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脑血管疾病的发病率和死亡率在国内外均名列前茅，在我国其发病率是心肌梗死的5倍，脑重量仅为体重的２％，但其耗氧量则占全身耗氧量的２０％，其所需血供占心输出量的１５％，加之脑组织不能储存能量，也不能进行糖的无氧酵解，因此其对氧和血供的要求特别高。脑缺血在临床上常见，因血管闭塞致供应区缺血超过一定时限后，即发生脑梗死。近年来,对超急性脑梗死的病理生理研究已经从细胞和分子水平比较深入地阐明了缺血性脑损伤与抗损伤的机制，尤其是缺血性半暗带(ischemic penumbra,ＩＰ)概念的提出，以及许多治疗脑缺血取得明显疗效的动物实验研究结果，为急性脑缺血的治疗带来了新的活力与启示。随着磁共振成像技术的发展，磁共振血管造影(MRA)，弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)，灌注成像(perfusion imaging,PI)和磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)及液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)序列扫描等技术广泛应用于临床，对急性期脑梗死的检测显示出了极大的优势，为临床及时治疗提供了直观个体化的影像学信息。本文就这些技术作如下简述。
1 磁共振血管造影
MRA是利用血液在磁共振成像中的流入性增强和相位改变的特性在给予射频脉冲激发后对其进行编码、采样而得到血管成像的。目前有时间飞跃(time of flight,TOF)和相位对比法(phase contrast,PC)两种成像方式，每种又包括二维成像(2D)和三维成像(3D)以及二维三维相结合的多层三维成像(M3D)。静脉内使用造影剂Gd-DTPA可以提高对比度、显示更小的血管。MRA已在临床应用数年，其技术也在不断改进，对颈部血管病变(如颈动脉狭窄)的显示与常规血管造影有较好的一致性，但仍有将狭窄程度估计过高的倾向，有时难以区分狭窄和闭塞。MRA能很准确地诊断颅内动静脉畸形(AVM)和动脉瘤，清楚地显示病变范围、供应动脉和引流静脉，是治疗后随访的最好方法。但是对于脑梗死，MRA尚不能显示小的分支阻塞，这可能与空间分辨力较低有关。因此, MRA目前可作为一种筛选手段用于有可能发生脑梗死患者的监控［1，2］。低场MR与常规MRA结合增强MRA也可明显提高脑血管的显示能力，对鉴别血管的狭窄与闭塞，提高动脉瘤的显示能力及显示脑动静脉畸形的供血动脉与引流静脉有十分重要的意义。
2 磁共振波谱
普通MRI信号主要来自组织中大量的氢原子核，其他少量原子核也会产生信号，但与氢原子核相比太小而被忽略，新技术MRS就是专门用来检测这些弱小信号的，以波谱的方式表现出来。MRS能够无创伤性地反映出脑梗死后脑细胞内酸中毒、能量代谢障碍以及脑内一些重要生物物质发生的变化，较为完整地反映出缺血、梗死、坏死、修复等整个脑梗死病理生理过程，对治疗和预后判断做出较为准确的评价［3,4］。脑组织能量代谢过程中的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)和磷酸肌苷(phosphocreatinine,PCr)起关键作用。MRS可测出脑组织内31Ｐ波谱峰值,评价磷代谢产物。31P MRS有7个主要的波峰,即PCr、无机磷(Pi)、磷酸单脂(phosphomonoesterase,PME)、磷酸双脂(phosphodiesterase,PDE)、αATP、βATP、γATP。