磁共振弥散加权像对早期脑梗塞的诊断价值
作者：吴仁华 R.Bruening R.Haberl M.Deimling U.Porn M.Reiser
单位：德国慕尼黑大学医学院放射科(吴仁华、R.Bruening U Porn、M.Reiser)，神经内科(R.Haberl)；德国西门子医疗公司(M.Deimling)
关键词：
中华内科杂志/980214
【摘要】 目的 旨在分析磁共振弥散加权像对早期脑梗塞诊断的临床价值。方法 24例脑梗塞病人经磁共振成像常规程序和弥散加权程序检查，弥散加权像采用稳态自由进动程序，每层需时57秒，弥散加权梯度为23 mT。对同一层面的所有磁共振像进行了比较，重点分析信号强度和病灶大小。数据经统计学分析。结果 在超急性脑梗塞弥散加权像可显示T2加权像不能显示的病灶，在T2加权像可显示的病变中，弥散加权像可更清楚更全面地显示病灶。在亚急性期，弥散加权像的病灶有可能会呈相对等信号。本组结果略不同以往的动物实验。结论 弥散加权像能非常可靠地显示急性脑梗塞。
, http://www.100md.com
Early detection of human brain infarction by using diffusion-weighted imaging Wu Renhua*, R.Bruening, R.Haberl, et al. *Institute of Radiology, Medical Faculty, University of Munich, 81366 Munich, Germany
【Abstract】 Objective To evaluate the clinical utility of diffusion-weighted steady state free precession (SSFP) sequence to detect early human brain infarction. Methods Twenty-four patients were examined on a 1.5 T scanner. A diffusion-weighted SSFP sequence was used. The scan time per slice was 57 seconds. The diffusion gradient strength was 23 mT. Same slices of diffusion-weighted imagings and T2WIs were compared. Special attention was given to the presence of any abnormal signal intensity changes and lesion sizes. The data of the lesion size were statistically analyzed by using a linear regression method. Results In the superacute stage of brain infarction, either the infarcts were seen only with diffusion-weighted imaging, or if they could be detected with T2WI, they would be seen better with diffusion-weighted imaging. In subacute stage of brain infarction, relative isointensity was possibly shown on diffusion-weighted imaging in a few patients. The results of this study differ slightly from the T2WI findings in a previous study of animal stroke models. Conclusion It is suggested that diffusion SSFP sequence is more sensitive and accurate to delineate acute ischemic lesion in human brain than conventional T2 weighted imaging.
, 百拇医药
【Key words】 Cerebral infarction Magnetic resonance imaging
磁共振弥散加权像是对生物体内水分子运动很敏感的影像，它在早期诊断脑梗塞方面已显示出其优越性。以往的研究结果主要在急性动物实验上获取[1～4]，病人研究仅有非常少的报道[5～7]，且所应用的弥散加权程序存在分辨率差或伪影的问题。本项研究采用具较高分辨率的弥散加权程序，分析其诊断早期脑梗塞病人的价值，探讨其区分急性脑梗塞和陈旧性脑梗塞的作用。
资料与方法
