磁共振脑氧代谢成像原理在缺血性脑卒中应用

当脑缺血发生后，脑血流灌注量减低，脑氧摄取分数代偿性增加以维持脑氧代谢率的平衡；当脑血流量持续降低，氧摄取分数升至峰值不足以维持脑氧代谢的平衡时，脑氧代谢率将会逐渐减低，进而发生不可逆性脑梗死。因此，脑氧代谢率成像在缺血性脑卒中的发生发展中发挥着至关重要的作用。

图1利用CAT-QSM+qBOLD模型在正常受试者(a~c)及1例脑卒中患者(d~f)中计算得到的组分析结果及相应的OEF图。分割图（segmentation，b、e）上不同的颜色代表k-means计算得到的不同的组；OEF图有良好的信噪比，且可区分病变与正常区域。K-means循环自动将正常受试者分为8个组，将脑卒中患者分为17个组。

图21例急性缺血性脑卒中患者的氧代谢参数图，磁共振检查时间距离症状发作时间约为18h。a、b、c、e中红色区域为DWI图确定的梗死区域，a、b、c中黄色区域代表CBF与DWI存在不匹配区（mismatch）。a）OEF图上梗死区域较对侧稍减低，内见部分稍高信号；不匹配区呈稍高信号，代表缺血半暗带或良性灌注减低区;b）CM-RO2图病变区和不匹配区均呈低信号;c）CBF图病变区和不匹配区血流灌注减低;d）QSM图不能确定病变区域的界限;e）病变区域在DWI图表现为高信号;f）ADC图为低信号。

图3病变及对侧镜像区域的OEF绝对值及OEF相对值变化。a）每1例患者病变及对侧镜像区域的OEF绝对值；b）急性期、亚急性早期、亚急性晚期组的OEF绝对值变化；c）不同时期的OEF相对值的变化。病变区域的OEF绝对值及OEF相对值随发病时间的延长均逐渐减低。

研究发现运用CAT-QSM+qBOLD模型来计算氧代谢参数可准确反映缺血性脑卒中患者缺血区域的演变规律。较脑梗死对侧正常区域相比，OEF升高代表缺血组织存在代偿，以维持脑细胞正常的生理功能；当OEF出现减低时，预示着这部分脑组织将发生不可逆性脑梗死。图2中患者同时存在CBF/DWI不匹配区，其在OEF图上呈不均匀高信号，预示着此部分区域为缺血半暗带或者良性灌注减低区，如果脑血流灌注及时恢复，其可完全恢复正常。脑梗死区域的OEF绝对值及相对值（病变侧/对侧镜像区）随着发病时间的延长可观察到逐渐减低的趋势，符合脑缺血的病理生理改变，同时提示OEF越低则脑组织更接近于死亡。由于3D-ASL计算出的CBF存在低估病变区域CBF的可能，通过CBF计算得到CMRO2图也存在低估病变区域脑氧代谢率的可能。

基于QSM序列的CAT-QSM+qBOLD模型计算脑氧代谢参数提供了区别于常规形态学特征的脑氧代谢信息，有助于明确脑缺血的病理生理状态及周围是否存在缺血半暗带，为急性缺血性脑卒中的精准、综合影像评估提供了基础，并有利于临床治疗决策的制定。