急性腦卒中患者側(cè)支循環(huán)評估方法及其應(yīng)用

尚凱，李躍華

大型多中心臨床試驗(yàn)表明，對于腦血管閉塞所導(dǎo)致的急性缺血性腦卒中(acute ischemic stroke，AIS)患者，采用血管內(nèi)治療方案(主要包括動脈內(nèi)溶栓及取栓等)可明顯提高血管再通率，改善患者神經(jīng)功能缺損癥狀[1-3]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，即使最大限度地減少從發(fā)病到血運(yùn)重建的時間并最大化地開通阻塞血管，患者神經(jīng)癥狀改善的比例并沒有明顯提高。部分研究將預(yù)后好的患者與預(yù)后差的患者進(jìn)行比較分析后發(fā)現(xiàn)，側(cè)支循環(huán)是其主導(dǎo)因素。良好的側(cè)支循環(huán)有助于維持急性缺血性腦卒中患者缺血半暗帶的腦組織活性，并可以一定程度上預(yù)測最終梗死體積，限制梗死核心的發(fā)展，與血管再通治療后臨床癥狀的改善相關(guān)聯(lián)[4]。部分側(cè)支循環(huán)良好但超過治療時間窗的患者接受血管再通治療仍可能使其收益[5]，而側(cè)支循環(huán)不好的患者本身預(yù)后較差，盲目地進(jìn)行血管再通治療可能會增加其出血性轉(zhuǎn)化的風(fēng)險，導(dǎo)致更嚴(yán)重的神經(jīng)損害[6]。Al-Ali等[7]研究認(rèn)為從遺傳角度來說，大約只有50%的患者傾向于形成足夠的側(cè)支循環(huán)以獲得良好的臨床轉(zhuǎn)歸，這個概念稱為50%的障礙。因此在開通阻塞血管之前評估患者的側(cè)支循環(huán)，可輔助臨床治療方案的選擇，使患者最大程度獲益。

腦側(cè)支循環(huán)是指主要的供血動脈阻塞后，通過其他途徑為缺血區(qū)提供血流的血管網(wǎng)。大腦的側(cè)支循環(huán)一般分三級，一級側(cè)支即Willis環(huán)，在急性缺血性腦卒中發(fā)生后最先起到代償作用，可溝通左右兩側(cè)大腦半球及前后循環(huán)的血流，但對于有前交通動脈變異的患者，其一級側(cè)支代償能力將被削弱。二級側(cè)支循環(huán)是指軟腦膜動脈吻合支、眼動脈及頸內(nèi)、頸外動脈循環(huán)之間的其他代償動脈。三級側(cè)支循環(huán)是新生血管及毛細(xì)血管，通常在缺血性腦卒中發(fā)生幾天后形成。

本綜述匯總了多種評估側(cè)支循環(huán)的影像學(xué)方法，并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，方便臨床選擇合適的評分方法進(jìn)行側(cè)支循環(huán)的評估，幫助臨床決策。

1 CT評估大腦側(cè)支循環(huán)

1.1 CT血管造影

CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)掃描速度快、操作簡便無創(chuàng)，價格相對便宜，對病變血管顯示清楚，可進(jìn)行多種后處理，如曲面重建、三維重建及最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)等。目前主要有傳統(tǒng)的單相CTA (single-phase CTA)和多相CTA (multiphase CTA)。

1.1.1 單相CTA

單相CTA主要通過靜脈注入對比劑，當(dāng)目標(biāo)區(qū)域的對比劑濃度達(dá)到閾值時觸發(fā)掃描，通過薄層重建后并進(jìn)行多種后處理得到CTA圖像。目前常用的評價方法有Tan評分。以CTA的MIP圖像為基礎(chǔ)用Tan評分[8]進(jìn)行側(cè)支循環(huán)評價簡單易行，并與數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)具有中等的一致性(κ=0.5009，95%置信區(qū)間為0.0804～0.3431，P=0.4100)，但是單相CTA對側(cè)支循環(huán)的顯示受掃描時間點(diǎn)影響較大。過早觸發(fā)CTA掃描圖像采集可能會減少血管的顯示、低估側(cè)支循環(huán)；延遲觸發(fā)CTA的掃描則可能高估側(cè)支循環(huán)，因?yàn)榻?cè)大腦半球正常血管中的對比劑排泄而顯示較模糊，對比之下則會高估患側(cè)的側(cè)支循環(huán)[9]。這是單相CTA的缺點(diǎn)，目前有多相CTA可一定程度上解決該問題。