对24例有局灶脑缺血症状和体征的病人进行了磁共振弥散加权像检查，其中男19例，女5例，平均年龄52岁。20例脑梗塞诊断经随诊证实，4例有症状和体征者无异常磁共振表现。缺血发作时间定为病情被觉查之刻，如果在睡眠中发病，便参考醒来或被发现的时间[6]。病人被分为两组：第1组6人(0～12小时)，第2组18人(12小时以上)。
, 百拇医药
磁共振检查采用西门子1.5特Vision扫描机。常规程序和弥散加权程序同时完成。弥散加权像采用稳态自由进动程序，弥散加权梯度为23毫特，重复时间为22毫秒，回波时间分别为2，3，5毫秒，b值分别相应为165，288，598 s/cm2，采用常规头线圈，每层需时57秒。为研究弥散不等张现象，进行了改变弥散加权梯度方向的检查。
对同一层面的弥散加权像和T2WI(T2加权像)进行了比较，重点分析异常信号强度和病变大小，测量病变的最长径以代表病变的大小。病变大小的资料用线性回归方法进行分析。
结果
20例被证实的脑梗塞病例中，第1组3例，第2组17例。第1组中1例病人的病变仅在弥散加权像中可见，T2WI上未见病变，见图1。图1A为弥散加权像脑梗塞后3小时，显示左顶叶白质高信号；图1B和1C分别是T2WI和质子加权像。在该组中，如果T2WI上可见病变，在弥散加权像上能显示得更清楚或范围更大。病变大小的平均数在T2WI是4.7 mm(标准差6.8)，在弥散加权像是10.9 mm(标准差12.3)，线性回归分析显示无相关关系(P<0.25)，表明弥散加权像有可能能显示更大的病灶。
, 百拇医药
第2组中17例病人的病灶在T2WI和弥散加权像上得以显示。在弥散加权像上多数病人的病变表现为不均等信号。在2例亚急性期病例，弥散加权像上的病灶表现为相对等信号，图2为其中1例。图2A是发病第7天的弥散加权像，显示左颞叶高信号；图2B是脑梗塞发病第14天亚急性期的弥散加权像，病变转为相对等信号；图2C为T2WI。在某些陈旧性脑梗塞中，弥散加权像表现为混杂的低信号或低信号，而T2WI均显示为高信号。病变大小的平均数在T2WI是21.3 mm(标准差17.9)，在弥散加权像是20.7 mm(标准差18.9)，线性回归分析显示相关，差异有非常显著意义(P<0.0005)，表明在大多数病例中，T2WI和弥散加权像均能较好地显示病变。
弥散不等张研究结果表明，当弥散加权梯度方向改变后，脑灰质的信号对比度无变化，脑白质的信号对比度略有变化，脑梗塞病灶的信号对比度无变化。
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讨论
磁共振弥散加权像主要反映水分子平移运动的差异。动物实验表明，在脑缺血的开始几分钟时，病变水分子的布朗尼运动发生剧烈变化，出现细胞毒性脑水肿，这对超急性脑缺血的诊断有重要意义[1，2]。
动物脑缺血的磁共振研究已较全面。然而，人类的解剖与生理不同于动物。在动物实验中，脑缺血30分钟后便可在T2WI上显示[8]。本组中的1例病人在发病3小时后T2WI上未显示病变，病变仅在弥散加权像上显示(图1)。
Yuh等[9]认为脑梗塞发病8小时后在T2WI上显示的病变才可靠。是否人类与动物在这方面的差异源于不同的阻塞机制(逐渐栓塞与突然阻断)，尚无定论。
, 百拇医药
本研究中，4例有脑缺血症状与体征的病人在弥散加权像上和随诊中未见病变，这大概是可复性缺血改变。Warach等[7]认为，这种病人应存在缺血的临界改变(ischemic penumbra)。
本组结果表明，超急性脑梗塞(12小时内)病人的病灶可在弥散加权像上显示，如果T2WI可显示有病灶，弥散加权像则能显示得更清楚更全面。然而，在弥散加权像与T2WI之间并不存在固定的关系，而是取决于不同的发病机制和病变部位。弥散加权像能显示细胞毒性脑水肿的病变，而T2WI对细胞毒性脑水肿的病变不敏感，当病变继而出现血管原性脑水肿时，T2WI才能显示病变。弥散加权像具弥散不等张(anisotropic)现象，当病变仅位于脑白质时，弥散不等张现象会影响病变大小的判断，此时需改变弥散加权梯度方向，而T2WI无此现象。
在脑梗塞后期(12小时后)弥散加权像和T2WI均能显示病变。而大多数病例弥散加权像显示的病变和T2WI显示的病变相对应，T2WI的病变延迟显示现象可能与推迟出现的血管原性水肿有关。
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在脑缺血进程中，首先出现细胞毒性脑水肿，而后出现血管原性脑水肿，再其次出现细胞溶解，最后出现软化灶[5，10]。在急性期，显性弥散系数(apparent diffusion coefficient)先降低后回升，在亚急性期和囊变期，显性弥散系数先达正常然后高于正常[6，7]。这种现象大概可以解释本组中的2例亚急性期病例，当病灶在T2WI上是高信号时，弥散加权像上呈相对等信号(图2)。
是否所有脑梗塞都会在亚急性期出现相对等信号，有待研究。
在T2WI上，不论何期脑梗塞病变均显示为高信号，不利于区分新旧病灶。本研究表明，陈旧性梗塞在弥散加权像上常表现为混杂信号或夹杂有低信号。其他研究者也观察到此现象[5～7]。结合T2WI，有利于陈旧性梗塞的诊断。
