預(yù)測(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈支架植入術(shù)和內(nèi)膜剝脫術(shù)后升高的腦血流

蘭怡娜，呂晉浩，馬笑笑，婁昕，馬林

作者單位：

中國人民解放軍總醫(yī)院放射科，北京100853

頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄是急性腦卒中的危險(xiǎn)因素之一，并且會(huì)增加患者的死亡率[1]。頸內(nèi)動(dòng)脈支架植入術(shù)(carotid artery stenting，CAS)和頸內(nèi)動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotid endarterectomy，CEA)是頸內(nèi)動(dòng)脈常見的手術(shù)方式[2-3]，可有效預(yù)防患者腦梗死的發(fā)生。CEA通過切開皮膚、皮下組織以及肌肉，顯露頸內(nèi)動(dòng)脈后縱行切開頸內(nèi)動(dòng)脈，剝離斑塊并將斑塊完整取出[3]；而CAS是一種微創(chuàng)性、低侵入性的治療，此種手術(shù)方式主要是通過在股動(dòng)脈做一個(gè)穿刺小孔，之后將保護(hù)裝置透過導(dǎo)管送至頸部動(dòng)脈，放置支架，將已呈現(xiàn)硬化、狹窄的頸動(dòng)脈部位撐開[2]。但是CEA和CAS術(shù)后會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的并發(fā)癥，例如，高灌注綜合征，高灌注綜合征雖然少見但致死率極高[4-5]。高灌注綜合征的發(fā)生主要是由于頸內(nèi)動(dòng)脈梗阻導(dǎo)致腦血管自身調(diào)節(jié)能力遭到破壞，從而無法調(diào)節(jié)急劇升高的腦血流量(cerebral blood flow，CBF)[6]。因此，術(shù)前預(yù)測(cè)影響CBF升高的因素具有十分重要的意義。顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄患者其CBF主要發(fā)生兩個(gè)變化，即前向血流的減少以及側(cè)支血流的形成。但是，到目前為止還沒有一種無創(chuàng)的影像學(xué)方法定量地評(píng)估側(cè)支血流以及前向血流對(duì)CAS和CEA術(shù)后升高CBF的影響。

三維準(zhǔn)連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像(three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL)是一種改良的ASL技術(shù)，結(jié)合了脈沖式(pulsed arterial spin labeling，PASL)以及連續(xù)式(continuous arterial spin labeling，CASL)的優(yōu)點(diǎn)，有高信噪比以及空間分辨率[7]。并且3D pCASL不需要釓對(duì)比劑，具有很好的組間以及組內(nèi)的可重復(fù)性，這些優(yōu)點(diǎn)都使其可以很好地應(yīng)用于臨床[8-9]。此外，Zaharchuk等[10]通過ASL技術(shù)觀察到的延遲動(dòng)脈內(nèi)穿行偽影可以預(yù)測(cè)側(cè)支循環(huán)。然而側(cè)支血流和前向血流相比需要花費(fèi)更長的時(shí)間到達(dá)目標(biāo)區(qū)域[11]，所以單一的標(biāo)記后延遲(postlabeling delays，PLD)時(shí)間已經(jīng)不能滿足復(fù)雜的血流動(dòng)力學(xué)改變。最近的研究表明，3D-pCASL通常采用1.5 s PLD 和2.5 s PLD來評(píng)價(jià)前向血流以及側(cè)支血流[12-14]。

此次研究的目的是使用3D-pCASL預(yù)測(cè)CAS和CEA術(shù)后升高的CBF，從而為CAS和CEA術(shù)后升高的CBF提供影像學(xué)預(yù)測(cè)指標(biāo)，進(jìn)而為術(shù)前患者手術(shù)方式的選擇提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)，從2015年11月到2017年2月，本研究連續(xù)共納入了18例[平均年齡(61.6±8.2)歲，15例男性]單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄患者，其中11例患者接受了CAS，7例患者接受了CEA，所有患者都簽署了知情同意書?；颊咄ㄟ^傳統(tǒng)的血管造影診斷為單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄?；颊呤中g(shù)方式的選擇分別由1名有經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師、神經(jīng)外科醫(yī)師、影像科醫(yī)師共同決定，同時(shí)我們咨詢了患者的意愿，和患者達(dá)成了共識(shí)。出于對(duì)患者安全的考慮，在術(shù)后24～96 h根據(jù)患者的具體情況，由2名有經(jīng)驗(yàn)的臨床科醫(yī)師對(duì)血壓進(jìn)行了控制，收縮壓＜120 mm Hg，舒張壓＜80 mm Hg。從而減少血壓波動(dòng)對(duì)患者術(shù)后CBF的影響。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)有癥狀的重度單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈梗阻患者(70%～99%)；(2)除頸內(nèi)動(dòng)脈以外，其余動(dòng)脈無明顯異常；(3)頸內(nèi)動(dòng)脈梗阻由動(dòng)脈粥樣硬化所致。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者在DWI或者平掃CT上可見大于大腦中動(dòng)脈供血區(qū)1/3的腦梗死；(2)患者在術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥；(3)術(shù)后因?yàn)樘嵩绯鲈杭捌渌蛑袛鄡纱渭皟纱我陨蠙z查；(4)患者影像圖像差，例如：存在運(yùn)動(dòng)偽影，或者由于技術(shù)問題圖像無法使用。

