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脑梗死表观弥散系数、弥散加权及T2加权信号的演变 作者：徐技峰，詹松华，张安君，陆孟莹，黄学菁 【关键词】 脑梗死 【摘要】 目的 研究脑梗死病灶在DWI及T2WI上的变化规律，并探讨DWI的应用价值。方法 采集48例脑梗死患者MRI（包括DWI）信息，测量rADC、rSIDWI、rSIT2WI及SDWI/ST2WI值，绘出它们随时间变化的直方图。结果 急性脑梗死发病后rADC降低，之后逐步升高并超过对侧。早期脑梗死病变rSIDWI值较高，至晚期则降低，而rSIT2WI则升高。DWI及T2WI上对面积测量的比值在各个时期间无明显统计学差异。结论 脑梗死病灶在DWI及T2WI上有一定的变化规律，DWI能快速、准确地诊断急性、亚急性脑梗死。 【关键词】 脑梗死；弥散加权成像；磁共振成像 Evalution of apparent diffusion coefficient,diffusion-weighted and T2-weighted signal intensity of cerebral infarction 【Abstract】 Objective To study the regularities of cerebral infarction lesions on DWI and T2WI,and evaluate the role of DWI.Methods To get the MRI（include DWI） information of 48 patients with cerebral infarction,rADC、rSIDWI、rSIT2WI and SDWI/ST2WI were measured and time-intensity map was drawn.Results The value of rADC decreased in acute cerebral infarction,then it increased step by step and was higher than the value of rADC in the other side. The value of rSIDWI was higher in early stage,and it decreased thereafter.On the other hand,the value of rSIT2WI increased. The infarct areas were measured on DWI and T2WI,their rates were not statically different among every stage.Conclusion Cerebral infarction lesions have specific evolution on DWI and T2WI,DWI can diagnose acute and subacute stage cerebral infarction quickly and accurately. 【Key words】 brain infarction；diffusion-weighted imaging；magnetic resonance imaging 对于早期脑缺血病变，CT仅能区分有无灶内出血，而对于缺血灶往往容易漏诊1。常规质子相和T2相MRI也有相当的假阴性2。弥散加权成像（diffusion-weighted image，DWI）是一种逐渐普及的磁共振成像方法，它对早期脑缺血病变的诊断具有很好的敏感性和特异性3。笔者收集了不同时期脑梗死患者的磁共振图像（包括DWI序列），参考有关文献，研究病变在弥散及T2WI图像上的演变规律。 1 材料与方法 1.1 病例取材 搜集我院2005年4月2006年3月经临床确诊或随诊证实脑梗死患者48例，均已行MRI检查，且包括DWI序列。患者具体分布状况见表1 表1 脑梗死发病后不同时期所采集患者的分布情况 1.2 检查方法 采用PHILIPS公司生产的Intra Achieva 1.5T磁共振成像系统，Sense-Head-8八通道头颅线圈。行常规横断位扫描，层厚/间距6mm/1mm。DWI使用single-shot EPI及SPIR压脂技术；TR/TE 3082ms/63ms，矩阵256256，重复次数NSA=3，启用两个x、y、z轴三向综合弥散梯度场（b0=0,b1=1000s/mm2），扫描时间56s。T2WI采用TSE序列；TR/TE 4070ms/110ms，矩阵512512，重复次数NSA6，扫描时间138s。 1.3 分析计算 测量DWI及T2WI图像上病灶的信号强度，并与对侧正常脑组织相比，得出相对信号强度值rSIDWI、rSIT2WI；分别画出DWI及T2WI图像上同一病灶的面积并进行比较，得到面积比SDWI/ST2WI；利用软件处理得到ADC图，测量病灶ADC值并与对侧正常脑组织相比，得到相对ADC值rADC。 2 结果 48例患者作为总体做rADC变化直方图表明：发病后rADC值明显降低，1周左右恢复至发病前水平（对侧对照），之后继续升高，且明显高于对侧相应区域。见图1。 图1 脑梗死病灶各个时期rADC值的变化 48例患者作为总体做rSIDWI、rSIT2WI变化直方图表明：发病后病灶DWI信号明显高于对侧，T2WI上信号亦有增高，1周左右两者对比水平发生逆转，之后DWI信号继续降低，与对侧相等后进而明显低于对侧，而T2WI信号则明显高于对侧。