腦血管反應(yīng)性的影像學(xué)評(píng)估及其在顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄性疾病中的應(yīng)用

徐玉珠，薛紅蓮，劉俊艷

腦血管反應(yīng)性（cerebrovascular reactivity，CVR）指顱內(nèi)小動(dòng)脈和毛細(xì)血管在各種生理或病理因素刺激作用下，代償性擴(kuò)張或收縮以維持腦血流穩(wěn)定的能力，是反映顱內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的指標(biāo)。良好的CVR是人體在生理狀態(tài)下保證穩(wěn)定的腦灌注壓及血液供應(yīng)的基礎(chǔ)，亦是顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄閉塞性病變患者腦血流動(dòng)力學(xué)失代償期的重要代償途徑，也是缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、血管重建術(shù)療效評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。本文復(fù)習(xí)文獻(xiàn)，綜述CVR的影像學(xué)評(píng)估及其在顱內(nèi)外狹窄或閉塞性疾病中的應(yīng)用。

1 腦血管反應(yīng)性檢測(cè)的激發(fā)試驗(yàn)

目前臨床上常通過(guò)激發(fā)實(shí)驗(yàn)以誘導(dǎo)腦小血管擴(kuò)張，然后利用不同的影像學(xué)方法檢測(cè)血管擴(kuò)張前后腦血流動(dòng)力學(xué)變化以評(píng)估CVR。常用的激發(fā)試驗(yàn)包括CO2激發(fā)試驗(yàn)及傾斜試驗(yàn)[1]。目前臨床上用來(lái)提高體內(nèi)CO2濃度的方法包括屏氣試驗(yàn)、CO2吸入試驗(yàn)及乙酰唑胺試驗(yàn)[2]。傾斜試驗(yàn)主要通過(guò)體位變化改變腦灌注壓力，經(jīng)TCD或其他影像學(xué)方法觀察腦灌注壓力改變前后腦血流的變化，以此評(píng)估腦血管的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。

最新研究表明，靜息狀態(tài)下血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）成像也可測(cè)定CVR，該實(shí)驗(yàn)需要應(yīng)用鼻導(dǎo)管及特殊裝置持續(xù)記錄患者呼吸末CO2濃度，并應(yīng)用BOLD技術(shù)測(cè)量全腦成像，根據(jù)患者BOLD信號(hào)及CO2濃度曲線獲得CVR。該研究中還將此方法與CO2激發(fā)試驗(yàn)聯(lián)合BOLD試驗(yàn)測(cè)量CVR進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明兩種方法測(cè)量得到的CVR具有很好的一致性[1]。

2 腦血管反應(yīng)性的影像學(xué)檢測(cè)方法

目前用于檢測(cè)血管擴(kuò)張前后腦血流動(dòng)力學(xué)變化從而評(píng)估CVR的影像學(xué)方法有直接檢測(cè)方法和間接檢測(cè)方法。

2.1 直接檢測(cè)方法 CVR的直接檢測(cè)方法指利用各種灌注成像技術(shù)，獲得CO2激發(fā)試驗(yàn)前后感興趣區(qū)示蹤劑或?qū)Ρ葎舛入S時(shí)間的變化，形成時(shí)間-密度/信號(hào)曲線，并計(jì)算感興趣區(qū)腦組織的腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通過(guò)時(shí)間（mean transition time，MTT）等參數(shù)，以反映腦局部血流量的變化，進(jìn)一步計(jì)算CVR。直接檢測(cè)方法中CVR的計(jì)算公式為[（激發(fā)后CBF-激發(fā)前CBF）/激發(fā)前CBF]×100%，正常值為20%～75%。生理狀態(tài)下，CO2激發(fā)試驗(yàn)后感興趣區(qū)CBF明顯升高。若激發(fā)試驗(yàn)后感興趣區(qū)CBF不增加或者輕度增加，難以滿足腦組織供血需求，則提示CVR衰竭、腦儲(chǔ)備能力差。

直接檢測(cè)的影像技術(shù)根據(jù)是否需要團(tuán)注外源性放射性物質(zhì)或其他對(duì)比劑分為無(wú)創(chuàng)性腦灌注評(píng)價(jià)技術(shù)及有創(chuàng)性腦灌注評(píng)價(jià)技術(shù)。

2.1.1 無(wú)創(chuàng)性腦灌注評(píng)價(jià)技術(shù) 無(wú)創(chuàng)性腦灌注評(píng)價(jià)技術(shù)包括血氧水平依賴性功能性磁共振成像（BLOD-functional MRI，BOLD-fMRI）、動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)（arterial spin labeling，ASL）、氙-CT（Xe-CT）等。無(wú)創(chuàng)性腦灌注評(píng)價(jià)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須注射任何外源性對(duì)比劑，無(wú)電離輻射，不依賴血腦屏障，在血腦屏障被破壞的病灶區(qū)域能更真實(shí)反映腦灌注情況。

