DWI、PWI在缺血性脑卒中上的应用以及联合应用对临床治疗方式选择的指导意义

近年来随着人们生活水平的提高再加上一些不良的生活习惯，“三高”成为了威胁人们健康的重要原因，长期的高血压、高血脂及高血糖会引起动脉粥样硬化，进而导致了脑卒中的发病率明显上升，如果不及时发现并加以干预，后果往往是非常严重的；

下面将通过介绍DWI、PWI在缺血性脑卒中中的应用来与大家共同探讨二者联合应用在临床治疗方案选择上的指导意义。

一、缺血性脑卒中

缺血性脑卒中即我们日常所提到的脑梗死，脑梗死是由于脑供血障碍所致缺血性脑坏死，常见于高血压和脑动脉粥样硬化等原因所引起的血栓形成，近几年来脑梗塞的症状一直在蔓延，血栓形成者先前常有短暂性脑缺血发作的脑梗塞的症状，如头晕、眩晕、一侧肢体无力等，起病缓慢，较少有严重的意识障碍和颅内高压等的脑梗塞的症状。

二、磁共振弥散加权成像(DWI)概念及在缺血性脑卒中上应用的必要性

概念：扩散加权成像(DWI)与传统的MRI技术不同，它反映的是组织中水分子的扩散情况，所以主要依赖于水分子的运动而非组织的质子密度、T1值或T2值，MRI能控制活体组织中水分子的磁化状态，却不影响其扩散过程，因此MRI是目前检测活体组织中水分子扩散运动的最理想方法。

必要性：在头部的影像学检查，我们最常用的就是CT平扫和MRI平扫，众所周知CT诊断是基于密度改变，但对于超急性期(＜6h)的脑梗死，相应的脑组织往往没有明显的密度改变，对于24h以内的脑梗死CT平扫可无阳性发现，或者仅显示模糊的较低密度区，磁共振成像对于超急性期脑梗死在T1WI、T2WI以及FLAIR上往往也没有明显的信号改变。在临床上脑梗死最佳治疗时间为3-4.5h，而在这个时间段内CT平扫及MRI平扫往往很难发现阳性改变。而磁共振弥散加权成像(DWI)对于超急性期的脑梗死可明显反映梗死初期由于细胞缺血缺氧水肿而导致的水分子扩散受限情况，所以磁共振弥散加权成像(DWI)可以很早(最早可以在30-60分钟内发现病变)的发现病灶从而为治疗赢得宝贵的治疗时间。

三、磁共振弥散加权成像(DWI)原理

扩散为水分子在介质中的随机运动，当梯度磁场存在时，水分子在梯度场方向上的扩散会引起横向磁化矢量的失相位，导致MR信号减低。并且扩散越自由，信号降低越明显，而水分子的扩散程度依赖于组织类型结构、物理和生理的状态以及微环境。在发生了脑梗塞的脑组织中，由于细胞缺血缺氧会使得细胞发生水肿，此时细胞外间隙变窄，水分子的扩散受到限制，和正常脑组织相比横向磁化矢量失相位程度较轻，MR信号较正常脑组织升高，这样一来实现了脑梗塞区域的检出(需要注意的是梗塞区域脑组织信号升高是相对于正常脑组织而言的，施加了扩散梯度后正常脑组织的信号会因水分子的扩散而降低，只是梗塞区域的脑组织内水分子扩散受限信号衰减的比较少而已，从而呈现相对高信号)

如上方示意图所示：左侧代表正常脑组织，细胞形态正常，细胞外间隙正常，水分子扩散不受限制，右侧代表脑梗死组织，细胞水肿导致细胞外间隙变窄，水分子扩散受限

四、b值在弥散加权成像中的意义

b值即弥散梯度因子，都知道磁共振弥散加权成像(DWI)是反映水分子扩散情况的一种成像技术，因此决定DWI图像信号强度的首先就是水分子扩散的程度，其次就是我们所说的b值，它决定了检测水分子扩散程度的梯度磁场的强度，b值越大，所施加的梯度场强度就越大，对水分子的扩散运动检测就越敏感，因此就更容易发现水分子扩散异常的区域，换言之b值就是描述检测扩散运动能力的一个指标。随着b值的增大，虽然可以提高病变的检出率，但是图像信噪比会明显的下降，不利于解剖结构的观察，因此临床上对于b值的选择要在检出率与解剖细节这二者之间做好权衡，目前颅脑DWI扫描常采用的b值为1000。

以上为同一患者的头部DWI图像；图A：b=0，此时未发现明显的病灶；图B：b=500，可见右侧顶叶及放射冠斑片状扩散受限，放射冠病灶显示不明显；图C：b=1000，右侧顶叶及放射冠扩散受限区域显示明显；