1.2 MR掃描以及圖像處理

所有的操作都由同一名有經(jīng)驗(yàn)的放射技術(shù)工作者在同一臺(tái)GE DISCOVERY 750 3.0 T (GE Healthcare，Milwaukee，WI)上進(jìn)行操作，使用32通道的頭線圈。掃描序列包括三維快速擾相梯度回波結(jié)構(gòu)像(3D T1-FSPGR)，3D-pCASL和一些常規(guī)序列。3D-pCASL：采用三維螺旋采集快速自旋回波序列，重復(fù)時(shí)間4590 ms (PLD=1.5s)、4844 ms (PLD=2.0 s)、5285 ms (PLD=2.5 s)，回波時(shí)間10.5 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，空間分辨率3.64 mm，層厚4.0 mm，層數(shù)36，脈沖重復(fù)次數(shù)3，背景抑制技術(shù)。

3D T1-FSPGR：FOV 24 cm×24 cm，層厚1 mm，層數(shù)156，重復(fù)時(shí)間8.2 ms，回波時(shí)間3.2 ms，帶寬31.2 kHz，反轉(zhuǎn)時(shí)間450 ms，矩陣256×256，脈沖重復(fù)次數(shù)1。

3D-pCASL CBF圖由同一名放射技術(shù)工作者使用AW 4.5 工作站的后處理軟件：Function Tool(GE Healthcare，Milwaukee，WI)，計(jì)算得出CBF圖。之后將CBF圖和3D FSPGR傳入個(gè)人電腦后處理工作站，量化頸內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)CBF。首先，以Montreal Neurological Institute標(biāo)準(zhǔn)空間為模板對(duì)3D FSPGR進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化，所用軟件為基于Matlab (R2013b; Math Works，Natick，MA) 環(huán)境運(yùn)行的SPM8 (Statistical Parametric Mapping，University College of London，available at www. fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/Spm8) 軟件。將參數(shù)圖與標(biāo)準(zhǔn)化后的3D FSPGR進(jìn)行配準(zhǔn)，配準(zhǔn)完成后，使用6-mm (FWHM) Gaussian kernel進(jìn)行空間平滑。之后用頸內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)模板提取出頸內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)的CBF[15-16](圖1)。

1.3 CBF計(jì)算

圖1 感興趣區(qū)的提取。各個(gè)層面的頸內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)，通過頸內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)測(cè)量同側(cè)以及對(duì)側(cè)的CBF量Fig. 1 Volume of interest (VOI). VOI involving all the ICA territory。Mean CBF value of ipsilateral and contralateral side was measured by using VOI.

表1 CAS患者和CEA患者的基線資料及CBF值Tab. 1 Demographic data and CBF values

圖2 CAS患者的前向血流以及側(cè)支血流對(duì)術(shù)后升高CBF的影響。可見前向血流和CAS術(shù)后升高的CBF無相關(guān)性(r=-0.317，P=0.342)(A)；側(cè)支血流和CAS術(shù)后升高的CBF呈顯著的正相關(guān)性(r=0.877，P=0.000)(B) 圖3 CEA患者的前向血流以及側(cè)支血流對(duì)術(shù)后升高CBF的影響?？梢娗跋蜓骱托g(shù)后升高的CBF有顯著的相關(guān)性(r=-0.905，P=0.005)(A)，側(cè)支血流和術(shù)后升高的CBF無顯著的相關(guān)性(r=-0.099，P=0.833)(B)Fig. 2 Leptomenigeal collateral and antegrade flow effecting on the elevated CBF after CAS. Antegrade flow had no correlation with elevated CBF after CEA (r=-0.317, P=0.342)(A)， but collateral flow showed a significant positive correlation with elevated CBF (r=0.877, P=0.000) after CAS (B).Fig. 3 Leptomenigeal collateral and antegrade flow effecting on the elevated CBF after CEA. Antegrade flow showed a significant negative correlation with elevated CBF (r=-0.905, P=0.005) after CEA (A)， while leptomenigeal collateral had no correlation with elevated CBF after CAS (r=-0.099, P=0.833)(B).