BOLD-fMRI是通過(guò)腦功能成像技術(shù)檢測(cè)CO2激發(fā)試驗(yàn)前后橫向磁化時(shí)間（T2*）的信號(hào)變化來(lái)評(píng)估CVR。盡管BOLD-fMRI用于CVR研究的價(jià)格較昂貴，后期數(shù)據(jù)處理的要求也高，但其能顯示全腦血流信號(hào)變化特點(diǎn)，可隨意選擇感興趣區(qū)，具有準(zhǔn)確、直接、方便的特點(diǎn)，目前在臨床研究中應(yīng)用最為廣泛[3-5]。

ASL利用特殊的射頻脈沖對(duì)動(dòng)脈血中的水分子進(jìn)行標(biāo)記，待標(biāo)記的血液流入腦組織后進(jìn)行信號(hào)的快速采集，得到標(biāo)記像，然后與不施加標(biāo)記脈沖的對(duì)照像相減計(jì)算出CBF，稱為腦血流量加權(quán)成像[6-7]。ASL還可對(duì)單根血管進(jìn)行標(biāo)記，能更直觀地反映該血管的灌注狀態(tài)，也更有利于評(píng)估某一責(zé)任血管的預(yù)后。Xe-CT的檢查需要患者配合吸入含有氙氣成分的氣體，氙氣彌散能力取決于腦的血容量和氙氣的溶解度，其攝取和清除的過(guò)程表現(xiàn)為CT值的改變，從而間接計(jì)算出腦血流量的變化[8]。相對(duì)于其他影像學(xué)檢查方法，Xe-CT的優(yōu)勢(shì)在于不受血腦屏障破壞的影響，而且因?yàn)殡瘹獾那宄矢撸稍?0 min后重復(fù)進(jìn)行測(cè)試[9]。Xe-CT的局限性在于其檢測(cè)需要患者能很好地配合吸入氙氣，且其結(jié)果易受骨組織偽影的影響。

2.1.2 有創(chuàng)性腦灌注評(píng)價(jià)技術(shù) CVR的有創(chuàng)性評(píng)價(jià)技術(shù)包括PWI、CTP、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（single photon emission computed tomography，SPECT）、正電子發(fā)射斷層掃描（position emission tomography，PET）等，此類檢查準(zhǔn)確性及靈敏度高，但均需要團(tuán)注外源性對(duì)比劑或放射性物質(zhì)，且費(fèi)用相對(duì)昂貴。

PWI是通過(guò)靜脈團(tuán)注外源性對(duì)比劑后測(cè)量腦血管擴(kuò)張前后的腦灌注參數(shù)指標(biāo)的變化而獲得CVR，對(duì)比劑可改變血液磁敏感梯度從而導(dǎo)致腦組織發(fā)生短暫性的磁場(chǎng)變化，原始圖像經(jīng)后處理后計(jì)算出TTP參數(shù)圖，可作為腦內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)損傷診斷的一種敏感指標(biāo)[10]。

CTP可定量或半定量評(píng)估灌注異常腦組織的血液供應(yīng)及側(cè)支循環(huán)的狀態(tài)，但CTP圖像采集需要對(duì)興趣區(qū)進(jìn)行反復(fù)掃描，射線劑量較高，且需要快速團(tuán)注碘對(duì)比劑，增加了過(guò)敏反應(yīng)的危險(xiǎn)性[11]。

SPECT腦血流灌注顯像根據(jù)腦組織中外源性放射性核素的聚集濃度半定量計(jì)算出局部CBF，并通過(guò)后期的數(shù)據(jù)處理來(lái)評(píng)判大腦的血流灌注情況。此方法簡(jiǎn)便易行、準(zhǔn)確性高，但圖像后處理易受圖像分辨率及人為因素的干擾，具有主觀性強(qiáng)和重復(fù)性差的缺點(diǎn)[12]。

PET與SPECT同屬于腦功能性成像，與SPECT不同的是，PET應(yīng)用的為正電子核素示蹤劑，此種物質(zhì)半衰期短、靈敏度高，因此僅需要微量注射，相對(duì)比于其他影像學(xué)方法，PET具有高度的靈敏性且可定量分析腦血流量，目前國(guó)外主要采用15O-H2O PET腦顯像，并將其作為腦血流灌注測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)PET設(shè)備和檢查費(fèi)用都較昂貴，且有放射性損傷，限制了其臨床應(yīng)用[13]。

