術(shù)前預(yù)測腦高灌注綜合征的影像研究進(jìn)展

蘭怡娜，婁昕

動脈粥樣硬化導(dǎo)致的頸動脈狹窄是急性腦卒中的常見原因[1]。頸動脈支架植入術(shù)(carotid artery stenting，CAS)和頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotid endarterectomy，CEA)是治療頸動脈狹窄常見的手術(shù)方式，可有效預(yù)防患者腦梗死的發(fā)生[2-3]。但是術(shù)后會發(fā)生少見但致死率極高的并發(fā)癥，即高灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome，CHS)。Sundt等[4]在1975年首次提出了CEA術(shù)后CHS的概念，之后隨著CAS技術(shù)的興起，在CAS術(shù)后也出現(xiàn)了CHS。經(jīng)過對CHS的一系列經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為術(shù)后滿足以下幾點(diǎn)就可以診斷為CHS：(1)臨床特征主要包括新發(fā)的單側(cè)頭痛、癲癇、意識不清；(2)影像特征包括急性的腦水腫和腦出血并且沒有新發(fā)的梗死灶；(3)術(shù)后腦血流量(cerebral blood flow，CBF)較術(shù)前增加≥100%[5-8]。對于CHS的發(fā)病機(jī)制目前國內(nèi)外學(xué)者主要持有兩種觀點(diǎn)：(1)頸內(nèi)動脈重度狹窄導(dǎo)致患側(cè)大腦半球處于低灌注狀態(tài)，從而使腦內(nèi)小動脈極度擴(kuò)張；(2)由于腦血管調(diào)節(jié)能力受損，對術(shù)后急劇升高的CBF無法進(jìn)行有效調(diào)節(jié)[9]。CHS若不及時(shí)治療，會導(dǎo)致嚴(yán)重的腦水腫、顱內(nèi)出血，最終導(dǎo)致死亡。雖然我們對CHS有了比較全面的認(rèn)識，但是如果可以提前預(yù)測CHS，對患者治療方案的選擇以及術(shù)后管理都有積極的意義。既往通過對CHS患者的分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生CHS的危險(xiǎn)因素有同側(cè)頸內(nèi)動脈重度狹窄、對側(cè)頸內(nèi)動脈狹窄、圍手術(shù)期高血壓、側(cè)支循環(huán)形成不充分以及腦卒中史等[5]。雖然我們了解了CHS的危險(xiǎn)因素，但要準(zhǔn)確定量預(yù)防CHS還需要一些輔助方法。隨著影像技術(shù)的進(jìn)步，對于CHS的研究更加深入，不僅能做到術(shù)前定性預(yù)測，還可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行定量預(yù)測。本文主要通過對MRI、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、放射性核素成像、經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial doppler，TCD)、CT灌注成像(comp uted temography perfusion，CTP)等影像方法預(yù)測CHS的新技術(shù)進(jìn)行綜述。

1 MRI新技術(shù)

MRI常規(guī)技術(shù)可進(jìn)行術(shù)后評估，例如通過擴(kuò)散加權(quán)成像判斷術(shù)后梗死面積是否縮小，磁敏感加權(quán)成像判斷術(shù)后是否發(fā)生了出血性轉(zhuǎn)化，但是在術(shù)前預(yù)測方面存在局限性[10]。然而隨著MRI新技術(shù)的發(fā)展，不僅可以進(jìn)行術(shù)后手術(shù)效果的評估，還可以對術(shù)后易發(fā)生CHS的患者進(jìn)行術(shù)前預(yù)測。MRI預(yù)測CHS的新技術(shù)主要有動態(tài)磁敏感灌注加權(quán)成像(dynamic susceptibility contrast perfusion-weighted imaging，DSC-PWI)、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR)序列、供血區(qū)動脈自旋標(biāo)記(territorial arterial spin labeling，TASL)技術(shù)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)。

