雙低劑量320排CT對單側(cè)大腦中動脈狹窄患者腦血流灌注及腦梗死程度的評價

馮 瑞，王志群，祝紅線，宋云龍

（1.北京中醫(yī)藥大學東方醫(yī)院放射科，北京 100078；2.中國人民解放軍空軍總醫(yī)院磁共振科，北京 100142）

腦缺血是臨床最常見的腦血管疾病，因血管狹窄或阻塞導致供應大腦工作的血流障礙或中斷，導致腦組織缺血缺氧壞死及功能障礙。320排CTPI已廣泛應用于腦血管疾病的臨床診斷和研究中。腦動脈狹窄是缺血性腦卒中的重要危險因素，由于設備、后處理方式不同，以及側(cè)支循環(huán)的存在，目前對腦動脈狹窄程度與患側(cè)腦梗死程度、腦灌注血流量降低程度相關性研究結(jié)果存在很大差異。本研究通過對缺血性腦病患者血管狹窄情況及腦血流灌注情況分析，探討單側(cè)大腦中動脈（middle cerebral artery，MCA）狹窄、腦血流灌注情況及與腦梗死關系，評價CTPI及CTA聯(lián)合應用對缺血性腦病的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2014年3月至2015年10月就診于空軍總醫(yī)院擬診為缺血性腦病的單側(cè)MCA狹窄患者38例（實驗組），另選7例MCA正常者為對照組；45例中，男31例，女14例；年齡36～88歲，平均（61.13±1.63）歲。實驗組臨床癥狀包括昏迷或意識障礙、言語不利、肢體不靈活或乏力、頭痛、頭暈等。

1.2 納入與排除標準 單側(cè)MCA納入標準：①經(jīng)MRA證實為單側(cè)MCA狹窄；②除一側(cè)MCA狹窄外，其他血管（雙側(cè)大腦前動脈、大腦后動脈、基底動脈、雙側(cè)椎動脈、雙側(cè)頸內(nèi)動脈）無閉塞、狹窄＜30%；③頭顱CT平掃證實腦梗死灶直徑＜5 cm；④無腎功能不全、無嚴重的心肺疾病。排除標準：①對比劑過敏；②嚴重心腎功能不全；③無法完成CT和MRI檢查。

1.3 儀器與方法 45例均采用雙低劑量方案行全腦灌注CTPI聯(lián)合CTA一站式檢查。同時行MRI檢查。均簽署檢查知情同意書。

1.3.1 CTPI 使用Toshiba Aqulilion One 16 cm寬探測器320排640層容積CT及高壓注射器（美國ACIST公司9900C雙筒注射器）、穿刺針（20 G套管針），對比劑為優(yōu)維顯370mgI/mL。對比劑總量35mL，生理鹽水30 mL，注射流率6 mL/s。掃描范圍為從顱底到顱頂共16 cm，單圈旋轉(zhuǎn)時間為0.5 s，總掃描時間60 s，經(jīng)前臂靜脈注射對比劑同時啟動灌注掃描，第7秒采集第1個數(shù)據(jù)包（80 kV、300 mA），第11～15秒每間隔2 s采集第2～4個數(shù)據(jù)包（80 kV、150 mA），第17～27秒間隔2 s采集第5～10個數(shù)據(jù)包，主要為動脈期（80 kV、300 mA），第29～35秒間隔2 s采集11～14個數(shù)據(jù)包（80 kV、150 mA），第40～60秒增加掃描間隔僅采集3個數(shù)據(jù)包共17個數(shù)據(jù)包（80 kV、150 mA）。每個數(shù)據(jù)包320幅圖像，共5 440幅圖像。

