下肢缺血的影像學(xué)評估及新進(jìn)展

申軍岳，鄭月宏

(1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院血管外科，北京 100730；2清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院，北京 100084)

下肢動脈缺血是臨床上最常見的外周動脈疾病(peripheral arterial disease,PAD)。影像學(xué)檢查對下肢動脈缺血的診斷和評估具有重要的臨床意義。傳統(tǒng)的方法包括雙相超聲、計算機(jī)斷層掃描血管造影(computed tomography angiography,CTA)、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography,MRA)或數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)等，它們可以對病變血管的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分和準(zhǔn)確的評估，并指導(dǎo)治療方法的選擇。但一些研究表明，通過上述影像學(xué)評估方式成功進(jìn)行血運重建的嚴(yán)重下肢缺血(critical lower extremity ischemia, CLI)的患者， 仍有9%的截肢率[1]和多達(dá)18%持續(xù)缺血性潰瘍[2]，表明PAD尤其是CLI的預(yù)后與肢體的功能灌注水平密切相關(guān)，而不僅僅與病變血管的解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)[3]，因此近年來一些評估血流灌注情況的成像方法逐漸應(yīng)用于下肢缺血的診斷、治療以及療效評估中，并有了很大的發(fā)展。本文將對下肢缺血的影像學(xué)評估方法及其新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 超聲

1.1 雙相超聲

雙相超聲因為其操作簡易、價格便宜、檢查時間相對較短，并且無創(chuàng)、無輻射等特點成為評估急性和慢性下肢缺血最常用的影像學(xué)檢查方法， 且具有很好的敏感性和特異性[4]。但是超聲檢查一方面受到了檢查者經(jīng)驗水平的限制，另一方面，在同一區(qū)域出現(xiàn)多根血管狹窄時其精確度會存在差異。

1.2 激光多普勒血流儀

激光多普勒血流儀最初由Gahlen等[5]在1975年提出，它可以描述測量區(qū)域的包括毛細(xì)血管、小動脈、小靜脈和分流血管在內(nèi)的總微循環(huán)血液灌注。Ray等[6]通過激光多普勒血流儀檢測發(fā)現(xiàn)，相對于健康對照組，間歇性跛行患者閉塞血管2 min再恢復(fù)血運后，激光多普勒流量(laser Doppler flux, LDF)出現(xiàn)的時間存在顯著性延遲，且超過100 s的LDF達(dá)峰時間與失敗的血運重建、截肢以及傷口愈合風(fēng)險增加相關(guān)，這證實了激光多普勒血流儀在下肢缺血中的診斷和預(yù)后中應(yīng)用的價值。2007年Ludyga等[7]對癥狀性PAD患者進(jìn)行跑步機(jī)實驗，并分別用傳統(tǒng)多普勒和激光多普勒血流儀檢測踝肱指數(shù)(ankle brachial index, ABI)水平，結(jié)果表明ABI-多普勒和ABI-激光多普勒與出現(xiàn)跛行的距離具有相近的相關(guān)性，但激光多普勒血流儀具有不受使用者技能限制、更快、更簡單的優(yōu)點。

1.3 超聲造影

超聲造影(contrast enhanced ultrasound, CEUS)技術(shù)可以通過對微泡對比劑在造影區(qū)域的定量分析，繪制時間強(qiáng)度曲線(time intensity curve, TIC)，實現(xiàn)定量分析下肢骨骼肌的灌注。Duerschmied等[8]注射造影劑后，PAD患者小腿肌肉的造影劑強(qiáng)度達(dá)峰時間明顯長于健康對照組，而越嚴(yán)重的PAD患者達(dá)峰時間也越長，這表明了CEUS在PAD診斷和嚴(yán)重程度判斷中可能存在的價值。而Thomas等[9]在2015年的一項研究中亦發(fā)現(xiàn)了該種現(xiàn)象。因此，CEUS可能是診斷或監(jiān)測PAD的一種有效手段。但其使用價值仍需大型臨床試驗進(jìn)一步驗證。

