經(jīng)顱多普勒超聲在腦側(cè)支循環(huán)評估中的臨床應用

劉瑋，盧爍，劉尊敬

腦側(cè)支循環(huán)的建立對于缺血性卒中的預后至關重要，近年研究發(fā)現(xiàn)，良好側(cè)支循環(huán)的建立可穩(wěn)定梗死區(qū)腦血流量、有效減少梗死灶容積、改善缺血后腦組織損傷、緩解再灌注損傷、減少梗死后出血轉(zhuǎn)化、改善臨床預后、降低卒中復發(fā)風險[1-3]。此外，良好側(cè)支循環(huán)的建立還具有延長血管內(nèi)治療時間窗、預測血管內(nèi)治療效果、降低血管內(nèi)治療出血轉(zhuǎn)化風險等作用[4]。有效而便捷地評估腦側(cè)支循環(huán)是決定大動脈嚴重狹窄或閉塞患者個體化治療方案的前提條件之一。目前臨床上評估腦側(cè)支循環(huán)應用的影像學評估方法主要包括TCD、DSA、MRA、動脈自旋標記（arterial spin labeling，ASL）、CTA及一些新興的影像學技術(shù)如多模式CT、高分辨率MRI等，每種影像學評估方法均有各自的優(yōu)點及局限性。TCD因其可實時檢測腦血流動力學變化、腦血流儲備能力、無創(chuàng)傷、可重復、操作便捷、廉價等優(yōu)點在腦側(cè)支循環(huán)評估中發(fā)揮著不可替代的作用。本文意在闡述TCD在腦側(cè)支循環(huán)評估中的臨床應用意義及研究進展，以期為臨床診療提供幫助。

1 腦側(cè)支循環(huán)的概念

腦側(cè)支循環(huán)即當大腦的供血動脈嚴重狹窄或閉塞，兩個動脈系統(tǒng)間壓力梯度形成時，腦內(nèi)血流通過動脈與動脈間吻合支或新生血管吻合支的開放與建立進行代償，從而使缺血組織得到不同程度的灌注改善，這些開放的血管吻合支統(tǒng)稱為腦側(cè)支循環(huán)。側(cè)支循環(huán)包括一級側(cè)支循環(huán)（Willis環(huán)）、二級側(cè)支循環(huán)（軟腦膜動脈和眼動脈）及三級側(cè)支循環(huán)（新生血管）[5-7]。

一級側(cè)支循環(huán)是腦側(cè)支循環(huán)最主要的代償途徑，在缺血早期迅速發(fā)揮作用，溝通雙側(cè)大腦半球、前后循環(huán)血流。二級側(cè)支循環(huán)是正常生理狀態(tài)下作用極小且非直接的代償，在一級側(cè)支循環(huán)不能滿足腦血流灌注時開放，包括眼動脈及軟腦膜動脈。眼動脈建立頸內(nèi)與頸外動脈之間的聯(lián)系，軟腦膜動脈溝通大腦中、前、后動脈。三級側(cè)支循環(huán)是動脈再生和生成形成的新生血管吻合支，新生血管形成較慢，一般在數(shù)天后建立[6，8-9]。

2 經(jīng)顱多普勒超聲對側(cè)支循環(huán)的評估

2.1 經(jīng)顱多普勒超聲對初級側(cè)支循環(huán)的評估 TCD可對初級側(cè)支循環(huán)中的前交通動脈（anterior communicating artery，ACoA）和后交通動脈（posterior communicating artery，PCoA）開放情況進行檢測。