1.1.2 多相CTA

多相CTA可提供3個期相的腦血管影像，不需要復(fù)雜的算法和后處理，輻射劑量也相對較低?？蛇\(yùn)用改良ASPECTS (Alberta Stroke Program Early CT Score)側(cè)支循環(huán)評分及軟腦側(cè)側(cè)支評分系統(tǒng)對側(cè)支循環(huán)進(jìn)行評分。改良ASPECTS側(cè)支循環(huán)評分考慮了不同部位側(cè)支循環(huán)程度的權(quán)重。Bijoy等[10]的研究表明在預(yù)測患者臨床癥狀改善方面，多相CTA略優(yōu)于單相CTA及CT灌注(P＜0.02)。但多相CTA評估側(cè)支循環(huán)也可能有一定誤差。因?yàn)檠茏枞课坏泥徑骶徛?，以及靠近顱骨的側(cè)支血管的迂曲等因素可能會延遲對比劑到達(dá)軟腦膜側(cè)支的時間，而造成對側(cè)支循環(huán)的錯誤估計。目前對后循環(huán)的血流動力學(xué)研究較少，多相CTA尚不能用于后循環(huán)腦卒中患者的側(cè)支循環(huán)評估。

1.2 CT灌注

CT灌注可通過對局部腦血流等參數(shù)的定量計算間接反映該部位的側(cè)支代償情況。CT灌注成像可分為靜態(tài)灌注增強(qiáng)和動態(tài)灌注增強(qiáng)。動態(tài)CT灌注可顯示腦血管中對比劑填充范圍和速度的詳細(xì)信息，通過后處理軟件可得到多種參數(shù)，主要包括腦血容量(cerebral blood volume，CBV)、腦血流量(cerebral blood flow，CBF)、達(dá)峰時間(time to peak，TTP)和平均通過時間(mean transit time，MTT)。CBV、CBF及TTP和CBF均降低提示梗死核心區(qū)；CBF和CBV正常，TTP延長提示缺血半暗帶。較高的相對平均通過時間(relative mean transit time，rMMT)是側(cè)支循環(huán)開放的有力證據(jù)。

4D-CTA是通過全腦灌注掃描，以CT灌注成像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)時間-密度曲線，融合動、靜脈期時相作最大密度投影得到，可以反映對比劑從動脈到靜脈期的全過程，可通過Tan評分系統(tǒng)和改良的ASITN/SIR側(cè)支評分系統(tǒng)等進(jìn)行評分。4D-CTA較普通單相CTA顯示側(cè)支循環(huán)更加全面，可反映對比劑在腦血管中的填充速度，與腦梗死面積的相關(guān)性更強(qiáng)，和DSA評估的側(cè)支循環(huán)一致性較好[11-12]。van den Wijngaard等[13]的研究表明，4D-CTA評估的側(cè)支循環(huán)差的患者腦梗死體積≥70 ml的危險性(risk ratio，1.9；95% CI：1.3～2.9)較單相CTA (risk ratio，1.4；95% CI：0.8～2.5)更顯著。此外，側(cè)支血管充盈速度對影像學(xué)結(jié)果的作用較側(cè)支血管的灌注程度弱。因此對于側(cè)支循環(huán)不良且充盈緩慢的患者來說，進(jìn)行延遲期的成像意義不大，而側(cè)支循環(huán)良好但充盈緩慢的患者則需延遲成像，否則易低估側(cè)支循環(huán)代償情況，因此延遲掃描更為重要。