, 百拇医药
弥散加权梯度方向影响人脑弥散系数的测量。以往的研究表明，脑白质的弥散不等张现象较强，脑灰质和梗塞病灶无此现象[2，7]。本组结果支持该现象。改变弥散加权梯度，有利于确定脑白质病灶的真实范围。
尽管弥散加权像在很多年以前就被认为很有价值，由于以往技术上的困难，临床应用受到限制。弥散加权的稳态自由进动(SSFP)程序是一较新的技术，不需硬件的改动，有实用临床价值。回波面(EPI)弥散加权像具有极快的扫描速度，被认为非常有希望。但需要特殊硬件，伪影问题目前尚未彻底解决。
本研究部分资助来源于德国科研基金会
志谢 H.Sturm和H.Teiffel对本实验提供技术帮助
参考文献
1 Moseley ME, Kucharczyk J, Mintorovitch J, et al. Diffusion-weighted MR imaging of acute stroke: correlation with T2-weighted and magnetic susceptibility-enhanced MR imaging in cats. AJNR Am J Neuroradiol, 1990,11：423-429.
, http://www.100md.com
2 Le Bihan D, Turner R, Douek P, et al. Diffusion MR imaging: clinical application. AJR Am J Roentgenol, 1992,159：591-599.
3 Helpern JA, Dereski MO, Knight RA, et al. Histopathological correlations of nuclear magnetic resonance imaging parameters in experimental cerebral ischemia. Magn Reson Imaging, 1993,11：241-246.
4 Perez-Trepichio AD, Xue M, Ng TC, et al. Sensitivity of magnetic resonance diffusion-weighted imaging and regional relationship between the apparent diffusion coefficient and cerebral blood flow in rat focal cerebral ischemia. Stroke, 1995,26：667-675.
, 百拇医药
5 Chien D, Kwong KK, Gress DR, et al. MR diffusion imaging of cerebral infarction in humans. AJNR Am J Neuroradiol, 1992,13：1097-1102.
6 Warach S, Chien D, Li W, et al. Fast magnetic resonance diffusion-weighted imaging of acute human stroke. Neurology, 1992,42：1717-1723.
7 Warach S, Gaa J, Siewert B, et al. Acute human stroke studied by whole brain echo planar diffusion-weighted magnetic resonance imaging. Ann Neurol, 1995,37：231-241.
, http://www.100md.com
8 Pierpaoli C, Righini A, Linfante I, et al. Histopathologic correlates of abnormal water diffusion in cerebral ischemia: diffusion-weighted MR imaging and light and electron microscopic study. Radiology, 1993,189：439-448.
9 Yuh WT, Crain MR, Loes DJ, et al. MR imaging of cerebral ischemia: findings in the first 24 hours. AJNR Am J Neuroradiol, 1991,12：621-629.
10 Matsumoto K, Lo EH. Pierce AR, et al. Role of vasogenic edema and tissue cavitation in ischemic evolution on diffusion-weighted imaging: comparison with multiparameter MR and immunohistochemistry. AJNR Am J Neuroradiol, 1995,16：1107-1115.
