陳慧鈾 馮 源 陳 謙 毛存南 王 鵬蘇文 張穎冬 周俊山 殷信道 王麗萍

彌散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)主要用來探查組織非高斯分布的水分子擴散特性，不僅可以得到特征性水分子彌散峰度值，如平均峰度(mean kurtosis，MK)、徑向峰度(radial kurtosis，RK)及峰度各向異性(kurtosis anisotropy，KA)，還可得到 DWI、DTI 彌散參數(shù)，較傳統(tǒng)彌散技術(shù)更能把握組織微觀結(jié)構(gòu)變化[1-2]。本文利用此技術(shù)對急性期腦梗死進行參數(shù)值測量，同時與鏡像正常值進行比較，探討其特征性改變；計算基于MD圖與MK圖的CNR值，按梗死發(fā)生部位將病人進行分組，對各組內(nèi)基于MD與MK圖的CNR值進行比較，為臨床提供較為有利的診斷依據(jù)。

方 法

1．研究對象

自2016年3月到2016年10月期間，于我院神經(jīng)內(nèi)科住院治療的急性腦梗死患者，并成功完成常規(guī)MR及DKI檢查。入選標準：發(fā)病3天以內(nèi)、病灶位于前循環(huán)、單側(cè)病灶；排除標準：出血、其他腦疾病、陳舊性腦出血或腦梗死直徑大于10mm。依據(jù)納入和排除標準，本研究共納入66例患者，其中43例男性，23例女性，平均68±11歲。所有患者于入院24小時內(nèi)行MRI檢查。

2．檢查方法

MR設(shè)備為飛利浦3T MR掃描儀（Ingenia 3T，Philips Healthcare，Best，the Netherlands）。 所有對象均使用標準16通道頭顱線圈。常規(guī)掃描軸位T1WI、T2WI、FLAIR及DWI圖像，再進行DKI序列掃描。采用3b值（0，1000，2000s/mm2）進行DKI掃描，掃描參數(shù)：TR/TE=6441/109ms，反轉(zhuǎn)角=90°，層數(shù)＝48，層厚=3mm，層間距=0mm，F(xiàn)OV=256mm×256mm，采集矩陣=84mm×82mm，每個非零b值擴散敏感梯度場施加的方向數(shù)為15個。掃描時間為599秒。

3．圖像后處理和分析

運用 DKE 后處理軟件對原始數(shù)據(jù)進行高強度濾波，梯度向量設(shè)置為 15個方向，閾值設(shè)置為80，b 值分別設(shè)置為 0、1000、2000。將圖像進行處理，計算生成 MD、RD、AD、FA、MK、KA、RK參數(shù)圖。將參數(shù)圖像導(dǎo)入Image J軟件，由2名有經(jīng)驗的影像科醫(yī)師共同閱片，閱片時在MK圖像對腦梗死部位手動勾畫感興趣區(qū)（ROI）進行數(shù)據(jù)測量，然后將ROI復(fù)制到其他參數(shù)圖像及鏡像側(cè)分別進行測量。

對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）計算公式[3]：

其中，S代表MD或者MK圖的信號值，σ代表所測區(qū)域信號值的標準差。

4．統(tǒng)計分析

采用SPSS 19．0統(tǒng)計分析軟件，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，按梗死發(fā)生部位（皮質(zhì)、白質(zhì)、基底節(jié)區(qū)）將病人分為三組，采用配對t檢驗比較腦梗死病灶與鏡像區(qū)各參數(shù)值，以P＜0．05為差別有統(tǒng)計學(xué)意義。采用配對t檢驗比較各組內(nèi)基于MD與MK圖的CNR值，以P＜0．05為差別有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

共納入患者66例，其中皮質(zhì)腦梗死組12例（圖1），白質(zhì)區(qū)腦梗死組25例（圖2），基底節(jié)區(qū)腦梗死組29例（圖3）。

與鏡像側(cè)對比，三組患者的腦梗死區(qū)域MD、RD、AD及FA值減低，MK、KA、RK值升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0．01）（表1）。

