崔碧霄，單 藝，張 苗，馬 杰，閆少珍，張 越，楊睿博, 楊 斌，馬 妍，焦力群，盧 潔*

(1.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學科，3.神經(jīng)外科，北京 100053；2.磁共振成像腦信息學北京市重點實驗室，北京 100053)

缺血性腦血管病(ischemic cerebrovascular disease， ICVD)已成我國最常見致死和致殘性疾病[1]。腦缺血轉(zhuǎn)化為腦梗死為動態(tài)變化過程，定量腦血流量(cerebral blood flow， CBF)對早期診斷和正確治療ICVD具有非常重要的臨床意義[2]。15O-H2O PET顯像是測量CBF的“金標準”[3]，但具有侵入性、技術(shù)難度大使其臨床應(yīng)用受限。動脈自旋標記(arterial spin labeling， ASL)已作為無創(chuàng)定量CBF方法廣泛用于臨床[4]。葡萄糖代謝在腦功能代謝中發(fā)揮著重要作用[5]。18F-FDG為臨床最常用示蹤劑之一，廣泛用于測定各種疾病患者腦葡萄糖代謝，但目前聯(lián)合血流代謝同步顯像用于ICVD的研究較少。本研究觀察一體化18F-FDG PET/MR血流代謝顯像評估慢性單側(cè)頭頸動脈狹窄的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2017年5月—2020年6月68例就診于首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院的慢性單側(cè)頭頸動脈狹窄患者，男55例，女13例，年齡25～71歲，平均(51.2±10.6)歲。納入標準：①數(shù)字減影血管造影診斷單側(cè)頭頸動脈狹窄，狹窄程度>70%，未見對側(cè)腦動脈狹窄>50%；②既往12個月內(nèi)患側(cè)血管區(qū)域曾發(fā)生短暫性腦缺血，最近發(fā)作時間超過3周，神經(jīng)功能缺損癥狀穩(wěn)定超過1個月；③MR結(jié)構(gòu)像未見腦橋、雙側(cè)小腦區(qū)域梗死。排除標準：①圖像質(zhì)量欠佳；②雙側(cè)幕上多發(fā)梗死；③存在可引起腦功能障礙的其他神經(jīng)或精神系統(tǒng)疾病，如抑郁癥、腦腫瘤、帕金森病、代謝性腦病、腦炎、多發(fā)性硬化、癲癇及腦外傷等。

1.2 儀器與方法 采用GE一體化Signa TOF-PET/MR掃描儀，19通道頭頸聯(lián)合線圈，自制18F-FDG(放射化學純度>98%)。囑患者檢查前禁食6 h以上，控制其血糖≤8.0 mmol/L；經(jīng)手背靜脈注射18F-FDG顯像劑(3.7 MBq/kg體質(zhì)量)后50 min開始一體化PET/MR掃描。PET掃描參數(shù)：采用飛行時間技術(shù)+點擴散函數(shù)，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，迭代次數(shù)8，有效子集32，矩陣192×192，采集時間10 min。軸位MR掃描參數(shù)：T1加權(quán)像，TR 3 545 ms，TE 24 ms，層厚3.0 mm，層間距1.0 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm；T2加權(quán)像，TR 6 278 ms，TE 102 ms，層厚3.0 mm，層間距1.0 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm；T2液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fluid attenuated inversion recovery， FLAIR)序列，TR 11 000 ms，TE 145 ms，層厚3.0mm，層間距1.0 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm；ASL成像，TR 5 335 ms，TE 10.7 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，層厚4.0 mm，層間距 0 mm，標記后延遲(post labelling delay， PLD)時間2.5 ms。

于PET/MR檢查當日對患者進行美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(National Institutes of Health stroke scale， NIHSS，0～45分)、改良Rankin量表(modified Rankin scale， mRS，0～5分)測評。

