|
急性缺血性脑卒中( acute ischemic stroke，AIS)是临床较为常见的疾病之一，具有较高的致死率和致残率。目前，AIS的治疗方法主要是在有效时间窗内给予血管再通治疗，包括静脉溶栓及血管内治疗，以此来挽救缺血半暗带( ischemic penumbra，IP)组织。因此，及时、精准判断IP对于患者临床治疗具有重要的意义。影像学是目前诊断IP最有效的手段，但不同的影像学方法在IP诊断的效能方面具有一定的差异性。本文通过综合对比国内外相关文献，根据不同的影像学检查方法，阐述IP的影像学研究现状及最新进展，并总结影像组学在脑卒中方面的研究情况。1 CT灌注成像(computed tomographic perfusion， CTP)CTP是目前常用于判断IP的一种影像学技术，其参数包括脑血流量( cerebral blood flow，CBF)、脑血容量(cerebral blood volume，CBV)，平均通过时间(mean transit time，MTT)及达峰时间(time to peak，TTP)。Kameda等对接受机械血栓清除术(m echanical thrombectomv，MT)AIS患者的资料进行研究，证实IP组织具有低CBF而CBV正常或增高（CBF/CBV不匹配），缺血核心区CBF及CBV均减少（CBF/CBV匹配）；确定了用于区分IP与缺血核心区的最佳参数阈值即绝对(absolute，a)CTP参数为：aCBF 27.8 mL．(100g)-1. min-l ,aCBV 2.1 mL/I00g,aMTT 7.30 s;相对( relative，r)CTP参数为：rCBF 0.62 mL．(I00g)-1. min-1 .rCBV 0.83 mL/I00 g,rMTT1.61 s；同时发现，MT后出血转化(hemorrhagictransformation，HT)区域的CBF明显低于梗死区域。目前有多项国际多中心临床试验使用CTP来判断缺血核心区及IP区，筛选出可以从血管内治疗获益的患者。CTP在判断IP方面具有便宜、快捷，可广泛使用的优点，但也存在放射伤害、需要使用对比剂等缺点。在IP的诊断中，多模式CT受到了关注，即在患者出现卒中症状后，先通过CT平扫排除脑出血、脑肿瘤等情况，之后通过CTP判断是否存在IP，最后通过CT血管成像(computed tomography angiography，CTA)明确病变血管及周围侧支循环情况。此外，对于急诊患者，多模式CT较MRI检查迅速且便捷。 2磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）2.1 磁共振弥散加权成像(diffusion-weightedimaglng，DWI)和表观弥散系数(apparent diffusioncoefficient，ADC) DWI已广泛应用于AIS的诊断，虽然其对缺血性损伤高度敏感，但其在诊断梗死核心区方面的特异性受到质疑。已有研究证明，ADC降低的区域不仅包括梗死核心区，而且包括可挽救的IP。吴静等在探索ADC在AIS患者分期及判断IP价值的研究中发现，ADC有助于早期发现AIS的梗死核心区，且可区分<24 h梗死灶的中心和边缘，其中边缘区可能为IP。2.2磁共振灌注加权成像( perfusion-weightedlmaglng，PWI)2.2.1 灌注-弥散不匹配模型(perfusion-diffusion mismatch，PDM)PDM是目前判断IP应用比较多的方法。近期的影像学评估后血管内治疗缺血性脑卒中研究(DEFUSE 3研究)，以及应用DWI或CTP评估临床半暗带分诊觉醒卒中及迟发型卒中患者应用T revo装置行取栓治疗研究(DAWN研究)均采用CTP或MRI PDM来判断缺血核心区及IP。DEFUSE 3研究表明，小梗死核心且大IP（梗死核心体积<70 mL，缺血灌注区体积与梗死体积比值≥1.8，且IP体积≥15 mL）的患者血管内治疗时间窗可延长为6～16 h。DAWN研究发现，发病6～24 h且存在IP的患者可从血管内治疗中获益。AIS的静脉溶栓开始时间一般限制在症状发生后4.5 h以内。但最近的一项研究表明，存在IP（经CTP或MRI PDM判断）的AIS患者中，若卒中发生后4 .5～9 h或患者醒来时仍有卒中症状，与使用安慰剂相比，阿替普酶可使较高比例的患者无或仅有轻微的神经功能缺损，但会导致较多有症状颅内出血。2.2.2.动脉自旋标记技术(arterial spin labeling，ASL) ASL是一种无需注射对比剂的灌注成像序列。已有研究证实，在AIS患者再灌注评估中，ASL是动态磁敏感对比增强(dynamic susceptibilitv co nt rast -enhanced，DSC)的一种非侵入性和实用的替代方法。王曼等将100例缺血性性脑病患者作为研究对象（均接受常规MRI、ASL、DSC及DWI检查），比较不同检查方式下的IP面积和阳性病灶检出率，结果发现，ASL、DWI及DSC阳性病灶检出率均高于MRI，ASL阳性病灶检出率明显高于DSC，ASL中IP面积大于DSC。2.3 液体衰减反转恢复序列( fluid-attenuatedlnversion recoverv，FLAIR) FLAIR序列是以反转恢复序列(inversion recovery，IR)为基础发展的一种较为常见的MR成像技术，是一种水抑制成像方法。FLAIR序列血管高信号征(FLAIR vascular hyperintensity，FVH)是AIS在该成像技术中一种特异影像学表现，FVH表现为在FLAIR上出现的沿脑沟或蛛网膜下腔走行的连续线样或蛇样的高信号血管影。近年来有研究比较了AIS患者的FLAIR序列及DWI序列，发现在DWI异常信号以外的FVH区域脑灌注显著减低，认为FVH- DWI不匹配可用于判断IP区。