脑灌注MRI与脑血管造影在评价脑缺血病变中的价值
作者：朱明旺 郁同庆 戴建平
单位：100050 北京市神经外科研究所神经影像室(朱明旺、戴建平)；美国爱荷华大学医学院磁共振中心(郁同庆)
关键词：脑缺血； 磁共振成像； 脑血管造影术； 侧支循环
中华放射学杂志980604.htm 【摘要】 目的 通过对脑缺血性疾病患者的脑动脉血管造影和脑灌注MRI对照，评价脑缺血性疾病中侧支循环建立情况,并试图鉴别脑缺血性病变的性质。方法 全部16例病人均具有脑缺血临床表现，并均接受了常规脑血管造影，常规MR和动态增强平面回波(EPI)技术、自旋回波T2*加权脑灌注MR成像检查。根据脑灌注MR成像获得的造影剂浓度-时间曲线做出局部脑血容量(rCBV)和平均通过时间(MTT)测定。通过对脑缺血性疾病的常规MR、脑灌注MR和脑血管造影表现对照，重点观察了病变区域脑组织在脑灌注MR中的rCBV和MTT变化，以及病变的常规MRI和脑血管造影表现。结果 在16例病人中，脑灌注MRI共发现27个病灶，包括6个脑梗死病灶和21个脑缺血性病灶。在MTT像中，25个病灶表现为MTT延长，2个病灶表现为正常MTT。在rCBV像中，6个病灶表现为rCBV降低，21个病灶表现为正常或稍高的rCBV。MTT像对是否存在脑缺血性疾病及其范围十分敏感，而rCBV像不如MTT像敏感，但有助于判断病变的性质。脑血容量正常或增高提示缺血区存在着侧支循环，病变性质为脑缺血，没有发生脑梗死；脑血容量下降提示发生脑梗死。脑动脉血管造影发现侧支循环的病人中，大部分病变没有发生脑梗死；而在没有侧支循环的病人中，50%的病灶表现为脑血容量下降，另50%的病灶表现为脑血容量正常或增高。结论 MTT像在显示脑缺血性病变中十分敏感，而rCBV像可提示侧支循环情况和脑缺血性病变的性质。
, 百拇医药
The correlation of perfusion MRI and cerebral angiography in patients with cerebral vascular diseases Zhu Mingwang*，William TC Yuh， Dai Jianping.*Neuroimaging Center, Beijing Neurosurgical Institute, Beijing 100050
【Abstract】 Purpose To evaluate the perfusion MR findings in patients with cerebrovascular diseases and to find out the value of perfusion MR in assessing the collateral circulation and the nature of ischemic diseases. Methods Perfusion MRI and cerebral angiography imaging were performed in 16 patients with symptoms of cerebrovascular disease. Dynamic EPI-SE T2*WI perfusion MR were obtained after a bolus injection of GD-DTPA. Qualitative perfusion maps were calculated for regional cerebral blood volume (rCBV) and mean transit time (MTT). Results MTT was sensitive to detect ischemic lesions. All the infarcts showed decreased rCBV, while most of the ischemic lesions showed a normal or increased rCBV. When cerebral collateral circulation was identified on cerebral angiography, most of the lesions were not infarcts. However, the absence of angiographically identifiable cerebral collateral circulation did not always result in an infarct. Most patients with collateral circulation on cerebral angiography had a normal or increased rCBV on perfusion images. In those without angiographically detectable collateral circulation, 50% had decreased rCBV. Despite the absence of angiographic collaterals, the other 50% of patients had normal or increased rCBV. Conclusion A normal or increased rCBV in patients with cerebral ischemic diseases may suggest the presence of collateral circulation. Perfusion image may be a potentially useful adjunctive tool in the prediction of the outcome of ischemic cerebrovascular diseases.
