癥狀性顱內動脈粥樣硬化性狹窄的磁共振影像學血流評估現(xiàn)狀

于瑤，靳航，郭珍妮，劉浩源，楊弋

顱內動脈粥樣硬化性狹窄（intracranial atherosclerotic stenosis，ICAS）是缺血性腦血管病主要的發(fā)病及復發(fā)原因，對于亞洲人群更是如此[1]。對ICAS進行風險評估非常重要，可以用來指導臨床決策、判斷預后及進行臨床研究分組。但是單純對其血管狹窄程度進行評估顯然不夠科學全面，現(xiàn)有研究結果及認識更加強調應從多方面進行綜合評估。對于ICAS的科學評估，應該至少包括以下幾個方面：在形態(tài)學上主要針對血管狹窄程度、斑塊特征等，血流評估方面則主要包括組織灌注情況、側支循環(huán)代償情況及血流動力學變化等[2]。形態(tài)學方面，除血管狹窄程度外，斑塊成分及易損性評估可通過高分辨磁共振成像多序列聯(lián)合進行，如若動脈粥樣硬化斑塊存在纖薄的纖維帽、較大的脂質核心或斑塊內出血等，一般被認為屬于不穩(wěn)定斑塊或易損斑塊[3]。而在血流評估方面，隨著精準醫(yī)學的概念逐漸興起，個體化的血流動力學評估越來越受到臨床及科研的關注，也顯現(xiàn)出了非常有意義的前景。本文將對ICAS的血流評估進展進行介紹。

1 組織灌注評估

在急性缺血性病變發(fā)生時，缺血受損區(qū)域的腦細胞可在短時間內發(fā)生眾多病理生理學改變，而病變處的組織灌注情況對該進程的進展及疾病的遠期預后有著重要的影響。尤其對于ICAS的患者，組織灌注情況的評價對于ICAS危險程度的分級以及治療方案的決策如是否行血管內介入治療等均具有重要的指導意義。傳統(tǒng)的組織灌注評估方法主要包括正電子發(fā)射型計算機斷層顯像（positron emission computed tomography，PET）、單光子發(fā)射計算機斷層成像（single-photon emission computed tomography，SPECT）等，而近10年來，磁共振灌注成像（magnetic resonance perfusion imaging，MRP）評估方法逐漸興起，并在臨床得到了廣泛應用，尤其該方法對缺血半暗帶的顯示對于急性期及超急性期腦卒中患者的治療決策起到了至關重要的評估作用[4]。同期在神經影像領域，又出現(xiàn)了使用動脈自旋回波標記成像（arterial spin labeling，ASL）評估組織灌注的方法。與之前的磁共振灌注序列相比，ASL序列的優(yōu)勢在于無須注射造影劑，不僅可以直觀顯示區(qū)域組織灌注情況，也可以進行全腦血流量（cerebral blood flow，CBF）的測定[5]，同時對于側支循環(huán)也具有一定的評價能力。部分研究對于ASL針對CBF顯示的準確性進行了證實，但也同時指出，與傳統(tǒng)的PET方法相比，ASL有時會出現(xiàn)過高估計CBF的現(xiàn)象[6]。ASL主要可對于CBF進行測量，而MR灌注成像除可測定CBF外，還可以在注射造影劑的基礎上得到平均通過時間（mean transit time，MTT）、達峰時間（time to peak，TTP）和全腦血容量（cerebral blood volume，CBV）等多項指標，從而對組織灌注進行更為全面的綜合評價。這些方法學的進步可以使我們更好地理解ICAS背后的病理生理學機制，更好地揭示狹窄部位的血流動力學改變，也為臨床決策提供了更為全面的支撐[2]。

2 側支循環(huán)評價

側支循環(huán)是指當主干血管供血不足時，用以穩(wěn)定該處血液供應的輔助循環(huán)系統(tǒng)。動脈側支循環(huán)可來自硬膜內、硬膜或硬膜外血管，大致分為三級：一級側支循環(huán)主要依賴于Willis環(huán)，二級側支循環(huán)包括眼動脈、軟腦膜動脈及一些相對較小的分支吻合，三級側支循環(huán)主要指新生血管。側支循環(huán)建立情況的評估對于缺血性卒中急性期血管內治療的血管再通率有著良好的預測作用，同時還可以應用于缺血性腦血管病近期轉歸、遠期預后及再發(fā)風險的預測及評估[7-8]。

