腦側(cè)支循環(huán)建立的影像學(xué)評(píng)估方法研究進(jìn)展

高慧，謝春明，閆福嶺

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京　210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院，江蘇 南京　210009)

腦側(cè)支循環(huán)建立的影像學(xué)評(píng)估方法研究進(jìn)展

高慧1，謝春明2，閆福嶺2

(1.東南大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京210009； 2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院，江蘇 南京210009)

[摘要]本綜述闡述了側(cè)支循環(huán)的概念及目前的影像學(xué)對(duì)于腦側(cè)支循環(huán)的評(píng)估，以及其各自的優(yōu)點(diǎn)及局限性，主要包括數(shù)字減影血管造影、磁共振血管成像、動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)、4D CTA結(jié)合全腦容積CTP成像、基于CT血管成像最大密度投射重建成像技術(shù)、經(jīng)顱多普勒超聲、激光散斑成像技術(shù)等，從而為臨床上評(píng)估腦側(cè)支循環(huán)建立情況及判斷缺血性腦卒中患者預(yù)后提供指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]腦側(cè)支循環(huán)； 影像學(xué)評(píng)估； 綜述

隨著社會(huì)老齡化的加重，腦卒中的發(fā)生率亦迅速上升，腦卒中的早期診治及預(yù)后判斷已經(jīng)成為備受關(guān)注的全球公共衛(wèi)生問題。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，目前人類死亡原因中腦卒中排名第3位，致殘?jiān)蛑心X卒中排名第1位。我國的腦卒中的年均發(fā)病率呈持續(xù)增長趨勢(shì)，目前統(tǒng)計(jì)約為120/10萬，其中缺血性腦血管病約占70%以上，占據(jù)主要地位[1]。臨床實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表明，不同缺血性卒中患者的臨床表現(xiàn)和治療效果差異明顯，誠然年齡、血管基礎(chǔ)條件等很多因素會(huì)影響腦卒中患者預(yù)后，但有研究表明腦缺血后側(cè)支循環(huán)的建立亦是其中關(guān)鍵因素，若腦缺血后側(cè)支循環(huán)迅速建立，患者神經(jīng)功能的缺損程度亦會(huì)降到最低。目前已經(jīng)證實(shí)，有效側(cè)支循環(huán)的開放和建立可以穩(wěn)定梗死區(qū)腦血流量、減少梗死灶容積、改善缺血后腦組織損傷、緩解血管再灌注損害、減少梗死后出血、改善預(yù)后并降低復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)等[2- 6]。因此，尋找有效便捷的側(cè)支循環(huán)建立的評(píng)估方法對(duì)于預(yù)測(cè)卒中患者預(yù)后有著重大意義。作者將圍繞目前已有的腦側(cè)支循環(huán)建立的評(píng)估方法研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，尋求有效可靠的腦側(cè)支循環(huán)評(píng)估方法，為臨床上評(píng)估缺血性卒中患者預(yù)后提供思路。

1腦側(cè)支循環(huán)的概念

人體的血管在機(jī)體需要的時(shí)候可以自行建立吻合管，滿足機(jī)體血液供應(yīng)需要，避免功能缺失。腦側(cè)支循環(huán)的概念即當(dāng)腦血管局部發(fā)生嚴(yán)重狹窄或閉塞時(shí)，機(jī)體形成吻合管起到代償作用，保證狹窄或閉塞血管所供血區(qū)域得到基本的血供，避免發(fā)生缺血壞死，維持機(jī)體正常生理功能。目前主要認(rèn)為腦側(cè)支循環(huán)有以下三級(jí)：一級(jí)側(cè)支循環(huán)指通過Willis環(huán)形成的腦內(nèi)主要側(cè)支循環(huán)。Willis環(huán)是由大腦前動(dòng)脈(ACA)、大腦中動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈(PCA)及前后交通動(dòng)脈構(gòu)成，前后交通動(dòng)脈分別負(fù)責(zé)溝通ACA與大腦中動(dòng)脈以及大腦中動(dòng)脈與PCA之前的血流供應(yīng)，為一級(jí)側(cè)支循環(huán)。正常情況下前后交通動(dòng)脈處在無功能狀態(tài)，當(dāng)機(jī)體因各種原因出現(xiàn)一側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄(>70%)或閉塞時(shí)，兩側(cè)血流動(dòng)力發(fā)生改變，不能維持正常的平衡狀態(tài)，并且患側(cè)血供不足，為避免發(fā)生進(jìn)一步的腦組織壞死，機(jī)體通過調(diào)節(jié)一級(jí)側(cè)支循環(huán)保證狹窄或閉塞血管供血區(qū)域的血流供應(yīng)，從而避免腦功能缺失。二級(jí)側(cè)支循環(huán)指眼動(dòng)脈和軟腦膜血管(LMA)負(fù)責(zé)溝通吻合形成的血流代償。當(dāng)眼動(dòng)脈發(fā)出之前的頸內(nèi)動(dòng)脈段出現(xiàn)嚴(yán)重狹窄或閉塞時(shí)，一級(jí)側(cè)支循環(huán)無法滿足機(jī)體需求時(shí)，通過眼動(dòng)脈可以建立頸內(nèi)動(dòng)脈與頸外動(dòng)脈之間的側(cè)支循環(huán)、軟腦膜內(nèi)形成的血管網(wǎng)開放，使狹窄遠(yuǎn)端供血區(qū)避免梗死；三級(jí)側(cè)支循環(huán)指新生血管，目前形成建立機(jī)制尚不明確，是目前研究和探索的關(guān)鍵。在腦缺血發(fā)生后，三級(jí)側(cè)支循環(huán)通路啟動(dòng)，新生血管建立，為缺血區(qū)提供血液供應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)[7]。