圖4 所有患者術(shù)前降低的前向血流對(duì)術(shù)前側(cè)支血流的影響?？梢娊档偷那跋蜓骱蛡?cè)支血流有顯著的相關(guān)性(r=0.858，P=0.000)Fig. 4 Decreased antegrade blood flow effecting on leptomenigeal collateral flow. A significant correlation was observed between collateral flow and decreased antegrade blood flow caused by stenosis (r=0.858,P=0.000).

Akiyama等[13]通過DSA證明在1.5 s PLD獲得的CBF反映了早期前向血流，在2.5 s PLD得到的CBF代表緩慢的前向血流和逆行的側(cè)支血流。同時(shí)，Lyu等[12]證明了早期到達(dá)血流和晚期到達(dá)逆向血流百分比和前向血流以及側(cè)支血流評(píng)分有較好的相關(guān)性，并定義，前向血流=患側(cè)1.5 s；晚期前向血流=健側(cè)(CBF 2.5 s－CBF 1.5 s)；側(cè)支循環(huán)腦血流=患側(cè)(CBF 2.5 s－CBF 1.5 s)－健側(cè)(CBF 2.5 s－CBF 1.5 s)。同時(shí)將因梗阻降低的前向血流定義為：健側(cè)CBF 1.5 s－患側(cè)CBF 1.5 s。Wang等[17]認(rèn)為CBF 2.0 s與動(dòng)態(tài)磁敏感加權(quán)對(duì)比增強(qiáng)灌注成像(dynamic susceptibility contrast perfusion MR，DSC)的CBF有高度的一致性，并且白皮書中推薦了腦卒中患者的PLD為2.0 s PLD[18]。所以，筆者將術(shù)后升高的CBF定義為：術(shù)后24～96 h最高CBF 2.0 s－術(shù)前CBF 2.0 s。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用的是SPSS統(tǒng)計(jì)軟件(version20.0，SPSS，Chicago，IL)。用Pearson相關(guān)性分析的方法，分別計(jì)算CEA患者和CAS患者升高的CBF與側(cè)支腦血流以及前向腦血流的相關(guān)性；同時(shí)計(jì)算減少的前向血流與側(cè)支血流的相關(guān)性。CEA和CAS患者前向血流，側(cè)支血流，血壓，年齡和梗阻程度的比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。此外CEA和CAS患者性別，高血壓，高血脂，糖尿病，肥胖，吸煙以及術(shù)后出現(xiàn)新發(fā)的DWI高信號(hào)人數(shù)的比較采用Fisher精確檢驗(yàn)。P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有結(jié)果數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差或者百分?jǐn)?shù)的形式表示。在表1中列出了CEA患者和CAS患者的臨床基本信息。兩組的性別、年齡、血壓、梗阻程度以及血管危險(xiǎn)因素?zé)o顯著不同(P＞0.05)。但是CAS術(shù)后在皮層以及臨近白質(zhì)產(chǎn)生DWI高信號(hào)的患者人數(shù)明顯高于CEA的患者人數(shù)(P＜0.05)。側(cè)支血流和CAS術(shù)后升高CBF呈顯著的正相關(guān)性(r=0.877，P=0.000)，但與CEA術(shù)后升高的CBF無相關(guān)性(r=-0.099，P=0.833)，盡管CEA術(shù)前有更高的側(cè)支血流(P＜0.05)(圖2)；在兩者前向血流基本相同的前提下(P＞0.05)，前向血流和CEA術(shù)后升高的CBF呈顯著的負(fù)相關(guān)(r=-0.905，P=0.005)，但和CAS術(shù)后升高的CBF無相關(guān)性(r=-0.317，P=0.342)(圖3)。同時(shí)降低的前向血流與側(cè)支血流有顯著的相關(guān)性(r=0.858，P=0.000)(圖4)。