ACoA開放的檢測：患者平臥，探頭置于顳窗探測大腦中動脈（middle cerebral artery，MCA）血流方向朝向探頭，大腦前動脈（anterior cerebral artery，ACA）血流方向背離探頭，ACoA連接雙側(cè)頸內(nèi)動脈（internal carotid artery，ICA），Willis環(huán)兩側(cè)壓力平衡，ACoA無血流通過。當通過頸動脈壓迫試驗人為阻斷一側(cè)頸總動脈血流或一側(cè)頸動脈嚴重狹窄時，雙側(cè)壓力平衡被打破，ACoA開放，血流經(jīng)從探頭對側(cè)ICA經(jīng)對側(cè)ACA-A1段、ACoA流入同側(cè)ACA-A1段、同側(cè)MCA。TCD檢測到對側(cè)ACA-A1段血流反向，對側(cè)ACA血流速度代償性增快，壓迫對側(cè)頸總動脈（common carotid artery，CCA）時，同側(cè)MCA或反向的ACA血流速度下降則提示ACoA開放[10]。

PCoA開放的檢測：正常情況下在大腦后動脈（posterior cerebral artery，PCA）和ICA之間有PCoA連接前后循環(huán)，兩側(cè)壓力平衡，PCoA無血流通過。當通過頸動脈壓迫試驗人為阻斷一側(cè)CCA血流或一側(cè)頸動脈嚴重狹窄時，前后循環(huán)壓力平衡被打破，血流從后循環(huán)經(jīng)PCA-P1段、PCoA流入同側(cè)MCA。TCD檢測到同側(cè)PCA-P1段血流速度增快并高于同側(cè)MCA和對側(cè)PCA血流速度，壓迫對側(cè)頸總動脈，其血流速度增加＞20%，基底動脈（basilar artery，BA）、雙側(cè)椎動脈（vertebral artery，VA）血流速度代償性增快提示PCoA開放[10]。此外，基底動脈血流逆轉(zhuǎn)可見于BA近端或雙側(cè)VA嚴重狹窄或閉塞的患者，可間接反映PCoA開放，但BA血流逆轉(zhuǎn)還可見于鎖骨下動脈狹窄或閉塞導致的鎖骨下動脈盜血綜合征，檢查時需要鑒別[11]。

TCD是評估頸動脈嚴重狹窄或閉塞患者一級側(cè)支循環(huán)的可靠工具，其評估ACoA開放的敏感性和特異性高于PCoA。與DSA比較，TCD評估ACoA開放的敏感度為95%，特異度為100%，TCD評估PCoA開放的敏感度為87%，特異度為95%[12]。

2.2 經(jīng)顱多普勒超聲對二級側(cè)支循環(huán)的評估 眼動脈（ophthalmic artery，OA）側(cè)支開放：正常情況下OA血流朝向探頭呈顱外動脈血流頻譜形態(tài)為高阻力頻譜，當一側(cè)頸內(nèi)動脈嚴重狹窄或閉塞時，如果存在頸外動脈經(jīng)OA向ICA供血，TCD可檢測到患側(cè)OA和滑車上動脈（superior trochlear artery，STrA）的血流反向，頻譜呈顱內(nèi)化改變即低阻力頻譜形態(tài)，壓迫患側(cè)頸外動脈（external carotid artery，ECA）分支面動脈和頜內(nèi)動脈后，STrA血流速度下降甚至出現(xiàn)反向血流提示OA側(cè)支開放。

軟腦膜側(cè)支開放：TCD不能直接檢測軟腦膜側(cè)支是否開放，但可間接評估ACA-MCA/PCA-MCA軟腦膜吻合側(cè)支循環(huán)開放。分流血流信號（flow diversion，F(xiàn)D）可作為軟腦膜開放的指標，當一側(cè)MCA閉塞，同側(cè)ACA或PCA P2段平均血流速度大于對側(cè)30%以上時提示軟腦膜側(cè)支循環(huán)的開放，敏感度為81%，特異度為76.7%[13-14]。