, 百拇医药
【Key words】 Cerebral ischemia Magnetic resonance imaging Cerebral angiography Collateral circulation
在脑缺血性疾病中，脑血管造影中侧支循环的建立情况在一定程度上反映了脑缺血区的血液供应[1,2]。近年来，脑灌注MRI已被证实可以显示微循环内血液动力学变化[3～6]。笔者通过对脑缺血性疾病患者的脑动脉血管造影和脑灌注MRI对照，来评价脑灌注MRI在判断缺血性脑组织侧支循环建立的情况和鉴别脑缺血性病变性质中的价值。
材料与方法
本组病例来源于美国爱荷华大学医学院磁共振中心，包括16例具有脑缺血临床表现的病人，其中急性脑梗死2例，具有反复短暂性脑缺血发作病史的患者14例。全部病人均接受了常规脑血管造影、常规MR和MR脑灌注成像检查。本组病例中男5例，女11例，年龄范围34～84岁，平均58.6岁。14例病人的MR与脑血管造影检查在同一天完成，另2例病人的脑血管造影分别在MR检查后的第二和第四天进行。
, http://www.100md.com
MR扫描使用GE Signa 1.5T超导MR成像系统。该系统使用加装的平面回波扫描(EPI)技术。MR检查首先进行T1WI(TE 20毫秒、TR 300毫秒)和T2WI(TE 90毫秒、TR 2 000毫秒)扫描。然后，通过肘正中静脉插管团注(9 ml/s，0.1 mmol/kg)磁化敏感造影剂，使用EPI自旋回波脉冲序列，行T2*WI动态增强扫描(TE 100毫秒、TR 2 000毫秒,视野20 cm×40cm, 矩阵128×256，一次平均，单激发)。动态增强扫描每2秒完成一次，每次扫描8～10个层面，共持续60秒。最后行常规增强T1WI扫描。
脑血管造影通过左股动脉插管，进行双侧颈动脉及单侧椎动脉正侧位血管造影。
根据磁化敏感造影剂造成的每个像素信号下降的程度，计算出造影剂浓度-时间曲线，然后根据该曲线做出局部脑血容量(rCBV) 像和平均通过时间(MTT)像。
, http://www.100md.com
脑缺血范围是由MR脑灌注成像异常确定的，如果MR脑灌注成像显示出多个动脉供血分布区异常，每个动脉分布区的病变都给予单独考虑。脑梗死和脑缺血是根据常规MRI表现而确定的，T2WI表现为高信号的病变被认为是脑梗死，而具有正常或轻微T2信号变化的病变则被认为是脑缺血。
如果MR脑灌注成像发现的缺血区表现为T2像高信号，则被认为是发生了不可逆损伤即脑梗死。如果脑灌注MRI显示有较大范围缺血区，但常规MRI只显示较小范围的异常信号(<1 cm2)或正常T2信号，那么该区域则被认为是缺血性变化而无不可逆性脑梗死，即脑缺血。我们评价了脑血管造影上的血管异常与相应的侧支循环，并将脑血管造影表现与MR脑灌注成像的微血管变化与病变性质进行了对照。
结果
本组16例病人中，脑灌注MRI共发现27个脑缺血性病灶。在MTT像中，25个病灶表现为MTT延长，2个病灶表现为正常MTT。在rCBV像中，6个病灶表现为rCBV降低，21个病灶表现为正常或稍高的rCBV。结合常规MR扫描T2WI信号变化，本组病变包括6个脑梗死病灶和21个脑缺血性病灶。
, http://www.100md.com
脑血管造影发现的脑动脉病变包括颈内动脉狭窄(5例)或闭塞(5例)，脑梗死(2例)，动静脉畸形(1例)，大脑前动脉闭塞(1例)，颅内动脉炎(1例)和颅内动脉硬化(1例)。在27个脑缺血性病灶中，有12个病灶可见侧支循环，15个病灶脑血管造影未能证实缺血区存在侧支循环。
1. 脑血管造影侧支循环与缺血性病变性质的联系：当脑血管造影发现向缺血区供血的侧支循环时，绝大部分的缺血灶(93%)没有发生不可逆损伤，只表现为脑缺血性改变(图1～4)。在血管造影没有显示向缺血区供血的侧支循环时，相应的缺血区并不总是发生不可逆损害，只有50%的病灶在T2WI显示为高信号，其余50%的病灶只在脑灌注MRI表现为脑缺血，而无明显T2WI高信号(图5～8)。
2. 脑灌注MRI表现与脑缺血性质的联系：本组病例的全部27个缺血灶均可由脑灌注MRI证实，大部分病灶(93%)在MTT像上表现为平均通过时间延长(图3,7)，因而MTT像对是否存在着脑缺血性疾病及其范围十分敏感。本组rCBV像中，所有梗死灶均表现为脑血容量下降(图8)，而绝大多数缺血灶表现为正常或增高的脑血容量(图4)，仅1例缺血灶表现为轻微的脑血容量下降。因而rCBV像对是否存在着缺血性病变不如MTT像敏感，但有助于判断病变的性质。
, 百拇医药
3. 脑血管造影和脑灌注MRI在评价脑缺血性疾病中的联系:脑血管造影证实15个病灶建立侧支循环,12个病灶未建立侧支循环(附表)。在脑血管造影上发现侧支循环的病人中，脑血管造影与MR脑灌注成像表现一致，大部分病人表现为正常或增高的脑血容量。但在脑血管造影没有显示侧支循环的病人中，脑血管造影与MR脑灌注成像表现存在着一定的差异。只有50%的病人与缺乏侧支循环相一致，而表现为脑血容量下降，其余50%血管造影无侧支循环证据的病人中，脑血容量仍可表现为正常或增高。
附表 有无侧支循环与脑灌注MRI rCBV表现在评价脑缺血性质中的比较(病灶数)
脑梗死rCBV表现
脑缺血rCBV表现
增加
正常
, 百拇医药
降低
增加
正常
降低
侧支循环建立
0
0
1
8
6
0
无侧支循环
0
0
, http://www.100md.com
5
2
5
0
图1～4 右侧颈内动脉闭塞。图1为左侧颈内动脉造影，示左侧颈内动脉向右侧颈内动脉供血分布区代偿供血。图2为T1增强扫描，示右大脑中动脉强化，右侧大脑半球无明显异常信号。图3为MTT像，示右大脑中动脉分布区高信号，说明该区域由于动脉灌注压下降造成MTT延长。图4为rCBV像，示右大脑中动脉分布区呈稍高信号，说明该区域脑血容量升高 图5～8 右枕急性脑梗死。图5为左椎动脉造影，示左枕无血管染色，无明显侧支循环形成。图6为T2像，示右枕高信号脑梗死，但右颞枕皮层无明显异常信号(箭头)。图7为 MTT像，示右枕高信号，MTT延长。右颞枕皮层MTT略延长(箭头)。图8为 rCBV像，示右枕脑梗死呈明显低信号，局部脑血容量下降，但右颞枕皮层脑血容量升高(箭头)讨论
