在我国乃至全球，脑卒中都是高发病率、高致死率、高致残率、高复发率的心脑血管疾病，严重威胁着人类的生命健康，也给社会及家庭带来了巨大的经济负担。缺血是脑卒中最重要的致病因素，因此，无创的精准评估缺血性脑卒中发生发展过程对早期诊断、及时治疗、预后预测尤为重要。
　　众所周知，在脑卒中的影像学评价中，磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)扮演着举足轻重的角色，扩散磁共振成像(diffusion MRI, dMRI)作为目前唯一可以无创探测活体组织内水分子扩散过程的成像方法则更是不可或缺。扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)被公认为诊断急性缺血性脑卒中最可靠的影像学技术，且已成为临床常规的检查方法；扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能够对白质纤维束进行可视化成像，因此在脑卒中结构变化的研究中也得到了一定的应用；扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)作为DTI的发展和深化，借助其非高斯扩散模型及峰度参数能够较好的刻画脑组织微观结构的复杂程度，因此在缺血性脑卒中的研究中也发挥了重要的作用。然而，以上dMRI方法要么局限于模型假设，要么缺乏特异的生物物理学参数来对活体组织的微观结构特征进行评价，因此在科研及临床的应用中受到了一定的限制。神经突方向离散度与密度成像(neurite orientation dispersion and density imaging, NODDI)作为一种新型的非高斯dMRI技术，有效克服了以上扩散成像技术的不足，凭借其新颖的模型假设和独特的评价参数神经突方向离散度指数(orientation dispersion index, ODI)及神经突内体积分数(intracellular volume fraction, Vic)则能够更加特异、贴切地评估缺血脑组织的微观结构变化。其次，NODDI将传统的dMRI仅对白质的研究扩展到对白质及灰质的同步评估，这为研究缺血脑组织的病理生理机制提供了更加丰富全面的信息。
　　除了对缺血脑组织微观结构改变的研究，新兴的代谢磁共振成像技术，如磁共振波谱成像(magnetic resonance spectrum imaging, MRS)、化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer, CEST)MRI等也已应用到对脑卒中微观代谢信息变化的评价。然而由于MRS及CEST对成像条件及成像参数有较高的依赖性，且其成像结果易受诸多因素的干扰和影响，因此，未能广泛的在临床进行推广和应用。新近提出的基于优化欧米伽线图法的质子交换率MRI(proton exchange rate MRI，kex MRI)则克服了对成像参数的依赖，利用磁共振技术对人脑组织的质子交换率进行无创的特异性量化成像，从而为缺血性脑卒中潜在病理机制的研究及临床管理提供了独特的评估视角。
　　基于以上临床及影像学背景，我们展开了本项研究。分别将NODDI技术应用到大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)大鼠模型及较大样本量的缺血性脑卒中患者中，并利用kexMRI对临床脑卒中患者缺血脑组织代谢环境的变化进行无创的特异性评估。
　　本研究主要包含三部分内容：第一部分NODDI在MCAO大鼠模型微观结构改变中的应用研究及组织学对照分析，利用临床常用的3TMRI设备，通过比较实验大鼠NODDI参数的组间差异，分析其在梗死区的动态演变过程，判断NODDI在大鼠缺血性脑卒中模型中的应用价值；其次，以组织学为参照，对NODDI参数的生物学意义进行验证和明确，进一步确定该技术在缺血性脑卒中中的应用价值，并试图用影像学手段无创的解释缺血性脑卒中的发生发展过程。第二部分NODDI在缺血性脑卒中患者微观结构改变中的应用研究，则将NODDI技术应用到不同时期的缺血性脑卒中患者，主要是通过对71例超急性期、急性期及亚急性期缺血性脑卒中患者的特异性定量分析，研究NODDI模型在缺血性脑卒中患者中的应用价值并与DTI及DKI相比较，分析NODDI参数在评价缺血性脑卒中患者中的敏感性。第三部分kexMRI在缺血性脑卒中患者代谢改变中的应用研究，是基于优化的欧米伽线图法对缺血性脑卒中患者进行质子交换率成像，利用双尾t检验来对比分析梗死灶与对侧正常脑组织的kex差异，从而研判缺血脑组织局部代谢环境的变化；其次，为了研究kexMRI的成像特性及与传统MRI技术的差异，则将该方法与CEST、磁化传递(magnetic transfer, MT)技术及DWI进行了对比研究。