缺血性脑中风（acute ischemic stroke,AIS）是脑部疾病的研究重点。磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging,DWI）技术的出现，为急性、甚至超急性缺血性脑中风提供了诊断依据。随着磁共振灌注成像（perfusion-weighted imaging,PWI）技术的发展，目前认为PWI和DWI的不匹配区为“缺血半暗带”区，是在AIS发生3h（“时间窗”）接受溶栓治疗可以挽救（可恢复）的缺血组织。PWI/DWI不匹配区也被认为临床诊断缺血半暗带的“金标准”。
半暗带理论起源于动物中风模型，认为缺血损伤中心的均质核周围组织为可以挽救的区域。然而，目前为止随机和对照试验还没有证实那些基于半暗带影像模式的患者接受溶栓和/或机械取栓的临床疗效比没有影像指导的或没有半暗带影像模式评估的患者疗效好。因为再通治疗的优势高度依赖于时间，然而，除少数先进的医学院医疗中心，大多数接受治疗的患者没有条件进行半暗带模式评估。
最近，全球都在缩短警报到治疗（alarm-to treatment）时间，基于救护车的溶栓治疗开始应用，但这些没有经过半暗带模式评估的患者并没有出现糟糕的结果。事实上，至少一半以上在“时间窗”内接受溶栓治疗的患者没有完全恢复或死亡。静脉内溶栓后结合血管内治疗也可增加梗塞后出血性转化（hemorrhagic transformation,HT）发生率。由于人类中风的缺血半暗带的范围和存在时间受许多因素的影响，如梗死部位、严重程度、侧枝循环状态、高血糖、血压情况以及既往病史，因而简单地用PWI>DWI代表半暗带并不科学。
最近研究发现AIS的缺血性损伤是动态变化的和复杂的灌注、代谢和微结构改变的病理生理异常，即“半暗带异质性（不均匀、不稳定）”。因此，只凭一次治疗前PWI/DWI模式断定为“缺血半暗带”的结论可能并不科学。尤其重要的是，溶栓和/血管内治疗也增加了治疗后再灌注损伤和HT的风险。因此，建立全面、客观及有效的缺血性脑中风评估体系是亟待解决的重要课题，在评价疗效的同时，也对因治疗带来的风险进行客观有效的评估。
近年来国内外学者应用MRI新技术在AIS方面开展了大量的试验和临床研究，尤其是对AIS疗效评估的研究逐渐成为热点。
1.动脉自旋标记技术（arterial spin labeling,ASL）
ASL是通过标记动脉血液内水分子，无创地量化组织血流量、反映脑组织灌注状态的MRI新技术。临床研究证实，经血管内有效的再通治疗后，传统的动态增强灌注技术（DSC-PWI）（目前的“金标准”）和ASL均可发现病变范围缩小并且脑血流量（cerebral blood flow,CBF）增加，二者结果高度一致。较DSC-PWI更有优势的是，ASL可以应用多参数（multi-PLD）成像，因无需注射对比剂可连续、动态监测患者的灌注状态。不仅可以提高灌注的测量，而且可精确选择AIS治疗后评估再灌注监测的时间点。
HT是接受溶栓治疗后潜在危及生命的主要并发症，病理及影像研究证实HT是血脑屏障渗透性改变和脑血流调节功能丧失的后果，二者均可引起治疗后高灌注，PET和MRI研究提示中风后高灌注组织代谢停止并有发展为梗死的可能。高灌注发展的过程对AIS转归为HT或正常脑组织起关键作用。缺血后期的高灌注通常与组织坏死相关，而缺血早期的高灌注可能是预后好的征兆。然而，至今仍然不清楚高灌注的动态变化与HT在临床过程中的关系。
研究发现ASL确实可发现高灌注，系列ASL可监测急性到慢性期CBF的动态变化。治疗后任何时间点ASL高灌注与HT显著相关。在DWI病变内或周围出现高灌注者HT发生率是不伴有高灌注的3倍，高灌注是HT的独立风险因素。与无溶栓治疗的患者相比，静脉内溶栓发生高灌注者为前者的3倍。脑实质内血肿（parenchymal hemorrhage,PH）是HT最严重的类型，与死亡和致残高风险独立相关，中风后超过12h出现高灌注与PH相关。
多个临床研究发现，早期高灌注可保护进展的缺血组织，该理论可以解释接受静脉溶栓并出现早期再灌注患者临床疗效好的原因。因此，动态了解缺血性脑中风不同时间点的灌注状态，尤其是晚期高灌注（中风12h后），对提高AIS管理，预防严重并发症的发生非常重要。
2.化学交换饱和转移技术（chemical exchange-dependent saturation transfer,CEST）
缺血性脑中风可引起一系列复杂的代谢损伤，包括氧和葡萄糖代谢改变、组织酸中毒及三磷酸腺苷消耗，最终引起脑梗死。在缺血过程中，无氧代谢和乳酸形成引起缺血区域pH值降低。同时，由低灌注和碳酸氢盐缓冲的减低可加速这种变化，进一步引起组织酸化加重。在缺血发展过程中，pH值非常重要，是阐述代谢停止、乳酸形成、酸中毒和组织损坏之间区别的基本指标。CEST最成熟的技术是酰胺质子转移（amide proton transfer,APT）MRI，APT可显示高分辨和均匀的信号，可清晰区分脑部结构。该技术对pH值非常敏感，可先于DWI发现缺血性改变。