, 百拇医药
在正常生理状态下，局部脑血流量(rCBF)是由局部脑动脉灌注压(rCPP)和局部脑血管循环阻力(rCVR)决定的[7]。根据Powers[7]报道，缺血区脑血液动力学改变可以分成3个阶段：(1) rCPP正常时，rCBV和rCBV/rCBF也维持正常的关系。(2)当rCPP下降时，脑血管将代偿性扩张，血管循环阻力降低以利于维持正常rCBF。此时rCBV和rCBV/rCBF将增高，但脑组织的血液供应仍维持在正常水平，在此阶段脑动脉血供系统对其他原因造成的脑缺血的代偿能力下降。(3)rCPP继续下降，此时血管扩张已经达到最大程度，代偿性血管扩张将可能失代偿，但脑血流量达到最大后开始下降，此时rCBV仍然高于正常水平，rCBV/rCBF明显增高，大脑的氧吸收系数增加以维持正常的能量代谢。在此阶段，脑缺血区域尚未产生不可逆性损伤，如果脑组织的血液供应进一步下降，脑血管扩张失代偿，脑血管塌陷，rCBF和rCBV下降，不足以维持正常的细胞代谢与功能，缺血脑组织可能会产生不可逆损伤。rCBV和rCBV/rCBF在脑缺血的最初阶段即发生变化，但rCBV在许多正常生理状态下均可发生变化，所以rCBV/rCBF被认为是一个比较敏感的脑缺血指征，在脑血容量处于正常值的上界时，此比值即可增加，它相当于血液通过脑组织的平均通过时间[8]。
, 百拇医药
脑灌注MRI可以快速、准确，几乎无创地评价脑微血管内的血液动力学变化[9,10]，并很容易地与常规MR同时进行检查。本组使用的EPI-SE脉冲序列特别适用于显示微循环内的血液动力学变化[11, 12]。MR脑灌注成像在评价脑缺血的血液动力学变化时，可得到与正电子发射体层摄影(PET)相似的结果[13]。MTT是一个非常敏感的脑缺血指征,它基本上可确定脑缺血性病变范围。MTT延长，与脑动脉狭窄或闭塞造成的rCPP下降有关，rCPP下降，脑血管将代偿性扩张以维持正常的脑血流量。因此，如果脑血管扩张而脑血流量维持不变，那么，血液流速必然下降，血液通过局部脑组织的平均时间(即MTT)延长[7]。所有脑梗死的脑血容量均表现为下降，说明脑血管失代偿。而脑缺血则表现为正常或增高的rCBV，提示脑血管扩张代偿供血。因而MR脑灌注成像，特别是脑血容量像可以用于鉴别脑缺血和脑梗死。
当脑动脉血管造影证实存在着向缺血区供血的侧支循环时，脑灌注MR与脑血管造影在评价脑缺血性疾病性质上十分吻合，大部分病灶表现为缺血性改变而没有不可逆性脑梗死，T2WI没有或仅有轻微的信号变化。在脑灌注MR像上，MTT延长说明该区域血供不足。在脑血容量图上表现为正常或增高的脑血容量，说明缺血区存在着一定的血液供应，提示存在着侧支循环供血。
, 百拇医药
当脑血管造影未能证实存在缺血区的侧支循环时，脑灌注MRI与脑血管造影在评价缺血区性质上存在着较大的差异。没有脑血管造影证实的侧支循环，只有50%的病变为脑梗死和脑血容量下降，这种表现与血供缺乏相一致。但其余50%的病灶只表现为脑缺血而无脑血容量下降，提示缺血区存在着一定的侧支循环。脑灌注MRI与脑血管造影之间的这种差异可能与缺血区的微循环变化，脑血管造影与脑灌注MRI在技术上的差异有关。
脑血管造影通过动脉内注射碘造影剂，显示造影剂在动脉内的分布，从而显示出动脉结构。现代脑动脉血管造影系统的空间分辨率为100 μm，但我们在实际的临床应用中，一般只能评价300 μm以上的较大动脉[14]，因而血管造影并不能反映向脑组织直接供血的毛细血管。Olsen等[15]发现在急性脑梗死病人的充血区中，只有充血最明显的1例在血管造影上观察到了相应的血管染色，而其余病例未能证实充血区的存在。因此脑动脉血管造影实际上只能反映相对宏观的血管，而不能用于评价向脑组织直接供血的动脉毛细血管。
, http://www.100md.com
通过本组病例，我们认为血管造影未能证实某些微血管水平的侧支循环。Moody等[16]通过观察人脑的微血管结构证实，向毛细血管供血的小动脉直径小于100 μm，而且毛细血管网之间相互延续能够互相提供一定的侧支循环供血，单一毛细血管网也可以由来自不同动脉的多支小动脉供血，这种微血管内的侧支循环系统能够向缺血区提供一定的保护。但脑血管造影只能评价相对宏观的血管结构，而不能评价这种微侧支循环血管，并且双平面摄影的脑血管造影中的血管结构重叠也使之不宜于评价这种微血管结构。而脑灌注MRI可以显示脑组织内微循环水平的血液动力学改变，也就可以证实微循环水平的侧支循环，能够更准确地判断脑组织的实际供血情况。因此，脑灌注MRI的rCBV像可以更准确地判断脑缺血性病变的性质。
虽然应用脑灌注MRI在评价微循环的血液动力学变化方面有重要作用。但是，脑灌注MRI不能准确显示亚急性期脑梗死的血液动力学变化[17]，因为亚急性期脑梗死经常发生脑出血和血脑屏障破坏。脑出血时顺磁性铁蛋白和血脑屏障破坏造成的顺磁性造影剂漏出使病灶内出现顺磁性物质，从而影响动态增强扫描时脑组织信号变化的幅度，因而，本组病例没有包括亚急性期脑梗死病例。在临床中，我们必须结合病史，谨慎评价脑灌注MRI表现。
, http://www.100md.com
本组病例使用T2WI判断病变的性质，虽然在显示早期脑梗死上还有一定的局限性，但它是常规MR扫描中可以发现脑缺血性病变信号变化最早的脉冲序列。本组病例中，没有发病24小时之内的急性脑梗死病例，有关的脑灌注MRI表现待进一步研究。
总之，MTT像在显示脑缺血性病变中十分敏感，而rCBV像可提示侧支循环情况和脑缺血性病变的性质。
参考文献
1 Hawkins TD. The collateral anastomoses cerebro-vascular occlusion. Clin Radiol, 1966, 17: 203-219.
2 Goda M, Marshall J. Clinico-radiological study of collateral circulation after internal carotid and middle cerebral occlusion. J Neurol Neurosurg Psychiat, 1971, 34: 163-170.