(收稿：1997-03-20 修回：1997-11-10), 百拇医药
单位：德国慕尼黑大学医学院放射科(吴仁华、R.Bruening U Porn、M.Reiser)，神经内科(R.Haberl)；德国西门子医疗公司(M.Deimling)
关键词：
中华内科杂志/980214
【摘要】 目的 旨在分析磁共振弥散加权像对早期脑梗塞诊断的临床价值。方法 24例脑梗塞病人经磁共振成像常规程序和弥散加权程序检查，弥散加权像采用稳态自由进动程序，每层需时57秒，弥散加权梯度为23 mT。对同一层面的所有磁共振像进行了比较，重点分析信号强度和病灶大小。数据经统计学分析。结果 在超急性脑梗塞弥散加权像可显示T2加权像不能显示的病灶，在T2加权像可显示的病变中，弥散加权像可更清楚更全面地显示病灶。在亚急性期，弥散加权像的病灶有可能会呈相对等信号。本组结果略不同以往的动物实验。结论 弥散加权像能非常可靠地显示急性脑梗塞。
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Early detection of human brain infarction by using diffusion-weighted imaging Wu Renhua*, R.Bruening, R.Haberl, et al. *Institute of Radiology, Medical Faculty, University of Munich, 81366 Munich, Germany
【Abstract】 Objective To evaluate the clinical utility of diffusion-weighted steady state free precession (SSFP) sequence to detect early human brain infarction. Methods Twenty-four patients were examined on a 1.5 T scanner. A diffusion-weighted SSFP sequence was used. The scan time per slice was 57 seconds. The diffusion gradient strength was 23 mT. Same slices of diffusion-weighted imagings and T2WIs were compared. Special attention was given to the presence of any abnormal signal intensity changes and lesion sizes. The data of the lesion size were statistically analyzed by using a linear regression method. Results In the superacute stage of brain infarction, either the infarcts were seen only with diffusion-weighted imaging, or if they could be detected with T2WI, they would be seen better with diffusion-weighted imaging. In subacute stage of brain infarction, relative isointensity was possibly shown on diffusion-weighted imaging in a few patients. The results of this study differ slightly from the T2WI findings in a previous study of animal stroke models. Conclusion It is suggested that diffusion SSFP sequence is more sensitive and accurate to delineate acute ischemic lesion in human brain than conventional T2 weighted imaging.
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【Key words】 Cerebral infarction Magnetic resonance imaging
磁共振弥散加权像是对生物体内水分子运动很敏感的影像，它在早期诊断脑梗塞方面已显示出其优越性。以往的研究结果主要在急性动物实验上获取[1～4]，病人研究仅有非常少的报道[5～7]，且所应用的弥散加权程序存在分辨率差或伪影的问题。本项研究采用具较高分辨率的弥散加权程序，分析其诊断早期脑梗塞病人的价值，探讨其区分急性脑梗塞和陈旧性脑梗塞的作用。
资料与方法
对24例有局灶脑缺血症状和体征的病人进行了磁共振弥散加权像检查，其中男19例，女5例，平均年龄52岁。20例脑梗塞诊断经随诊证实，4例有症状和体征者无异常磁共振表现。缺血发作时间定为病情被觉查之刻，如果在睡眠中发病，便参考醒来或被发现的时间[6]。病人被分为两组：第1组6人(0～12小时)，第2组18人(12小时以上)。
