【摘要】 目的 运用磁共振弥散及灌注成像，研究栓塞前、后及溶栓后脑组织不同区域的血液动力学的变化，及其判定半暗带的价值。 方法 60只雄性SD大鼠（280～320g），随机分成3组A、B、C组，A组为对照组（n=10），B组为缺血2小时组（n=5×5），C组为缺血6小时组（n=5×5）。采用改良Zea Longa线栓法建立大鼠可逆性大脑中动脉栓塞模型，于再通前及再通后2h、24h用Signa Profile 3.0T MRI分别行大鼠脑冠状位弥散成像、灌注加权（perfusion weighted imaging， PWI）评价血流再灌注情况。结果 A组（假手术组）DWI及脑血流灌注NEI参数图均未见异常。B组（缺血2h再灌注组）再通前DWI出现大片浅淡的高信号，灌注图示大面积的灌注减低区，DWI异常面积明显小于PWI异常面积；再灌注后2h及24h DWI异常面积较灌注前稍缩小（P＞0.05），灌注图像上，血流逐渐基本恢复，rNEI值逐渐升高，DWI异常面积与PWI异常面积趋向一致。C组（缺血6h再灌注组）再通前DWI出现大片高信号，范围与PWI基本一致；再灌注后随着再灌注时间的延长DWI面积无明显变化，灌注图像上，血流恢复不均，局部存在灌注缺损。 结论 磁共振脑血流弥散及灌注成像可定量地提供脑组织血流量的动态变化信息，并可提供脑组织的病生理状态、判定缺血半暗带的存在、溶栓可能性的评估手段。
【关键词】 脑缺血 再灌注 血液动力学 弥散及灌注成像 磁共振成像
[Abstract] Objective To investigate the Characterization of DWI and PWI during ischemia and reperfusion and their value in the assessment of penumbra in ischemic rats. Methods 70 SD rats were randomly pided into three groups， group A (n=10) was sham-operated for control study， group B， C(n=30 for each) experience the occlusion and reperfusion of the right middle cerebral artery with thread. DWI， PWI were performed at B(I2h/R2h， 12h/R24h)and C(I6h/ R2h， I6h/ R24h) respectively. NEI topographical maps were achieved through reconstruction of raw data of DWI and PWI at workstation. The ratios of NEI (relative value to the contralateral side) were measured at areas of ischemic core and border area. Results Rats in group A had no change on DWI and PWI， hyper-intensity was found on DW I in group B. RNEI map in group B showed recovery of perfusion after reperfusion. The recovery of perfusion in group C showed more inadequacy and more uneven， and perfusion deficit still can be seen in the lesion. Conclusion Semi-quantitative parameters of DWI and PWI can distinguish the penumbra from ischemic necrosis. DWI can reflect the changes of the ischemic lesion， while PWI can monitor changes of blood dynamics following ischemia and reperfusion.
[Key words] magnetic resonance imaging;rat cerebral ischemia /reperfusion;DWI;PWI;penumbra
MRI已成为评价脑缺血的最常用方法。DWI对急性脑缺血非常敏感，可用于评价急性脑缺血的脑组织的损害程度。缺血敏感指标相对平均信号强度值RMSI，可用来研究缺血区域早期细胞水肿的发展过程及时空变化规律。急性缺血性卒中早期是细胞的改变，此时期主要是“细胞毒性水肿”，而相应的组织形态学尚未出现明显改变。PWI通过反映脑的血流动力学变化，来了解脑缺血后的病理生理变化，达到诊断超急性脑梗死的目的。弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）和灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）这两种成像技术联合应用的最大优点是不但能在超急性期对脑梗塞进行定位、定性，而且还能显示梗塞区脑组织的存活状态[1～3]。
材料与方法
1.研究对象 健康雄性SD大鼠50只，由徐州医学院动物中心提供，体重220～290g，随机分为A假手术组、B缺血2h组和C缺血6h组，缺血2h组再分为：I2hR0，I2hR2h，I2hR6h，I2hR24h；缺血6h组再分为为：I6hR0，6hR2h，I6hR6h，I6hR24h。每小组5只。