根据每一峰值曲线高度,对照正常基准,判定每一化合物的含量。同时,可通过曲线面积测定含磷物的相对浓度,尤其是不同时间的浓度变化。细胞内pH值的变化可通过PME、Pi、ATP等波峰的位移,特别是Pi的位置来求得。Ebisu等［5］的研究表明，31P MRS缺血急性期时PCr和ATP下降,Pi升高，pH值变为酸性，慢性期表现正常，这与梗死的脑组织逐渐被组织间液取代的过程相一致。梗死发病后的最初数周内31P MRS信号异常的改变很有特点，不同的表现反映了梗死演变的代谢状态。1H MRS敏感性较31P MRS高,可以检测乳酸、N乙酰门冬氨酸(Nacetylaspartate,NAA)和胆碱等。脑梗死后，1ｈ就出现Lac浓度高峰。研究表明,脑梗死后乳酸升高是持续性的,且急性期升高的程度与预后有关。梗死后乳酸的持续升高不止一种因素起作用,但发病后即刻上升是由于葡萄糖无氧酵解造成。NAA主要存在于神经元中,NAA浓度下降说明神经元已经缺失,功能不可恢复。NAA在梗死区分布不均匀,中心坏死区域下降较周围缺血区明显。在缺血半暗区乳酸水平升高,NAA改变轻微,再灌注后乳酸可恢复正常水平［6］。
3 DWI对早期脑梗死诊断的应用研究
3.1 DWI原理
DWI是在常规T2加权成像基础上施加一对强度相等、方向相反的弥散敏感梯度,利用回波平面(EPI)等快速扫描技术产生图像,其图像对比主要由组织间弥散系数(Ｄ)及T2成分的对比产生,并受到微循环、渗透压、细胞外间隙的几何形状及主观运动等多种因素的影响,常用表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)来表示组织水肿的弥散能力。ADC值的大小取决于成像的物质及其空间分布,亦即反映水分子移动的自由度。在正常脑组织中,水分子向三维空间各个方向弥散的量不同,存在各相异性弥散(anisotropy)。由于组织弥散各相异性的存在,一般在Ｘ、Ｙ、Ｚ轴3方向或者更多方向施加弥散敏感梯度,可提高ADC值的精确性。DWI的信号强度除与ADC相关外,还受T2的影响,即光亮通过(shine through)效应。一般来讲，ADC值下降，DWI像呈现高信号，反之,DWI高信号不一定预示ADC值下降［7］。任何原因引起机体内水分子的ADC值改变,均可导致DWI信号变化，这是DWI成像的基本生物学机制。
3.2 DWI在早期脑梗死的应用价值
DWI对超急性期脑缺血的定性、定位诊断的临床价值已被公认。据报道它最早可在缺血后2.7min发现病灶，几乎与脑组织发生细胞内水肿的时间同步。超早期缺血区水分子弥散下降约50%［8］，即在DWI上表现为局部区域的高信号，并随时间延长弥散值逐渐上升，其异常范围随时间延长亦逐渐扩大，但其形成的确切的病理生理基础目前尚不完全清楚［9］，多数学者认为细胞毒性水肿致水分子弥散受限是一个主要因素。另外，随着细胞的水肿,细胞外间隙缩小、扭曲,能量代谢障碍导致的微管离散，细胞器裂解，产生大量碎片，造成细胞内黏度增加，细胞质流动减慢，还由于血供中断或减少，造成局部温度下降和毛细血管灌注下降，进一步使ADC下降。DWI的信号直接与ADC值有关,两者信号强度相反。ADC值可通过对DWI影像物理参数的测量计算得出。据临床资料，人类正常脑灰质ADC值为(0.8～1.2)×10-3mm2/s，脑白质为(0.3～1.2)×10-3mm2/s，脑脊液为(2～3)×10-3mm2/s。动物实验表明，ADC下降程度与急性脑缺血后的组织损伤程度有一定相关性［10,11］，认为ADC较对侧明显减低(40%～60%)的区域就代表不可逆性梗死灶，而ADC轻度下降(75%～90%)的区域则代表可逆性损伤区即ＩＰ。