张帅，李春媚,宋国栋，陈敏

(1中国医学科学院北京协和医学院，北京100730；2北京医院国家老年医学中心)

酰胺质子转移磁共振成像在缺血性脑梗死分期中的应用

张帅1,2，李春媚2,宋国栋1,2，陈敏2

(1中国医学科学院北京协和医学院，北京100730；2北京医院国家老年医学中心)

目的 探讨酰胺质子转移(APT)磁共振成像用于缺血性脑梗死分期的可行性。方法 50例脑梗死患者(发病时间<24 h者15例、24 ～72 h者9例、>72 ～240 h者12例、>240 h者14例)，接受头颅APT磁共振成像检查，计算酰胺质子的不对称磁化转移率(MTRasym)。结果 发病时间<24 h、24 ～72 h、>72 ～240 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym分别为-0.9±0.6、-0.2±0.6、0.2±0.5、0.9±0.7；发病时间<24 h、24 ～72 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间<24 h、>72 ～240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P>0.05；发病时间<24 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间24 ～72 h 、>72 ～240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间24 ～72 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间>72 ～240 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01。结论 发病时间不同脑梗死患者的MTRasym 不同，APT磁共振成像检查有助于缺血性脑梗死的分期。

磁共振成像；酰胺质子转移；pH值；脑梗死；缺血性脑梗死

缺血性脑梗死是常见的脑血管疾病，具有较高的致死、致残率，好发于老年人[1，2]。患者可能在病程不同时期接受诊断和治疗，约1/7的患者在接受检查时处于昏迷状态，所以部分患者的发病时间无法获知[3]。脑梗死不同时期，其治疗方法不同。准确判定缺血性脑梗死的分期，有助于治疗方案的制定。此外，部分脑梗死，尤其是超急性期脑梗死，常规磁共振成像检查有时不能发现病灶。酰胺质子转移(APT)磁共振成像是近年来在磁化传递及化学交换理论基础上发展起来的一种磁共振分子成像新技术，可探测组织内源性低浓度的游离蛋白及多肽，间接反映活体细胞内部的代谢变化和生理病理信息，对组织的pH值变化敏感[4]。pH值变化反映了脑梗死灶中葡萄糖或氧代谢异常，使APT磁共振成像可能成为判断脑梗死分期的方法[5]。然而，目前APT磁共振成像在脑梗死诊治研究中的应用仍限于动物实验[6]。本研究通过APT磁共振成像对不同发病时间脑梗死患者的梗死灶酰胺质子的不对称磁化转移率(MTRasym)进行了测算，旨在探讨 APT磁共振成像用于缺血性脑梗死分期的可行性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2014年8月～2016年3月收治的脑梗死患者50例(男33例、女17例，年龄38～73岁)，病灶位于大脑中动脉供血区32例、大脑前动脉供血区12例、大脑后动脉供血区6例，符合第4届全国脑血管病学术会议制定的《脑梗死诊断标准》[7]。排除标准：磁共振成像质量低的患者；腔隙性脑梗死患者；合并脑出血的患者；已接受静脉溶栓或选择性主要血管成形术(如支架置入)治疗的患者。根据发病时间不同，将50例脑梗死患者分为发病时间<24 h者15例、24 ～72 h者9例、>72 ～240 h者12例、>240 h者14例[8]。50例患者接受头颅APT磁共振成像检查。磁共振扫描前由患者本人或其直系亲属签署知情书同意书。本研究经当地机构伦理委员会批准。

1.2 APT磁共振成像检查方法 采用头部8通道线圈，用3.0 T Achieva 磁共振成像系统扫描。首先进行常规扫描，包括弥散加权成像(DWI)、 T1WI、 T2WI、 FLAIR 横断面及 T1WI 矢状面扫描；之后进行APT磁共振成像扫描，采用单层面横断位扫描，扫描层面为DWI发现病灶横截面最大层面，具体扫描参数为TR 3 000 ms、TE 7.9 ms、快速自旋回波因子54、饱和时间0.8 s、脉冲能量2 μT、FOV 230 mm ×221 mm、矩阵105×100、层厚 6 mm；用31个频率进行采集[分别为0、 ±0.25、±0.5、±0.75、±1(2)、±1.5(2)、±2(2)、±2.5(2)、±3(2)、±3.25(2)、±3.5(8)、±3.75(2)、±4(2)、±4.5、±5、±6 ppm；括号内为同一频率采集次数，如未标明则代表采集次数为1]；单层扫描时间约3 min。