1.3.2 MRI檢查 采用GE 3.0 T Discovery 750 MRI儀及8通道頭線圈。掃描序列及參數(shù)：①MRA軸位3D-TOF TR minimum，TE 2.2 ms，F(xiàn)OV 22 mm× 22 mm，層厚1.2 mm，翻轉(zhuǎn)角度20°，掃描時間4 min 5 s。②MRI軸位DWI TR 3 000 ms，TE minimum，F(xiàn)OV 24 mm×24 mm，層厚5 mm，層數(shù)20層，b值=1 000 s/mm2，掃描時間 42 s；軸位 T2FLAIR TR 8 600 ms，TE 155 ms，F(xiàn)OV 24 mm×24 mm，層厚5 mm，層數(shù)20層，掃描時間1 min 44 s。

1.4 圖像后處理 將數(shù)據(jù)傳至 Toshiba Aqulilion One 320工作站Vitrea進行處理。利用4D-perfusin軟件包，手動選取單側(cè)MCA起始處作為動脈輸入，軟件自動默認上矢狀竇為輸出靜脈。軟件利用奇異值分解法（SVD+）自動生成灌注參數(shù)的偽彩圖、TDC。選擇基底節(jié)區(qū)至半卵圓中心共5層，每層選雙側(cè)MCA 2個供血區(qū)為ROI。并對每個供血區(qū)采用鏡像方法測量ROI。利用對照組測量出CTPI各參數(shù)值，即血流量（cerebral blood flow，CBF）、血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通過時間（mean transit time，MTT）、達峰時間（time to peak，TTP）及延遲時間（delay time，DLY）的正常參考范圍。

由軟件自動減影得到CTA、4D-DSA圖像，結(jié)合MRP、MIP、VR，任意角度旋轉(zhuǎn)、修剪去除干擾血管，觀察血管狹窄部位及血管形態(tài)。

1.5 圖像分析 ①血管狹窄程度評估。根據(jù)北美癥狀性頸內(nèi)動脈內(nèi)膜切除術(shù)實驗協(xié)作組標準［1］，將腦動脈狹窄程度分4級：無狹窄、輕度狹窄、中度狹窄、重度狹窄。所有CTA圖像均由2位工作10年以上的資深影像醫(yī)師分別評定。②梗死程度評估。選定松果體、胼胝體壓部、基底節(jié)區(qū)、胼胝體體部至半卵圓中心共5層，層厚5 mm。在雙側(cè)MCA供血區(qū)以3 cm為直徑畫圓圈，鏡像測量，輕度腦梗死：每層任意一個圈內(nèi)無直徑＞1.5 cm梗死灶，病灶散在，梗死灶數(shù)＜5個/圈；重度腦梗死：至少3層有直徑＞1.5 cm梗死灶，病灶成簇，梗死灶數(shù)＞15個/圈；介于兩者之間的為中度腦梗死。③CTPI的灌注評估。根據(jù)高培毅對梗死前期的分法［2］，設定正常腦組織CBF值正常低限為45mL/（100g·min）；Ⅰ類：DLY、TTP輕度升高，CBF、CBV近乎正?；蜉p度升高，CBF為35～45 mL/（100 g·min）；Ⅱ類：DLY、TTP升高，CBF、CBV輕度降低，CBF下降至25～35 mL/（100 g·min）；Ⅲ類：DLY、TTP升高，CBF、CBV明顯降低，CBF下降至15～25 mL/（100 g·min）。

1.6 輻射劑量計算 根據(jù)頭部劑量長度乘積（doselength products，DLP）計算有效劑量（effective-dose，ED），公式為ED=DLP×k，k為權(quán)重因子。本研究采用美國醫(yī)學物理學家協(xié)會（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）推薦的成人頭顱k= 0.002 1，DLP=2 120 mGy·cm，ED=4.4 mSv。

1.7 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件，單側(cè)MCA狹窄程度、腦梗死程度、灌注減低程度之間的相關性采用Kendall’s tau_b秩和檢驗或Spearman等級相關分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 血管狹窄程度、腦梗死程度、灌注減低之間的相關性 Kendall’s tau_b秩和檢驗表明，患側(cè)血管狹窄與患側(cè)腦梗死程度無相關性（P=0.313）（表1，圖1），與患側(cè)低灌注比例無相關性（P=0.848）（表2）；患側(cè)灌注降低程度與患側(cè)腦梗死程度呈正相關（P=0.000）（表3）。