Miyasaka［12］等动物实验显示，随缺血时间的延长，受累脑组织ADC可出现一过性降低、双向式改变(ADC下降经短暂的恢复后再次下降)及持续降低3种模式，认为脑缺血发生后动态观察DWI变化有利于分析评价缺血损伤，提出ADC值是一个随时间动态变化的变量。Rother等通过与病理结果对照观察到从缺血脑区的边缘带到缺血中心,ADC值逐渐降低。Nagesh等证实，尽管人脑缺血10h内,ADC平均值普遍降低,但在缺血范围内的不同区域ADC值并不均匀，表现为不同程度的低、等和高信号，这可能分别代表缺血组织向梗死演变的不同阶段，并提出早期出现ADC值下降的缺血组织最终将发展成为梗死灶［13］。无论是从临床上还是动物实验中，均观察到缺血再灌注后,部分DWI异常的组织恢复正常，ADC可以在更短的时间内恢复至正常水平。人类脑缺血症状发作3ｈ内，及时给予重组型组织纤溶酶原激活剂(rt PA)溶栓，ADC可提前在1～2天内恢复至正常水平［14］。Sevick等报道ADC值的下降与细胞内水肿的程度呈线性相关，而在血管源性脑水肿中ADC值无明显影响，由此可以指导临床对这类不同性质水肿的鉴别。DWI诊断超急性脑梗死的敏感性和特异性分别为88%～100%和95%～100%［15］，是目前最敏感的检查方法。但由于扩散各相异性和T2成分影响,DWI须结合常规的T1、T2加权图像和ADC图鉴别其他一些DWI异常信号的疾病，如肿瘤、多发性硬化等。
4 PWI对早期脑梗死诊断的应用研究
4.1 PWI原理
由于Gd DTPA带有不成对电子，其通过静脉内快速团注后会干扰局部磁场的均匀性，使组织的T2缩短(较组织T1缩短更明显)，信号衰减。PWI是利用快速扫描技术及对T2敏感的成像方法对Gd DTPA的首过效应进行检测，通过MR信号随时间的改变评价组织微循环的灌注情况。血供正常的组织由于血流相对较快，MR信号衰减迅速，缺血组织由于血供较差，血流缓慢而使组织的MR信号不减弱或减弱不明显,缺血区呈现持续的相对高信号。从原始数据还可以重建出相对脑血容积(rCBV)、相对脑血流量(rCBF)、平均通过时间(MTT)等反映血流动力学状态的图像。三者的关系为:rCBF=rCBV/MTT。在评价脑缺血的血流动力学变化时，PWI可以得到与正电子发射体层摄影(PET)相似的结果［16］。
4.2 PWI在早期脑梗死的应用价值
脑组织的部位不同(灰质、白质、底节区)，正常情况下其灌注是有差别的［17］，当缺血发生后，缺血区毛细血管灌注压降低，MTT延长，正常的机体代偿调节机制可以使脑血管扩张，rCBV增加以维持正常的rCBF,当毛细血管灌注压继续下降达到代偿极限后，rCBV不能增加反而下降时，rCBF开始下降。因此,MTT对缺血是最敏感的、比较准确的一个指标，它基本上可以确定缺血性病变的范围［18,19］。rCBV、rCBF在缺血的最初阶段即可发生变化，两者的准确性和特异性较高。在脑缺血不同区域和不同阶段，血液供应存在以下几种情况:(1)无灌注或灌注不足区:MTT延长、rCBV减少，rCBF明显减少；(2)侧支循环建立:MTT延长，rCBV增加或正常;(3)血流再灌注:MTT缩短或正常，rCBV增加，rCBF轻度增加或正常;(4)过度灌注，rCBV、rCBF显著增加。在脑缺血急性期，同侧大脑半球灌注不足和过度灌注现象可同时存在，灌注不足和过度灌注都是造成脑组织进一步损伤的原因。
5 FLAIR序列
5.1 FLAIR的应用原理
FLAIR序列是一种抑制自由水信号的T1加权序列，它是先采用一个180°反转脉冲，使所有组织的纵向磁化矢量翻转到Z轴的负方向，随后又逐渐向正方向恢复。根据脑脊液的T1值1900～3000ms选择特异的T1值，使脑脊液在90°射频脉冲时的纵向磁化矢量恢复为零，转移到横向平面（XY平面）的磁化率也为零，没有信号产生，因而脑脊液中自由水的信号被显著抑制。