, http://www.100md.com
3 Edelman RR, Wielopolski P, Scmitt F. Echo-planar MR imaging. Radiology, 1994, 192:600-612.
4 Kucharczyk J, Vexler ZS, Roberts TP， et al. Echo-planar perfusion-sensitive MR imaging of acute cerebral ischemia. Radiology， 1993, 188: 711-717.
5 Warach S, Li W, Ronthal M, et al. Acute cerebral ischemia: evaluation with dynamic contrasr-enhanced MR imaging and MR angiography. Radiology, 1992, 182: 41-47.
, http://www.100md.com
6 Edelman RR, Mattle HP, Atkinsion DJ， et al. Cerebral blood flow: assessment with dynamic contrast-enhanced T2*-weighted MR imaging at 1.5 T. Radiology, 1990, 176: 211-220.
7 Powers WJ. Cerebral hemodynamics in ischemic cerebrovascular disease. Ann Neurol, 1991, 29:231-240.
8 Powers WJ, Press GA, Grubb RL, et al. The effect of hemodynamically significant carotid artery disease on the hemodynamic status of the cerebral circulation. Ann Intern Med, 1987, 106: 27-34.
, http://www.100md.com
9 Kucharczyk J, Roberts T, Moseley EE, et al. Contrast-enhanced perfusion-sensitive MR imaging in the diagnosis of cerebrovascular disorders. J Magn Reson Imaging, 1993， 3: 241-245.
10 Crosby DL, Yuh WTC, Magnotta VA, et al. Comparison of echo-planar perfusion imaging with cerebral angiography and T2-weighted MR in the evaluation of transient ischemic attack. In： Proceeding of American Sociery of Neuroradiology. Chicago, 1995. 19-20.
, http://www.100md.com
11 Rosen BR, Belliveau JW, Vevea JM， et al. Perfusion imaging with NMR contrast agents. Magn Reson Med , 1990, 14: 249-265.
12 Fisel CR, Ackerman JL, Buxton RB, et al. MR contrast due to microscopically heterogeneous magnetic susceptibility: numerical simulations and applications to cerebral physiology. Magn Reson Med, 1991，17: 336-347.
13 Rempp KA, Brix G, Wenz F, et al. Quantification of regional cerebral blood flow and volume with dynamic susceptibility contrast-enhanced MR imaging. Radiology, 1994, 193: 637-641.
, 百拇医药
14 Yuh WT, Meada M, Wang AM, et al. Fibrinolytic treatment of acute stroke: are we treating reversible cerebral ischemia? AJNR, 1995, 16: 1 994-2 000.
15 Olsen TS, Larsen B, Herning M, et al. Blood flow and vascular reactivity in collaterally perfused brain tissue: evidence of an ischemic penumbral in patients with acute stroke. Sroke, 1983, 143: 332-341.
16 Moody DM, Bell MA, Challa VR. Features of the cerebral vascular pattern that predict vulnerability to perfusion or oxygenation deficiency: an anatomic study. AJNR, 1990,11: 431-439.
17 Rosen BR, Belliveau JW, Buchbinder BR, et al. Contrast agent and cerebral hemodynamics. Magn Reson Med , 1991, 19: 285-292.