见图2。 图2 各个时期DWI及T2WI图像上病灶相对信号强度（rSI）值的变化 48例患者作为总体做同一病灶在DWI及T2WI图像上测量面积对比值的变化直方图表明：由DWI和T2WI图对照测量出来的面积基本相等（比值在附近波动），各组间的差异无显著性。见图3。 图3 各个时期DWI及T2WI图像上同一病灶所测面积（s）比值的变化 3 讨论 3.1 MR弥散成像原理 弥散为分子不规则随机运动，即布朗运动。人体中水分大约占70，故通常所说的弥散主要指水分子的弥散4。磁共振弥散成像是测量水分子的运动状况，显示其位移的情况，与组织的T1、T2弛豫时间及质子密度无关。弥散过程可用随机弥散模型来描述5：（X）22DT，（X）2为平均位移的平方（mm2），D为弥散系数（mm2/s），T为弥散时间（s）。物质的弥散特性可由D来描述，即一个水分子单位时间内自由随机弥散运动的平均范围6。在活体组织中，由于存在阻碍分子弥散的细胞膜、细胞器等结构，D表现为受限弥散7。弥散成像主要根据D值分布成像。在SE-EPI序列180复相脉冲两侧各施加一个方向、强度、持续时间完全相同的梯度场，对于不动的质子前一部分梯度场造成的失相位可被后一个梯度场重聚；而沿梯度磁场方向移动的质子相位重聚不能完全实现，导致信号下降8。由于组织间D值不同而形成DWI图像。x、y、z三个方向综合弥散加权图像经计算机合成能有效消除各向异性干扰；single-shot EPI技术亦能在一定程度上克服移动干扰。根据不同b值条件下（b0、b1）的弥散信号SI0、SI1，由关系式ADCln（SI0/SI1）/（b1-b0）可得到表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）。它在D值的基础上还包含了患者的生理运动、RF脉冲和梯度磁场的非稳定性以及环境温度变化等因素。根据每个像素的ADC值可形成ADC图。 3.2 DWI诊断脑梗死的病理生理学基础 DWI对超急性期脑缺血的定性、定位诊断价值已被公认，但其信号形成的病理生理基础目前尚不完全清楚9。多数实验研究认为与细胞毒性水肿有关：当脑血流量降低到<1220ml/（100g・min）时，会产生脑供血不足，微循环灌注障碍，细胞缺氧，ATP生成减少、耗尽，细胞膜Na+泵功能丧失，K+大量外流，Na+、Cl-、Ca2+进入细胞内聚集，细胞内渗透压增高，大量水分进入细胞，产生细胞毒性水肿，DWI上表现为高信号，ADC值的下降与脑血流量的变化有一定关联10，此时血脑屏障未开放。约46h后，血脑屏障破坏，血管内容物渗出，组织间隙水分聚集，细胞外间隙增大，形成血管源性水肿，此时ADC值无明显影响，T2WI上表现为高信号。最终，因缺血致局部脑组织损伤、坏死、液化，ADC值回升。DWI诊断超急性脑梗死的敏感性和特异性分别为88100和9510011，是目前最敏感的检查方法。但由于其他很多病变扩散各向异性和T2成分的影响，DWI需结合常规T1/T2WI和ADC图像鉴别其他一些DWI信号异常的疾病，如肿瘤、多发性硬化、出血等。 3.3 信号的演变及应用体会 DWI能发现T2WI不能发现的超急性期（6h）脑梗死12，动物实验甚至表明DWI可在发病后5min内发现缺血病灶13。而此时的脑组织只是由于脑缺血致细胞活动停止功能丧失，但形态结构保持完整，具潜在恢复和治疗的可能，即所谓的缺血性半暗带（ischemic penumbra，IP），是介入溶栓治疗的适应证11，国外亦有早期使用rtPA治疗的报道14。在实际工作中，MRI所采集的脑梗死患者的往往已发病6h以上，脑梗死病灶于DWI及T2WI上均有信号增强，在约1周时间范围内，病灶在DWI图像上的相对信号强度略高于T2WI，但其背景抑制效果明显优于T2WI，因而能更有效、清晰显示病灶。而大约1周后由于细胞坏死、细胞膜破裂，DWI序列上病灶呈等信号，这与其他学者观察相似15，之后病灶液化，信号进一步降低；而T2WI图像上病灶信号则逐渐增强（当然，对于少部分侧支循环形成、细胞未完全坏死及胶质增生的脑梗死病灶，并不进入液化阶段）。而且，不同组织缺血灶的演变规律有所不同，一种对应不同组织的MR信号模型已被提出，它能更好地反映不同组织的信号演变16。对应DWI信号的变化，ADC也由发病时的较低值在1周后逐步增高，并最终成高信号的自由弥散区域（液化灶）。脑梗死超急性期后，不论是DWI还是T2WI，从图像上总体观察，其显示病灶的区域面积基本一致，只是约1周内以DWI图像观察为佳，之后则以T2WI显示较好。T1WI显示梗死灶基本与T2WI一致但不如它清晰，因此未列入17。 总之，对于<6h的脑梗死（超急性期）DWI是最为有效的检查手段；而在其后的1周内（急性期、亚急性早中期），DWI亦能敏感地显示病灶；对于1周后（亚急性晚期、慢性期）的病灶则在T2WI上能有较明显表现。因此，DWI能早期发现、定位脑梗死病灶，并提示病灶的动态演变过程及区分新旧梗死灶。 【参考文献】 1 Von Kummer R,Allen KL,Holle R,et al.Acute stroke:usefulness of early CT findings before thrombolytic therapy. 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