五、磁共振弥散加权成像(DWI)扫描所获得的图像

六、脑梗塞在磁共振弥散加权成像(DWI)上的表现

注意：脑梗死在DWI上最早30分钟就可表现为阳性，7天左右信号达到高峰，3-4周内均表现为阳性

七、不同时期病理变化与信号改变的机制

细胞毒性水肿：缺血数分钟，神经细胞的ATP生成减少，细胞膜钠-钾泵异常，细胞内钠潴留，渗透压升高，细胞外间隙水分子进入细胞内，造成细胞肿胀，细胞外间隙变窄。

血管源性性水肿：毛细血管内皮细胞受损，血脑屏障发生障碍时，或者新生毛细血管未建立血脑屏障时，血管通透性增加，血液中富含蛋白质的血浆大量渗到细胞外间隙。

八、超急性期脑梗死

此图为两例超急性期脑梗死患者，上图梗死区位于左侧基底节，下图梗死区为右侧额叶。T1WI、T2WI、FLAIR上信号均未见明显改变，但DWI上可见明显高信号，相应区域的ADC为低信号

九、急性期脑梗死

此图为一急性期脑梗死患者，可见DWI上仍为高信号，ADC仍为低信号，但此时T1WI上信号已经降低，T2WI、FLAIR上信号也已升高

十、慢性期脑梗死

此图为一慢性期脑梗死患者，软化灶形成，DWI低信号、ADC高信号、T1WI及FLAIR低信号、T2WI高信号

十一、ADC图在脑梗死诊断中的意义

上面所谈到的急性脑梗塞诊断中都涉及到了ADC图像上信号减低，那么能否单靠DWI高信号来确诊脑梗死呢，答案当然是不能的，因为T2透射效应会造成DWI的假阳性，ADC图像反映的是水分子的表观扩散系数，因此只有ADC图像上信号减低才能证明水分子扩散受限

T2透射效应：由于DWI成像常用的序列是基于自旋回波的平面回波序列(SE—EPI)，同时采用长TR长TE采集，而长TR长TE的采集参数得到的是T2权重的图像，这就导致了无论怎样选择扩散梯度因子，所得到的图像里总会有T2权重，这样在一些长T2病变(例如囊肿)的DWI图像上，由于受T2权重的影响，相应部位信号升高，这就是所说的“T2透射效应”

如图所示，右侧外囊处可见一长T2病灶，在DWI上与周围组织相比弥散明显受限，但在ADC图像上跟周围组织相比弥散并不受限

十二、MR灌注加权成像的概念及在缺血性脑卒中中应用的必要性

概念：MR灌注加权成像(MR-PWI)属于MR脑功能成像的一种，可以描述血流通过组织血管网的情况，通过测量一些血流动力学参数，来无创地评价组织的血流灌注状态。该项技术在脑部应用最早、最成熟，主要反映脑组织中血流动力学信息。根据是否需要引入对比剂可分为对比剂首过法PWI和动脉自旋标记法PWI(ASL-PWI)，此处我们主要探讨对比剂首过法PWI

必要性：都知道缺血性脑卒中的直接原因是供血血管阻塞，导致相应供血区域脑组织缺血缺氧，进而造成相应区域的梗死，而MR灌注加权成像正是反映血流通过组织血管网情况的一种检查手段。通过对DWI相关知识的探讨我们知道DWI发现缺血性脑卒中是基于脑细胞毒性水肿引起的水分子扩散受限，而在细胞毒性水肿之前最先发生的是血流动力学的改变，因此MR灌注加权成像与MR扩散加权成像相比可以更早的发现梗塞区域，从而进一步为临床治疗赢得宝贵时间。

十三、MR灌注加权成像原理

对比剂首过法PWI采用高压注射器将对比剂快速注入周围静脉，常采用的对比剂为顺磁性对比剂Gd—DTPA，对比剂的引入造成了微观磁场环境的不均匀，使得血液的T1、T2值明显降低，因此带有对比剂的血液在首次流经受检组织时会引起组织信号强度随时间的变化而变化，从而反映血流动力学的变化。由于血流速度较快，因此需要采用时间分辨率足够高的成像序列，再加上GRE序列对磁场不均匀比较敏感，所以临床上常用的序列为GRE—EPI T2*WI

如图：这是正常脑组织PWI的信号时间曲线，可见随着时间的推移，对比剂到达受检组织后，组织信号明显降低，对比剂流出后，组织信号逐渐恢复

十四、MR灌注加权成像测量指标

• 脑血容量(CBV) :是指在感兴趣区内脑组织的血容量。
• 脑血流量(CBF):是指在单位时间内通过兴趣脑组织的血流量。
• 对比剂平均通过时间(MTT) :是指血流通过感兴趣脑组织所需的平均时间。单位: s
• 达峰时间(TTP): 是指静脉注射对比剂达到感兴趣区脑组织所需的时间。

如图，此图为头颅PWI信号时间曲线，曲线所围成的面积代表该组织的血容量(CBV)，信号最高值与最低值之间跨越的时间为达峰时间(TTP)，信号从最高值到最低值再到最高值所跨越的时间为对比剂平均通过时间(MTT)