1.1 動態(tài)磁敏感灌注加權(quán)成像

DSC是基于靜脈快速團(tuán)注順磁性對比增強(qiáng)劑(Gd-DTPA)后縮短周圍組織T2*信號，得到時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線，通過觀察時(shí)間信號曲線的變化可得到腦血容量(cerebral blood volume，CBV)[11-12]。當(dāng)患者顱內(nèi)小動脈極度擴(kuò)張失去正常的血管收縮功能時(shí)CBV升高，從而可通過升高的CBV來預(yù)測CHS的發(fā)生。Fukuda等[13]對70例單側(cè)頸內(nèi)動脈重度狹窄患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，術(shù)后CBF較術(shù)前增加≥100%的15例患者中，7例患者可見術(shù)前CBV升高，術(shù)前CBV正常時(shí)CEA術(shù)后無CHS發(fā)生，通過回歸性分析發(fā)現(xiàn)術(shù)前升高的CBV是CEA術(shù)后患者發(fā)生CHS的獨(dú)立預(yù)測因素。

1.2 FLAIR序列

FLAIR序列血管高信號征(FLAIR vascularhyperintensity，F(xiàn)VH)是指在橫斷面FLAIR T2WI圖像上，腦表面匍匐的線狀高信號，最常發(fā)生在外側(cè)裂，通常代表側(cè)支血流或緩慢的前向血流[14-15]。有研究表明，同時(shí)有一級和二級側(cè)支形成的患者比只有一級側(cè)支循環(huán)形成的患者血流動力學(xué)受損更嚴(yán)重[16-17]，所以FVH可代表相應(yīng)區(qū)域腦血管的自動調(diào)節(jié)能力受損。Wan等[18]納入16例單側(cè)頸內(nèi)動脈或大腦中動脈重度狹窄的CAS患者，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)6例患者的7個(gè)供血區(qū)可見FVH，術(shù)后4個(gè)供血區(qū)CBF增加≥50%；另外10例患者術(shù)前未發(fā)現(xiàn)FVH，術(shù)后CBF增加都未超過50%，有FVH高信號的患者比沒有FVH高信號的患者術(shù)后發(fā)生CHS的風(fēng)險(xiǎn)更高，其中靈敏度可達(dá)100%、特異度為80%。

1.3 供血區(qū)動脈自旋標(biāo)記

TASL也稱血管標(biāo)記動脈自旋標(biāo)記(vesselencoded arterial spin labeling，VE-ASL)，是以ASL原理為基礎(chǔ)，對單根頸內(nèi)動脈或椎動脈進(jìn)行標(biāo)記，進(jìn)而得到靶血管供血區(qū)域的灌注體積(perfusion volume，PV)[19]。之前有研究表明術(shù)前患側(cè)的頸內(nèi)動脈PV明顯小于對側(cè)，但是術(shù)后患側(cè)PV增加，對側(cè)PV降低，從而使兩側(cè)大腦半球PV處于相對平衡的狀態(tài)[20]。術(shù)前減少的腦血管反應(yīng)性(cerebrovascural reactivity，CVR)會導(dǎo)致術(shù)后CHS的發(fā)生，但是并不是所有患者術(shù)后都會發(fā)生CHS。因此，Yamamoto等[21]推測術(shù)后增加的頸內(nèi)動脈血流重新分布障礙或許是引起CHS的重要原因。從而對32例CEA和CAS患者通過TASL測量頸內(nèi)動脈PV發(fā)現(xiàn)，術(shù)前PV減低時(shí)比術(shù)前PV正常時(shí)術(shù)后CBF以及PV上升更明顯；并且在術(shù)前PV減低時(shí)，術(shù)后兩側(cè)大腦半球PV增加不平衡時(shí)更容易發(fā)生CHS，然而對于這種增加不平衡容易導(dǎo)致CHS的病理生理學(xué)機(jī)制目前還不清楚。

