煙霧病影像診斷技術(shù)與顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)評價技術(shù)及其新進展

高心逸 綜述 姚振威 審校

煙霧?。╩oyamoya disease， MMD）是一種以頸內(nèi)動脈末端狹窄甚至閉塞及顱底異常新生血管網(wǎng)形成為特征的慢性、進行性腦血管疾病[1]。過去，煙霧病的確診僅能憑借DSA技術(shù)。隨著對煙霧病的認識進展及新技術(shù)及其可靠性被驗證，根據(jù)2015年日本煙霧病協(xié)會提出的診斷標準，MRA及MRI也被納入雙側(cè)煙霧病確診手段。單側(cè)煙霧病的診斷必須由DSA確診。

除了經(jīng)典DSA及新被采納的MRA和常規(guī)MRI方法以外，還有許多影像學方法被用于煙霧病臨床輔助診斷甚至是前沿研究中?，F(xiàn)將煙霧病各影像診斷手段總結(jié)如下。

數(shù)字減影血管造影（DSA）

自煙霧病命名初始，DSA就被視作為診斷該疾病的金標準。隨著神經(jīng)影像技術(shù)的日益發(fā)展，在顯示煙霧病閉塞的Willis環(huán)血管方面，磁共振血管顯像（MRA）及電子計算機斷層血管成像（CTA）的判斷、描繪準確性可與DSA媲美。然而，MRI及MRA對于煙霧病顱底新生血管網(wǎng)的顯示精度明顯遜色于DSA。煙霧病常由于伴發(fā)的動脈瘤破裂或腦室內(nèi)出血導致出血性卒中事件發(fā)生。目前，只有DSA能夠精確地檢出這些小動脈瘤。

計算機電子斷層掃描(CT)

CT技術(shù)是大部分醫(yī)院里最常規(guī)、最易獲得的24小時腦部影像檢查技術(shù)，也是大部分煙霧病病人初診的影像檢查。然而，如果單純依靠CT，那么大部分的煙霧病病人將被漏診。在嚴重的煙霧病病例，擴張的血管及梗死與出血在CT上也可以顯示。對于大部分病例，Willis環(huán)的狹窄閉塞性改變及顱底新生的煙霧狀血管網(wǎng)在CT圖像上都沒有具體的特異性表現(xiàn)。增強CT可以部分顯示W(wǎng)illis環(huán)的狹窄閉塞性改變及部分新生的血管網(wǎng)。在具有家族史的高風險人群中，常規(guī)的CT掃描并不足夠，應(yīng)當建議病人進一步行MRA或是MRI檢查。對于難治性頭痛的患兒，MRI檢查應(yīng)當被采納。由于煙霧病出血多為腦室內(nèi)出血，因此對于腦室內(nèi)出血的病人，煙霧病應(yīng)當列為鑒別診斷之一。

1.3D-CTA（3-dimentional computed tomography angiography， 3D-CTA）

CTA技術(shù)在煙霧病診斷方面的應(yīng)用并沒有任何可執(zhí)行的指南。但是，對于確實煙霧病患者顱內(nèi)血管的改變，3D-CTA是一種行之有效的手段。3D-CTA還常被用于術(shù)前手術(shù)參考及術(shù)后頸外動脈血管的評價。值得注意的是，在血管流速過快的時候，CTA顯示血管閉塞結(jié)果會有所失真。

2.CT 灌注 (computed tomography perfusion，CTP)

CT灌注目前已經(jīng)成為了一種被廣泛用于煙霧病的影像檢查手段。通過CT灌注掃描，可以定量的獲得三個值：CBF，CBV，MTT。定量分析要求掃面范圍內(nèi)包括足夠的大動脈及靜脈體素[2]。CT灌注最大的優(yōu)點是技術(shù)廣泛普及、掃描便捷而快速。它的弊端主要在于存在一定的放射性，并且部分病人并不適用于應(yīng)用碘造影劑。最重要的是，根據(jù)復旦大學附屬華山醫(yī)院臨床應(yīng)用反饋，由于CTP存在一定的延遲與造影劑彌散問題，腦血流經(jīng)常被低估，在術(shù)后患者中這種情況尤為明顯。

3.氙 增強 CT(xenon computed tomography，Xe-CT)

首次利用氙增強CT測量腦內(nèi)CBF值距今已有近30年的歷史。目前該技術(shù)對于煙霧病主要的研究方向包括兩方面，一是術(shù)前評估腦內(nèi)CBF，二是在煙霧病術(shù)后病人用以評價手術(shù)療效以及進行隨訪[3]。該檢查的主要弊端在于相對耗時，對于“頭動偽影”的敏感性，及部分患者不能配合在掃描過程中從面罩吸入氙氣。

