PWI在脑缺血性疾病中的临床应用

MR模型
DWI异常
PWI异常
半暗带
• 1999-2008年随着MRI技术而出现：扩散与灌注成像不匹配模型。MR模式--PWI和DWI匹配。 •近年研究发现，传统不匹配模型（即PWI与DWI均异常为梗死核心，其不匹配区 为IP）并不能准确评价IP范围。原因是： •DWI异常既有不可逆损伤，还有部分可逆损伤—易高估梗死核心 •PWI异常区包括良性血流减少区—会导致高估IP。

急性缺血性脑梗死 脑缺血由中央的梗死核心区、 缺血半暗带（ischemic penumbra， IP）、血流减少区构成。 梗死核心区：不可逆损伤组织。 IP：神经元电生理活动停止，侧支供血仅 能维持细胞膜稳定，长期低灌注终将导致 梗死，溶栓治疗的主要目的是恢复IP的血 供。
理论上的IP概念
MRI：PWI与 DWI 的匹配关系与“缺血半暗带”
近期文献认为，PWI/DWI异常表现主要有以下几种： 1、PWI＞DWI发生率49%-70%，提示大血管及分支阻塞，以往通常认为PWI/DWI不匹 配≥1.2适合溶栓治疗，近年有学者建议扩大为1.8-2.6效果更好。 2、PWI=DWI，此型患者无IP，不适合溶栓。 3、PWI ＜ DWI提示缺血区血管部分或完全再通，不需进行溶栓。 4、DWI异常，而PWI正常：DWI示有小梗塞灶，而PWI无明显低灌注区，这是由单支小 动脉分支闭塞或者亚临床小梗死灶。 5、PWI异常，而DWI正常：仅表现灌注异常，为一过性脑缺血，血管再通治疗预后好。 6、PWI和DWI均正常，见于TIA。 7、PWI或DWI异常＞100ml,为恶性脑缺血，预后差，若溶栓则100%发生再灌注出血。




T2*加权磁敏感动态增强磁共振成像 （dynamic susceptibility weighted contrast enhanced，DSC） T1加权动态增强磁共振成像（dynamic contrast enhancement，DCE) 动脉自旋标记增强磁共振成像（arterial spin labeling，ASL）

前两种技术（ DSC、DCE ）系通过静脉团注对 比剂使局部毛细血管内磁敏感性增加致局部磁 场不均匀，质子自旋去相位，引起T2、 T2*或T1 值的明显缩短，获得一系列动态影像，通过定 量指标反映局部灌注情况。
因为需要注射外源性对比剂，DSC、DCE对于不 能配合的病人或难以静脉注射的患者有一定的 局限性。
A：DWI示急性左侧额叶半卵圆中心脑梗死，图中红色圆圈为在病灶边缘和对侧 相同位置放置的感兴趣区；B：CBF图；C：CBV图；D：MTT图；E：MRA图； F：PWI曲线图，图中黄色曲线为该层面内平均灌注曲线图，粉色曲线为左侧额叶 半卵圆中心病灶旁感兴趣区内的灌注曲线，白色曲线为对侧相同位置感兴趣区内 的灌注曲线
CBV图
-皮层>基底节> 白 质 -高信号代表CBV增加，低信号 CBV降低
MTT图
– 白质>基底节>皮层 – 高信号MTT延长，低信号 MTT较短或MTT消失
PWI在脑缺血性疾病，尤其是缺血半暗带的确定 上的应用价值已得到公认。 而在脑肿瘤诊断中的应用也逐渐得到认可

对TIA的诊断




脑血容量（CBV）
脑血流量（CBF）


平均通过时间（MTT）
达峰时间（TTP）
核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容
积定律（central volume principle)
MTT=CBV/CBF
DSC主要参数
CBF计算： t Cv(t)= F∫Ca(τ)R(t–τ)dτ 0 Cv(t)＝体素对比剂浓度 F＝CBF Ca(τ)＝动脉流入函数 MTT计算 CBV MTT＝ CBF CBV计算 ∞ ∫ tCv(τ)dτ -∞ CBV= ∞ ∫ Ca(τ)dτ -∞
新mismatch模型
2003年，国外学者提出新的脑缺血演变模式，分4个区：中 心梗死区、扩散异常区、灌注异常区和最外层良性血供减少区。 基于新模型，卒中神经影像学半暗带模式已被更新为包括扩散与 灌注不匹配的区域，减去良性血流减少区域，加上最初扩散异常 的部分区域 。
北京协和医院李舜伟教授指出，脑梗死灶周围一般会形成一个“缺血 半暗带”，其中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。 一般认为，―半暗带”自缺血后1h会出现，通常可持续6-24h左右,有很 少一部分者在数天之后仍可检测到半暗带存在，医学上就提出了“时 间窗”的概念。 在该时间内经有效治疗，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。 但尽管缺血半暗带诊断新技术不断涌现，但如何更准确界定半暗带范 围仍需要进一步研究。