5.2 FLAIR序列在脑梗死诊断中的价值
由于脑梗死后4周至几个月内（慢性期）可发生脑软化，其坏死的囊腔液含有较多的自由水，和脑脊液一样在FLAIR序列上呈显著的低信号，有些病灶的周缘由于含有胶质增生组织而呈高信号。新近发生的和期龄在慢性前期的脑梗死，因其所产生的脑水肿性病变中含有较多的结合水，在FLAIR序列图上呈现高信号。据国内崔冰及胡秋根研究65例超急性期的脑梗死（6h之内者）均未发现FLAIR序列和T2WI序列上高信号的表现，这可能与局部组织水的总量增加不明显有关。至急性期FLAIR序列图上病灶开始出现高信号，但不及DWI序列高，范围也不及DWI序列大。亚急性期至慢性前期FLAIR序列图上脑梗死病灶的信号明显增高，其表现与T2WI序列相似，但慢性后期出现脑软化囊变时又可表现为低信号(含较多自由水)，其中有6例病人复查至30～45天，均为多发脑梗死病灶，其中部分病灶此时开始出现低信号改变(即囊变)［20］。
5.3 联合应用DWI序列和FLAIR序列判断脑梗死期龄的作用
许多文献已经分别对DWI和FLAIR在诊断脑梗死中的作用做了描述。脑梗死的MRI诊断主要取决于发生的时间和所采用的扫描序列。崔冰等对部分病例进行了连续追踪的MRI—DWI和FLAIR序列扫描，追踪时间最长者达45天，结果显示了脑梗死病变的变化规律。在脑梗死发病的超急性期(发病6h内)，只有DWI序列图能显示梗死灶，而且其范围最为接近实际梗死区，FLAIR和T2WI序列均未能显示梗死灶，因此DWI对此期的脑梗死有独特的优势，b值应选1000s/mm2，同时应采用3个弥散方向上的综合DWI加权像，避免白质内平行于弥散梯度方向上的弥散相对自由，这样获得的DWI图最为理想。在脑梗死急性期(发病6～24h)DWI序列和FLAIR序列均能显示梗死灶，但仍以DWI序列图显示更加清晰，信号最强。至亚急性期(发病1～14天)，DWI序列和FLAIR序列均能显示梗死灶，但到此期的后半程DWI序列上的病灶信号由于部分细胞坏死、细胞膜破裂而开始明显下降，成为等信号区，与国外研究者观察相似［21］,FLAIR序列图像则可显示其优越性，显示病灶范围清晰，信号也强。慢性前期(发病15～30天)，所有病灶FLAIR序列上的信号明显下降，大部分接近正常或呈较低信号，慢性后期(最长追踪至45天)，部分病灶开始呈低信号囊性变，这部分病灶是真正的慢性期病灶，另外新鲜病灶(处于急性期和亚急性期)和陈旧病灶的信号强度有所不同，这些都可以将慢性期病灶与急性期和亚急性期病灶区别开来。此期并非所有病灶都降为低信号，可能是因为这些病灶由于侧支循环形成、细胞未出现坏死及胶质增生所致。故可以认为：在脑梗死的超急性期应常规采用DWI序列扫描，可以提供最为准确的脑梗死信息；而在急性期至慢性期包括脑软化囊变灶FLAIR序列可以显示病灶的动态变化，通过病灶信号强度的不同可以初步判断脑梗死病灶的发病时间，及各个病灶新旧程度的鉴别诊断具有较重要的意义，给临床治疗提供指导。
总之,磁共振成像是一门新兴学科，其技术发展日新月异，综合利用各种可行的新技术可能使我们对发病时间<6ｈ的超急性期脑梗死的影像诊断获得突破性进展，对梗死过程的病理、病理生理和生化代谢加深了解，并指导临床治疗，评价患者预后，这对脑梗死发病率很高的我国有重要意义。
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作者单位： 1 271000 山东泰安，泰山医学院放射学院
2 271000 山东泰安，泰山医学院附属医院
(编辑：杨熠)