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磁共振检查采用西门子1.5特Vision扫描机。常规程序和弥散加权程序同时完成。弥散加权像采用稳态自由进动程序，弥散加权梯度为23毫特，重复时间为22毫秒，回波时间分别为2，3，5毫秒，b值分别相应为165，288，598 s/cm2，采用常规头线圈，每层需时57秒。为研究弥散不等张现象，进行了改变弥散加权梯度方向的检查。
对同一层面的弥散加权像和T2WI(T2加权像)进行了比较，重点分析异常信号强度和病变大小，测量病变的最长径以代表病变的大小。病变大小的资料用线性回归方法进行分析。
结果
20例被证实的脑梗塞病例中，第1组3例，第2组17例。第1组中1例病人的病变仅在弥散加权像中可见，T2WI上未见病变，见图1。图1A为弥散加权像脑梗塞后3小时，显示左顶叶白质高信号；图1B和1C分别是T2WI和质子加权像。在该组中，如果T2WI上可见病变，在弥散加权像上能显示得更清楚或范围更大。病变大小的平均数在T2WI是4.7 mm(标准差6.8)，在弥散加权像是10.9 mm(标准差12.3)，线性回归分析显示无相关关系(P<0.25)，表明弥散加权像有可能能显示更大的病灶。
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第2组中17例病人的病灶在T2WI和弥散加权像上得以显示。在弥散加权像上多数病人的病变表现为不均等信号。在2例亚急性期病例，弥散加权像上的病灶表现为相对等信号，图2为其中1例。图2A是发病第7天的弥散加权像，显示左颞叶高信号；图2B是脑梗塞发病第14天亚急性期的弥散加权像，病变转为相对等信号；图2C为T2WI。在某些陈旧性脑梗塞中，弥散加权像表现为混杂的低信号或低信号，而T2WI均显示为高信号。病变大小的平均数在T2WI是21.3 mm(标准差17.9)，在弥散加权像是20.7 mm(标准差18.9)，线性回归分析显示相关，差异有非常显著意义(P<0.0005)，表明在大多数病例中，T2WI和弥散加权像均能较好地显示病变。
弥散不等张研究结果表明，当弥散加权梯度方向改变后，脑灰质的信号对比度无变化，脑白质的信号对比度略有变化，脑梗塞病灶的信号对比度无变化。
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讨论
磁共振弥散加权像主要反映水分子平移运动的差异。动物实验表明，在脑缺血的开始几分钟时，病变水分子的布朗尼运动发生剧烈变化，出现细胞毒性脑水肿，这对超急性脑缺血的诊断有重要意义[1，2]。
动物脑缺血的磁共振研究已较全面。然而，人类的解剖与生理不同于动物。在动物实验中，脑缺血30分钟后便可在T2WI上显示[8]。本组中的1例病人在发病3小时后T2WI上未显示病变，病变仅在弥散加权像上显示(图1)。
Yuh等[9]认为脑梗塞发病8小时后在T2WI上显示的病变才可靠。是否人类与动物在这方面的差异源于不同的阻塞机制(逐渐栓塞与突然阻断)，尚无定论。
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本研究中，4例有脑缺血症状与体征的病人在弥散加权像上和随诊中未见病变，这大概是可复性缺血改变。Warach等[7]认为，这种病人应存在缺血的临界改变(ischemic penumbra)。
本组结果表明，超急性脑梗塞(12小时内)病人的病灶可在弥散加权像上显示，如果T2WI可显示有病灶，弥散加权像则能显示得更清楚更全面。然而，在弥散加权像与T2WI之间并不存在固定的关系，而是取决于不同的发病机制和病变部位。弥散加权像能显示细胞毒性脑水肿的病变，而T2WI对细胞毒性脑水肿的病变不敏感，当病变继而出现血管原性脑水肿时，T2WI才能显示病变。弥散加权像具弥散不等张(anisotropic)现象，当病变仅位于脑白质时，弥散不等张现象会影响病变大小的判断，此时需改变弥散加权梯度方向，而T2WI无此现象。
在脑梗塞后期(12小时后)弥散加权像和T2WI均能显示病变。而大多数病例弥散加权像显示的病变和T2WI显示的病变相对应，T2WI的病变延迟显示现象可能与推迟出现的血管原性水肿有关。
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在脑缺血进程中，首先出现细胞毒性脑水肿，而后出现血管原性脑水肿，再其次出现细胞溶解，最后出现软化灶[5，10]。在急性期，显性弥散系数(apparent diffusion coefficient)先降低后回升，在亚急性期和囊变期，显性弥散系数先达正常然后高于正常[6，7]。这种现象大概可以解释本组中的2例亚急性期病例，当病灶在T2WI上是高信号时，弥散加权像上呈相对等信号(图2)。
是否所有脑梗塞都会在亚急性期出现相对等信号，有待研究。
在T2WI上，不论何期脑梗塞病变均显示为高信号，不利于区分新旧病灶。本研究表明，陈旧性梗塞在弥散加权像上常表现为混杂信号或夹杂有低信号。其他研究者也观察到此现象[5～7]。结合T2WI，有利于陈旧性梗塞的诊断。