CT灌注成像還可通過側(cè)枝指數(shù)(opercular index score，OIS)指標(biāo)進(jìn)行側(cè)支循環(huán)評分。OIS是對CT灌注圖像中動脈內(nèi)對比劑濃度達(dá)到峰值的期相進(jìn)行多平面重建，得到CTA圖像后進(jìn)行分析得出的，其具體數(shù)值是未受影響側(cè)大腦側(cè)裂旁三級分支的數(shù)量與卒中側(cè)半球的比值。OIS≤2定義為側(cè)支豐富(fOIS)，OIS＞2定義為側(cè)支差(pOIS)。Copelan等[14]的研究表明血管開通成功的患者中fOIS的患者臨床預(yù)后優(yōu)于pOSI的患者(P＜0.01)，并且是影響臨床預(yù)后的獨(dú)立因素。當(dāng)CT灌注成像對AIS患者的梗死核心區(qū)和缺血半暗帶不能判斷時，OSI可作為補(bǔ)充。

CT灌注已用于急性缺血性腦卒中患者血管內(nèi)治療的擴(kuò)窗研究。最新研究包括CRISP試驗(yàn)、DEFUSE 3試驗(yàn)、DOWN試驗(yàn)等[15-17]，表明基于CT灌注的灌注不匹配，對缺血腦組織血流代償情況進(jìn)行評估，篩選出影像/臨床不匹配、側(cè)支循環(huán)好、梗死核心小的患者進(jìn)行取栓治療可延長治療時間窗，使更多的急性腦卒中患者獲益。距最后正常狀態(tài)6～16 h的前循環(huán)大血管閉塞患者，符合DAWN或DEFUSE-3的其他標(biāo)準(zhǔn)，推薦機(jī)械取栓術(shù)已寫入美國心臟協(xié)會/美國卒中協(xié)會發(fā)布的《2018急性缺血性卒中患者早期管理指南》[18]。

CT灌注評價側(cè)支循環(huán)方法多樣，可根據(jù)具體情況選擇合適的方法，但輻射劑量較大、掃描時間長，神經(jīng)癥狀較重的患者可能難以配合。低劑量CT灌注掃描可進(jìn)行一定改進(jìn)，在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低輻射量(約40%)[19]。

2 DSA評估側(cè)支循環(huán)

多血管DSA是判斷大腦側(cè)支循環(huán)的金標(biāo)準(zhǔn)，時間分辨率及空間分辨率高，但耗時且操作難度大，考慮到治療時間窗有限，多血管DSA并不實(shí)用，通常以單血管DSA來代替，可觀察感興趣血管從對比劑注射至靜脈期對比劑完全衰退的全過程。

目前常用的基于DSA評價腦側(cè)支循環(huán)方法是美國介入和治療神經(jīng)放射學(xué)學(xué)會/介入放射學(xué)學(xué)會側(cè)支循環(huán)評估系統(tǒng)。多個大型多中心臨床對照研究中證明，該評價系統(tǒng)具有較好的一致性和可靠性。