圖1 男，65歲，左側(cè)肢體乏力伴頭暈2天入院，右側(cè)額葉皮質(zhì)及皮質(zhì)下腦梗死。A～D分別為MD、RD、AD及FA圖，病灶側(cè)MD、RD、AD及FA值較鏡像側(cè)減低。E～G分別為MK、RK及AK圖，病灶側(cè)MK、RK及AK值較鏡像側(cè)升高。

圖2 女，71歲，左側(cè)肢體無力2天入院，右側(cè)腦室旁腦梗死。A～D分別為MD、RD、AD及FA圖，病灶側(cè)MD、RD、AD及FA值較鏡像側(cè)減低。E～G分別為MK、RK及AK圖，病灶側(cè)MK、RK及AK值較鏡像側(cè)升高。

圖3 男，51歲，右側(cè)肢體乏力5小時入院，左側(cè)基底節(jié)區(qū)腦梗死。A～D分別為MD、RD、AD及FA圖，病灶側(cè)MD、RD、AD及FA值較鏡像側(cè)減低。E～G分別為MK、RK及AK圖，病灶側(cè)MK、RK及AK值較鏡像側(cè)升高。

表1 不同部位腦梗死區(qū)與對側(cè)鏡像區(qū)DKI與DTI各參數(shù)測量指標比較（ ）±sx

表1 不同部位腦梗死區(qū)與對側(cè)鏡像區(qū)DKI與DTI各參數(shù)測量指標比較（ ）±sx

測量部位皮質(zhì)腦梗死(n=12)MD RD AD FA MK RK KA梗死區(qū) 0．36±0．08 0．30±0．63 0．42±0．07 0．13±0．05 1．10±0．32 1．11±0．25 1．29±0．27鏡像區(qū) 0．62±0．10 0．50±0．11 0．84±0．13 0．25±0．93 0．59±0．15 0．57±0．16 0．55±0．79 t-8．75 -6．92 -14．31 -6．52 9．39 8．57 10．67 P＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01測量部位白質(zhì)區(qū)腦梗死(n=25)MD RD AD FA MK RK KA梗死區(qū) 0．37±0．75 0．32±0．11 0．45±0．10 0．15±0．59 1．22±0．34 0．33±0．38 1．10±0．32鏡像區(qū) 0．62±0．13 0．50±0．18 0．82±0．11 0．25±0．11 0．73±0．11 0．82±0．29 0．59±0．15 t-10．25 -4．60 -16．05 -7，46 7．33 7．58 8．53 P＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01

測量部位基底節(jié)區(qū)腦梗死(n=29)MD RD AD FA MK RK AK梗死區(qū) 0．38±0．07 0．32±0．06 0．49±0．08 0．17±0．07 1．16±0．24 1．35±0．34 1．11±0．25鏡像區(qū) 0．59±0．88 0．47±0．11 0．87±0．12 0．29±0．10 0．79±0．10 0．98±0．24 0．57±0．16 t-13．10 -9．26 -15．38 -10．14 9．20 7．59 11．76 P＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01 ＜0．01

表2 不同部位腦梗死區(qū)基于MD圖與MK圖的CNR值比較（ ）±sx

表2 不同部位腦梗死區(qū)基于MD圖與MK圖的CNR值比較（ ）±sx

CNR-MD CNR-MK t P皮質(zhì)腦梗 4．75±2．05 7．21±2．54 -2．70 0．02白質(zhì)區(qū)腦梗 6．62±2．92 5．57±3．28 1．40 0．18基底節(jié)區(qū)腦梗 6．88±4．55 3．79±1．93 3．62 ＜0．01

皮質(zhì)腦梗死組，MK圖的CNR值高于MD圖的CNR值（P=0．02），白質(zhì)腦梗死組， MK圖的CNR值與MD圖的CNR值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0．18），基底節(jié)區(qū)腦梗死組，共29例，MK圖的CNR值低于MD圖的CNR值（P＜0．01）（表2）。

討 論

擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI)能為急性腦梗死的早期診斷提供可靠依據(jù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床，被認為是評價腦梗死的金標準[4-5]。

擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）假設(shè)組織內(nèi)水分子呈非限制性的自由擴散形式運動，信號衰減符合單指數(shù)模型，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用腦梗死的評價[6]。MD是三個彌散主方向的平均值，反映了彌散運動的快慢，消除了各向異性彌散的應(yīng)用，MD值越大，說明水分子的彌散能力越強，AD和RD分別代表主要彌散方向上的彌散值及主要彌散正交方向上彌散的平均值，AD或RD圖像信號越高，代表該處彌散受限越明顯[7]。本研究發(fā)現(xiàn)急性期腦梗死患者病灶側(cè)的MD、AD、RD值較對側(cè)正常組織不同程度降低，原因可能為梗死發(fā)生后，由于腦組織血供減少或中斷，造成局部腦組織缺血，水分子彌散下降，故反映水分子彌散快慢的MD、AD、RD降低。

然而，水分子的運動受多種因素的影響，組織內(nèi)水分子擴散信號的衰減往往呈現(xiàn)多樣化[8]。磁共振擴散峰度成像（diffusional kurtosis imaging，DKI)是新提出來的磁共振非高斯分布擴散成像技術(shù)，DKI能同時推導(dǎo)出擴散系數(shù)和峰度系數(shù)。MK大小取決于感興趣區(qū)內(nèi)組織的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，AK和RK分別指的是在主要彌散方向上峰度平均值及主要彌散正交方向上峰度平均值，AK、RK越大表明在該方向非正態(tài)分布水分子彌散受限越顯著，反之則表明彌散受限越弱[9]。本實驗發(fā)現(xiàn)急性期腦梗死病灶側(cè)的MK、AK、RK值均較對側(cè)相應(yīng)正常組織升高，這與既往研究結(jié)果一致[10-12]。

對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）是指病灶的信號強度與周圍正常組織的信號強度兩者的差與背景噪聲的比值，CNR指數(shù)不僅包括圖像信號噪聲，還包括了組織的不均一性[13]。圖像背景的均一有助于區(qū)分病灶與周圍正常組織，精確定位病灶位置[14]。皮質(zhì)被認為是擴散相對各向同性的組織，而 DKI 中的峰度參數(shù)不依賴于組織的空間結(jié)構(gòu)，故適用于皮質(zhì)的研究[15]，本研究納入的皮質(zhì)腦梗死組患者，腦梗死區(qū)基于MK圖的CNR指數(shù)高于基于MD圖的CNR指數(shù)，進一步證實了，在探測皮質(zhì)結(jié)構(gòu)改變中，DKI技術(shù)較DTI技術(shù)更能把握組織微觀結(jié)構(gòu)變化，DKI 則可彌補DTI技術(shù)對皮質(zhì)結(jié)構(gòu)描述的不足。正常白質(zhì)組織排列緊密，各向異性較灰質(zhì)高，白質(zhì)對缺血也較灰質(zhì)更為敏感，本研究納入的腦梗死區(qū)的基于MK圖的CNR指數(shù)與基于MD圖的CNR指數(shù)差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，這顯示在探測白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變中，DKI技術(shù)與DTI技術(shù)同樣具有優(yōu)勢。在基底節(jié)區(qū)腦梗組的MK圖與MD圖的CNR比較中發(fā)現(xiàn)DTI更具優(yōu)勢，這可能與本研究中納入的患者年齡偏大，部分病人基底節(jié)區(qū)鈣化成分較多，DKI參數(shù)受影響較多相關(guān)，在今后的研究中，在擴大樣本量的基礎(chǔ)上可對基底節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)進一步細分研究。

本研究的存在一定缺陷，未對急性腦梗死發(fā)病時間與各參數(shù)進行相關(guān)性分析，探討疾病發(fā)生不同的時間與各參數(shù)變化的相關(guān)性，同時本研究僅將腦梗死發(fā)生部位分為皮質(zhì)、白質(zhì)及基底節(jié)區(qū)，未對這三個部位進行進一步分割，未來在擴大樣本量的基礎(chǔ)上，將對急性腦梗死發(fā)生部分進一步分類，進一步探討不同腦區(qū)DKI相關(guān)參數(shù)的改變。

綜上所述，DKI可提供較常規(guī) DWI、DTI 更多的擴散信息，更能反映組織微觀結(jié)構(gòu)的改變。不僅可以提供擴散峰度信息，同時還可得到 DWI、DTI 彌散參數(shù)，在皮質(zhì)腦梗死灶的微觀結(jié)構(gòu)變化中更具優(yōu)勢，對臨床診斷與治療有指導(dǎo)意義。