1.3 圖像后處理與分析 采用GE AW 4.7工作站對ASL圖像進行處理，獲取CBF圖；以Matlab R2016a平臺處理18F-FDG PET與CBF圖像。應(yīng)用SPM12軟件進行預處理，統(tǒng)一空間標準化至標準解剖空間圖像，在三維空間對空間標準化后的PET與CBF圖像以半高全寬為8 mm高斯濾波器進行平滑處理；計算各像素CBF。因攝取18F-FDG存在個體差異，而腦橋區(qū)受腦梗死影響較小，故將腦橋區(qū)作為參考腦區(qū)進行數(shù)值標準化，獲得每個像素的標準攝取值比值(standard uptake value ratio， SUVR)。

由2名具有10年以上工作經(jīng)驗的放射與核醫(yī)學科醫(yī)師在不知曉臨床信息的情況下分析常規(guī)MRI以確定梗死區(qū)，并以MRIcro 1.5版醫(yī)學圖像軟件在T2 FLAIR圖像中勾畫梗死區(qū)，計算梗死體積占幕上半球體積的百分比。應(yīng)用Matlab R2016a平臺檢測圖像歸一化狀況，識別大腦半球的左右不對稱性。基于不對稱指數(shù)(asymmetry index， AI)計算患側(cè)異常減低區(qū)(AI>10%)[6]。因患側(cè)血流減低區(qū)與代謝減低區(qū)并非完全重合，故將患側(cè)腦血流、代謝均較對側(cè)減低超過10%的區(qū)域定義為血流代謝同步減低區(qū)；于18F-FDG PET與CBF圖像中提取除腦梗死病灶之外、MRI表現(xiàn)為陰性的血流減低區(qū)、代謝減低區(qū)及血流代謝同步減低區(qū)(圖1)。分別計算病變區(qū)CBF、SUVR、AI及減低體積比(占患側(cè)幕上半球體積的百分比)。對以上參數(shù)均重復測量2次，取平均值作為結(jié)果。

圖1 患者男，64歲，右側(cè)頸內(nèi)動脈閉塞 A.顱腦軸位MR T2 FLAIR圖示右側(cè)枕葉梗死灶(箭)； B、C.一體化18F-FDG PET/MR血流圖(B)示患側(cè)半球血流減低，代謝圖(C)示患側(cè)半球代謝減低； D～G.識別MRI所示腦梗死區(qū)(紅色)、血流減低區(qū)(黃色)、代謝減低區(qū)(藍色)及血流代謝同步減低區(qū)(綠色)

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，行配對t檢驗。采用Spearman相關(guān)性分析評價各血流、代謝指標與臨床神經(jīng)功能評分之間的關(guān)系。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

68例慢性單側(cè)頭頸動脈狹窄患者接受檢查時平均空腹血糖為(5.78±0.63)mmol/L；平均注射顯像劑(305.99±49.21)MBq；平均NIHSS評分為(0.74±1.39)分，mRS平均評分為(0.62±0.77)分；其中61例存在腦梗死病灶，梗死體積百分比為(2.80±3.65)%。

2.1 同步減低區(qū)與血流減低區(qū) 68例中，血流減低區(qū)體積比為(49.98±7.81)%，血流代謝同步減低區(qū)體積比為(27.09±9.20)%，血流減低區(qū)病變側(cè)CBF高于同步減低區(qū)[(38.28±7.71)ml/(100 g·min)vs. (36.99±7.72)ml/(100 g·min)，t=7.959，P<0.001]而CBF AI低于同步減低區(qū)[(25.47±5.94)%vs. (27.34±7.41)%，t=-6.969，P<0.001]。

2.2 同步減低區(qū)與代謝減低區(qū) 68例中，代謝減低區(qū)體積比為(43.37±9.65)%。代謝減低區(qū)患側(cè)SUVR與同步減低區(qū)差異無統(tǒng)計學意義(1.35±0.12vs. 1.35±0.13，t=0.604，P=0.548)，而SUVR AI低于同步減低區(qū)[(21.96±3.41)%vs. (22.85±4.06)%，t=-8.325，P<0.001]。

2.3 相關(guān)性分析 同步減低區(qū)患側(cè)SUVR與CBF無明顯相關(guān)(P=0.498)，SUVR AI與CBF AI呈正相關(guān)(rs=0.255，P=0.036)。同步減低區(qū)體積比與NIHSS、mRS均呈正相關(guān)(rs=0.507、0.467，P均<0.001)。同步減低區(qū)SUVR AI與NIHSS、mRS均呈正相關(guān)(rs=0.337、0.317，P均<0.05)；SUVR、CBF、CBF AI與NIHSS、mRS均無顯著相關(guān)(P均>0.05)。