(收稿：1997-08-15 修回：1997-12-28), http://www.100md.com
单位：100050 北京市神经外科研究所神经影像室(朱明旺、戴建平)；美国爱荷华大学医学院磁共振中心(郁同庆)
关键词：脑缺血； 磁共振成像； 脑血管造影术； 侧支循环
中华放射学杂志980604.htm 【摘要】 目的 通过对脑缺血性疾病患者的脑动脉血管造影和脑灌注MRI对照，评价脑缺血性疾病中侧支循环建立情况,并试图鉴别脑缺血性病变的性质。方法 全部16例病人均具有脑缺血临床表现，并均接受了常规脑血管造影，常规MR和动态增强平面回波(EPI)技术、自旋回波T2*加权脑灌注MR成像检查。根据脑灌注MR成像获得的造影剂浓度-时间曲线做出局部脑血容量(rCBV)和平均通过时间(MTT)测定。通过对脑缺血性疾病的常规MR、脑灌注MR和脑血管造影表现对照，重点观察了病变区域脑组织在脑灌注MR中的rCBV和MTT变化，以及病变的常规MRI和脑血管造影表现。结果 在16例病人中，脑灌注MRI共发现27个病灶，包括6个脑梗死病灶和21个脑缺血性病灶。在MTT像中，25个病灶表现为MTT延长，2个病灶表现为正常MTT。在rCBV像中，6个病灶表现为rCBV降低，21个病灶表现为正常或稍高的rCBV。MTT像对是否存在脑缺血性疾病及其范围十分敏感，而rCBV像不如MTT像敏感，但有助于判断病变的性质。脑血容量正常或增高提示缺血区存在着侧支循环，病变性质为脑缺血，没有发生脑梗死；脑血容量下降提示发生脑梗死。脑动脉血管造影发现侧支循环的病人中，大部分病变没有发生脑梗死；而在没有侧支循环的病人中，50%的病灶表现为脑血容量下降，另50%的病灶表现为脑血容量正常或增高。结论 MTT像在显示脑缺血性病变中十分敏感，而rCBV像可提示侧支循环情况和脑缺血性病变的性质。
, 百拇医药
The correlation of perfusion MRI and cerebral angiography in patients with cerebral vascular diseases Zhu Mingwang*，William TC Yuh， Dai Jianping.*Neuroimaging Center, Beijing Neurosurgical Institute, Beijing 100050
【Abstract】 Purpose To evaluate the perfusion MR findings in patients with cerebrovascular diseases and to find out the value of perfusion MR in assessing the collateral circulation and the nature of ischemic diseases. Methods Perfusion MRI and cerebral angiography imaging were performed in 16 patients with symptoms of cerebrovascular disease. Dynamic EPI-SE T2*WI perfusion MR were obtained after a bolus injection of GD-DTPA. Qualitative perfusion maps were calculated for regional cerebral blood volume (rCBV) and mean transit time (MTT). Results MTT was sensitive to detect ischemic lesions. All the infarcts showed decreased rCBV, while most of the ischemic lesions showed a normal or increased rCBV. When cerebral collateral circulation was identified on cerebral angiography, most of the lesions were not infarcts. However, the absence of angiographically identifiable cerebral collateral circulation did not always result in an infarct. Most patients with collateral circulation on cerebral angiography had a normal or increased rCBV on perfusion images. In those without angiographically detectable collateral circulation, 50% had decreased rCBV. Despite the absence of angiographic collaterals, the other 50% of patients had normal or increased rCBV. Conclusion A normal or increased rCBV in patients with cerebral ischemic diseases may suggest the presence of collateral circulation. Perfusion image may be a potentially useful adjunctive tool in the prediction of the outcome of ischemic cerebrovascular diseases.