约50%TIA患者在发病12h内的PWI上存在 异常灌注区，主要为： TTP延长：主要原因是血流速度慢和侧支 循环供血。 MTT延长：提示脑灌注压降低，脑灌注储 备受损； 若①CBV、CBF明显减少，提示组织灌注 不足；②CBV增加或接近正常，提示侧支 循环形成。
参考《DWI和PWI在短暂性脑缺血诊断中的应用》冯晓源
（王佩佩等，中华老年心脑血管病杂志 2014.4）
对缺血半暗带的诊断 弥散与灌注错配的区域被考虑为缺血半暗带的MRI的 表现，并且为医生提供了有关梗死灶进展的预测信息。在 检测缺血半暗带时，PWI和DWI之间的区别可提供值得信赖 的信息。 当2个区域信号匹配时，则没有缺血半暗带。 当DWI高信号区域大于MRP高信号区域时，存在缺血 半暗带区域，可能从再灌注治疗中获益弥散/灌注的有效 性被许多研究所支持，也表明了有弥散与灌注错配区域的 患者更易发生脑梗死的进展，这些患者也更容易从静脉溶 栓或血管内治疗中获益。
CBV
女性，74岁，突发头晕，言语不利，小时回复右侧肢体活动不利近1小时恢复

TIA后1月内发生梗死者占4-8%，有10-30%的TIA 患者在90天内发展为卒中（特别是指48小时内）。
DWI和PWI联合能进一步发现短暂性神经功能障碍 的患者的脑缺血或灌注异常，MTT图像能发现TIA 患者中32%的在常规MRI或DWI图像上没有发现的 病灶，对于TIA患者的治疗及预后的评价都起了 重要的作用。
脑血流量（cerebral blood flow,CBF) 指在单位时间内流经一定量脑组织血管结 构的血流量，CBF越小，意味着脑组织的 血流量越低。
达峰时间 (time to peak，TTP）指在 时间信号曲线上从对比剂开始出现到对比 剂浓度达到峰值的时间。TTP值越大，意 味着最大对比剂团峰到达脑组织的时间越 晚。

从CBF变化过程看，脑血流的下降到急性脑梗死的发生 经历了3个时期： 由于脑灌注压下降引起的脑局部血流动力学异常改变； 脑循环储备力失代偿性低灌注所造成的神经元功能改 变； 最后，由于CBF下降超过脑代谢储备力才发生不可逆转 的神经元形态学改变，即脑梗死。 前2个时期称为脑梗死前期， TIA 属此期。脑血管病 常有较长的潜伏期，而TIA以及临床出现的异常征象是一个 十分明显的预警信号。

所研究的41名TIA患者分为三类 一组 PWI（+），DWI（-） 二组 PWI（+），DWI（+），随访（-） 三组 PWI（+），DWI（+） 一二组预后良好；

三组实际是临床表现为TIA的小灶脑梗死
参考《DWI和PWI在短暂性脑缺血诊断中的应用》冯晓源
DWI
ADC
ห้องสมุดไป่ตู้
MTT

对缺血半暗带的诊断
对急性卒中的诊断
2002年定义（ 美国 TIA 工作组）：由于局灶性脑或视 网膜缺血造成的短暂的神经功能缺损的发作，临床症状典型 的持续小于1h，无任何脑梗死证据。然而，即使在症状持续 时间＜1h 的 TIA 患者中，仍有33.6% DWI显示异常信号。 2009年定义（ 美国卒中协会）：“脑、脊髓或视网膜 局灶性缺血所致的、不伴急性梗死的短暂性神经功能障碍”。 这一定义以有无梗死为鉴别诊断 TIA 与脑梗死的唯一依据， 而不考虑症状持续时间。

PWI操作
• 经静脉快速注入对比剂后进行动态扫描 • 在图像工作站作图像后处理，对动态CT或MR图像进行分析并计算脑血流动力学的 有关参数图 • 根据色阶分别形成4种参数的彩图 • MR约90-100秒完成扫描
磁共振灌注参数图与对应的时间-信号曲线
DWI
CBF 脑血流量
CBV 脑血容量
MTT 平均通过时间

血流动力学参数由信号-时间曲线转换成相 对的对比剂浓度-时间曲线而获得，故其为局部 组织灌注的相对值,实际工作中多采用相对 CBV(relative CBV，rCBV)、相对CBF(relative CBF，rCBF)； CBV、CBF容易受到MR扫描仪、团注对比剂 量和速率、成像序列和参数、受检者的血容量 和心排血量等因素影响，因此不同个体间的血 流动力学参数不能直接比较 。
人脑正常的神经生理和高级神经活动要 求以一定的血流灌注为基础，灌注是指血 流通过毛细血管网，将携带的氧和营养物 质输送给组织细胞的重要功能，一般等同 于血流过程，是以流动效应为基础的，存 在于正常组织和疾病状态，毛细血管中的 血液流动使灌注成像成为可能。


PWI是一种反映组织微血管分布和血流灌注情况 的MR功能成像技术。 1988年Villringer等首先报道了MR血流灌注成像在 脑部的应用。 具有时间分辨率（小于2s即可包括全脑）和空间 分辨率高，操作简单，无放射性，可以在短时间 内重复进行，具有良好的临床应用前景。 与CT灌注不同的是T2WI效应可导致信号强度的减 弱因而无法提供定量数据。
平均通过时间（ mean transit time,MTT) 指血液流经血管结构时,包括动脉、毛细血管、 静脉，所经过的路径不同，其通过时间也不同， 因此用平均通过时间表示，主要反映的是对比 剂通过毛细血管的时间（血液由动脉流入至静 脉流出的时间）。该值大，说明微循环不畅。 它通常以秒为单位或以 rCBV 与 rCBF 之 比的形式给出，即MTT=rCBV/rCBF。