīng)在一定時間內(nèi)進行，即治療時間窗。半暗帶梗死良性灌注不足理論上的IP概念第34頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四 1999-2008年隨著MRI技術(shù)而出現(xiàn)：擴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）并不能準確評價IP范圍。原因是：DWI異常既有不可逆損傷，還有部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)會導致高估IP。DWI異常

18、PWI異常半暗帶MR模型第35頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四2003年，國外學者提出新的腦缺血演變模式，分4個區(qū)：中心梗死區(qū)、擴散異常區(qū)、灌注異常區(qū)和最外層良性血供減少區(qū)?；谛履Ｐ停渲猩窠?jīng)影像學半暗帶模式已被更新為包括擴散與灌注不匹配的區(qū)域，減去良性血流減少區(qū)域，加上最初擴散異常的部分區(qū)域 。新mismatch模型第36頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四北京協(xié)和醫(yī)院李舜偉教授指出，腦梗死灶周圍一般會形成一個“缺血半暗帶”，其中有大量處于休眠狀態(tài)或半休眠狀態(tài)的腦細胞，這些細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。一般認

19、為，“半暗帶”自缺血后1h會出現(xiàn)，通?？沙掷m(xù)6-24h左右,有很少一部分者在數(shù)天之后仍可檢測到半暗帶存在，醫(yī)學上就提出了“時間窗”的概念。在該時間內(nèi)經(jīng)有效治療，可使原栓塞的腦動脈重新通暢或建立新側(cè)枝循環(huán)，使原處于缺血狀態(tài)的腦細胞恢復血流,并 逐漸恢復正常神經(jīng)功能。但盡管缺血半暗帶診斷新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但如何更準確界定半暗帶范圍仍需要進一步研究。第37頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四近期文獻認為，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，以往通常認為PWI/DWI不匹 配1.2適合溶栓治療，近年有學者建議擴大為1.8

20、-2.6效果更好。2、PWI=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”第38頁，共58頁，2022年，5月2

21、0日，19點38分，星期四對缺血半暗帶的診斷彌散與灌注錯配的區(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)梗死灶進展的預測信息。在檢測缺血半暗帶時，PWI和DWI之間的區(qū)別可提供值得信賴的信息。當2個區(qū)域信號匹配時，則沒有缺血半暗帶。當DWI高信號區(qū)域大于MRP高信號區(qū)域時，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配區(qū)域的患者更易發(fā)生腦梗死的進展，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IP的診斷第39頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DWI與PWI的不匹配模型DWIMTTCBV第40頁

22、，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DWI與PWI無不匹配，無半暗帶左側(cè)肢體無力一天第41頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四發(fā)病3.5小時rtPA溶栓治療后24hDWIT2WIDWIT2WIMR-PWI第42頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四前一例病人溶栓治療前后對照prepost第43頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四病人治療前一側(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）。經(jīng)動脈內(nèi)溶栓治療，血管再通。PW

23、I見灌注異常消失，而DWI小病灶依然沒變化。第44頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四DWI序列上顯示一個右側(cè)大腦中動脈供血區(qū)的廣泛的擴散受限基底節(jié)同時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無缺血半暗帶第45頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四病人DWI與ACD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，也即處于壞死風險中這是一個理想的溶栓治療對象PWIDWI第46頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四三、對急性卒中的診斷 PWI能發(fā)現(xiàn)早期

24、腦缺血區(qū)及其血液動力學改變，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小時以內(nèi)）或超級性腦缺血病人（發(fā)病3小時以內(nèi)）的早期診斷。PWI能直觀的反映腦組織中血流量的相對多少。第47頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四三、對急性卒中的診斷CBV圖：異常低灌注區(qū)多代表梗死核心，即最終梗死區(qū)；CBF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力學改變。MTT和TTP圖對組織低灌注最敏感，可最大范圍的顯示低灌注區(qū)。急性缺血PWI參數(shù)圖異常范圍大小順序： MTTCBFCBV第48頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四三、對急性卒中的診斷灌注不足：MTT明顯延長，CBV減少，CBF明顯減少。側(cè)支循環(huán)信息：MTT延長，CBV增加或尚可。血流再灌注信息：MTT縮短或正常，CBV增加，CBF正?；蜉p度增加。過度灌注信息：CBV與CBF均顯著增加。第49頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四三、對急性卒中的診斷有研究對PWI不同參數(shù)對診斷卒中的敏感度、特異度進行比較，發(fā)現(xiàn)CBV敏感度、特異度分別為74%、100%，而CBF、MTT敏感度和特異度相同，分別為84%、96%，CBV對梗死病灶的判斷更為準確。第50頁，共58頁，2022年，5月20日，19點38分，星期四MTTTTP