2 血管造影

2.1 數(shù)字減影血管造影

DSA因其具有最高的空間分辨率，可提供最為準(zhǔn)確的血管信息，被認(rèn)為是評估動脈閉塞性疾病的金標(biāo)準(zhǔn)，且是唯一可以在對動脈疾病進(jìn)行診斷的同時進(jìn)行治療的影像學(xué)評估方法。但DSA的主要問題是動脈穿刺和對比劑輸注后造成的并發(fā)癥，尤其是因?qū)Ρ葎┹斪⒃斐傻哪I功能損傷。目前靜脈水化，即在對比劑暴露前4 h使用0.9%生理鹽水溶液或靜脈注射碳酸氫鈉是最有效預(yù)防腎功能損傷的措施[10]。對于腎功能嚴(yán)重不全或?qū)鹘y(tǒng)對比劑嚴(yán)重過敏的患者，CO2和增強(qiáng)劑釓亦可替代傳統(tǒng)對比劑。由此，DSA的有創(chuàng)性以及容易出現(xiàn)并發(fā)癥的缺點限制了其在臨床上的使用，并逐漸被CTA和MRA這些相對無創(chuàng)的影像學(xué)評估方法取代。

2.2 吲哚菁綠血管造影

近十年一些研究探索了吲哚菁綠血管造影(indocyanine green angiography, ICGA)在PAD患者中診斷和血運重建療效評估中的價值。 Braun等[11]發(fā)現(xiàn)，ICGA可以評估由于血管鈣化導(dǎo)致ABI和腳趾壓力無法測量的PAD患者的灌注情況。Terasaki等[12]通過繪制TIC曲線，定量地對PAD患者進(jìn)行術(shù)前ICGA評估，以對比劑增強(qiáng)起始至增強(qiáng)強(qiáng)度值達(dá)到最大所用時間的1/2(T1/2)為評估標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明Fontaine Ⅱ級患者中位對比劑T1/2為23 s，F(xiàn)ontaine Ⅲ級患者為41 s。而在Fontaine Ⅳ級患者中，10 s熒光強(qiáng)度值為28(根據(jù)受試者工作特征曲線計算，靈敏度和特異性分別為100%和86.6%)，可用于判斷經(jīng)皮氧分壓(transcutaneous partial pressure of oxygen,TcPO2)<30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)的組織。此外，Igari等[13]研究結(jié)果亦表明ABI與ICGA得到的數(shù)據(jù)具有良好的相關(guān)性。但I(xiàn)CGA的臨床使用仍需要對設(shè)備和具體操作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，比如進(jìn)行信號強(qiáng)度與熒光初始檢測之間的比較，從而確定具有可重復(fù)性的、可以準(zhǔn)確描述下肢灌注情況的參數(shù)。

2.3 二維灌注成像

二維灌注成像(2-dimensional perfusion,2DP)是一種數(shù)據(jù)后處理軟件，可以在DSA期間對感興趣區(qū)(regions of interest,ROIs)的對比劑流量進(jìn)行顏色編碼和數(shù)據(jù)處理。這種技術(shù)通過生成像素密度或信號強(qiáng)度(signal intensity, SI)曲線來定量評估血管造影情況，并根據(jù)SI來評估血流情況，從而實現(xiàn)對灌注情況進(jìn)行評估。這種方法解決了DSA對灌注情況評估的局限性，因為DSA的功能性評估主要依據(jù)臨床醫(yī)師的視覺判斷，具有一定的主觀性。Kim等[14]在一項前瞻性研究中證實了2DP可以實時地、定量地觀察到血運重建后下肢動脈血流的改變。