2.3 經(jīng)顱多普勒超聲對三級側(cè)支循環(huán)的評估腦動脈具有自動調(diào)節(jié)功能，這是維持正常腦血流灌注的主要生理調(diào)節(jié)機制，當大血管狹窄或閉塞時，病變遠端的血流灌注壓力下降，腦灌注直接取決于側(cè)支循環(huán)和阻力小動脈的擴張，三級側(cè)支循環(huán)的建立可提高局部腦血容量來維持灌注，腦血流儲備能力與側(cè)支循環(huán)建立的程度存在相關性。TCD可通過對腦血管反應性（cerebrovascular reactivity，CVR）的評定反映動脈狹窄后腦內(nèi)小動脈和毛細血管床血管容積代償潛力，間接判斷三級側(cè)支循環(huán)功能狀態(tài)。臨床常用的TCD檢測CVR的方法包括：CO2吸入試驗、呼吸抑制試驗、乙酰唑胺試驗和體位試驗等。

CO2吸入試驗：患者正常呼吸記錄基線平均血流速度（Vm基線），然后進行自體CO2吸入試驗（使用1個連接CO2檢測接口的面罩，連接長度2 m的呼吸機導氣管，將面罩放置于患者鼻部，患者呼吸氣體均需經(jīng)導氣管與大氣相通，從而增加呼吸的生理死腔，使患者吸入高濃度CO2氣體），可以觀察到呼出的CO2濃度有不同程度的增高，持續(xù)30～60 s，待CO2濃度、血流速度穩(wěn)定不再增加時去除面罩，記錄高碳酸血癥期平均血流速度（Vm高碳酸血癥期），患者繼續(xù)平靜呼吸。TCD通過專用插口同步記錄實時呼出的CO2濃度，并同步記錄雙側(cè)MCA平均血流速度的實時變化。

計算公式：CVR=[（Vm高碳酸血癥期-Vm基線）/（Vm基線×△EtCO2）]×100%[15]，其中△EtCO2為潮氣末CO2分壓。

呼吸抑制試驗：患者平臥位，TCD經(jīng)顳窗監(jiān)測雙側(cè)MCA血流速度，讓患者屏氣30 s，若患者因高齡或其他原因無法屏氣30 s，至少需屏氣＞20 s，記錄屏氣時間，取屏氣末平均血流速度，計算呼吸抑制指數(shù)（breath holding index，BHI）。

計算公式：BHI=（Vm屏氣后-Vm基線）/（Vm基線×呼吸抑制時間）。評價標準一般以BHI＜0.69為異常[16]。

乙酰唑胺試驗：乙酰唑胺正常情況下會反射性地引起腦血管擴張，MCA血流速度增快?；颊呷∑脚P位，TCD經(jīng)顳窗監(jiān)測靜息時雙側(cè)MCA血流速度，靜脈注射乙酰唑胺15 mg/kg（最大劑量1.5 g，體重＜80 kg時用量為1 g），記錄30 min，如期間血流速度達最高平臺期則停止記錄。

計算公式：CVR=[（Vm注射后最大值-Vm注射前）/Vm注射前]×100%，30%～50%為正常，＜25%為異常[17-18]。

體位試驗：患者在傾斜臺上至少平臥10 min，記錄靜息狀態(tài)下的血壓、心率及雙側(cè)MCA血流速度，將傾斜臺升高至頭高位70°，在患者可耐受前提下，持續(xù)監(jiān)測血壓、心率及雙側(cè)MCA血流速度，完整記錄20 min；之后恢復至平臥位，繼續(xù)監(jiān)測上述血流動力學參數(shù)5 min。目前，對于直立傾斜試驗的血流動力學參數(shù)尚缺乏統(tǒng)一的標準，可采用方法包括傳遞函數(shù)法、多模態(tài)血流壓力分析等。

乙酰唑胺試驗較CO2吸入試驗和呼吸抑制試驗更適合不能配合的患者，但缺點是藥物的不良反應及呼吸興奮導致過度換氣抵消乙酰唑胺的擴血管作用而影響試驗效果。CO2吸入試驗是生理性刺激，與乙酰唑胺試驗比較，當產(chǎn)生不良反應時更容易終止試驗，因此，CO2吸入試驗和呼吸抑制試驗比乙酰唑胺試驗更安全[19]。