2腦側(cè)支循環(huán)的評(píng)估

2.1數(shù)字減影血管造影(DSA)

研究表明腦血管造影是目前評(píng)估腦血管最可靠的手段[8]，為金標(biāo)準(zhǔn)。DSA主要原理是X線可以使血管內(nèi)含碘造影劑顯影，注入到頸內(nèi)動(dòng)脈或椎動(dòng)脈的造影劑隨血液循環(huán)流動(dòng)，從而可以動(dòng)態(tài)清晰地觀察到顱內(nèi)血管本身的形態(tài)或病變，以及病變的性質(zhì)和范圍。美國介入和治療性神經(jīng)放射協(xié)會(huì)/介入放射協(xié)會(huì)(ASITN/SIR)以血管造影量表為標(biāo)準(zhǔn)將側(cè)支循環(huán)分為以下5級(jí)：0級(jí)，缺血部位沒有側(cè)支血管顯影；1級(jí)，可見缺血部位外圍有緩慢的血流通過，側(cè)支血管顯影且持續(xù)存在一些充盈缺損；2級(jí)，可見缺血部位外圍有快速的血流通過，側(cè)支血管顯影且部分缺血部位持續(xù)存在充盈缺損；3級(jí)，可見缺血部位外圍有緩慢的血流通過，但靜脈晚期相可以觀察到至缺血區(qū)完全的血管造影血流；4級(jí)，逆行血管造影可見完全且快速的側(cè)支血管血流流至整個(gè)缺血區(qū)。全腦血管造影目前來說對(duì)診斷腦血管病有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，它可以直觀地測(cè)定血管狹窄程度和范圍，觀察側(cè)支循環(huán)情況，但因其有創(chuàng)性，在臨床上受到一些限制。

2.2磁共振成像

磁共振血管成像(MRA)：有研究[9]通過收集大腦中動(dòng)脈閉塞患者與健康者的MRA數(shù)據(jù)來探尋二級(jí)側(cè)支循環(huán)建立的依據(jù)。主要觀察患側(cè)PCA和ACA與LMA之間建立側(cè)支循環(huán)的間接征象的出現(xiàn)頻率，即偏利現(xiàn)象(與健側(cè)相比，患側(cè)的血管相對(duì)增粗、分支增多)的出現(xiàn)頻率。并將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組MRA進(jìn)行比較分析，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)組PCA、ACA偏利現(xiàn)象與腦梗死大小進(jìn)行組間比較分析。其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，可以通過觀察大腦中動(dòng)脈閉塞患者的MRA病變同側(cè)PCA、ACA的偏利現(xiàn)象，間接評(píng)價(jià)來自PCA、ACA的LMA側(cè)支循環(huán)狀況，并且MRA所評(píng)估的LMA代償狀況與腦梗死面積大小密切相關(guān)。因此，MRA可以對(duì)一、二級(jí)側(cè)支循環(huán)的情況有良好的提示作用。