表1 患側(cè)MCA狹窄與患側(cè)腦梗死程度相關性 例

表2 患側(cè)MCA狹窄與患側(cè)灌注異常相關性 例

2.2 單側(cè)MCA狹窄與梗死單雙側(cè)關系 實驗組單側(cè)MCA狹窄出現(xiàn)雙側(cè)腦梗死30例，單側(cè)梗死8例，其中輕度狹窄組為雙側(cè)14例；中度狹窄組單側(cè)1例，雙側(cè)9例；重度狹窄組單側(cè)7例，雙側(cè)7例，三者差異有統(tǒng)計學意義（χ2=11.223，P=0.004）。分割分析顯示，僅輕度與重度狹窄組差異有統(tǒng)計學意義（χ2= 9.333，P=0.003）。

表3 患側(cè)灌注異常與患側(cè)腦梗死程度相關性 例

圖1 女，53歲，頭痛、頭暈，血管重度狹窄而無梗死 圖1a MRA示左側(cè)大腦中動脈M1段重度狹窄 圖1b T2FLAIR示雙側(cè)未見腦梗死圖1c DWI未見異常 圖1d，1e 腦血流量（CBF）及血容量（CBV）圖未見異常 圖1f 平均通過時間（MTT）圖無明顯差異 圖1g，1h 達峰時間（TTP）及延遲時間（DLY）圖，示左側(cè)腦區(qū)TTP、DLY明顯延長，屬梗死前期

3 討論

腦缺血是臨床最常見的腦血管疾病，腦動脈狹窄是缺血性腦卒中的重要危險因素。CTPI利用示蹤原理計算腦血流灌注量，可準確反映腦組織血流灌注情況。320排CT探測器寬16 cm，是目前CT設備最寬探測器之一，一次掃描能實現(xiàn)全腦CTPI及CTA一站式成像。所謂的“雙低”CTA技術(shù)即同時采用低輻射劑量及低對比劑用量的CTA技術(shù)，需在保證圖像質(zhì)量的基礎上降低CT檢查中患者所受輻射劑量及對比劑用量。本研究最大DLP為2 120 mGy·cm，ED為4.4 mSv，小于目前64排、256排CTPI輻射劑量。本研究使用35 mL對比劑，少于文獻［3］報道的50 mL。

CTPI的主要臨床應用之一是用于急性腦缺血缺血程度的判定、梗死分期、識別缺血半暗帶及梗死灶，并指導溶栓治療，判定預后。動態(tài)CTA能有效確定腦血管狹窄或閉塞血管部位、程度及側(cè)支血管的建立效性。CTPI聯(lián)合CTA能在一定程度上顯示慢性腦缺血存在的腦血流動力學異常及血管異常，具有重要的臨床意義［4］。

