目的:探讨多b值DWI-MR水通道蛋白分子成像(Aquaporin MR imaging,AQP-MRI)技术对脑缺血半暗带的诊断价值;阐述磁共振成像与缺血性脑卒中组织病理学及AQP4蛋白表达之间的关联。方法:将70只SD大鼠随机分为实验组(58只)和对照组(12只),实验组经历1h短暂性大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAo)建立脑缺血模型。第一部分共30只大鼠,其中实验组25只(1h、3h、6h、24h、48h各5只)、对照组5只,用于神经行为学评分和多模态MR扫描;MR扫描后全部大鼠取脑组织用于AQP4 Western blot检测。第二部分共40只大鼠,实验组33只,对照组7只,随机分3组:(1)苏木素-伊红(H&E)染色:实验组15只(1h、3h、6h、24h、48h各3只)、对照组3只;(2)透射电镜检测:实验组3只(24h)、对照组1只;(3)免疫荧光检测:实验组15只(1h、3h、6h、24h、48h各3只),对照组3只。采集T2-FLAIR、DWI、ASL及AQP-MRI(18b值DWI)图像,测量MR各序列上病灶的相对面积和相对比值。将AQP-MRI与T2-FLAIR不匹配的区域与传统的DWI/T2-FLAIR不匹配和ASL/DWI不匹配作比较,验证AQP-MRI对缺血半暗带的诊断价值,并结合组织病理学进行评价。为将这些图像提供的信息与组织病理学改变、AQP4分子表达等相关联,通过苏木素-伊红(H&E)染色、透射电镜、Western blot、免疫荧光检测AQP4蛋白表达进一步分析验证。结果:对照组大鼠无神经功能障碍,实验组各时间点大鼠呈现不同程度神经功能障碍,并随缺血再灌注时间的延长而逐渐加重。对照组在每个时间点MR各序列均未见异常信号。实验组AQP/T2-FLAIR不匹配区显示1h、3h、6h存在较大范围缺血半暗带,6h-24h半暗带迅速缩小,至24h基本无半暗带。24h内,AQP-MRI/T2-FLAIR不匹配面积和DWI/T2-FLAIR不匹配面积有显著差异(P<0.01)。24h ASL-CBF呈高灌注,在6h内,AQP-MRI/T2-FLAIR不匹配面积和ASL/DWI不匹配面积无明显统计学差异(P>0.05)。24h内半暗带区相对比值r IP与梗死区r IC及正常脑组织r NC具有统计学差异(P=0.001及P<0.05),组织病理学显示半暗带区神经细胞形态结构与梗死区及正常脑组织不同,MR表现与组织病理学相对应。24h,AQP-MRI显示患侧基底节区与皮层r AQP-ADC值有显著差异(P<0.01),这一差异具有可视化特点。半暗带外围脑组织AQP-ADC值较对侧相同区域增高,两者之间有显著差异(P<0.05)。缺血后AQP4表达增高,并呈现1h和6h双峰。结论:与传统的不匹配法相比较,AQP-MRI/T2-FLAIR不匹配可多层次、更精准地实时动态显示缺血半暗带。缺血性脑卒中MR表现与组织病理学改变相对应,AQP-MRI与T2-FLAIR相结合可对缺血半暗带的评价提供有价值的影像学信息。AQP-MRI具有可视化成像优点,可为缺血性脑卒中提供重要的微观信息。缺血后AQP4表达增强,并呈现动态变化的规律,MR检测结果与AQP4表达量之间不是简单的线性相关关系。