, 百拇医药
【Key words】 Cerebral ischemia Magnetic resonance imaging Cerebral angiography Collateral circulation
在脑缺血性疾病中，脑血管造影中侧支循环的建立情况在一定程度上反映了脑缺血区的血液供应[1,2]。近年来，脑灌注MRI已被证实可以显示微循环内血液动力学变化[3～6]。笔者通过对脑缺血性疾病患者的脑动脉血管造影和脑灌注MRI对照，来评价脑灌注MRI在判断缺血性脑组织侧支循环建立的情况和鉴别脑缺血性病变性质中的价值。
材料与方法
本组病例来源于美国爱荷华大学医学院磁共振中心，包括16例具有脑缺血临床表现的病人，其中急性脑梗死2例，具有反复短暂性脑缺血发作病史的患者14例。全部病人均接受了常规脑血管造影、常规MR和MR脑灌注成像检查。本组病例中男5例，女11例，年龄范围34～84岁，平均58.6岁。14例病人的MR与脑血管造影检查在同一天完成，另2例病人的脑血管造影分别在MR检查后的第二和第四天进行。
, http://www.100md.com
MR扫描使用GE Signa 1.5T超导MR成像系统。该系统使用加装的平面回波扫描(EPI)技术。MR检查首先进行T1WI(TE 20毫秒、TR 300毫秒)和T2WI(TE 90毫秒、TR 2 000毫秒)扫描。然后，通过肘正中静脉插管团注(9 ml/s，0.1 mmol/kg)磁化敏感造影剂，使用EPI自旋回波脉冲序列，行T2*WI动态增强扫描(TE 100毫秒、TR 2 000毫秒,视野20 cm×40cm, 矩阵128×256，一次平均，单激发)。动态增强扫描每2秒完成一次，每次扫描8～10个层面，共持续60秒。最后行常规增强T1WI扫描。
脑血管造影通过左股动脉插管，进行双侧颈动脉及单侧椎动脉正侧位血管造影。
根据磁化敏感造影剂造成的每个像素信号下降的程度，计算出造影剂浓度-时间曲线，然后根据该曲线做出局部脑血容量(rCBV) 像和平均通过时间(MTT)像。
, http://www.100md.com
脑缺血范围是由MR脑灌注成像异常确定的，如果MR脑灌注成像显示出多个动脉供血分布区异常，每个动脉分布区的病变都给予单独考虑。脑梗死和脑缺血是根据常规MRI表现而确定的，T2WI表现为高信号的病变被认为是脑梗死，而具有正常或轻微T2信号变化的病变则被认为是脑缺血。
如果MR脑灌注成像发现的缺血区表现为T2像高信号，则被认为是发生了不可逆损伤即脑梗死。如果脑灌注MRI显示有较大范围缺血区，但常规MRI只显示较小范围的异常信号(<1 cm2)或正常T2信号，那么该区域则被认为是缺血性变化而无不可逆性脑梗死，即脑缺血。我们评价了脑血管造影上的血管异常与相应的侧支循环，并将脑血管造影表现与MR脑灌注成像的微血管变化与病变性质进行了对照。
结果
本组16例病人中，脑灌注MRI共发现27个脑缺血性病灶。在MTT像中，25个病灶表现为MTT延长，2个病灶表现为正常MTT。在rCBV像中，6个病灶表现为rCBV降低，21个病灶表现为正常或稍高的rCBV。结合常规MR扫描T2WI信号变化，本组病变包括6个脑梗死病灶和21个脑缺血性病灶。
, http://www.100md.com
脑血管造影发现的脑动脉病变包括颈内动脉狭窄(5例)或闭塞(5例)，脑梗死(2例)，动静脉畸形(1例)，大脑前动脉闭塞(1例)，颅内动脉炎(1例)和颅内动脉硬化(1例)。在27个脑缺血性病灶中，有12个病灶可见侧支循环，15个病灶脑血管造影未能证实缺血区存在侧支循环。
1. 脑血管造影侧支循环与缺血性病变性质的联系：当脑血管造影发现向缺血区供血的侧支循环时，绝大部分的缺血灶(93%)没有发生不可逆损伤，只表现为脑缺血性改变(图1～4)。在血管造影没有显示向缺血区供血的侧支循环时，相应的缺血区并不总是发生不可逆损害，只有50%的病灶在T2WI显示为高信号，其余50%的病灶只在脑灌注MRI表现为脑缺血，而无明显T2WI高信号(图5～8)。
2. 脑灌注MRI表现与脑缺血性质的联系：本组病例的全部27个缺血灶均可由脑灌注MRI证实，大部分病灶(93%)在MTT像上表现为平均通过时间延长(图3,7)，因而MTT像对是否存在着脑缺血性疾病及其范围十分敏感。本组rCBV像中，所有梗死灶均表现为脑血容量下降(图8)，而绝大多数缺血灶表现为正常或增高的脑血容量(图4)，仅1例缺血灶表现为轻微的脑血容量下降。因而rCBV像对是否存在着缺血性病变不如MTT像敏感，但有助于判断病变的性质。
, 百拇医药
3. 脑血管造影和脑灌注MRI在评价脑缺血性疾病中的联系:脑血管造影证实15个病灶建立侧支循环,12个病灶未建立侧支循环(附表)。在脑血管造影上发现侧支循环的病人中，脑血管造影与MR脑灌注成像表现一致，大部分病人表现为正常或增高的脑血容量。但在脑血管造影没有显示侧支循环的病人中，脑血管造影与MR脑灌注成像表现存在着一定的差异。只有50%的病人与缺乏侧支循环相一致，而表现为脑血容量下降，其余50%血管造影无侧支循环证据的病人中，脑血容量仍可表现为正常或增高。
附表 有无侧支循环与脑灌注MRI rCBV表现在评价脑缺血性质中的比较(病灶数)
脑梗死rCBV表现
脑缺血rCBV表现
增加
正常
, 百拇医药
降低
增加
正常
降低
侧支循环建立
0
0
1
8
6
0
无侧支循环
0
0
, http://www.100md.com
5
2
5
0
图1～4 右侧颈内动脉闭塞。图1为左侧颈内动脉造影，示左侧颈内动脉向右侧颈内动脉供血分布区代偿供血。图2为T1增强扫描，示右大脑中动脉强化，右侧大脑半球无明显异常信号。图3为MTT像，示右大脑中动脉分布区高信号，说明该区域由于动脉灌注压下降造成MTT延长。图4为rCBV像，示右大脑中动脉分布区呈稍高信号，说明该区域脑血容量升高 图5～8 右枕急性脑梗死。图5为左椎动脉造影，示左枕无血管染色，无明显侧支循环形成。图6为T2像，示右枕高信号脑梗死，但右颞枕皮层无明显异常信号(箭头)。图7为 MTT像，示右枕高信号，MTT延长。右颞枕皮层MTT略延长(箭头)。图8为 rCBV像，示右枕脑梗死呈明显低信号，局部脑血容量下降，但右颞枕皮层脑血容量升高(箭头)讨论