1.3 数据处理 采用基于交互式数据语言的内部开发软件对APT磁共振成像的图像进行处理分析。由经验丰富的放射科医生参照DWI图上显示的病灶范围在APT磁共振成像加权图上勾划感兴趣区(见图1)， 由计算机自动计算出MTRasym。为测量观察者间的一致性，另一名经验丰富的放射科医生采用同样的方法在APT磁共振成像加权图上勾划感兴趣区。MTRasym即MTRasym(3.5 ppm)的计算公式如下：MTRasym(3.5 ppm)= MTR(+3.5 ppm)-MTR(-3.5 ppm)。

注：勾划感兴趣区时以DWI图上显示的病灶范围为参考，并避开脑脊液、脑室区域。

图1 感兴趣区勾划示范

1.4 统计学方法 采用 SPSS 19.0 统计软件。对脑梗死发病时间<24 h者，用Fisher确切概率法比较DWI和APT磁共振成像发现病灶的差异性；计量资料先进行正态性检验和方差齐性检验，比较用单因素方差分析及LSD法；APT磁共振成像测量值的可重复性用线性回归分析法及Bland-Altman法进行分析。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

发病时间<24 h、24 ～72 h、>72 ～240 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym分别为-0.9±0.6、-0.2±0.6、0.2±0.5、0.9±0.7；发病时间<24 h、24 ～72 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间<24 h、>72 ～240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P>0.05；发病时间<24 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间24 ～72 h 、>72 ～240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间24 ～72 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01；发病时间>72 ～240 h、>240 h脑梗死患者的MTRasym相比，P<0.01。

APT磁共振成像能显示DWI显示的所有脑梗死病灶，包括发病时间<24 h的早期病灶， APT磁共振成像发现病灶的敏感性为100%。两位观察者对50例患者观察结果的一致性良好，R2值为0.83；Bland-Altman分析也显示出良好的一致性，只有5例病灶的测量超出95%可信区间。

3 讨论

脑动脉闭塞后缺血性脑梗死的病理过程可以分为急性期(几小时)、亚急性期(几个小时到几天)和慢性期(几天到几个月)，分期不同，干预和治疗方法亦不同。对于缺血性脑梗死的诊断和随访，临床采用的磁共振成像检查方法主要有DWI[9]、磁共振灌注成像(PWI)[10]和磁共振波谱成像(MRS)[11]。PWI是用来反映组织的微血管分布及血流灌注情况的磁共振检查技术，可以提供血液动力学方面的信息，但扫描时间长，临床上不作为常规检查。DWI常用于急性期脑梗死的诊断，但在脑梗死后6 h 内,DWI检查可能无病灶发现，在这种情况下往往需要PWI作为补充[12]。本研究结果显示，APT磁共振成像通过反映pH值的变化，发现急性期脑梗死病灶的敏感性高，与DWI相当，而且能够通过MTRasym区分缺血性脑梗死的不同发病时间。

脑梗死的发生主要为局部血液循环障碍造成大脑组织缺血缺氧，pH值发生改变，这成为APT磁共振成像检出脑梗死灶的基础。本研究结果显示，APT磁共振成像能显示DWI显示的所有脑梗死病灶，包括发病时间<24 h的早期病灶。我们认为，APT可以作为DWI的补充，在脑梗死早期发现DWI不能发现的病灶。

本研究发现，发病时间<24 h脑梗死患者的MTRasym值明显低于其他发病时间者。MTRasym值降低可以由急性期病灶脑组织酸中毒导致的pH值降低来解释，在亚急性期和慢性期MTRasym值的增加可能是脑组织由酸中毒逐渐向碱中毒转化的结果。有关MRS检查的研究[13]同样表明，在脑组织急性缺血状态时细胞内存在酸中毒；而在亚急性脑梗死组织中, 酸中毒逐渐向碱中毒转化，pH值升高[14]。

APT磁共振成像作为一种新的成像方法，有必要对其可重复性进行评价。在本研究中两位观察者对50例患者观察结果的一致性良好。本研究的局限性首先是所采用的序列是单层扫描序列，定位时需要参照其他序列以获得病灶最大横截面，能够覆盖全脑的3D APT序列正在开发中[15]；其次是APT磁共振成像的层面选择DWI检查发现病灶的层面，当DWI检查没有发现病灶时APT磁共振成像能否发现病灶需进一步研究。

综上所述，APT磁共振成像作为一种安全无创的磁共振分子成像新技术[16,17]，可通过脑组织pH的变化来对缺血性脑梗死进行分期，其对发现急性期脑梗死病灶也具有较高的敏感性，而且可重复性良好[18]。

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陈敏(E-mail: chenmin62@yahoo.com)

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2016-07-06)