2.3動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(ASL)

aSL屬于磁共振腦功能成像技術(shù)，是一種通過標(biāo)記自體動(dòng)脈血的灌注成像技術(shù)。圖像主要分析ASL上低灌注、正常灌注、延遲灌注、高灌注區(qū)域的異常高信號(hào)等，同時(shí)在DWI和ASL上分別確定病變范圍，勾勒出病變部位的DWI圖像、ASL局部腦血流量(regionalcerebral blood flow，rCBF)圖像并計(jì)算面積大小，兩者對(duì)比能夠更好地反映病灶真實(shí)情況。有研究[10]表明ASL通過反映腦梗死區(qū)的血流灌注情況來側(cè)面評(píng)估腦血管側(cè)支循環(huán)建立情況，多相位ASL在這方面比單相位ASL顯示更精確。ASL主要優(yōu)點(diǎn)是沒有創(chuàng)傷性，使用簡單方便并且可重復(fù)性高，目前在臨床研究中應(yīng)用較多。主要問題是ASL對(duì)于評(píng)估側(cè)支循環(huán)建立的精準(zhǔn)程度有限，在測(cè)量rCBF上亦會(huì)存在偏差，主要是因?yàn)锳SL時(shí)間延長效應(yīng)的影響。

2.44D CTA結(jié)合全腦容積CTP成像

陳涓等通過分析34位缺血性腦血管病患者的隨訪全腦動(dòng)態(tài)CTA- CTP成像，數(shù)據(jù)結(jié)果分析顯示4D CTA- CTP技術(shù)能夠清楚地顯示腦血管狀況，與DSA的準(zhǔn)確程度相當(dāng)，從而可以更便捷地提高我們對(duì)側(cè)支循環(huán)的認(rèn)識(shí)[11]。CTA- CTP技術(shù)可以顯示各個(gè)時(shí)相的血流狀態(tài)，完成全腦動(dòng)態(tài)成像，從而準(zhǔn)確觀察腦缺血后顱內(nèi)血管的血流動(dòng)力學(xué)變化情況。結(jié)合動(dòng)態(tài)CTA，提高了判斷腦側(cè)支循環(huán)的建立能力，4D CTA- CTP成像可以作為評(píng)判腦側(cè)支循環(huán)建立的影像學(xué)手段，為腦血管病患者提供準(zhǔn)確、全面的影像學(xué)數(shù)據(jù)，從而可以為臨床診療提供可靠依據(jù)，并指導(dǎo)臨床個(gè)體化治療[12]。

2.5基于CT血管成像(CT Angiography，CTA)最大密度投射重建成像技術(shù)(maximal intensity projection reconstructions，MIP)

CTA- MIP通過顱內(nèi)血管的三維重建圖來評(píng)估腦血管情況，時(shí)間僅需數(shù)分鐘，而且無創(chuàng)、直觀。有研究表明對(duì)于急性缺血性腦卒中患者，可通過CTA急診獲得側(cè)支循環(huán)狀態(tài)，間接推斷半暗帶的信息，評(píng)估患者預(yù)后[13]。CTA- MIP兼顧無創(chuàng)且準(zhǔn)確，其應(yīng)為監(jiān)測(cè)顱內(nèi)血管的首選方案。

2.6經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)

TCD尚無明確的評(píng)判側(cè)支循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)。有研究[14]以責(zé)任血管血流速度變化[平均血流速度(mean peak flow velocity，Vm)增加≥10 cm·s-1]作為提示有側(cè)支循環(huán)建立的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。如大腦中動(dòng)脈狹窄或閉塞時(shí)，LMA建立吻合支，ACA或PCA分別通過前后交通動(dòng)脈建立側(cè)支循環(huán)，從而發(fā)揮代償作用。以前交通動(dòng)脈開放為例，為健側(cè)ACA發(fā)生代償，TCD表現(xiàn)為健側(cè)血管血液流動(dòng)速度增快，方向不變，而患側(cè)A1段血液流動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)(朝向探頭)；實(shí)驗(yàn)性壓迫健側(cè)頸總動(dòng)脈，可以觀察到患側(cè)ACA及大腦中動(dòng)脈前段的血流減少?；紓?cè)ACA>健側(cè)大腦中動(dòng)脈或患側(cè)PCA>健側(cè)大腦中動(dòng)脈，大腦中動(dòng)脈Vm>ACA Vm>PCA Vm的生理關(guān)系消失。若后交通動(dòng)脈側(cè)支開放：患側(cè)PCA的Pl段與基底動(dòng)脈的血液流動(dòng)速度有顯著提高；同樣實(shí)驗(yàn)性壓迫對(duì)側(cè)頸總動(dòng)脈，可以觀察到PCA Pl段與基底動(dòng)脈血液流動(dòng)速度提高的更加明顯。TCD對(duì)于Willis環(huán)側(cè)支血管血流可以清楚看到，但是無法評(píng)估遠(yuǎn)端的LMA床。TCD監(jiān)測(cè)顱內(nèi)血管亦具有無創(chuàng)傷、簡單方面、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但亦有經(jīng)顳超聲束傳導(dǎo)不充分影響檢查結(jié)果并且易受操作者主觀因素影響。