毛細(xì)血管指數(shù)(capillary index score，CIS)也可用于側(cè)支循環(huán)的評價，它首先由博吉斯醫(yī)學(xué)中心急性缺血性卒中登記中心(Borgess Medical Center-Acute Ischemic Stroke Registry，BMC-AIS)提出，是基于DSA得到的，可作為急性大腦前動脈缺血性腦卒中患者開通血管治療前評估腦灌注情況的潛在代替指標(biāo)。它是在對比劑注入患側(cè)頸總動脈后，通過前后投影的毛細(xì)管相位計算出來的。具體方法是將缺血區(qū)等分為3個區(qū)域，在腦血管造影接近毛細(xì)血管期或靜脈期時，分別對每個區(qū)域進(jìn)行側(cè)支循環(huán)的評分，側(cè)支循環(huán)正常計1分，沒有側(cè)支循環(huán)計0分，然后將3個區(qū)域的分?jǐn)?shù)相加得到該區(qū)域的CIS評分。故CIS共分為4個等級，分別是0～3分。0～1分代表側(cè)支循環(huán)差(pCIS)，2～3分代表側(cè)支循環(huán)好(gCIS)。CIS僅用于評價頸內(nèi)動脈顱內(nèi)段和大腦中動脈M1段分支的動脈栓塞后側(cè)支循環(huán)情況。毛細(xì)血管循環(huán)的存在可以看作殘余活性組織的標(biāo)志，毛細(xì)血管循環(huán)的缺失可能代表腦組織的不可逆損傷。IMS Ⅰ和Ⅱ亞組實(shí)驗(yàn)表明術(shù)前良好的CIS (fCIS)是臨床癥狀改善的重要預(yù)測指標(biāo)，CIS可作為篩選患者的指標(biāo)之一。IMS Ⅲ實(shí)驗(yàn)的多參數(shù)回歸分析表明，良好的側(cè)支循環(huán)(fCIS)以及血管再通成功(mTICI 2b，3)才能取得良好的臨床改善[20-22]。雖然CIS的預(yù)測效能還需多中心的前瞻性研究進(jìn)一步驗(yàn)證，但由于CIS與缺血性腦卒中試驗(yàn)的臨床結(jié)果密切相關(guān)，筆者相信CIS是一個很好的預(yù)測指標(biāo)。

3 磁共振成像技術(shù)評估側(cè)支循環(huán)

3.1 不同磁共振序列評估側(cè)支循環(huán)

液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列高信號血管征(fluidattenuated inversion recovery hyperintense vessels，F(xiàn)HV)在急性前循環(huán)缺血性腦卒中患者中很常見，是指FLAIR (fluid attenuated inversion recovery)序列中病變區(qū)附近的大腦半球腦溝或腦裂內(nèi)的血管顯示高信號。之前的研究認(rèn)為FHV的出現(xiàn)是由于血管內(nèi)血流緩慢，血流流空效應(yīng)消失產(chǎn)生，但實(shí)際上其病理生理學(xué)改變是多種多樣的。FHVASPECTS評分系統(tǒng)將大腦中動脈供血區(qū)分為7部分，先算出出現(xiàn)FHV的區(qū)域數(shù)量，再用總數(shù)7減去后得到FHV-ASPECTS值，可對FHV進(jìn)行定量計算。Nave等[23]研究證明，在大腦中動脈M1段閉塞的急性缺血性腦卒中患者中，低FHV-ASPECTS評分(FHV-ASPECTS≤2)與良好的側(cè)支循環(huán)及良好的遠(yuǎn)期預(yù)后(90 d mRS評分)相關(guān)，在未來或許可以指導(dǎo)臨床決策，作為篩選患者的標(biāo)準(zhǔn)。但部分學(xué)者對FHV征的評價效能持懷疑態(tài)度，其臨床應(yīng)用價值需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。

磁敏感加權(quán)成像(susceptibility-weighted imaging，SWI)是利用不同組織間磁敏感性不同而成像的技術(shù)。SWI成像的關(guān)鍵在于磁敏感物質(zhì)，對于血紅蛋白的代謝物、鐵質(zhì)沉積、小靜脈的顯示十分敏感，且不需要對比劑。急性缺血性腦卒中患者在SWI序列中出現(xiàn)低信號血管征與其氧需求量增加有關(guān)。SWI中出現(xiàn)低信號血管征，而擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)中表現(xiàn)為陰性，則稱為SWI-DWI完全不匹配。雖然SWI-DWI完全不匹配出現(xiàn)的概率比較低，但該類患者通常有更好的側(cè)支循環(huán)及預(yù)后，應(yīng)進(jìn)行積極的治療[24]。對于單側(cè)大腦中動脈閉塞且SWI-DWI不匹配的患者，可用不對稱低信號征(asymmetrical prominent cortical veins，APCVs)評估預(yù)后。APCVs是指腦卒中患者在SWI序列上灌注減低區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的與健側(cè)相比極明顯的低信號，主要由該區(qū)域內(nèi)引流靜脈增多增粗引起。APCVs出現(xiàn)的越少，其大腦中動脈的狹窄程度越小，治療后臨床癥狀的改善可能更好，可在一定程度上反映其側(cè)支循環(huán)，但仍需要進(jìn)一步研究[25]。