2.2 間接檢測(cè)方法 CVR的間接檢測(cè)方法指通過(guò)TCD測(cè)量CO2激發(fā)試驗(yàn)前后大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery，MCA）血流速度的變化，從而間接評(píng)估顱內(nèi)阻力動(dòng)脈的擴(kuò)張能力。良好的CVR會(huì)使阻力血管平滑肌細(xì)胞舒張，相應(yīng)近端顱內(nèi)MCA血流速度增快，當(dāng)顱內(nèi)外動(dòng)脈發(fā)生閉塞性病變、顱內(nèi)小動(dòng)脈硬化或血管炎侵及小動(dòng)脈時(shí)，腦內(nèi)阻力動(dòng)脈舒縮的調(diào)節(jié)能力降低，激發(fā)試驗(yàn)后相應(yīng)近端血管血流速度不變或輕度升高，提示CVR受損。

TCD檢測(cè)CVR因其無(wú)創(chuàng)性、可重復(fù)操作且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，目前臨床應(yīng)用最為廣泛。其中較常應(yīng)用TCD聯(lián)合屏氣試驗(yàn)測(cè)定CVR，臨床常用的TCD檢測(cè)CVR的方法包括：二氧化碳吸入試驗(yàn)、呼吸抑制試驗(yàn)、乙酰唑胺試驗(yàn)和體位試驗(yàn)[14]。由于TCD評(píng)估CVR的可靠性在很大程度上依賴于操作者的技術(shù)水平，且圖像獲得受患者顳窗的影響，因此在臨床應(yīng)用中受到一定程度的限制。

3 顱內(nèi)外血管狹窄閉塞性病變對(duì)腦血管反應(yīng)性的影響

CVR主要受顱內(nèi)小動(dòng)脈和毛細(xì)血管調(diào)節(jié)影響，但研究表明，顱內(nèi)外大血管病變亦可對(duì)CVR產(chǎn)生影響。Junjie Wu等[15]以前循環(huán)動(dòng)脈慢性閉塞性疾病患者為研究對(duì)象，應(yīng)用BOLDfMRI技術(shù)評(píng)估乙酰唑胺激發(fā)試驗(yàn)前后患側(cè)及健側(cè)灰質(zhì)、白質(zhì)及全腦BOLD信號(hào)水平的變化，檢測(cè)其CVR。結(jié)果表明，患者全腦血流信號(hào)在給予乙酰唑胺后均有明顯增加，但患側(cè)腦灰質(zhì)、白質(zhì)CVR均低于健側(cè)，且腦白質(zhì)CVR低于腦灰質(zhì)。有研究應(yīng)用ASL評(píng)價(jià)癥狀性單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞性病變患者腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，發(fā)現(xiàn)單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞性病變患者患側(cè)及對(duì)側(cè)MCA分布區(qū)、尾狀核區(qū)、豆?fàn)詈藚^(qū)、丘腦區(qū)的CVR均顯著低于健康對(duì)照人群，提示頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞性病變患者患側(cè)及對(duì)側(cè)半球的腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)能力均顯著受損[16]。頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)（carotid endarterectomy，CEA）、血管內(nèi)支架成形術(shù)及顱內(nèi)外動(dòng)脈搭橋術(shù)等血管重建術(shù)不僅改善了顱內(nèi)外動(dòng)脈閉塞性疾病患者的腦血流動(dòng)力學(xué)，也可改善或逆轉(zhuǎn)病變遠(yuǎn)端動(dòng)脈的CVR[17-20]。Simona Lattanzi等[19]應(yīng)用TCD評(píng)估了CEA前后患者CVR的變化，發(fā)現(xiàn)CVR受損嚴(yán)重的頸動(dòng)脈狹窄患者，CEA術(shù)可顯著改善其CVR。Hiroshi Enaida等[20]以頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄患者作為研究對(duì)象，利用SPECT聯(lián)合乙酰唑胺激發(fā)試驗(yàn)評(píng)估CEA治療前后CVR改變，亦得出相似結(jié)論。而Mami Ishikawa等[21]發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)外動(dòng)脈搭橋手術(shù)同樣可明顯改善患者的CVR。

4 腦血管反應(yīng)性評(píng)估在顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞性病變患者中的應(yīng)用

良好的CVR是顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞性病變患者腦血流動(dòng)力學(xué)失代償期的重要代償途徑，臨床上對(duì)CVR的測(cè)定可以用來(lái)預(yù)測(cè)患者罹患缺血性卒中和血管再通后高灌注綜合征的風(fēng)險(xiǎn)，從而指導(dǎo)患者個(gè)體化治療方案的制定。