3 計算機(jī)斷層掃描血管造影和磁共振血管造影

CTA和MRA對于下肢缺血的診斷都具有很高的敏感性和特異性，且相對于DSA來說，沒有穿刺等造成的并發(fā)癥。研究表明，對于主髂動脈病變造成的下肢缺血，單獨應(yīng)用CTA或MRA進(jìn)行評估和用DSA進(jìn)行評估對旁路移植術(shù)的預(yù)后沒有差異[15]。但對于膝以下的血管病變，血管成像仍然是首選方式[16]。Romano等[17]報道，在主髂動脈段和股腘動脈水平，CTA的靈敏度和特異度均在94%～99%，但CTA對小腿動脈的靈敏度僅為85%。近些年隨著CT技術(shù)水平的發(fā)展，64排CT的使用使得時間和空間分辨率明顯提高，可以更加清晰地顯示肢體遠(yuǎn)端血管病變。此外，隨著多種重建技術(shù)的發(fā)展，如遮蔽表面技術(shù)、最大密度投影技術(shù)、多平面重建技術(shù)和虛擬內(nèi)鏡技術(shù)等，均可以實現(xiàn)立體重建，從而對血管進(jìn)行三維顯像，并且可以減少鈣化對CTA現(xiàn)象的影響。多種重建方法的建立使得CTA在血管疾病領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。

研究表明，對下肢遠(yuǎn)端血管進(jìn)行成像時，MRA可能比DSA更敏感[18,19]。MRA可以在沒有增強(qiáng)劑的情況下得到，亦可以通過使用釓對比劑進(jìn)行增強(qiáng)得到。增強(qiáng)磁共振血管造影(contrast enhanced MRA, CEMRA)可以提供近似DSA的圖像質(zhì)量，但研究表明釓對比劑可以導(dǎo)致某些患者出現(xiàn)腎源性系統(tǒng)性纖維化(nephrogenic systemic fibrosis, NSF)[20]。一般來說，CLI患者中糖尿病和腎功能不全的患病率更高，而慢性腎功能不全的患者中PAD的發(fā)生率亦較高[21]。因此，CEMRA可能在這些人群中的使用受到了限制。盡管研究表明釓增強(qiáng)的CEMRA相對時間飛躍 (time of flight, TOF)技術(shù)具有更高的診斷準(zhǔn)確性[22]，但無對比劑MRA(non-enhanced MRA, NEMRA)技術(shù)避免了NSF的風(fēng)險。近年一些新的NEMRA成像方法的提出，以及3T磁場的應(yīng)用，允許在更大范圍上有效描繪動脈并抑制靜脈信號，顯著提高了圖像采集速度，在一定程度上解決了TOF圖像采集過慢的問題。這些新方法包括心電門控3D快速自旋回波成像[23]、Native SPACE[24]、時間分辨率對比劑動力成像/時間分辨隨機(jī)軌跡顯像技術(shù)(time-resolved imaging of contrast kinetics/time-resolved angiography with interleaved stochastic trajectories,TRICKS/TWIST) MRA[15]技術(shù)以及3D平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動[25]等技術(shù)。近年用于臨床的非減影2D靜脈間隔單次激發(fā)(quiescent-interval single-shot,QISS)技術(shù)在對下肢缺血的診斷中，相對于Native SPACE具有更高的特異度(95.6%vs87.0%)[26]，在對CLI的診斷中，相比于3D快速自旋回波成像具有更高的靈敏度(79.5%vs96.0%)和圖像質(zhì)量[27]。

偽影是CTA和MRA共同存在的問題，尤其是血管鈣化對CTA的影響。但血管的鈣化不會導(dǎo)致MRA產(chǎn)生偽影，因此MRA對經(jīng)常出現(xiàn)彌漫性血管鈣化的PAD患者可能是更優(yōu)的選擇。此外，MRA亦沒有CTA輻射以及因需要后續(xù)干預(yù)治療而多次輸注對比劑的問題。但CTA相比MRA成像時間更短，亦基本不會因體內(nèi)植入物或患者幽閉恐懼癥而受到限制。