3.2 磁共振血管成像

動態(tài)增強(qiáng)磁共振血管成像(dynamic magnetic resonance angiography，dMRA)是評估急性缺血性腦卒中患者腦血流動力學(xué)和側(cè)支循環(huán)的快速可靠的方法。將ASITN/SIR量表用于dMRA側(cè)支循環(huán)評估與卒中梗死核心及其低灌注狀態(tài)有較好的相關(guān)性，說明dMRA可作為側(cè)支循環(huán)評估的替代指標(biāo)[26]。且dMRA能夠在90 s內(nèi)獲得血流動力學(xué)信息，獲取的圖像不需要進(jìn)行復(fù)雜的后處理，使用最大密度投影即可進(jìn)行評估。Jiang等[27]利用dMRA對卒中側(cè)和健側(cè)大腦半球的軟腦膜凸面?zhèn)戎Ш痛竽X側(cè)裂旁側(cè)支分別進(jìn)行對比評估，并分為5個等級：1，無側(cè)支；2，與健側(cè)比較少側(cè)支；3，與健側(cè)相仿；4，與健側(cè)比較多側(cè)支；5，側(cè)支豐富；發(fā)現(xiàn)軟腦膜凸面?zhèn)戎жS富者臨床預(yù)后更好，而大腦側(cè)裂旁側(cè)支狀態(tài)與良好的預(yù)后無明顯相關(guān)性。良好的軟腦膜凸面?zhèn)戎Э梢员Ｗo(hù)閉塞動脈供血區(qū)的腦血流量，維持缺血半暗帶的灌注并保護(hù)遠(yuǎn)端腦組織。

3.3 磁共振灌注成像

磁共振灌注成像(MR perfusion，MRP)技術(shù)主要分為兩類，一種使用外源性示蹤劑，即對比劑首過磁共振灌注成像法，以動態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)灌注成像(dynamic susceptibility contrast-enhanced magnetic resonance perfusion，DSC-MRP)最常用。另一種使用內(nèi)源性示蹤劑，即利用動脈血中的氫質(zhì)子進(jìn)行成像。

DSC-MRP通過靜脈注射對比劑(釓劑)后采用梯度回波和回波平面成像技術(shù)進(jìn)行成像。有研究指出，DSC-MRP源數(shù)據(jù)生成的側(cè)支循環(huán)圖對側(cè)支循環(huán)進(jìn)行評估可靠性較高，與DSA有較好的一致性(K=0.70，P＜0.05)，且與患者的良好臨床預(yù)后(90 d改良Rankin評分≤2分)顯著相關(guān)(P＜0.001)，無論患者是否已取得早期再灌注。但當(dāng)DSC-MRP與DSA不匹配時，DSC-MRP評價系統(tǒng)比DSA在一定程度上高估側(cè)支循環(huán)情況[28]。此外，Lee等[29]創(chuàng)建的由MRP分析出的達(dá)峰時間參數(shù)Tmax (deconvoluted time to peak)模型對側(cè)支循環(huán)評估也有較高的準(zhǔn)確性，其主要參數(shù)是Tmax比例(ProportionTmaxstrata=VolumeTmaxstrata/VolumeTmax≥2s)，用于表示低灌注區(qū)域的分布情況。間隔2 s或4 s對Tmax進(jìn)行分組，當(dāng)Tmax＞16 s時，各組的Tmax比例在側(cè)支循環(huán)不良組中較大，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，可用于評估側(cè)支循環(huán)，即達(dá)峰時間超過16 s的區(qū)域越大，說明其側(cè)支循環(huán)情況越差。該參數(shù)可由普通MRP圖像數(shù)據(jù)得到，方便應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

動脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)是一種定量的磁共振成像技術(shù)，使用血液作為內(nèi)源性對比劑來評估腦灌注，可將低灌注區(qū)的線樣高信號識別為側(cè)支循環(huán)(ASL collaterals，ASLcs)進(jìn)行評估。其優(yōu)點(diǎn)是掃描時間相對較短(4～6 min)，可以定量計算腦血流量獲得CBF圖譜，反映腦灌注情況，對血腦屏障破壞敏感性低，無電離輻射危害，不需要使用外源性對比劑(可用于賭博劑過敏者及腎功能不全者)。有研究表明，出現(xiàn)ASLcs征象的急性腦卒中患者神經(jīng)癥狀的改善較沒有出現(xiàn)者明顯[30]。

三維偽連續(xù)動脈自旋標(biāo)記磁共振成像(threedimensional pseudo-continuous arterial spinlabeling，3D pCASL)相對于普通ASL成像提高了信噪比及標(biāo)記效率。3D pCASL聯(lián)合多重后標(biāo)記延遲(multiple post-labeling delays，PLD)可用于急性缺血性腦卒中患者的腦血流評估[31]。與具有單一延遲的ASL相比，具有多重后標(biāo)記延遲的3D pCASL通過一系列的動態(tài)圖像更清楚地顯示急性卒中患者側(cè)支血流情況，并可以計算CBF、CBV和動脈通過時間(arterial transit time，ATT)等參數(shù)對側(cè)支進(jìn)行定量評估。由CBV評估的軟腦膜血流灌注分?jǐn)?shù)與急性大腦中動脈缺血性腦卒中患者血管內(nèi)治療后的良好預(yù)后相關(guān)。

4 經(jīng)顱多普勒

經(jīng)顱多普勒(transcranial doppler，TCD)檢查無創(chuàng)，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠?？芍苯訙y量血流速度，判斷血流動力學(xué)，可用于前交通動脈、后交通動脈、眼動脈軟腦膜動脈等一、二級側(cè)支的評估。TCD可測量腦血管儲備(cerebrovascular reserve，CVR)，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為 CVR 的受損是腦卒中的獨(dú)立危險因素。TCD還可探測出大腦動脈高度狹窄或閉塞患者同側(cè)大腦前動脈或大腦后動脈平均血流速度增加，此現(xiàn)象被稱為血流轉(zhuǎn)向(flow diversion，F(xiàn)D)，F(xiàn)D被認(rèn)為是軟腦膜側(cè)支循環(huán)存在的間接證據(jù)，且與CTA及DSA軟腦膜側(cè)支循環(huán)結(jié)果相關(guān)性較好[32]。但TCD檢查受檢查者水平影響較大，且顱骨等會干擾血管情況的觀察，目前主要用于腦血管疾病的初篩或隨訪檢查。

綜上所述，側(cè)支循環(huán)與缺血性腦卒中患者治療方案的選擇及臨床預(yù)后密切相關(guān)。多種影像成像技術(shù)均可用于評估腦血管閉塞導(dǎo)致的缺血性腦卒中患者側(cè)支循環(huán)評估。《2018急性缺血性卒中患者早期管理指南》[18]指出，對于一些經(jīng)篩查的前循環(huán)大血管閉塞的急性缺血性卒中患者，如果最后正常狀態(tài)在6～24 h內(nèi)，推薦進(jìn)行頭顱CT灌注成像、MRI加權(quán)擴(kuò)散或灌注加權(quán)成像，幫助篩選適合機(jī)械取栓的患者?？梢愿鶕?jù)患者的不同情況，選擇相對適宜的評估方法。目前部分影像學(xué)手段評估側(cè)支循環(huán)不能定量，受主觀因素影響較大，CT及MR灌注成像雖然可一定程度上定量分析，但掃描時間較長，需要相對復(fù)雜的處理，臨床尚未廣泛應(yīng)用。未來應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化側(cè)支循環(huán)評估方法，做到量化側(cè)支循環(huán)并簡化操作步驟和后處理，為臨床決策提供價值更大的信息，指導(dǎo)治療方案的選擇。