2.7激光散斑血流成像(laser speckle imaging，LSI)技術(shù)

LSI技術(shù)時(shí)間和空間分辨率高，可以直接清晰地看到成像，相比于其他血流監(jiān)測(cè)手段具有顯著優(yōu)勢(shì)，可以直觀研究腦梗死后血流變化及側(cè)支循環(huán)形成[15]。LSI需與磁共振成像結(jié)合才能探查腦深部血管血流情況，主要受到激光穿透力的限制。閔喆等[15]通過建立大鼠大腦中動(dòng)脈栓塞(MCAO)模型，利用LSI技術(shù)來評(píng)估側(cè)支循環(huán)建立情況。造模成功的大鼠患側(cè)大腦中動(dòng)脈供血區(qū)血液流動(dòng)顯著降低，研究結(jié)果顯示造模成功的大鼠患側(cè)可逐漸觀察到血液流動(dòng)增加，從而提示有側(cè)支循環(huán)建立。因此，LSI系統(tǒng)對(duì)于顱內(nèi)血管血流監(jiān)測(cè)，間接評(píng)估側(cè)支循環(huán)的建立情況，對(duì)深入研究腦梗死后血流重建的機(jī)制、改善卒中患者預(yù)后將發(fā)揮重大的臨床作用[16]。

3展望

缺血性腦卒中發(fā)生及預(yù)后的改善與側(cè)支循環(huán)的建立密切相關(guān)。機(jī)體會(huì)根據(jù)自身情況建立一級(jí)側(cè)支代償，無需特別干預(yù)。如何建立二級(jí)及三級(jí)側(cè)支循環(huán)是目前研究的重點(diǎn)，這對(duì)于促進(jìn)缺血性卒中患者的神經(jīng)功能恢復(fù)有著重大意義。有效便捷的側(cè)支循環(huán)建立的評(píng)估，可以為缺血性卒中患者的臨床個(gè)體化治療及預(yù)后評(píng)估提供指導(dǎo)意義。TCD可以快速地對(duì)缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)建立進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)判斷；DSA作為腦血管檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，可用于評(píng)估各級(jí)側(cè)支循環(huán)；若有禁忌證或沒有腦血管造影的條件或其他因素影響可以選擇CTA，它能夠評(píng)估軟腦膜側(cè)支循環(huán)建立；MRA對(duì)于一級(jí)和二級(jí)側(cè)支循環(huán)有很好的提示作用。其他一些檢查暫僅限于科研，尚未投入臨床使用。各項(xiàng)檢查有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，部分對(duì)腦側(cè)支循環(huán)建立的評(píng)估仍較間接，其評(píng)估方法與腦側(cè)支循環(huán)之間真正的聯(lián)系仍缺乏大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究[17]。

缺血性腦卒中的發(fā)生嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，尤其大面積腦梗死，其占腦梗死的10%～20%，病死率和致殘率很高[18]。腦側(cè)支循環(huán)的建立對(duì)于缺血性卒中患者的腦組織灌注再分布，從而阻止風(fēng)險(xiǎn)皮層區(qū)進(jìn)展為梗死灶[19]。通過本文可以了解各種評(píng)估方法的優(yōu)缺點(diǎn)，合理選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)側(cè)支循環(huán)的有效評(píng)估，為缺血性腦卒中的個(gè)體化治療和預(yù)后判斷提供有意義的指導(dǎo)；尋找并建立評(píng)估腦側(cè)支循環(huán)的可靠影像學(xué)方法，最終為建立基于影像學(xué)的腦梗死后側(cè)支循環(huán)的評(píng)估方法、揭示腦梗死后腦側(cè)支循環(huán)建立、促進(jìn)血管重建的生物學(xué)機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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[收稿日期]2015- 11- 24[修回日期] 2016- 01- 28

[基金項(xiàng)目]天普基金資助項(xiàng)目(KF201408)

[作者簡介]高慧(1990-),女,江蘇徐州人,在讀碩士研究生。E- mail:gao213093077@163.com

[通信作者]謝春明E- mail:chmxie@163.com

[中圖分類號(hào)]R743.33; R445

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1671- 6264(2016)03- 0457- 04

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03．037

[引文格式] 高慧,謝春明,閆福嶺.腦側(cè)支循環(huán)建立的影像學(xué)評(píng)估方法研究進(jìn)展[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2016,35(3):457- 460.

·綜述·