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弥散对于急性/亚急性缺血性脑卒中的评价发挥着重要作用。脑卒中区域在DWI图像上表现为高信号，同时ADC值降低。ADC值可以对活体内水分子布朗运动的程度进行定量，但是影响ADC值变化的因素仍不甚明确。一个可能的原因包括细胞肿胀，水分子受限于细胞外间隙。文献报道的其他影响ADC值的因素包括细胞膜通透性，胞质环流，细胞体积分数变化，细胞外和细胞内弥散，微管和神经丝等微结构破坏引起细胞内粘性改变。此外，许多研究脑部弥散的文献提出在某些b值范围内的弥散模型不再依从单指数衰减，基于单指数假设的ADC概念不再能精确描述信号衰减曲线。 IVIM模型是最常见的用于描述非单指数信号衰减的弥散模型。该理论最早由LeBihan提出，研究的是弥散信号衰减和b值大小之间的关系，他把弥散信号分为两种成分：组织内弥散和微血管灌注。该理论假设每个体素内的弥散信号来源于血管内和血管外两室，而且两室之间没有水分子交换。当b值比较低时，引起体素内氢质子失相位的原因是血流灌注成分，当b值比较大时，水分子弥散占优势，而血管内血流信号被抑制。基于以上假设，使用双指数模型可以获得3种弥散参数，水分子弥散D，微血管灌注D*和血管容积分数f。 IVIM理论最早在临床上应用于神经系统疾病，在缺血性脑卒中方面文献报道有限。来自上海仁济医院许建荣教授团队应用该技术对脑卒中进行深入评价，成果已经作为封面文章发表于2016年3月NMR IN BIOMEDICINE杂志上（影响因子2.983）。
材料与方法 2013年8月-2014年4月期间，101例急性（发病6-24小时）和亚急性（发病24小时-2周）脑卒中患者入组实验，排除标准包括有肿瘤或者其他非血管病变，出血，病灶小于25px和DWI图像变形或运动伪影。 磁共振扫描在GE Signa HDxt 3T上进行，主要扫描序列包括T2 Flair，3D TOF MRA，DWI。其中DWI采用b值为0,20,50,100,150,200,500,800,1000s/mm2。 数据导出后进行离线处理，先使用FSL图像配准工具进行涡流引起的图像形变校正，再使用MATLAB进行IVIM拟合分析，拟合方法使用非线性最小二乘法。 IVIM双指数模型公式如下： 传统的ADC使用如下单指数模型对所有b值进行拟合： 不同拟合方法的评价：采用赤池信息量准则AIC对上述两种拟合方法进行评价，AIC值越低，拟合效果越好。 ROI描绘与分析：在横断面b=1000s/mm2图像上，手动勾绘病灶和同层面对侧半球对称区域ROI，并将ROI拷贝到所有参数图上，进行基于像素的数据分析。 结果
图1中，在病灶区域的高b值区域拟合斜率D和低b值区域拟合斜率D*均显著降低，而高b值区域拟合后截距大于正常脑区。
图3 病灶与健侧脑组织ADC与IVIM参数盒图，除了D*外其他参数均有显著差异。
图4 传统ADC值与IVIM参数之间相关性的散点图。ADC与D，f值有非常显著的正相关性，、与fD*相关性稍弱，与D*无相关性。
结论 IVIM提供的参数反映了水分子弥散和微血管灌注过程，可以无创地评估急性和亚急性脑卒中。本研究结果显示，IVIM模型可以比传统的单指数模型更好地描绘弥散信号衰减过程。反映弥散的参数D和反映灌注的参数f、fD*均显著降低，这与脑卒中缺血的病理生理过程完全一致。IVIM有望成为急性和亚急性脑卒中的临床评价指标。 |
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