4.1 腦血管反應(yīng)性對(duì)卒中風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估 Weiqing Zhang等[22]以單側(cè)癥狀性MCA狹窄（狹窄率≥50%）患者為研究對(duì)象，應(yīng)用CTP結(jié)合CO2激發(fā)試驗(yàn)獲得感興趣區(qū)CBF的變化，以病變側(cè)CVR較對(duì)照側(cè)降低10%作為CVR受損的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估CVR受損與病變1年內(nèi)復(fù)合血管事件的相關(guān)性，結(jié)果顯示CVR受損患者病后1年內(nèi)發(fā)生復(fù)合血管事件的風(fēng)險(xiǎn)顯著高于正常組。Nolan S.Hartkamp等[17]薈萃分析了頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞病變患者CVR與缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)CVR受損與病變同側(cè)缺血性卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加獨(dú)立相關(guān)，而且有癥狀和無(wú)癥狀患者的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果相似。Hyun Jin Noh等[23]在探討伴有顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄的煙霧病缺血性卒中復(fù)發(fā)的臨床結(jié)局及預(yù)測(cè)因素時(shí)發(fā)現(xiàn)，在非手術(shù)組中，患者缺血性卒中復(fù)發(fā)在第一年為1.6%，在第五年為11.8%，CVR降低（HR13.62，95%CI1.55～119.84）是卒中復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。同時(shí)，多項(xiàng)研究證實(shí)，CVR與顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞患者較高的卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[24-25]。

4.2 腦血管反應(yīng)性與血管再通后高灌注綜合征 目前，血管內(nèi)介入治療已成為顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞患者的主要治療手段之一，可成功實(shí)現(xiàn)組織的再灌注，從而使缺血組織的結(jié)構(gòu)、功能得到恢復(fù)。部分患者在血管再通后會(huì)出現(xiàn)腦高灌注綜合征（cerebral hyperperfusion syndrome，CHS），研究表明CVR降低和長(zhǎng)期腦灌注不足導(dǎo)致的腦血管自我調(diào)節(jié)功能喪失是術(shù)后CHS的可能機(jī)制之一[26]。Muhammad K Rafiq等[27]收治了一例68歲老年女性患者，MRA顯示其右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄程度＞95%，遠(yuǎn)端口徑較小，提示遠(yuǎn)端血流不暢，行CEA治療后5 d出現(xiàn)CHS。研究者總結(jié)患者發(fā)生CHS的原因除了動(dòng)脈狹窄程度高及圍手術(shù)期高血壓等危險(xiǎn)因素外，還有CVR受損。Kejia Teo等[28]對(duì)頸內(nèi)動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄或MCA CVR受損的患者行頸外-頸內(nèi)動(dòng)脈搭橋，發(fā)現(xiàn)在術(shù)后出現(xiàn)局灶性神經(jīng)功能缺損的患者中，CHS與術(shù)前CVR受損明顯相關(guān)。

Buczek J等[29]經(jīng)TCD檢測(cè)頸動(dòng)脈狹窄患者頸動(dòng)脈支架置入術(shù)（carotid artery stenting，CAS）和CEA后CHS的發(fā)生率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論CVR還是MCA血流速度，都可以在術(shù)前幫助識(shí)別出頸動(dòng)脈狹窄術(shù)后CHS高危的患者。有研究納入了53例灌注成像顯示CVR和（或）腦基底節(jié)區(qū)血流低的嚴(yán)重頸動(dòng)脈狹窄患者，實(shí)施了分期階段CAS，第一期球囊血管成形術(shù)后對(duì)42個(gè)病灶進(jìn)行灌注研究，其中3個(gè)病灶側(cè)顯示過(guò)度灌注[30]。第二期在最終支架植入術(shù)后5 d內(nèi)進(jìn)行灌注研究的20個(gè)病灶中，僅一個(gè)病變側(cè)顯示過(guò)度灌注。證實(shí)了一期球囊擴(kuò)張使CVR改善后再進(jìn)行CAS，可減少高灌注損傷的發(fā)生率，與之前其他學(xué)者的研究一致[31]。良好的CVR可使缺血再灌注風(fēng)險(xiǎn)減低，也為顱內(nèi)外動(dòng)脈血管狹窄或閉塞性疾病的擇期分期手術(shù)后減少CHS提供了參考意見(jiàn)。

綜上所述，CVR是顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞性病變患者腦血流動(dòng)力學(xué)失代償期的重要代償途徑，顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞性病變亦可影響CVR。CVR受損與否與卒中發(fā)生及復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、血管再通后再灌注損傷等密切相關(guān)。臨床工作中可通過(guò)直接和間接兩種方法檢測(cè)CVR的受損情況，以評(píng)估患者預(yù)后及指導(dǎo)臨床診治[32-33]。

【點(diǎn)睛】CVR反映腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力，應(yīng)用影像學(xué)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估可以輔助臨床判斷顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄或閉塞性疾病患者的卒中風(fēng)險(xiǎn)、治療選擇及預(yù)后評(píng)估。