3 經(jīng)顱多普勒超聲對側(cè)支循環(huán)評估的臨床應用

3.1 對缺血性卒中風險和預后的評估 TCD是評估缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)重要的無創(chuàng)性檢查方法，在臨床中發(fā)揮著不可替代的作用，主要用于缺血性卒中風險、預后及復發(fā)風險的評估。已有研究證實頸動脈狹窄或閉塞患者側(cè)支循環(huán)的存在與較低的缺血性卒中或TIA風險有關[16]。Mauro Silvestrini等[20]通過TCD評估了66例頸動脈夾層缺血性卒中患者的側(cè)支循環(huán)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)卒中發(fā)生24 h內(nèi)OA、ACoA、PCoA側(cè)支循環(huán)開放2支以上的患者與側(cè)支循環(huán)不良患者相比，入院時NIHSS評分更低，90 d mRS評分＞1分的患者比例也更低。但也有研究認為，OA側(cè)支循環(huán)是頸動脈病變側(cè)支循環(huán)形成的最后形式，可能是不良長期預后的預測因子[21]。Hossein Zareie等[22]的研究發(fā)現(xiàn)急性前循環(huán)缺血性卒中患者ACA的FD存在是CTP成像中腦梗死體積的獨立預測因子。但FD的局限性是當同側(cè)ACA/PCA發(fā)育不良時，優(yōu)勢側(cè)ACA/PCA血流速度增快會被誤認為側(cè)支循環(huán)的存在。Marc Ribo等[11]的研究發(fā)現(xiàn)在急性BA閉塞患者中，TCD檢測到BA血流逆轉(zhuǎn)的患者較沒有檢測到的患者入院時及出院時有更低的NIHSS評分和更少的住院期間的病情惡化，提示BA急性閉塞患者，TCD檢測到BA血流逆轉(zhuǎn)信號與較低的卒中嚴重程度和更好的臨床預后有關。

TCD在評估頸動脈和顱內(nèi)動脈狹窄或閉塞患者腦血流自動調(diào)節(jié)功能方面發(fā)揮著重要作用，通過測量CVR反映腦血流儲備能力。當動脈近端狹窄或閉塞時，遠端動脈系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié)功能擴張以保證閉塞遠端血流代償，因此腦血流儲備能力受損將增加卒中的風險。一項關于頸動脈狹窄或閉塞的患者腦血流儲備能力和缺血性卒中風險關系的Meta分析顯示CO2反應性與未來缺血性事件相關[23]。在一項前瞻、雙盲、縱向研究報道了94例狹窄＞70%的無癥狀頸動脈狹窄患者中，BHI正?；颊卟∽兺瑐?cè)年卒中事件發(fā)生風險4.1%，BHI受損患者為13.9%，提示無癥狀嚴重頸動脈狹窄患者CVR受損與同側(cè)缺血事件風險相關[25]。同樣，F(xiàn)abrizio Vernieri等[16]的研究也發(fā)現(xiàn)頸動脈閉塞患者BHI、側(cè)支循環(huán)與腦血管事件風險明顯相關，BHI正常、側(cè)支循環(huán)良好患者隨訪期間沒有缺血事件發(fā)生；無側(cè)支循環(huán)患者BHI受損卒中風險增加，病變同側(cè)年卒中發(fā)生風險高達32.7%；一支側(cè)支循環(huán)患者病變同側(cè)年卒中發(fā)生風險17.5%；兩支側(cè)支循環(huán)患者為2.7%。