1.4 磁共振血管成像

三維時(shí)間飛躍法基于流入增強(qiáng)效應(yīng)，通過反復(fù)激勵(lì)靜止組織與流動組織的飽和效應(yīng)差異凸顯動脈，當(dāng)觀察到血流信號強(qiáng)度降低時(shí)可代表腦血流動力學(xué)受損[22]。Kuroda等[23]通過三維時(shí)間飛躍法MRA (3D time of flight MRA，3D-TOFMRA)觀察81例單側(cè)頸內(nèi)動脈重度狹窄患者的腦血流變化，發(fā)現(xiàn)降低的大腦中動脈信號強(qiáng)度可以預(yù)測CHS，靈敏度為100%，特異度為63%，陽性預(yù)測值為28%，陰性預(yù)測值為100%。原因可能是降低的信號強(qiáng)度代表了受損的血流動力學(xué)。此外，Andereggen等[24]通過定量磁共振血管成像(Quantitative MRA)，定量評估了25例CEA患者頸內(nèi)動脈以及大腦中動脈的血流速度，發(fā)現(xiàn)頸內(nèi)動脈以及大腦中動脈的血流速度在CEA之后顯著增加，CHS患者的血流速度明顯高于沒有CHS患者的血流速度，并且頸內(nèi)動脈和大腦中動脈術(shù)前和術(shù)后的流速差異越明顯患者越容易發(fā)生CHS。

在預(yù)測CHS的MRI新技術(shù)中，DSC需要注射外源性對比劑，對比劑的使用會增加檢查費(fèi)用，腎功能損害者也無法進(jìn)行檢查。TASL、MRA、FLAIR無需注射外源性對比劑，但在便捷度方面MRA和FLAIR更具有優(yōu)勢，兩者都可以通過直接觀察圖像來進(jìn)行術(shù)前預(yù)測，而TASL則需要專人進(jìn)行圖像后處理之后獲得數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行預(yù)測。在準(zhǔn)確度方面，F(xiàn)LAIR序列具有較其他檢查技術(shù)更高的靈敏度和特異度，越來越成為當(dāng)前學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

2 經(jīng)顱多普勒超聲

T C D 通過探測顱內(nèi)血管流速變化來預(yù)測CHS，術(shù)后急劇升高的血流速度會導(dǎo)致CHS的發(fā)生，并且和術(shù)后的血壓升高幅度密切相關(guān)[25]。Kablak-Ziembicka等[26]首先通過測量治療側(cè)和對側(cè)大腦中動脈收縮期峰值流速(peak systolic velocities，PSV)并計(jì)算收縮期峰值流速比(PSV ratios，PSVR=PSV術(shù)后/PSV術(shù)前)，發(fā)現(xiàn)CAS治療側(cè)及對側(cè)PSVR＞2.4以及CAS術(shù)后對側(cè)大腦中動脈PSV增高是預(yù)測腦再灌注損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。隨后，Iwata等[27]分析了64例CEA患者，通過回歸性分析發(fā)現(xiàn)大腦中動脈的平均血流速度是術(shù)前預(yù)測CHS的重要指標(biāo)，50 cm/s是最佳預(yù)測值，靈敏度為77.8%，特異度為87.2%。之后，Lai等[28]又測量了術(shù)前和術(shù)后30 min大腦中動脈血流速度和血壓并計(jì)算得到大腦中動脈血流速度比(velocity ratio，VR=V術(shù)后/V術(shù)前)和血壓比(blood pressure ratio，BPR=BP術(shù)后/BP術(shù)前)，從而得到流速血壓指數(shù)(velocity BP index，VBI=BPR×VR)。通過評估發(fā)現(xiàn)CHS患者VBI比非CHS患者升高更明顯，并且臨界值為2.0時(shí)可以很好地預(yù)測CHS，靈敏度為83.3%，特異度為98.3%，可見當(dāng)血流速度和血壓結(jié)合時(shí)對預(yù)測CHS會有更高的靈敏度和特異度。TCD無創(chuàng)、簡單易行、價(jià)廉，結(jié)合血壓預(yù)測CHS時(shí)還有很高的靈敏度和特異度，對臨床診療有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3 CT灌注成像

