缺血性脑梗死预后相关的磁共振成像研究

摘要

目的：
　　脑梗死是成年人长期致残以及致死的主要原因之一。在中国，脑梗死的发病率逐年增加，给我国带来巨大的经济负担。大部分患者因受静脉溶栓时间窗的限制而错过最佳治疗机会，因此，时间窗外的有效治疗和干预是十分必要的。掌握脑梗死时间窗外的病理生理改变与预后的关系，能帮助临床医师制定可行的治疗方案和有效的康复措施。
　　随着脑梗死的演变，部分患者的缺血区可以通过自身的一些机制而发生血流灌注增加，血流灌注增加可能有利于预后，但仍有争论，因为它也会增加出血的风险。在溶栓时间窗外，血脑屏障(BBB)结构也会受到脑梗死影响发生渗透性增加甚至破坏，BBB破坏被认为是颅内出血和水肿发生的一个征兆，因此，BBB破坏不利于脑梗死预后。随着病程的延长，梗死灶会顺着白质纤维束的轴突累及其远端解剖相连的白质，并影响功能康复。
　　糖尿病是影响脑梗死预后的一个重要危险因素，因为糖尿病会增加血浆基质金属蛋白酶(MMP)的表达，促进BBB结构破坏。因此，在糖尿病基础上，脑梗死患者的BBB破坏应更多见。另一方面，在非脑梗死的糖尿病患者中发现糖尿病会损伤白质纤维束的完整性，并与相应的症状相关。因此，糖尿病若损伤与脑梗死神经功能缺失相关的白质纤维束，在脑梗死后早期就有可能参与脑梗死的症状，并影响预后。
　　临床对于脑梗死急性期严重程度的评价以美国国立卫生研究院梗死量表(NIHSS)评分为主，但NIHSS评分不能提示病理生理改变的信息。磁共振成像技术很好地弥补了这一点，它可以提供脑梗死后血流动力学、BBB和白质结构完整性的信息，如磁敏感加权成像(SWI)可以根据髓静脉数目的变化来间接反映脑血流动力学的改变， T1加权成像(T1WI)延迟增强技术可以根据造影剂渗出到脑实质发生实质性强化(PE)来半定量判断血脑屏障有破坏，弥散张量成像(DTI)可以评价梗死灶以及梗死灶外白质纤维束的结构完整性。然而，磁共振成像所反映的这些信息能否用于临床评估脑梗死以及糖尿病脑梗死的预后尚未有系统的研究。
　　因此，本研究将采用SWI显示的髓静脉来反映血流动力学信息，分析这些信息能否评价脑梗死患者的预后（实验一）;采用T1WI延迟增强的PE征象来反映BBB结构的破坏，评价BBB结构的破坏是否是糖尿病脑梗死预后的影响因素（实验二）;采用DTI的各向异性分数(FA)参数来反映白质微结构的完整性，评价糖尿病引起的病灶外白质微结构的损伤与糖尿病脑梗死神经功能缺失及预后的关系（实验三）。
　　方法：
　　实验一:纳入43例未溶栓或再通治疗的大脑中动脉区域脑梗死患者，以3个月后mRS评分＞2分定义为预后差。采用多回波SWI技术来评价脑梗死后不对称髓静脉(AMV)的类型，根据两侧半球间髓静脉数目的差异，分为患侧明显增加的髓静脉(ipsilateral MV，MVi)、对侧明显增加的髓静脉(contralateral MV，MVc)以及正常表现的髓静脉(normalappearances，Norm)。并在PWI重建的CBF图像上以患侧与对侧髓静脉区域脑血流量的差值比(ΔCBF)来评价MVi和MVc相关的血流改变，ΔCBF=(患侧CBF-对侧CBF)/对侧CBF×100％。建立logistic回归模型纳入临床以及影像指标分析AMV是否为预后独立相关的影像学指标，并且分析脑血流的改变是否为AMV不同类型相关的客观因素。
　　实验二:纳入62例未溶栓或再通治疗的大脑中动脉区域脑梗死患者，以3个月后mRS评分＞1分定义为预后不佳。采用T1WI增强后延迟5分钟图像上出现的PE征象来反映梗死灶内BBB破坏，比较糖尿病与非糖尿脑梗死之间PE发生率的差异。我们进一步分割出PE体积并在糖尿病脑梗死患者中评价血糖浓度与PE大小之间的相关性。在糖尿病脑梗死患者中，建立logistic回归模型纳入临床以及影像指标分析BBB破坏是否为预后独立相关的影像学指标。同样地，在非糖尿病脑梗死患者中，也建立logistic回归模型分析与预后相关的影响因素。