, 百拇医药
在正常生理状态下，局部脑血流量(rCBF)是由局部脑动脉灌注压(rCPP)和局部脑血管循环阻力(rCVR)决定的[7]。根据Powers[7]报道，缺血区脑血液动力学改变可以分成3个阶段：(1) rCPP正常时，rCBV和rCBV/rCBF也维持正常的关系。(2)当rCPP下降时，脑血管将代偿性扩张，血管循环阻力降低以利于维持正常rCBF。此时rCBV和rCBV/rCBF将增高，但脑组织的血液供应仍维持在正常水平，在此阶段脑动脉血供系统对其他原因造成的脑缺血的代偿能力下降。(3)rCPP继续下降，此时血管扩张已经达到最大程度，代偿性血管扩张将可能失代偿，但脑血流量达到最大后开始下降，此时rCBV仍然高于正常水平，rCBV/rCBF明显增高，大脑的氧吸收系数增加以维持正常的能量代谢。在此阶段，脑缺血区域尚未产生不可逆性损伤，如果脑组织的血液供应进一步下降，脑血管扩张失代偿，脑血管塌陷，rCBF和rCBV下降，不足以维持正常的细胞代谢与功能，缺血脑组织可能会产生不可逆损伤。rCBV和rCBV/rCBF在脑缺血的最初阶段即发生变化，但rCBV在许多正常生理状态下均可发生变化，所以rCBV/rCBF被认为是一个比较敏感的脑缺血指征，在脑血容量处于正常值的上界时，此比值即可增加，它相当于血液通过脑组织的平均通过时间[8]。
, 百拇医药
脑灌注MRI可以快速、准确，几乎无创地评价脑微血管内的血液动力学变化[9,10]，并很容易地与常规MR同时进行检查。本组使用的EPI-SE脉冲序列特别适用于显示微循环内的血液动力学变化[11, 12]。MR脑灌注成像在评价脑缺血的血液动力学变化时，可得到与正电子发射体层摄影(PET)相似的结果[13]。MTT是一个非常敏感的脑缺血指征,它基本上可确定脑缺血性病变范围。MTT延长，与脑动脉狭窄或闭塞造成的rCPP下降有关，rCPP下降，脑血管将代偿性扩张以维持正常的脑血流量。因此，如果脑血管扩张而脑血流量维持不变，那么，血液流速必然下降，血液通过局部脑组织的平均时间(即MTT)延长[7]。所有脑梗死的脑血容量均表现为下降，说明脑血管失代偿。而脑缺血则表现为正常或增高的rCBV，提示脑血管扩张代偿供血。因而MR脑灌注成像，特别是脑血容量像可以用于鉴别脑缺血和脑梗死。
当脑动脉血管造影证实存在着向缺血区供血的侧支循环时，脑灌注MR与脑血管造影在评价脑缺血性疾病性质上十分吻合，大部分病灶表现为缺血性改变而没有不可逆性脑梗死，T2WI没有或仅有轻微的信号变化。在脑灌注MR像上，MTT延长说明该区域血供不足。在脑血容量图上表现为正常或增高的脑血容量，说明缺血区存在着一定的血液供应，提示存在着侧支循环供血。
, 百拇医药
当脑血管造影未能证实存在缺血区的侧支循环时，脑灌注MRI与脑血管造影在评价缺血区性质上存在着较大的差异。没有脑血管造影证实的侧支循环，只有50%的病变为脑梗死和脑血容量下降，这种表现与血供缺乏相一致。但其余50%的病灶只表现为脑缺血而无脑血容量下降，提示缺血区存在着一定的侧支循环。脑灌注MRI与脑血管造影之间的这种差异可能与缺血区的微循环变化，脑血管造影与脑灌注MRI在技术上的差异有关。
脑血管造影通过动脉内注射碘造影剂，显示造影剂在动脉内的分布，从而显示出动脉结构。现代脑动脉血管造影系统的空间分辨率为100 μm，但我们在实际的临床应用中，一般只能评价300 μm以上的较大动脉[14]，因而血管造影并不能反映向脑组织直接供血的毛细血管。Olsen等[15]发现在急性脑梗死病人的充血区中，只有充血最明显的1例在血管造影上观察到了相应的血管染色，而其余病例未能证实充血区的存在。因此脑动脉血管造影实际上只能反映相对宏观的血管，而不能用于评价向脑组织直接供血的动脉毛细血管。
, http://www.100md.com
通过本组病例，我们认为血管造影未能证实某些微血管水平的侧支循环。Moody等[16]通过观察人脑的微血管结构证实，向毛细血管供血的小动脉直径小于100 μm，而且毛细血管网之间相互延续能够互相提供一定的侧支循环供血，单一毛细血管网也可以由来自不同动脉的多支小动脉供血，这种微血管内的侧支循环系统能够向缺血区提供一定的保护。但脑血管造影只能评价相对宏观的血管结构，而不能评价这种微侧支循环血管，并且双平面摄影的脑血管造影中的血管结构重叠也使之不宜于评价这种微血管结构。而脑灌注MRI可以显示脑组织内微循环水平的血液动力学改变，也就可以证实微循环水平的侧支循环，能够更准确地判断脑组织的实际供血情况。因此，脑灌注MRI的rCBV像可以更准确地判断脑缺血性病变的性质。
虽然应用脑灌注MRI在评价微循环的血液动力学变化方面有重要作用。但是，脑灌注MRI不能准确显示亚急性期脑梗死的血液动力学变化[17]，因为亚急性期脑梗死经常发生脑出血和血脑屏障破坏。脑出血时顺磁性铁蛋白和血脑屏障破坏造成的顺磁性造影剂漏出使病灶内出现顺磁性物质，从而影响动态增强扫描时脑组织信号变化的幅度，因而，本组病例没有包括亚急性期脑梗死病例。在临床中，我们必须结合病史，谨慎评价脑灌注MRI表现。
, http://www.100md.com
本组病例使用T2WI判断病变的性质，虽然在显示早期脑梗死上还有一定的局限性，但它是常规MR扫描中可以发现脑缺血性病变信号变化最早的脉冲序列。本组病例中，没有发病24小时之内的急性脑梗死病例，有关的脑灌注MRI表现待进一步研究。
总之，MTT像在显示脑缺血性病变中十分敏感，而rCBV像可提示侧支循环情况和脑缺血性病变的性质。
参考文献
1 Hawkins TD. The collateral anastomoses cerebro-vascular occlusion. Clin Radiol, 1966, 17: 203-219.
2 Goda M, Marshall J. Clinico-radiological study of collateral circulation after internal carotid and middle cerebral occlusion. J Neurol Neurosurg Psychiat, 1971, 34: 163-170.
, http://www.100md.com