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弥散加权梯度方向影响人脑弥散系数的测量。以往的研究表明，脑白质的弥散不等张现象较强，脑灰质和梗塞病灶无此现象[2，7]。本组结果支持该现象。改变弥散加权梯度，有利于确定脑白质病灶的真实范围。
尽管弥散加权像在很多年以前就被认为很有价值，由于以往技术上的困难，临床应用受到限制。弥散加权的稳态自由进动(SSFP)程序是一较新的技术，不需硬件的改动，有实用临床价值。回波面(EPI)弥散加权像具有极快的扫描速度，被认为非常有希望。但需要特殊硬件，伪影问题目前尚未彻底解决。
本研究部分资助来源于德国科研基金会
志谢 H.Sturm和H.Teiffel对本实验提供技术帮助
参考文献
1 Moseley ME, Kucharczyk J, Mintorovitch J, et al. Diffusion-weighted MR imaging of acute stroke: correlation with T2-weighted and magnetic susceptibility-enhanced MR imaging in cats. AJNR Am J Neuroradiol, 1990,11：423-429.
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2 Le Bihan D, Turner R, Douek P, et al. Diffusion MR imaging: clinical application. AJR Am J Roentgenol, 1992,159：591-599.
3 Helpern JA, Dereski MO, Knight RA, et al. Histopathological correlations of nuclear magnetic resonance imaging parameters in experimental cerebral ischemia. Magn Reson Imaging, 1993,11：241-246.
4 Perez-Trepichio AD, Xue M, Ng TC, et al. Sensitivity of magnetic resonance diffusion-weighted imaging and regional relationship between the apparent diffusion coefficient and cerebral blood flow in rat focal cerebral ischemia. Stroke, 1995,26：667-675.
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5 Chien D, Kwong KK, Gress DR, et al. MR diffusion imaging of cerebral infarction in humans. AJNR Am J Neuroradiol, 1992,13：1097-1102.
6 Warach S, Chien D, Li W, et al. Fast magnetic resonance diffusion-weighted imaging of acute human stroke. Neurology, 1992,42：1717-1723.
7 Warach S, Gaa J, Siewert B, et al. Acute human stroke studied by whole brain echo planar diffusion-weighted magnetic resonance imaging. Ann Neurol, 1995,37：231-241.
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8 Pierpaoli C, Righini A, Linfante I, et al. Histopathologic correlates of abnormal water diffusion in cerebral ischemia: diffusion-weighted MR imaging and light and electron microscopic study. Radiology, 1993,189：439-448.
9 Yuh WT, Crain MR, Loes DJ, et al. MR imaging of cerebral ischemia: findings in the first 24 hours. AJNR Am J Neuroradiol, 1991,12：621-629.
10 Matsumoto K, Lo EH. Pierce AR, et al. Role of vasogenic edema and tissue cavitation in ischemic evolution on diffusion-weighted imaging: comparison with multiparameter MR and immunohistochemistry. AJNR Am J Neuroradiol, 1995,16：1107-1115.
(收稿：1997-03-20 修回：1997-11-10), 百拇医药