　　实验三:纳入36例未溶栓或再通治疗的大脑中动脉区域脑梗死患者，以3个月后mRS评分＞2分定义为预后差。采用DTI重建的FA图像来反映白质结构的完整性，所有FA图像都翻转至左侧，进行空间标准化，并去除病灶区域。比较糖尿病与非糖尿病脑梗死组间的FA图像差异采用SPM软件进行基于体素的两样本独立t检验，结果图上以P＜0.005，体素团块大于100个像素大小认为有统计学意义。在糖尿病脑梗死患者中，白质纤维束FA值与NIHSS总分和NIHSS肢体运动评分之间的关系采用Pearson相关分析，并建立logistic回归模型纳入临床以及影像指标分析白质纤维束的损伤是否为预后独立相关的影像学指标。
　　结果：
　　实验一:43例脑梗死患者中，有24例(55.8％)患者有AMV，其中MVi占14例(32.6％)，MVc占10例(23.2％)。除了年龄和NIHSS评分外，MVi(OR=11.19;95％可信区间，1.04-120.03;P=0.046)是脑梗死预后差的独立相关因素。尽管MVc未发现与预后独立相关，但MVc在脑梗死预后好组中更多见(37.5％vs5.3％，P=0.026)。在MVi中，ΔCBF平均下降64.5％，而在MVc中，ΔCBF平均增加52.4％，并且ΔCBF为MVi和MVc的独立相关因素。
　　实验二:相比于非糖尿病脑梗死患者，糖尿病脑梗死患者的梗死灶内PE阳性更多见(58.6％ vs27.3％，P=0.013)。在糖尿病脑梗死中，血糖浓度与PE大小趋向正相关(r=0.336，P=0.086)。Logistic回归发现只有PE是糖尿病脑梗死预后不佳的独立相关因素（OR=7.04;95％可信区间，1.20-41.52; P=0.031），而在非糖尿病脑梗死中，只有NIHSS评分是预后不佳的独立相关因素(OR=1.71;95％ CI,1.10-2.66; P=0.017)。
　　实验三:相比于非糖尿病脑梗死患者，糖尿病脑梗死患者FA值减低在右侧上纵束-Ⅰ、右侧后扣带束、胼胝体后部、右侧外囊、右侧钩束、两侧大脑脚层面的皮质脊髓束、右侧脑桥层面的皮质脊髓束和右侧小脑中脚纤维束。在糖尿病脑梗死患者中，胼胝体后部FA值与NIHSS总分以及NIHSS肢体运动评分都呈负相关(r=-0.518，P=0.028;r=-0.444，P=0.065)。只有右侧上纵束-Ⅰ的FA值(OR=0.705;95％可信区间，0.505-0.984;P=0.040)与糖尿病脑梗死预后差独立相关。
　　结论：
　　在脑梗死患者中，不对称髓静脉与脑血流灌注改变有关，其中以患侧明显的不对称髓静脉提示梗死区域低灌注并与预后差独立相关，而以对侧明显的不对称髓静脉提示高灌注且有利于预后。在糖尿病脑梗死中，发现病灶内PE更多见，提示BBB结构在糖尿病患者中更容易受损，并且BBB破坏是影响糖尿病脑梗死预后不佳的独立因素。此外，在糖尿病脑梗死中还发现病灶外白质微结构存在不同程度的损伤，其中胼胝体后部微结构损伤与糖尿病脑梗死的神经功能缺失程度相关，正常侧上纵束-Ⅰ微结构损伤与糖尿病脑梗死预后差独立相关。这些发现为临床更好地指导脑梗死患者以及合并糖尿病的脑梗死患者的治疗提供了客观的影像学依据。

目录

声明

致谢

摘要

缩写及符号清单

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 脑梗死发病情况、治疗现状及评估预后的意义

1．1．2 脑梗死的病理生理变化及与预后的关系

1．1．3 糖尿病对脑梗死预后的影响

1．1．4 磁共振成像对脑梗死后病理生理状态的评估

1．2 研究问题及研究目的

第二章 SWI显示的髓静脉反映血流动力学信息并提示脑梗死的预后

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．3 结果

2．4 讨论

2．5 结论

第三章 糖尿病脑梗死病灶内血脑屏障破坏是糖尿病脑梗死预后的影响因素

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．3 结果

3．4 讨论

3．5 结论

第四章 糖尿病脑梗死病灶外白质微结构损伤与糖尿病脑梗死神经功能缺失程度及预后相关

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．3 结果

4．4 讨论

4．5 结论

参考文献

综述—磁共振成像技术在预测缺血性脑梗死预后中的研究进展

作者简历及在读期间所取得的科研成果