本研究中血管狹窄程度與灌注降低程度及腦梗死程度均無相關性。推測原因主要為：①與側(cè)支循環(huán)代償有關。腦的側(cè)支循環(huán)有3個主要通路：Willis環(huán)是血流改道的重要因素。顱內(nèi)外的交通支是潛在的通路，軟腦膜吻合支及新生的小血管是重要途徑，它可連接腦動脈遠端的微小動脈，血液根據(jù)血流動力學及代謝需雙方向流動。特別是急性腦血管病時，閉塞的血管遠端血壓瞬間下降，軟腦膜血管壓力相對正常，即可產(chǎn)生一個血流壓力梯度，這些側(cè)支通路逐漸開放重新分配血流，若側(cè)支血管代償良好，腦血管狹窄側(cè)腦組織CBF不下降或輕微下降，甚至出現(xiàn)明顯高灌注狀態(tài)，即“奢華灌注”；若側(cè)支循環(huán)建立良好，同時腦血管通過自身代償調(diào)節(jié)保持腦CBF穩(wěn)定，能夠完全或大部分代償該供血區(qū)腦組織，在無不穩(wěn)定斑塊栓子脫落時，狹窄血管相應的供血區(qū)腦組織不會出現(xiàn)腦梗死。②本研究納入者是以中老年人為主的慢性腦缺血病患，MCA主要是動脈硬化性狹窄，而MCA硬化狹窄是一個相對較長的過程。因側(cè)支血流的建立個體差異很大，與多種因素，如年齡、高血壓、動脈硬化性狹窄閉塞及動脈狹窄的嚴重程度有關。是否出現(xiàn)梗死與患者年齡相關［5］，年齡越大，側(cè)支血管的代償能力越差。慢性高血壓、慢性漸進性動脈狹窄或閉塞者側(cè)支血管形成較動脈突然阻塞患者明顯增多［6］。急性腦缺血患者的側(cè)支循環(huán)也會影響半暗帶區(qū)腦組織的存活情況［7］。研究［8］認為，動脈狹窄是造成腦灌注下降的直接原因，灌注分級與性別、狹窄程度、代償途徑、臨床癥狀無相關性。楊潮萍等［9］認為，CTPI出現(xiàn)異常與責任血管狹窄程度有相關性，但并未說明降低程度與梗死程度的相關性；王葦?shù)龋?0］對203例癥狀性MCA M1段狹窄的研究認為，狹窄率與血流失代償期的相對腦CBF呈正相關，與代償期腦組織灌注無相關性?？傊?，側(cè)支循環(huán)開放狀態(tài)與缺血性腦血管病發(fā)生密切相關［11］。

本研究中灌注降低程度與梗死程度呈正相關，灌注降低越明顯，梗死可能越重。主要機制是腦血管狹窄時，腦灌注壓在一定范圍內(nèi)波動，機體通過小動脈及毛細血管的收縮或擴張，維持CBF及CBV的穩(wěn)定，CBF下降到一定程度達到梗死閾值時，因不能維持細胞對氧及葡萄糖的攝取，腦組織缺氧導致代謝紊亂，代謝產(chǎn)物氧自由基、乳酸及自由離子堆積而產(chǎn)生細胞毒性，致使神經(jīng)元細胞不可逆的死亡，即腦梗死。故血流灌注量降低越多，梗死越可能發(fā)生，梗死程度可能越嚴重。CTPI參數(shù)最佳閾值取決于從圖像采集到再灌注的時間，而與從發(fā)病到CTPI檢查的時間無關［12］，故當CBF降低到梗死閾值之前，盡早治療達到再灌注對臨床預后非常重要。

本研究推測健側(cè)血管的腦梗死是因患側(cè)血管狹窄，健側(cè)血管通過側(cè)支循環(huán)向患側(cè)供血，當患側(cè)血管狹窄越來越重時，CBF越來越少，健側(cè)血流向患側(cè)分流也逐漸增多，而自身側(cè)血流減少，當達到代償極限時，健側(cè)血流不能滿足自身側(cè)腦組織血流供應出現(xiàn)缺血梗死。因代償程度不同及血流動力學所處階段不同，故健側(cè)梗死程度不同。本研究不足：鑒于DSA的有創(chuàng)性及輻射劑量較高，經(jīng)DSA證實的例數(shù)較少；與MRI腦灌注相比，CTPI輻射劑量仍較高；例數(shù)有限，需擴大樣本量進一步研究。

綜上所述，慢性腦缺血患者的腦動脈狹窄與缺血程度并不成正比。腦動脈狹窄并不能準確預測是否存在腦血缺及缺血程度。手術(shù)指征的判定不能單獨依據(jù)血管狹窄或閉塞，還需根據(jù)側(cè)支代償及責任血管供血區(qū)血流動力學及微循環(huán)綜合分析評價。

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