3 Edelman RR, Wielopolski P, Scmitt F. Echo-planar MR imaging. Radiology, 1994, 192:600-612.
4 Kucharczyk J, Vexler ZS, Roberts TP， et al. Echo-planar perfusion-sensitive MR imaging of acute cerebral ischemia. Radiology， 1993, 188: 711-717.
5 Warach S, Li W, Ronthal M, et al. Acute cerebral ischemia: evaluation with dynamic contrasr-enhanced MR imaging and MR angiography. Radiology, 1992, 182: 41-47.
, http://www.100md.com
6 Edelman RR, Mattle HP, Atkinsion DJ， et al. Cerebral blood flow: assessment with dynamic contrast-enhanced T2*-weighted MR imaging at 1.5 T. Radiology, 1990, 176: 211-220.
7 Powers WJ. Cerebral hemodynamics in ischemic cerebrovascular disease. Ann Neurol, 1991, 29:231-240.
8 Powers WJ, Press GA, Grubb RL, et al. The effect of hemodynamically significant carotid artery disease on the hemodynamic status of the cerebral circulation. Ann Intern Med, 1987, 106: 27-34.
, http://www.100md.com
9 Kucharczyk J, Roberts T, Moseley EE, et al. Contrast-enhanced perfusion-sensitive MR imaging in the diagnosis of cerebrovascular disorders. J Magn Reson Imaging, 1993， 3: 241-245.
10 Crosby DL, Yuh WTC, Magnotta VA, et al. Comparison of echo-planar perfusion imaging with cerebral angiography and T2-weighted MR in the evaluation of transient ischemic attack. In： Proceeding of American Sociery of Neuroradiology. Chicago, 1995. 19-20.
, http://www.100md.com
11 Rosen BR, Belliveau JW, Vevea JM， et al. Perfusion imaging with NMR contrast agents. Magn Reson Med , 1990, 14: 249-265.
12 Fisel CR, Ackerman JL, Buxton RB, et al. MR contrast due to microscopically heterogeneous magnetic susceptibility: numerical simulations and applications to cerebral physiology. Magn Reson Med, 1991，17: 336-347.
13 Rempp KA, Brix G, Wenz F, et al. Quantification of regional cerebral blood flow and volume with dynamic susceptibility contrast-enhanced MR imaging. Radiology, 1994, 193: 637-641.
, 百拇医药
14 Yuh WT, Meada M, Wang AM, et al. Fibrinolytic treatment of acute stroke: are we treating reversible cerebral ischemia? AJNR, 1995, 16: 1 994-2 000.
15 Olsen TS, Larsen B, Herning M, et al. Blood flow and vascular reactivity in collaterally perfused brain tissue: evidence of an ischemic penumbral in patients with acute stroke. Sroke, 1983, 143: 332-341.
16 Moody DM, Bell MA, Challa VR. Features of the cerebral vascular pattern that predict vulnerability to perfusion or oxygenation deficiency: an anatomic study. AJNR, 1990,11: 431-439.
17 Rosen BR, Belliveau JW, Buchbinder BR, et al. Contrast agent and cerebral hemodynamics. Magn Reson Med , 1991, 19: 285-292.
(收稿：1997-08-15 修回：1997-12-28), http://www.100md.com