CTP通過定量測量CBV、CBF、平均通過時(shí)間(mean transit time，MTT)以及達(dá)峰時(shí)間(time to peak，TTP)來預(yù)測CHS[29]，當(dāng)MTT明顯延長、CBV增加、CBF降低時(shí)，表明腦血管自動調(diào)節(jié)機(jī)制遭到了破壞，TTP的延長代表了側(cè)支的形成。但是側(cè)支形成過度又會造成血流動力學(xué)的損害，所以TTP的過度延長也是發(fā)生CHS的危險(xiǎn)因素之一[16-17]。Tseng等[30]連續(xù)納入55例有癥狀的經(jīng)過CAS治療的頸椎頸動脈重度狹窄患者，發(fā)現(xiàn)當(dāng)患者M(jìn)TT與對側(cè)MTT的差值，即d MTT＞3 s時(shí)患者容易發(fā)生CHS；此外，CHS患者的rCBV(患側(cè)CBV/對側(cè)CBV)比非CHS患者延長。Chang等[31]通過分析54例經(jīng)過CAS治療的重度頸內(nèi)動脈狹窄患者，發(fā)現(xiàn)rCBV指數(shù)[(患側(cè)rCBV-對側(cè)rCBV)/對側(cè)rCBV]＞0.15、rTTP指數(shù)[(患側(cè)rTTP-對側(cè)rTTP)/對側(cè)rTTP]＞0.22可以獨(dú)立預(yù)測CHS。Yoshie等[32]研究了113例CAS患者中9例CHS患者，發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)MTT和注射乙酰唑胺后的MTT是獨(dú)立預(yù)測CHS的危險(xiǎn)因素。并且靜息態(tài)MTT的臨界值為4.85 s，靈敏度為77.8%，特異度為90.4%；注射乙酰唑胺后MTT的臨界值為4.87 s，靈敏度為88.9%，特異度為83.7%，所以靜息態(tài)MTT可以更精確地預(yù)測CHS。CTP成像操作方便，掃描時(shí)間短，是急診患者的首選。

4 放射性核素成像

4.1 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描

單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)是借助于單光子核素標(biāo)記藥物來定量測量CBF和CVR的功能性顯像[33]，術(shù)前CVR以及CBF的降低提示腦血管自身調(diào)節(jié)機(jī)制遭到破壞和血流動力學(xué)的損害，從而易導(dǎo)致術(shù)后CHS的發(fā)生。Hosoda等[34]通過SPECT觀察到術(shù)后第一天CVR減低(CVR＜12%)的腦血流量增加比CVR正常(CVR≥12%)的增加更為顯著；同時(shí)，術(shù)后第一天，當(dāng)CVR減低時(shí)頸內(nèi)動脈流速的增加和CBF的增加有顯著的相關(guān)性，CVR正常時(shí)無相關(guān)性，并且當(dāng)CVR減低時(shí)頸內(nèi)動脈流速增高可導(dǎo)致發(fā)生CHS的閾值為330 ml/min。Ogasawara等[35]納入了51例手術(shù)側(cè)頸內(nèi)動脈重度狹窄的患者，發(fā)現(xiàn)術(shù)前降低的CVR是術(shù)后發(fā)生CHS的獨(dú)立預(yù)測因素。Sato等[36]通過測量單側(cè)頸內(nèi)動脈狹窄的112例患者的中樞苯二氮卓結(jié)合受體的潛能(central benzodiazepine receptor binding potential，CBRBP)和CBF發(fā)現(xiàn)，術(shù)前較高的CBRBP/CBF是CEA術(shù)后發(fā)生CHS的獨(dú)立預(yù)測因素。Suga等[37]通過觀察12例CEA術(shù)后發(fā)生CHS的患者發(fā)現(xiàn)，術(shù)前減低的CRV和術(shù)中產(chǎn)生的活性氧與術(shù)后CHS的發(fā)生密切相關(guān)。