4 高光譜成像

高光譜成像(hyperspectral imaging,HSI)是一種評估PAD和CLI的新方法，在臨床使用中仍處于起步階段。它通過測定皮下毛細(xì)血管網(wǎng)氧合血紅蛋白及脫氧血紅蛋白對特定波長(500～600 nm)可見光的吸收情況，建立組織氧合的空間圖，將數(shù)字成像技術(shù)與傳統(tǒng)光譜學(xué)相結(jié)合，從而實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域血流關(guān)注情況的評估。Chin等[28]采用此技術(shù)在一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，PAD患者和非PAD患者腳踝下皮膚中的氧合血紅蛋白水平?jīng)]有顯示出明顯差異。然而，PAD患者足底血管區(qū)域(angiosome)的脫氧血紅蛋白含量顯著下降。多普勒超聲檢查亦發(fā)現(xiàn)PAD患者脫氧血紅蛋白含量呈下降趨勢，證實了HSI的發(fā)現(xiàn)。但臨床研究結(jié)果并不一致[29]。Sumpio等[30]在另一前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，和健康受試者相比，PAD患者進(jìn)行袖帶血流阻斷5 min后，上臂的氧合血紅蛋白水平顯著降低。而PAD患者的脫氧血紅蛋白雖然亦相對更低，但沒有顯著性差異，因此有待進(jìn)一步研究。與傳統(tǒng)無創(chuàng)性實驗室檢查方法相比，HSI可以在特定的解剖部位進(jìn)行更精細(xì)的灌注評估。且因為不需要接觸患者來進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域的成像，避免了因潰瘍等限制使用的問題。HSI作為下肢缺血診斷和評估預(yù)后的工具有重要的潛在優(yōu)勢，但仍需長期和基于大量人群的研究來證明其有效性。其標(biāo)準(zhǔn)化的測量方法亦需進(jìn)一步建立。

5 下肢缺血解剖和功能影像學(xué)評估總結(jié)

表1 下肢缺血病變不同灌注影像學(xué)檢查對比

CEUS: contrast enhanced ultrasound; ROIs: regions of interest; ICGA: indocyanine green angiography; ICG: indocyanine green; DSA: digital subtraction angiography; 2DP: 2-dimensional perfusion; HSI: hyperspectral imaging

表1總結(jié)了本文所述灌注成像的優(yōu)勢和局限性。雙相超聲在下肢動脈缺血疾病的篩查和診斷中依然有著重要的地位，但因為超聲的空間分辨率較差，使得其對疾病情況了解的全面性較其他影像學(xué)方法有所欠缺。隨著腔內(nèi)治療的發(fā)展和普及，DSA相對于CTA和MRA最大的優(yōu)勢在于，其允許在對缺血性病變進(jìn)行初始診斷的同時用球囊血管成形術(shù)或支架置入治療病灶，從而可以最大限度地減少對比劑的負(fù)荷，并且進(jìn)行最快的血運重建。ICGA以及新的2DP血管成像技術(shù)等對DSA在灌注功能方面進(jìn)行了補(bǔ)充和擴(kuò)展，而不需要進(jìn)行多次的穿刺操作。對于適于腔內(nèi)治療的患者，初始用CTA或MRA進(jìn)行評估會造成額外的對比劑負(fù)荷。然而，CTA和MRA可以對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面了解，包括血管外的其他組織，不僅有助于明確非血管病變造成的血管狹窄，亦為介入治療失敗的患者后續(xù)旁路移植手術(shù)提供更全面的信息。灌注成像近些年亦逐漸應(yīng)用在下肢缺血的輔助診斷中。其中核素顯像具有廣泛而多樣的未來應(yīng)用，如使用不同的分子標(biāo)識以及納米針進(jìn)行靶向藥物治療。核素顯像與高分辨CT的結(jié)合使用，可以同時獲得解剖結(jié)構(gòu)和功能的信息，進(jìn)而更有效地評估病變過程，如使用99mTc-SPECT在干預(yù)前后進(jìn)行下肢掃描，可以幫助評估組織灌注程度并確定干預(yù)是否成功[31]。總之，上述成像系統(tǒng)中的很多技術(shù)都處于初級階段，如CEUS、HSI和2DP等，其臨床應(yīng)用將需要基于長期和大量人群的臨床研究來驗證有效性。隨著對下肢缺血認(rèn)識的不斷提高和持續(xù)改進(jìn)，血管手術(shù)領(lǐng)域正在朝著實現(xiàn)患者血運重建后降低持續(xù)潰瘍和并發(fā)癥發(fā)生率的方向發(fā)展。新的治療方法以及影像學(xué)評估手段的發(fā)展都是其中必不可少的一部分，并且相互依存。