PWI在腦缺血性疾病中的臨床應(yīng)用

關(guān)于PWI在腦缺血性疾病中的臨床應(yīng)用灌注（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。第2頁,共58頁，2024年2月25日，星期天磁共振灌注加權(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(bào)道了MR血流灌注成像在腦部的應(yīng)用。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，可以在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)進(jìn)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(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度的減弱因而無法提供定量數(shù)據(jù)。第3頁,共58頁，2024年2月25日，星期天PWI常用序列T2*加權(quán)磁敏感動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（dynamicsusceptibilityweightedcontrastenhanced，DSC）T1加權(quán)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像（dynamiccontrastenhancement，DCE)動(dòng)脈自旋標(biāo)記增強(qiáng)磁共振成像（arterialspinlabeling，ASL）第4頁,共58頁，2024年2月25日，星期天PWI常用序列：DSC、DCE前兩種技術(shù)（DSC、DCE）系通過靜脈團(tuán)注對(duì)比劑使局部毛細(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。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。第5頁,共58頁，2024年2月25日，星期天PWI常用序列：ASLASL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。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。ASL僅可準(zhǔn)確量化CBF，并具有良好的重復(fù)性。第6頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天DSC基本原理腦組織信號(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)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)。第8頁,共58頁，2024年2月25日，星期天DSC基本方法靜脈團(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。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。第9頁,共58頁，2024年2月25日，星期天主要參數(shù)腦血容量（CBV）腦血流量（CBF）平均通過時(shí)間（MTT）達(dá)峰時(shí)間（TTP）第10頁,共58頁，2024年2月25日，星期天灌注成像的理論基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律（centralvolumeprinciple)

MTT=CBV/CBF第11頁,共58頁，2024年2月25日，星期天DSC主要參數(shù)CBV計(jì)算

∞∫tCv(τ)dτ-∞

CBV=∞∫Ca(τ)dτ-∞MTT計(jì)算

CBV

MTT＝

CBFCBF計(jì)算：tCv(t)=F∫Ca(τ)R(t–τ)dτ

0

Cv(t)＝體素對(duì)比劑濃度

F＝CBFCa(τ)＝動(dòng)脈流入函數(shù)第12頁,共58頁，2024年2月25日，星期天腦血容量（CBV)腦血容量（cerebralbloodvolume,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=K∫△R2*（t）dt。正常為40~60ml/（100g·min）。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。第13頁,共58頁，2024年2月25日，星期天腦血流量（CBF)腦血流量（cerebralbloodflow,CBF)指在單位時(shí)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，2024年2月25日，星期天達(dá)峰時(shí)間（TTP）達(dá)峰時(shí)間

(timetopeak，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。第15頁,共58頁，2024年2月25日，星期天平均通過時(shí)間（MTT)平均通過時(shí)間（meantransittime,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。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頁，2024年2月25日，星期天rCBV與rCBF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)CBV(relativeCBV，rCBV)、相對(duì)CBF(relativeCBF，rCBF)；CBV、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。第17頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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)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秒完成掃描第18頁,共58頁，2024年2月25日，星期天磁共振灌注參數(shù)圖與對(duì)應(yīng)的時(shí)間-信號(hào)曲線第19頁,共58頁，2024年2月25日，星期天CBF腦血流量CBV腦血容量MTT平均通過時(shí)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(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)的灌注曲線第20頁,共58頁，2024年2月25日，星期天正常灌注MR表現(xiàn)CBV圖-皮層>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，低信號(hào)MTT較短或MTT消失第21頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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(jià)值已得到公認(rèn)。而在腦腫瘤診斷中的應(yīng)用也逐漸得到認(rèn)可第22頁,共58頁，2024年2月25日，星期天對(duì)TIA的診斷對(duì)缺血半暗帶的診斷對(duì)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，2024年2月25日，星期天一、對(duì)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(shí)間＜1h

的

TIA

患者中，仍有33.6%

DWI顯示異常信號(hào)。2009年定義（

美國卒中協(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。第24頁,共58頁，2024年2月25日，星期天一、對(duì)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(gè)時(shí)期：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；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；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。前2個(gè)時(shí)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(gè)十分明顯的預(yù)警信號(hào)。第25頁,共58頁，2024年2月25日，星期天一、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：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(chǔ)備受損；若①CBV、CBF明顯減少，提示組織灌注不足；②CBV增加或接近正常，提示側(cè)支循環(huán)形成。第26頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天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PWI（+），DWI（-）二組PWI（+），DWI（+），隨訪（-）三組PWI（+），DWI（+）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》馮曉源第28頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第29頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第30頁,共58頁，2024年2月25日，星期天DWIADCMTTCBV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)第31頁,共58頁，2024年2月25日，星期天一、對(duì)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(shí)內(nèi)）。DWI和PWI聯(lián)合能進(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。第32頁,共58頁，2024年2月25日，星期天二、對(duì)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（ischemicpenumbra，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(dòng)停止，側(cè)支供血僅能維持細(xì)胞膜穩(wěn)定，長期低灌注終將導(dǎo)致梗死，溶栓治療的主要目的是恢復(fù)IP的血供。第33頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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。半暗帶梗死良性灌注不足理論上的IP概念第34頁,共58頁，2024年2月25日，星期天

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模型第35頁,共58頁，2024年2月25日，星期天2003年，國外學(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mismatch模型第36頁,共58頁，2024年2月25日，星期天北京協(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。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。第37頁,共58頁，2024年2月25日，星期天近期文獻(xiàn)認(rèn)為，PWI/DWI異常表現(xiàn)主要有以下幾種：1、PWI＞DWI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=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”第38頁,共58頁，2024年2月25日，星期天對(duì)缺血半暗帶的診斷彌散與灌注錯(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。當(dāng)2個(gè)區(qū)域信號(hào)匹配時(shí)，則沒有缺血半暗帶。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的診斷第39頁,共58頁，2024年2月25日，星期天DWI與PWI的不匹配模型DWIMTTCBV第40頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天發(fā)病3.5小時(shí)rtPA溶栓治療后24hDWIT2WIDWIT2WIMR-PWI第42頁,共58頁，2024年2月25日，星期天前一例病人溶栓治療前后對(duì)照prepost第43頁,共58頁，2024年2月25日，星期天病人治療前一側(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）。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。第44頁,共58頁，2024年2月25日，星期天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無缺血半暗帶第45頁,共58頁，2024年2月25日，星期天病人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(fēng)險(xiǎn)中這是一個(gè)理想的溶栓治療對(duì)象PWI＞DWI第46頁,共58頁，2024年2月25日，星期天三、對(duì)急性卒中的診斷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。PWI能直觀的反映腦組織中血流量的相對(duì)多少。第47頁,共58頁，2024年2月25日，星期天三、對(duì)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(dòng)力學(xué)改變。MTT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)。急性缺血PWI參數(shù)圖異常范圍大小順序：

MTT>CBF>CBV第48頁,共58頁，2024年2月25日，星期天三、對(duì)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，2024年2月25日，星期天三、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敏感度和特異度相同，分別為84%、96%，CBV對(duì)梗死病灶的判斷更為準(zhǔn)確。第50