3.2 對缺血性卒中靜脈溶栓預后的預測價值應用T C D 評估急性缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)的優(yōu)劣能預測靜脈溶栓的效果和溶栓后出血轉(zhuǎn)化的風險。TCD與r t-PA溶栓聯(lián)合治療腦缺血血栓（Combined Lysis of Thrombus in Brain Ischemia Using transcranial Ultrasound and Systemic TPA，CLOTBUST）研究報道MCA閉塞患者FD的存在與靜脈溶栓后神經(jīng)系統(tǒng)功能的改善有關[25]。一項研究系統(tǒng)性回顧了基線側(cè)支循環(huán)狀態(tài)對靜脈溶栓患者預后的影響，結(jié)果顯示，相對于基線側(cè)支循環(huán)較差的患者，具有較好側(cè)支循環(huán)的患者在接受靜脈溶栓后出現(xiàn)癥狀性顱內(nèi)出血的風險較低，早期神經(jīng)功能改善比例較高，且3或6個月時mRS評分＜2分的比例顯著增高[26]。對缺血性卒中急性期血管再通治療患者進行側(cè)支循環(huán)評價對其預后具有較好的預測價值，但治療前進行側(cè)支循環(huán)評價是否會延遲治療，是否可指導臨床決策尚未明確，仍需進一步的研究證實。

3.3 在血管成形術(shù)前、術(shù)后評估中的應用TCD可在頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)（carotid endarterectomy，CEA）/頸動脈支架置入術(shù)（carotidarterystenting，CAS）術(shù)前進行無創(chuàng)性側(cè)支循環(huán)評估，多項研究發(fā)現(xiàn)側(cè)支循環(huán)良好的患者手術(shù)效果更好，CEA中ICA夾閉不耐受與Willis環(huán)不完整、頸動脈壓迫試驗MCA流速下降、CVR下降明顯相關[27-30]。TCD頸動脈壓迫試驗也常用于頸動脈狹窄70%以上患者CEA/CAS術(shù)前的血流及側(cè)支循環(huán)的評估。同側(cè)MCA血流速度下降＞85%和側(cè)支循環(huán)不良是動脈夾閉不耐受的獨立預測因子，兩者相結(jié)合靈敏性為64%，特異性為99%[28]。

對于CEA術(shù)中是否需要分流，TCD頸動脈壓迫試驗提供了有價值的指標，研究認為頸動脈壓迫試驗同側(cè)MCA平均血流速度下降＞60%時CEA術(shù)中需放置分流管[29]。TCD側(cè)支循環(huán)及CVR評估對于同時伴有對側(cè)頸動脈閉塞的CEA/CAS患者尤為重要，ACoA、OA側(cè)支循環(huán)的開放、CVR可評估手術(shù)的耐受度，此外，ACoA側(cè)支循環(huán)的開放與術(shù)后對側(cè)（閉塞側(cè)）血流灌注改善相關[30]。因此，對于同時伴有對側(cè)頸動脈閉塞的CEA/CAS患者應該在術(shù)前常規(guī)通過TCD對側(cè)支循環(huán)及CVR進行評估。此外，顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)的整體化評估有助于早期發(fā)現(xiàn)過度灌注綜合征高?；颊?，指導術(shù)中及術(shù)后采取有效措施，提高手術(shù)安全性。

綜上所述，TCD可根據(jù)血流速度、搏動指數(shù)、血流方向、腦血流儲備能力等指標直接或間接評價腦動脈側(cè)支循環(huán)是否有效開放與建立。TCD可實時檢測腦血流動力學變化，具有無創(chuàng)傷、可重復、操作便捷、廉價等優(yōu)勢，在臨床中仍然有較好的應用及發(fā)展前景。目前仍需開展更多的相關研究以探索TCD對腦側(cè)支循環(huán)評估的診斷標準與價值，發(fā)揮其優(yōu)勢，結(jié)合其他影像學檢查，實現(xiàn)對腦側(cè)支循環(huán)的有效評估，為缺血性卒中的個體化治療和預后判斷提供有價值的指導，以期對未來卒中的防治提供更多幫助。

【點睛】本文對TCD評估腦側(cè)支循環(huán)的方法及其在缺血性卒中風險、不同治療方式預后的評估等方面的應用價值進行了介紹。