在超急性期，APT和DWI与乳酸含量显著相关，且APT显示的梗塞区域与ADC一致。同时，与ADC比较，APT图还可显示可逆性损伤的组织。因此，APT-MRI是可探测缺血性乳酸中毒的高敏感和高空间分辨率的技术，提示pHMRI可以作为损伤组织代谢和预测超急性中风潜在的影像标记。有研究对发病1~24hAIS进行了APT成像，并随访23~92d。结果显示，缺血区域APT减低，APT图可准确预测AIS最终梗死范围。但图像的信号强度较复杂，可能与患者不同时间发病生理病理改变相关。
基于DWI、PWI、和pH的多模态的AIS临床研究进一步将低灌注伴酸化但无ADC异常的区域定义为缺血性酸化半暗带，低灌注同时pH值正常者定义为良性血流减少区。出血区域在APT表现为高信号。因此，CEST可作为反映组织代谢的指标应用于AIS治疗前、后以及并发症的评估。
3.弥散峰度成像（diffusion alkurtosis imaging,DKI）
DKI技术主要来测量受限的、非高斯（nongaussian）水分子弥散运动。最近的研究证实，DKI可通过峰度成像参数反映活体组织结构不均匀性，与常规DTI比较，对组织微结构的变化更敏感。因此，DKI技术可同时反映活体组织中水分子的弥散性和不均匀性，通过计算，一次DKI成像可获得常规DTI的4个参数图（FA、MD、Da、Dr）和DKI特有的3个主要参数图（MK、Ka、Kr）。Hui等应用DKI对暂时性的和永久性一侧大脑中动脉闭塞动物模型的动态变化的研究发现，DKI在评估缺血性中风（尤其是急性期和亚急性期）具有巨大潜力。
临床研究发现：治疗前DKI参数值越高，其预后越差；DKI参数值越低，其预后较好，其中MK和Ka的相关性较好（>0.8）。同时发现DWI与DKI（MK）之间可出现不匹配区域，进一步临床随访的结果显示，治疗前DKI参数值高的区域与最后梗死的范围一致，而DWI/DKI不匹配（DWI高信号，DKI等信号）的病变区域治疗后基本恢复，与动物实验结果一致，表明在缺血病灶中，DWI与DKI不匹配的区域可能代表轻度损伤的组织，具有恢复的可能性，而DWI与DKI同时表现为阳性（匹配）的区域，提示重度的细胞损害。
同时，在对缺血性脑中风系列观察中，不同时期病变DKI参数可显示不同的变化（不同于传统DWI对慢性期病变不敏感），提示DKI参数在缺血性脑中风慢性期、乃至恢复期均有不同变化。因此，DKI技术是研究缺血性脑中风治疗后变化，乃至脑功能及结构重塑较好的方法。值得一提的是，快速DKI成像的动物试验研究结果提示，有望将DKI成像时间（目前为5~6min）缩短到2min左右。因此，DKI技术在缺血性中风系列的研究中有非常广泛的前景。
4.磁敏感加权成像（susceptibility-weighted imaging,SWI）
SWI最初用于探测组织间磁敏感性的不同，可增强对顺磁性物质探测的敏感性，如血液产物、铁和钙。该技术为三维梯度回波T2*MR技术，采集时间短、分辨率高、运动伪影少，是临床应用较为成熟的技术。目前的研究发现，AIS患者脑组织灌注和血压严重减低，促使缺血的脑组织通过增加氧摄取分数，从而引起局部去氧血红蛋白/氧和血红蛋白比例增高，结果造成正常和缺血脑组织之间去氧血红蛋白浓度不同，而在SWI表现为非对称的显著的低信号血管影。
氧摄取率的增加和慢血流又可引起去氧血红蛋白进一步升高和静脉扩张，突出增强了SWI血管的显示程度，在SWI图像上显示的突出血管征（prominent vesselsign,PVS）提示氧摄取率增高，与静脉和毛细血管去氧血红蛋白水平高度相关。Kaya等发现在超急性缺血区SWI出现多个清晰的低信号血管，提示病变将进一步进展超过原来DWI的范围，并且与72h最终的梗死范围高度相关，提示SWI/DWI不匹配是梗死灶恶化潜在的高风险指标。有学者认为SWI/DWI不匹配在预测缺血半暗带方面可与PWI/DWI相媲美。
当再灌注没有及时建立，患者如出现广泛的PVS，可能出现大面积梗死和早期神经功能恶化，梗死灶的增长与PVS范围高度相关，其阳性预测值达78%，阴性预测值达100%。SWI可反映组织血氧水平信息，其低信号提示低灌注组织去氧血红蛋白增加，而高灌注组织内的高氧和血红蛋白可引起SWI等-高信号。AIS成功再通后，临床疗效的改善伴随者静脉的PVS正常化。但是，当缺血区域及其引流静脉表现为SWI等或高信号时可能提示高灌注，后者可进展为缺血后恶性水肿，甚至HT，提示再灌注增加引起的再灌注损伤。因此，SWI不仅可以发现AIS患者出血、血栓的位置和大小，还可监测治疗后是否有高灌注或超高灌注。可以用于AIS治疗前、后的评估，甚至治疗后并发症的预测和管理。
总之，应用磁共振新技术，可以对AIS的缺血性梗死、可恢复组织以及治疗后再灌注损伤从血流灌注、代谢水平和微结构变化进行全面评估。随着磁共振新技术的不断改进，如：快速成像、高分辨重建以及深度学习等，结合常规序列，将进一步拓展到中风的筛查、AIS治疗前以及疗效的评估等缺血性脑中风的全面管理。
来源：郭岗,李娟.磁共振新技术在急性缺血性脑中风中的应用进展[J].功能与分子医学影像学(电子版),2018,7(01):1355-1359。