另有研究-12表明，存在DWI-FLAIR不匹配的AIS患者发病4.5～6 h时可从溶栓治疗中获益。2.4 磁共振波谱分析(magnetic resonancespectroscopy，MRS) MRS是运用化学位移原理，通过检测缺血脑组织的代谢产物来了解脑的代谢状态。临床上常用来诊断脑卒中的MRS技术主要为质子磁共振波谱成像，其中应用较多的检测标志物包括N-乙酰天冬氨酸(N-acetyl-aspartate，NAA)、胆碱(choline，Cho)、乳酸(lactate，Lac)等，其中以Lac和NAA的检测意义较为明确。Karaszew ski等发现，MRS测定急性脑梗死后大脑不同区域的Cho值可以发现IP区。王欣等研究发现，MRS联合ADC较PWI联合DWI对IP区更敏感，可以给更多的AIS患者带来益处。2.5 磁敏感加权成像(susceptibility-weightedlmaglng．SWI) SWI是一种利用不同组织间的磁敏感差异性而成像的技术，具有较高的诊断敏感性。AIS患者责任血管供血区内出现信号明显减低、管径明显增粗的血管影，称为突出血管征(prominent vessel sign，PVS)，可用于判断IP。祁宇等的研究表明，对于大血管严重狭窄或闭塞的AIS患者，SWI-PVS可用于IP评估且对大脑半球IP的判定更为准确。Wang等对47例累及大脑中动脉的AIS患者进行检查，发现SWI可以提供与PWI相当的信息，可以作为判断IP的可靠技术。 2.6 酰胺质子转移成像(amide proton transfer，APT)或化学交换饱和转移成像(chemical exchangesaturation transfer，CEST) APT或CEST是目前临床及科研领域较新的一种成像技术，其对组织的pH值变化敏感。Cu0等应用APT MRI对缺血性酸中毒进行分级，发现梗死核心区酸中毒最严重，IP区酸中毒程度中等，而低灌注区pH变化轻微，因此可用于缺血组织的精细划分。Song等研究发现，在脑梗死不同时期，APT信号会有不同程度的降低，缺血区酸中毒会随着卒中时间延长而逐渐减轻。杨文彬等对20例急性脑梗死患者进行常规T1WI、T2 WI、DWI及APT成像，发现部分病例APT图的异常信号区大于DWI的异常信号区，而APT与DWI不匹配的区域可能存在IP。MRI检查具有无放射损伤、对早期梗死敏感度高及分辨率高等优点，但也存在费时、昂贵、有一定的禁忌证、尚无确切的阈值等缺点。在IP的诊断中，多模式MRI指在常规的MRI平扫序列上合理选用DWI、PWI、FLAIR、SWI等技术，可以一站式排除脑出血、明确有无脑梗死及IP，确定有无动脉瘤、血管畸形等病变，进而为临床完善治疗方案及更好地进行个体化治疗提供依据。3 正电子发射计算机断层成像术( positron emission tomography，PET)和单光子发射计算机断层成像术(single-photon emission computed tomography，SPECT)PET和SPECT是功能成像，是非侵入性的成像方式，可以获得的相关参数有局部脑血流量(regional cerebral blood flow，rCBF)、氧摄取分数(oxygen extraction fraction，OEF)、局部脑血容量(regional cerebral blood volume，rCBV)、局部脑组织氧代谢率(regional cerebral metabolic rate ofoxyg en，rCMR02)、局部脑组织葡萄糖代谢率( regional cerebral metabolic rate of glucose,rCM RGlc)等。0-PET是目前判断IP的金标准。Heiss研究报道，大脑中动脉出现闭塞后的24 h内，rCM RGlc几乎没有变化，而rCMROz及OEF增高，即出现“贫困灌注”现象；“贫困灌注”区OEF持续升高提示再灌注治疗有效，OEF持续减低则表示低灌注合并脑氧代谢、糖代谢的降低，缺血可能进展为脑梗死。PET虽然可以提供脑组织灌注及代谢信息，但具有放射损伤、费用高、不易普及等缺点。SPECT与PET相比，虽然费用低廉，但也具有放射损伤、分辨率低等缺点。影像组学是指借助计算机软件，从医学影像中找到大量的定量影像学特征，提取出最有价值的影像组学特征，来提高疾病的诊断准确率并用于预测预后。相比于常规影像，影像组学并不依赖于影像科医师的主观判断与经验，其可以提供病变图像中肉眼无法观察到的客观信息。目前可以应用在脑卒中的技术有图像分割、自动特征提取及多模式预测。Abedi等开发了一种人工神经网络(artificial neural network，ANN)模型，分析卒中样症状出现4.5 h内患者的临床表现、病史、影像学等信息，以快速鉴别诊断急性脑卒中和其他有类似症状的疾病。该研究纳人260例患者参与ANN模型的开发和验证，基于10倍交叉验证分析结果表明，ANN诊断脑缺血的敏感性和特异性分别为80 .0%和86 .20%，中位数精确度为92%。Nielsen等开发了一种深度卷积神经网络，用来预测AIS患者的最终梗死面积。该研究共纳入了222例患者，其中187例接受了重组组织型纤溶酶原激活剂(recom binant tissue-type plasmino gen activator .rt-PA)治疗，发现深度卷积神经网络在预测结果方面明显优于广义线性模型及浅度卷积神经网络，并能区分是否为接受rt-PA治疗导致的最终梗塞面积差异。在有效时间窗内恢复IP再灌注是目前改善AIS患者预后有效的治疗手段之一。因此，迅速精确地通过影像学来判断IP至关重要。目前的影像学技术各有其优缺点，较为复杂，且存在一定主观性，而影像组学通过提取定量信息可避免这些缺点。目前影像组学在脑卒中方面已有应用，可能成为判断AIS患者IP的有效方法。
|