3 討論

腦血流和腦代謝與神經(jīng)活動密切相關(guān)，均為評價腦功能的重要指標。本研究利用一體化18F-FDG PET/MR，聯(lián)合應(yīng)用ASL序列與18F-FDG PET同時評價慢性ICVD患者腦血流、代謝信息，結(jié)果顯示，與血流減低區(qū)相比，血流代謝同步減低區(qū)內(nèi)血流量更低、AI更高。正常情況下CBF為50～60 ml/(100 g·min)，若減少至20 ml/(100 g·min)則腦組織供血不足，可致神經(jīng)元活動減少[7]甚至發(fā)生不可逆損傷，并引起大腦葡萄糖、氧氣及其他營養(yǎng)物質(zhì)含量降低，故血流代謝同步減低區(qū)發(fā)生腦梗死的風險可能更高。

僅據(jù)CBF并不能全面評價慢性缺血性腦血管病患者大腦組織狀態(tài)。正常生理條件下，葡萄糖是大腦能量代謝的唯一底物；葡萄糖呈高代謝可能提示大腦處于缺血狀態(tài)[8]。腦葡萄糖代謝率(cerebral metabolic rate of glucose， CMRGlu)是反映人體葡萄糖代謝的主要客觀指標。大腦缺血過程中，CBF與CMRGlu變化相關(guān)：相對CBF(relative CBF， rCBF)>40 ml/(100 g·min)時，CMRGlu可維持在正常范圍；若rCBF從35 ml/(100 g·min)降至20 ml/(100 g·min)，CMRGlu將急劇上升而后降低；rCBF<20 ml/(100 g·min)時葡萄糖代謝基本停止，進一步降低可能出現(xiàn)神經(jīng)元死亡[9]。因此，在CBF減低但未發(fā)生梗死區(qū)域，以上葡萄糖代謝變化可能具有更重要的臨床意義，可作為判斷缺血性半暗帶的參考[10]。本研究結(jié)果顯示，同步減低區(qū)與代謝減低區(qū)SUVR無顯著差異，但其SUVR AI高于代謝減低區(qū)，可能提示該區(qū)域有發(fā)生再卒中的風險，但具體機制探索仍待進一步研究。

臨床量表評分可反映ICVD疾病進程及輕重程度，與腦缺血狀態(tài)密切相關(guān)[11]。CHOI等[12]指出，臨床卒中量表評分雖可預測腦灌注不足，但無明顯臨床癥狀的腦缺血患者腦部也可能出現(xiàn)持續(xù)腦血流變化，此時以臨床量表評分閾值進行評估存在一定局限性；且即使某些腦功能缺損是暫時的，也應(yīng)考慮實施影像學檢查，以觀察腦功能狀態(tài)。CRISI等[13]認為臨床評分用于評估急性期患者效果較好，但往往無法反映慢性期患者的真實情況。本研究中，同步減低區(qū)體積比、SUVR AI均與臨床評分呈正相關(guān)，但CBF AI、SUVR及CBF與臨床評分無顯著相關(guān)，與本組病例均為慢性單側(cè)頭頸動脈狹窄患者、多無明顯癥狀或除癥狀外均無功能障礙，提示影像學定量參數(shù)較臨床評分更能準確反映患者腦功能狀態(tài)。SZILAGYI等[14]報道，腦缺血患者幕上CMRGlu與臨床卒中量表得分之間存在顯著線性關(guān)系，提示幕上同步減低區(qū)可能成為未來預測疾病發(fā)生與發(fā)展的重要影像學參考。

綜上，一體化PET/MR同步分析血流、葡萄糖代謝可檢出慢性單側(cè)頭頸動脈狹窄患者腦血流和腦葡萄糖代謝異常，為觀察患者腦功能狀態(tài)提供更加全面的影像學信息。本研究存在的局限性：①血流及代謝參數(shù)均為相對值，仍需要引入絕對定量方式；②未對腦缺血患者進行臨床隨訪，有待后續(xù)進一步完善。