3 討論

本研究結(jié)果表明，側(cè)支血流和CAS術(shù)后升高的CBF呈顯著的正相關(guān)性，而前向血流和CEA術(shù)后升高的CBF呈顯著的負(fù)相關(guān)性。這似乎暗示了CAS和CEA術(shù)后血流動(dòng)力學(xué)的方式不同。CAS和CEA是兩種不同的手術(shù)方式，CEA是基于對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的清除，而CAS則是將硬化狹窄的動(dòng)脈撐開。之前也有研究表明CAS和CEA術(shù)后的血流動(dòng)力學(xué)情況不同；例如，Ko等[19]發(fā)現(xiàn)CAS術(shù)后CBF的升高程度和梗阻程度無關(guān)，但是和已形成的側(cè)支路徑相關(guān)。同時(shí)，Gordon等[20]發(fā)現(xiàn)CEA術(shù)后增加的CBF和梗阻程度相關(guān)；Nielsen等[21]認(rèn)為術(shù)前灌注壓力低的患者，在CEA術(shù)后CBF升高會(huì)更明顯，但當(dāng)患者有好的側(cè)支時(shí)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響卻很?。籄nces等[22]發(fā)現(xiàn)術(shù)前前循環(huán)的基線CBF值和CEA術(shù)后的CBF改變呈顯著的負(fù)相關(guān)。以上的結(jié)果和本組結(jié)論相符，也說明了CAS患者術(shù)后升高的CBF受側(cè)支的影響較大，而CEA患者術(shù)后升高的CBF受前向血流的影響較大。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)CAS和CEA相比術(shù)后會(huì)在皮層和臨近白質(zhì)產(chǎn)生許多由微小血栓導(dǎo)致DWI高信號(hào)，這和之前的研究結(jié)果相一致[23]。并且，CEA和CAS術(shù)后的血流速度也明顯不同[24]。因此我們推測(cè)，CAS術(shù)后在皮層和臨近白質(zhì)產(chǎn)生的微小血栓或許和CEA和CAS術(shù)后不同的血流動(dòng)力學(xué)方式有關(guān)，但還需要進(jìn)一步的研究。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)因梗阻減少的前向血流和軟腦膜側(cè)支血流呈正相關(guān)。說明減少的前向血流越多，機(jī)體會(huì)充分發(fā)揮自己的代償機(jī)制，彌補(bǔ)減少的前向血流。腦側(cè)支循環(huán)是指當(dāng)大腦的供血?jiǎng)用}嚴(yán)重狹窄或閉塞時(shí)，血流通過側(cè)支或者新生的血管到達(dá)缺血區(qū)，從而最大程度地挽救缺血組織[25]。腦側(cè)支循環(huán)依據(jù)代償層次主要分為三級(jí)側(cè)支循環(huán)：一級(jí)側(cè)支主要指Willis環(huán)；二級(jí)側(cè)支指眼動(dòng)脈以及軟腦膜側(cè)支吻合血管，而三級(jí)側(cè)支主要指新生的血管[26-27]。腦組織發(fā)生缺血后，一級(jí)側(cè)支首先開放，當(dāng)一級(jí)側(cè)支不能滿足機(jī)體需要時(shí)二級(jí)、三級(jí)側(cè)支才逐漸形成[28]。并且同時(shí)有一級(jí)以及二級(jí)側(cè)支形成的患者比只有一級(jí)側(cè)支循環(huán)形成的患者血流動(dòng)力學(xué)受損更嚴(yán)重[28-30]。而筆者發(fā)現(xiàn)減少的前向血流越多，側(cè)支血流越豐富。這似乎暗示了當(dāng)患者的前向血流減少越多時(shí)，隨著時(shí)間的延長患者的血流動(dòng)力學(xué)受損會(huì)越嚴(yán)重。所以當(dāng)患者的前向血流嚴(yán)重減少時(shí)，也許應(yīng)該及早治療。

在本研究中存在以下幾點(diǎn)不足。首先，樣本量較?。黄浯?，此研究納入的患者都沒有發(fā)生高灌注綜合征所以并沒有找到使患者發(fā)生高灌注綜合征的側(cè)支血流以及前向血流的臨界值，對(duì)此還需要進(jìn)一步研究。

軟腦膜側(cè)支血流和前向血流在CAS和CEA術(shù)后對(duì)升高CBF的影響不同，這或許能為患者手術(shù)方式的選擇提供一定的參考；同時(shí)術(shù)前有較低的前向血流的患者或許應(yīng)該接受及時(shí)的治療減少軟腦膜側(cè)支血流的形成，從而減少潛在的血流動(dòng)力學(xué)損害。

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