十五、PWI伪彩图的判读

脑血容量(CBV):对于图像左侧有色阶的，越接近色阶上方的，血容量越大，反之血容量减少，如果没有色阶，则图像颜色越接近于暖色(红色)，血容量越大。

脑血流量(CBF):对于图像左侧有色阶的，越接近色阶上方的，血流量越大，反之血流量减少，如果没有色阶，则图像颜色越接近于暖色(红色)，血流量越大。

对比剂平均通过时间(MTT):对于图像左侧有色阶的，越接近色阶下方的，对比剂平均通过时间越短，反之对比剂平均通过时间延长，如果没有色阶，则图像颜色越接近于冷色(蓝色)，对比剂平均通过时间越短。

达峰时间(TTP):对于图像左侧有色阶的，越接近色阶下方的，达峰时间越短，反之达峰时间延迟，如果没有色阶，则图像颜色越接近于冷色(蓝色)，达峰时间越短。

十六、PWI伪彩图的判读

如图：A图左侧有色阶，可根据色阶来判读图像，B图无色阶，则根据图像色调的冷暖来判读。可见脑皮质CBV、CBF均高于白质，但脑皮质的MTT、TTP均低于白质，这也反应了脑皮质血供高于脑白质

十七、MR灌注加权成像在梗死区的微循环表现及所反映的问题

脑缺血改变: CBV、CBF正常, MTT延长,提示为动脉狭窄或阻塞，但代偿良好。

灌注不足: CBV、CBF明显减少，MTT明显延长

侧枝循环建立:CBV增加或尚可，MTT延长

血流再灌注: CBV增加，CBF正常或轻度增加，MTT缩短或正常

血流过度灌注: CBV与CBF明显增加

十八、MR灌注加权成像在梗死区的微循环表现及所反映的问题

图A：左侧颞叶脑梗死患者，DWI显示其扩散受限，PWI显示其CBV、CBF明显减少，同时MTT延长；图B：右侧半卵圆中心脑梗死患者，FLAIR上呈高兴号，PWI上可见MTT明显延长

十九、缺血性脑卒中溶栓前需要明确的几个问题

• 明确病变是出血性还是缺血性
• 明确病变是新发性还是陈旧性
• 明确病变是持续性还是短暂性，只有对于新发的持续性缺血性中风才可以进行溶栓治。
• 明确病灶是否有缺血半暗带,有缺血半暗带才有溶栓的价值。
• 明确发生溶栓后出血的危险性，出血危险性大的，溶栓治疗效果差
• 针对以上五个问题，问题一单凭CT平扫便可解决，同时也是最有效的方法，问题二则需要借助DWI来确定，问题三至五则需要借助DWI与PWI共同解决，这就是我们所要探讨的问题

二十、缺血半暗带

缺血半暗带：是指与脑梗死核心相同血管供血区内梗死灶周围的血流低灌注区，该区域神经细胞因缺血发生生理生化异常并导致功能障碍，但尚未死亡，其内有大量处于休眠状态或半休眠状态的脑细胞，这些细胞仅能维持自身形态完整，由于缺少能量供应,无法行使原正常功能。半暗带于缺血1小时后出现，通常可持续6-24h左右，在该时间窗内经有效治疗，可使原栓塞的脑动脉重新通畅或建立新侧枝循环，使原处于缺血状态的脑细胞恢复血流，并逐渐恢复正常神经功能，否则可恶化进展为梗死灶而加重脑损害。因此，缺血半暗带的有无、溶栓治疗与否对于患者的恢复至关重要。

二十一、DWI与PWI联合应用对临床治疗方案选择的指导意义

DWI在早期可显示梗死灶的范围，此范围为我们通常所认为的梗死核心区，PWI能评价缺血区域的血流灌注情况，二者所显示所显示的范围大小具体可分为以下几种情况：

1. DWI=PWI 即DWI和PWI所显示的病变范围一致，提示不存在缺血半暗带，溶栓治疗意义不大，容易引起出血；
2. DWI＜PWI 即PWI所显示的异常区域明显大于DWI所示的异常区域。提示存在缺血半暗带，反应出治疗时机，此时可进行溶栓治疗，可减少最终梗死区域；
3. DWI>PWI，说明梗死区域内有部分组织血流再灌注，不需要进行溶栓治疗；
4. DWI异常，而PWI正常，提示PWI成像时梗塞等所致脑梗死的病因已自行解除，而不表现PWI灌注异常，此时需密切关注病人体征，防止病情反复；
5. DWI正常，而PWI异常，此时提既有可能是血流已有障碍，但还没有下降到造成组织缺血性损伤的程度，也有可能是一过性脑缺血，血管没有阻塞。此时建议进行MRA检查，以明确引起PWI异常的原因，如有血管阻塞，及时行溶栓治疗。

二十二、DWI与PWI联合应用对临床治疗方案选择的指导意义

二十三、WI与PWI联合应用对临床治疗方案选择的指导意义

上图所示：右侧额、顶叶大片梗死灶，DWI上弥散受限区域与PWI成像中的CBV、MTT图灌注异常区域一致，提示不存在缺血半暗带，不建议溶栓治疗。

作者：杜国际 长春骨伤医院影像科