2.实验流程 首先用线栓法建立大脑中动脉栓塞（MCAO）模型，各组动物于不同时间点行3.0T磁共振检查，采用老鼠实验线圈为接收线圈。大鼠用10%水合氯醛腹腔注射麻醉后，取俯卧位头置线圈中央，冠状位成像，DWI采用平面回波序列（echo planar imaging， EPI），TR/TE(ms)6800/93，FOV(cm)8×6，矩阵64×64，NEX2，层厚/间距(mm)2.4/0.2。选择缺血明显的层面测量DWI异常信号区占同层全脑面积百分比。PWI运用对T2敏感的平面回波自由衰减序列SE-EPI扫描，TR/TE(ms800/40，FOV(cm) 8×6，矩阵64×64，NEX1，层厚/间距(mm) 2.4/0.2连续扫描50次，在第四次扫描后经股静脉快速注入0.3ml的Gd-DTPA，注药过程大约2s，每个扫描层面有50幅动态图像，用于灌注分析，测量PWI异常信号区占同层全脑面积百分比，缺血中心区及周围相对于正常侧的rNEI。
结 果
1. 脑缺血再灌注前后DWI变化 A组假手术组DWI未示异常；B组、C组缺血灌注前出现明显高信号，再灌注后高信号区未示明显变化。
2. 脑缺血再灌注前后脑血流灌注参数和灌注图变化 A组动物两侧缺血中心区和周围区ROI比较rNEI值未见明显差别。灌注图两侧对称，无灌注异常区。
B组和C组灌注图可见右侧大脑中动脉供血区明显的异常灌注。在缺血区B组再灌注后，随着再灌注时间的延长，缺血中心rNEI稍有恢复，周边区逐渐恢复，I2hR24hrNEI达参数与A组比较已无明显差别(P＞0.05)。C组缺血6h再灌注后缺血中心区rNEI无明显恢复(表1)。PWI与DWI两者之间的比较详见表2(图1～4)。
讨 论
多年来，缺血区卒中的发病率、致残率及死亡率一直很高。及时安全的溶栓治疗可以及早地恢复脑血流，改善区域血液供应，缩小梗死面积，挽救死亡的脑组织及其功能，为此，提出了“缺血半暗带”和“治疗时间窗”等治疗概念。澳大利亚SK研究小组(ASK)溶栓治疗的结果也提示，早治疗(＜3小时)的效果确实优于晚治疗(&>3小时)的效果(p&<0.04)。但在具体的临床工作中，有的病人在6小时之外还取得了良好的溶栓效果，而有的病人却在1.5小时内导致了严重的并发症一出血。在本实验得到证实主要与是否得到有效的再灌注有关。
可见，寻找可行性的生物学预测性参数来监测及评估具体的溶栓过程是必须的。故本实验采取DWI与PWI联合运用来评价血流动力学参数及形态学改变。
1. PWI的基本原理 MRI PWI是利用通过特定脑区血流的对比剂所引起的局部信号变化反映局部脑血流灌注、血容量及毛细血管通透性等血流动力学相关信息。多采用DSC MRI，利用顺磁对比剂通过毛细血管网引起周围组织局部磁场短暂变化进行成像，将时间一信号强度曲线转化为时间一对比剂浓度曲线进行分析，并非线性相关，其参数均为相对值，不如CT灌注的定量参数准确，而且MRI PWI的空间分辨力低、磁敏感伪影大，对于脑血流动力学状态的反映不如CT灌注成像准确。MRI PWI中仅CBV较为准确。在本实验中我们采用文献报道的方法，采取对侧半球的镜像ROI作参考，计算患侧与对侧灌注参数的相对值相对负性增强积分rNEI、并绘制SI-TC，以了解再灌注前后微循环灌注的转变[4]。本研究发现：B组NEI彩色编码图患侧相对低灌注区再灌注后大幅减小，部分消失，到再灌注24h基本消失，呈比较均匀的恢复。这说明，除插入栓线外，手术本身并不影响脑组织的血流供应，而再灌注后患侧感兴趣区SI-TC主波峰短宽，可能是由于局部血管内皮肿胀、毛细血管痉挛或被血小板/嗜中性粒细胞阻塞，从而引起血流速减慢，C组因为缺血时间较长，再灌注后灌注缺损面积未示明显缩小。
2. 弥散加权成像在脑梗死诊断中的价值 梗塞发生后细胞内水的增加被看作是DWI高信号的原因[5]。本研究例中，DWI扫描例出现异常高信号，缺血病灶检出率为100%。本研究进一步证实了磁共振弥散加权成像对识别超急期脑梗死缺血损伤的敏感性，明确了磁共振弥散加权成像的临床诊断价值。有文献报道血管闭塞后1小时内血管再通，DWI的异常信号可以恢复正常，尽管目前认为DWI上出现的高信号主要代表梗死的核心区，是难以恢复的，但早期治疗可以挽救梗死核心周围的边缘区，即缺血半影区(ischaemic penumbra， IP)，防止梗死灶的进一步扩大，Kidwell[6]也认为DWI高信号区不仅包括不可逆损伤区，还包括部分可逆损伤区。本实验缺血2h组DWI再灌注后可恢复面积明显大于6h组，其结果说明DWI可以在脑缺血尚末形成水久性损害之前显示缺血病灶部位和大小，及时的治疗可以减少死亡率和致残率。随着溶栓药物和神经保护剂的发展，用DWI发现早期、特别是超急期的脑梗死，对于临床治疗具有十分重要的意义。
3．DWI与PWI联合界定半暗带的临床意义 溶栓治疗的有效性已经被许多研究所证实。而溶栓治疗的靶目标是梗塞区的，因此，IP的有无应是决定是否溶栓的根本依据。但是目前研究者选择适合溶栓治疗病人的标准多采用发病3h或6h以内，CT排除脑出血为主要依据。但是这个标准存在着明显的不足：（1）不能回答梗死区是否存在IP；（2）不能排除病灶超过6h的TIA；（3）不能识别血栓自溶、血管再通的脑梗塞患者。DWI和PWI的联合应用可以解决上述三个问题[7]。本实验超急性期脑梗塞模型DWI和PWI的影像学资料，B组发现PWI大于DWI，C组发现PWI基本等于DWI。PWI的rCBV图上超出DWI的ADC图的部分代表着细胞器未完全受损的区域，说明梗塞区存在IP即所谓的“半暗带”，也就是说，此区域CBV有别于其内部DWI所反映的异常区域，是细胞内电活动存在、组织、细胞功能的可恢复区，梗塞病因、病灶的去除可使这一区域的细胞重新恢复其功能；PWI＝DWI说明IDR扩展到整个低灌流区，IP已经不存在，溶栓治疗已无必要；PWI DWI可以诊断常规MRI不能发现的超急性和急性期脑梗死，能准确判断病变部位、范围，有助于临床制订合理的治疗计划；DWI识别超急期脑梗死的缺血损伤优于常规磁共振扫描；DWI结合PWI可以对脑梗死进行影像学分期。MRI的灌注成像不仅可以反应脑部血流量、流速和平均通过时间的确切改变，而且可以反应脑部的病生理状态。参考文献
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