傳統(tǒng)的側支循環(huán)評估大多建立在數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）的方法學基礎上，如美國介入和治療神經放射學學會/介入放射學學會（American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology，ASITN/SIR）建立的側支循環(huán)評價系統(tǒng)分級，又稱ASITN評分，是側支循環(huán)評估領域的主要分級標準。DSA固然是側支循環(huán)評價的金標準，但由于其存在有創(chuàng)、費用昂貴、風險高等特點，其應用亦存在諸多限制。近年來在無創(chuàng)評價側支循環(huán)的領域也有著諸多新技術的出現(xiàn)，如電子計算機斷層掃描（computed tomography，CT）領域的動態(tài)電子計算機斷層掃描血管成像（dynamic computed tomography angiography，d-CTA）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）領域的動態(tài)增強磁化率磁共振灌注成像（dynamic susceptibility contrast-enhanced MR perfusion，DSCMRP）及ASL評價方法，近年來得到了愈加廣泛的應用。DSC-MRP技術并非完全無創(chuàng)，需要注射順磁性對比劑，而ASL所使用的是高頻脈沖信號，對血流進行自旋信號標記，不需要外源性對比劑的注入[9]。ASL主要應用于對組織灌注的直接評價，從而側面評估側支循環(huán)。例如近期出現(xiàn)的利用全腦血流量的變化評價側支循環(huán)的計算方法，利用ASL序列得到不同時間點的健側與血管狹窄側的CBF信息，而后進行對比分析與計算，從而反映出側支循環(huán)所提供的血流與狹窄血管所供應的血流對血管狹窄側的灌注情況所產生的不同影響[10]。而DSCMRP可利用MRP的原始數(shù)據，分別在“動脈期”“毛細血管期”及“靜脈期”生成側支血流地圖，如針對大腦中動脈供血區(qū)的評估，可通過6張連續(xù)的軸位圖像，分別在“早”、“中”、“晚”3個時期進行血流的判別，并進行ASTIN評分。已有研究指出，DSC-MRP在無創(chuàng)評價側支循環(huán)領域與DSA評分結果具有較高的一致性，且對于軟腦膜側支循環(huán)而言，在“動脈期”及“毛細血管期”的血流分析更具優(yōu)勢[11]。但DSC-MRP的評價效力尚未得到多中心研究的證實。此外，亦有研究使用相位對比磁共振血管成像（phase-contrast magnetic resonance angiography，PC-MRA）的方法對顱內動脈的流量及流速進行定量測定，通過感興趣區(qū)域血流量及血液流速的分析，結合全腦灌注數(shù)值，從而得到側支循環(huán)的效力信息，提供了一種評估側支循環(huán)及探索側支循環(huán)潛在機制的新方法與新思路[12]。

3 血流動力學評估

3.1 計算機流體動力學（computational fluid dynamics，CFD） CFD血流動力學分析是指在電子計算機斷層掃描血管成像（computed tomography angiography，CTA）或磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）等方法所獲得的血管幾何模型的基礎上，結合動脈血壓、血流速度和循環(huán)阻力等生理指標，通過計算機流體動力學的方法，得到血管狹窄處的血流模擬，并對狹窄處血流動力學進行定量評估[2]。通過計算機模擬可以得到血管狹窄處的各項血流指標，如壓力梯度、血液流速、內皮剪應力和血流螺旋性等[13]。尤其是狹窄處的內皮剪應力，目前已有多項研究表明，較高的內皮剪應力可通過各項生理機制直接激活血小板相關通路[14]，并與血小板在相應位置的黏附聚集等病理生理過程具有相關性[15-16]，所以通過對狹窄部位的內皮剪應力進行評估可以在一定程度上預測血管狹窄的危險程度。同時，CFD所得到的壓力梯度值在評估血流受損程度方面更具有較大的研究前景，血流儲備分數(shù)（fractional flow ratio，F(xiàn)FR）概念的引入即與之密切相關。FFR值，意指血管狹窄部位前后的壓力比值，在正常人群中的理論值為1。在心血管領域，該比值可通過有創(chuàng)的冠狀動脈造影術或無創(chuàng)的CTA方法獲得，已被廣泛應用于冠狀動脈狹窄的血流動力學評估，進而輔助介入治療決策，提高了心血管類疾病診斷及治療的準確性及個體化水平[17-18]。FFR值在腦血管領域的引入有利于對ICAS患者進行更為精準的評估及管理，并可以協(xié)助進行風險分層，避免了絕對化使用單一指標如狹窄程度，血液流速等進行評價的片面性，有助于在個體化血流動力學評價的基礎上進行更為科學的管理[19]。近期有研究證實，較高的FFR與ICAS的卒中發(fā)生率具有相關性，同時發(fā)現(xiàn)狹窄前后的血液流速比以及剪應力比值與卒中發(fā)生率也具有明顯的相關性，這一結論還有待更大規(guī)模的研究予以證實，但對于精準化血流動力學評估提供了一個較為科學的研究方法與思路[20]。CFD在方法學上尚存在部分缺陷，如遠端壓力負值的出現(xiàn)，可源于遠端出口處血液流速的下降，今后可利用經顱多普勒超聲（transcranial Doppler，TCD）或PC-MRA所得數(shù)值設置個體化流速界定予以矯正[20]。