4.2 正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像

正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(positron emission tomography，PET)利用放射性核素示蹤技術(shù)可以進(jìn)行CBF、CBV和氧攝取分?jǐn)?shù)(oxygen extraction fraction，OEF)的測定[38]。術(shù)前CBV和OEF同時(shí)升高可代表腦血管的擴(kuò)張和自動調(diào)節(jié)能力遭到破壞，易導(dǎo)致CHS的發(fā)生[39]。Kaku等[40]通過觀察34例moyamoya病患者術(shù)前以及搭橋術(shù)后腦灌注和代謝情況，發(fā)現(xiàn)在PET術(shù)前的相關(guān)參數(shù)中OEF是有癥狀CHS患者唯一的獨(dú)立預(yù)測因素，但是有癥狀CHS患者術(shù)前有更高的CBV。

雖然SPECT、PET預(yù)測CHS的臨床應(yīng)用較早，但是因檢查費(fèi)用昂貴、操作復(fù)雜并且存在輻射安全問題，在實(shí)際臨床工作中受到限制。

5 數(shù)字減影血管造影

數(shù)字減影血管造影(d i g i t a l s u b t r a c t i o n angiography，DSA)和彩色編碼數(shù)字減影血管造影(color-coded DSA，CDSA)可通過大腦循環(huán)時(shí)間(cerebral circulation time，CCT)，即腦動靜脈循環(huán)時(shí)間來預(yù)測CHS[41]。當(dāng)術(shù)前CCT的延長代表了CBF降低以及腦血管反應(yīng)性遭到破壞，從而導(dǎo)致大腦循環(huán)的嚴(yán)重受損，同時(shí)當(dāng)術(shù)后CCT縮短或者和術(shù)前相比變化較大時(shí)表明了CBF急劇上升，這時(shí)對于受損的腦血管自動調(diào)節(jié)機(jī)制來說更容易發(fā)生CHS。Narita等[42]通過納入136例CAS患者首先發(fā)現(xiàn)當(dāng)△CCT(術(shù)前的CCT減去術(shù)后的CCT)變化較大者容易發(fā)生CHS，△CCT＞2.7 s時(shí)可預(yù)測CHS，靈敏度為100%，特異度為99%。隨后Lin等[43]納入了49例單側(cè)頸動脈重度狹窄的患者，發(fā)現(xiàn)術(shù)前CCT延長會導(dǎo)致術(shù)后CHS的發(fā)生，術(shù)前延長的CCT最佳預(yù)測CHS的時(shí)間是7.1 s，靈敏度為67%，特異度為61%。最近，Yamauchi等[44]又通過彩色編碼DSA測量33例CAS或血管成形術(shù)患者的CCT，發(fā)現(xiàn)治療前CCT延長，以及△CCT (術(shù)前的CCT減去術(shù)后的CCT)變化較大者都容易發(fā)生CHS。術(shù)前延長的CCT最佳預(yù)測CHS的時(shí)間是8 s，靈敏度為100%，特異度為69%；△CCT的最佳預(yù)測時(shí)間是3.2 s，靈敏度為75%，特異度為100%。通過CCT預(yù)測CHS有較高的靈敏度以及特異度，但是DSA屬于有創(chuàng)性檢查并且輻射劑量較高。

綜上所述，可以通過多種影像學(xué)方法預(yù)測CHS。MRI新技術(shù)中可通過DSC-PWI、FLAIR、TASL、MRA預(yù)測術(shù)后發(fā)生CHS的危險(xiǎn)，其中FLAIR 序列的FVH無需注射外源性對比劑、便捷、具有較高的靈敏度和特異度，應(yīng)作為MRI新技術(shù)術(shù)后預(yù)測CHS的首選。此外，TCD無創(chuàng)、簡單易行、價(jià)廉，結(jié)合血壓預(yù)測CHS時(shí)還有很高的靈敏度和特異度，也是預(yù)測CHS的有利選擇。CTP成像時(shí)間短，掃描速度快，雖然有輻射并需注射外源性對比劑，但對于急性腦卒中患者預(yù)測CHS更有優(yōu)勢。SPECT、PET因檢查費(fèi)用昂貴、操作復(fù)雜并且存在輻射安全問題，在實(shí)際臨床工作中受到限制。DSA雖可通過術(shù)前測量CCT來預(yù)測CHS，但是DSA屬于有創(chuàng)性檢查，并且輻射劑量較高，不作為預(yù)測CHS的首選檢查。