3.2 信號強度比（signal intensity ratio，SIR） SIR是建立在時間飛躍法磁共振血管成像（time of flight magnetic resonance angiography，TOF-MRA）方法學基礎上的后期處理方法，在最大密度投影相（maximum intensity project，MIP）上，根據其信號強度與血流動力學相關的原理，利用背景信號作為校正，對狹窄前后感興趣區(qū)域的信號強度進行測量，從而得到相應的信號強度值（signal intensity，SI）并作比[21]。SI值的獲得依賴于后期對于感興趣區(qū)域的選擇，因而具有一定的主觀性，但由于MRA是一種無創(chuàng)且常用的檢查手段，而SIR方法對頸內動脈、顱內大腦中動脈M1段及基底動脈的顯示在觀察者間可重復性證實良好，其在臨床仍有較好的應用前景。既往有研究指出SIR指數(shù)小于0.9可作為缺血性腦卒中再發(fā)的危險因素[19]，但現(xiàn)在尚無一個準確的臨界分值對血管狹窄的危險程度進行分層[22]。SIR值可以有效評估ICAS血管狹窄處的功能損傷程度，進而評價病變嚴重程度及預測卒中再發(fā)風險，尤其對于狹窄程度為70%～99%人群，利用SIR值輔助危險程度分層具有顯著的意義[23]。此外，SI值在斑塊易損性分析方面也存在部分應用。相關研究提示，若存在斑塊內高SI值則提示可能存在斑塊內出血[24]。但SIR序列仍存在定量過程的不穩(wěn)定性等問題，其血流定量結果存在相對較大的變異性，在方法學上仍有提升的空間。

3.3 PC-MRA PC-MRA或Flow序列，是一種可以在顯示血管的基礎上直接得出血管內血液流速及血液流量的影像學方法，3D-Flow序列可以得到在3個方向上的血流信息，而4D-Flow序列則在3D-Flow方法學的基礎上添加了即時的血管內血流信息，從而更加全面具體地評估目標血管的血流動力學[25]。與TCD不同，F(xiàn)low序列可以直接得到血流的絕對流速，且不僅限于顱內Willis環(huán)大血管，其對于小血管如眼動脈的血流情況也可以進行良好的顯示[26]。此外，F(xiàn)low序列還可以得到顱內Willis環(huán)的血流分布情況[12]，可對特定血管的感興趣區(qū)域進行測定，有研究指出，狹窄遠端血流量的情況與卒中的再發(fā)風險相關，尤其對于癥狀性椎基底動脈狹窄的患者，狹窄遠端血流量較低的人群卒中再發(fā)風險相對更高[27]。因而Flow序列對于ICAS的危險性分層具有較高的現(xiàn)實意義。此外，F(xiàn)low序列還可應用于評估血管反應性等[28]。

以上所介紹的各種方法都分別提示了ICAS的一個評估側面，將多種方法進行合理的選擇與應用方能得到相對全面的血流評估，同時，結合高分辨磁共振等形態(tài)學評價手段，便可對ICAS建立較為客觀全面的評估系統(tǒng)的雛形。然而方法學的冗雜仍是臨床應用及推廣的一大瓶頸，期望在未來可以出現(xiàn)更加簡便高效的評價手段，將血管狹窄的形態(tài)學與血流動力學更加緊密地結合起來，從而進行更為精準的危險分層及治療評估，推動臨床治療的精準化進程。

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