正電子斷層顯像及單光子發(fā)射計算機斷層掃描

正電子斷層顯像(positron emission tomography， PET)及單光子發(fā)射計算機斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)常被用于評估腦血流灌注及腦血流動力學情況。腦內(nèi)動脈及毛細血管通過收縮、舒張調(diào)節(jié)腦內(nèi)正常灌注壓力的能力被稱為腦血管反應(yīng)性(cerebrovascular reactivity， CVR)。由于這種調(diào)節(jié)機制的存在，在靜息狀態(tài)下低灌注的腦組織的血流灌注一般不存在顯著差異。而給予一定藥物刺激，低灌注的本質(zhì)可如“水落石出”般顯露。對于頸內(nèi)動脈狹窄的病人，CVR值的大小與其發(fā)生卒中的風險密切相關(guān)。相對于PET來說，SPECT所采用的造影劑半衰期較長，因此有足夠的時間采集到質(zhì)量較高的圖像。SPECT可以顯示全腦皮層及深部結(jié)構(gòu)，利用3D-SPECT可將不同的腦功能區(qū)域進行進一步劃分從而評估不同腦功能區(qū)域的灌注狀態(tài)。SPECT的主要劣勢包括：可比性較差，必須結(jié)合包括CT在內(nèi)的其他檢查以顯示結(jié)果與解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系，所需造影劑生產(chǎn)相對復雜，獲得的參數(shù)是半定量的。

PET可測得與腦血流灌注相關(guān)的指標包括：腦血流量(CBF)， 攝氧分數(shù)（OEF），腦血容量（CBV）等。PET最大的特點是測量CBF與CBV的精確度較高。臨床普遍視PET為測量CBF和CBV的金標準。PET的劣勢主要包括：設(shè)備及檢查費用昂貴，檢查時間過長，輻射劑量較大，對病人的“頭動”極為敏感，相對有創(chuàng)等。PET及SPECT檢查還經(jīng)常被用于煙霧病術(shù)后患者高灌注綜合征的檢出與隨訪。

磁共振掃描（MRI）

對于MRI診斷煙霧病，公認使用1.5T以上的磁共振掃描才能保證診斷的準確性。

1.T2WI序列

T2WI序列是日本煙霧病協(xié)會指南所推薦的序列。在該序列上，煙霧病主要表現(xiàn)為Willis環(huán)原本粗大的血管流空影由于閉塞、狹窄從而減少、消失。同時，在基底節(jié)區(qū)域附近的腦實質(zhì)內(nèi)，出現(xiàn)多發(fā)的小血管流空影。黑色的血管流空影與白色的腦脊液形成了鮮明對比，故在T2WI序列上這些表現(xiàn)顯得十分明顯[4]。

2.Flair序列

對于缺血性卒中的病人，在Flair序列上，常可在腦表面的附近觀察到信號增高的血管信號，被稱為“常春藤征”、“Flair血管高信號征”、“血管高信號征”?！俺４禾僬鳌辈粌H僅意味著血管的栓塞或梗塞，更多反映的是局部血管壁內(nèi)流速變慢的、異常的血流。“常春藤征”很可能反映的就是擴張的軟腦膜側(cè)支[5]。DSA研究顯示，殘留的順行性或逆行性軟腦膜側(cè)枝血流是信號增高血管血流的來源[6]。血管近端的“常春藤征”出現(xiàn)并沒有任何的臨床預(yù)后意義，而遠端的“常春藤征”則提示著較好的預(yù)后。逆流的軟腦膜側(cè)枝循環(huán)是急性卒中預(yù)后的一個重要因素[7]。在煙霧病的慢性病程中，有足夠的時間可形成軟腦膜側(cè)枝及顱底新生的煙霧狀血管網(wǎng)側(cè)枝?！俺４禾僬鳌笨梢苑从碂熿F病顱內(nèi)血管的局部狹窄、閉塞性改變[8]。對于煙霧病術(shù)后的病人，F(xiàn)lair序列上這種局部血管高信號較前減低可以視作為一種腦血流灌注改善的表現(xiàn)[9]。

3.T1WI增強序列

對于煙霧病，T1WI增強序列可以顯示走行于腦溝內(nèi)的軟腦膜側(cè)支循環(huán)。在SUZUKI分期接近中期的病人，增強后還可顯示位于基底節(jié)附近、腦實質(zhì)深部的煙霧狀血管網(wǎng)側(cè)支。在煙霧病間接搭橋術(shù)后影像研究中， “常春藤征”及顱底異常的煙霧狀側(cè)支都隨著人工引入頸外側(cè)支的逐漸形成而退化、消失。這提示著煙霧狀血管側(cè)支及軟腦膜側(cè)支與頸外側(cè)支的關(guān)系可能是相互拮抗的[10]。值得注意的是，“常春藤征”陽性與煙霧病病人的臨床癥狀嚴重程度相關(guān)[11]。

4.DSCWI序列

動態(tài)磁敏感增強磁共振序列是目前被廣泛應(yīng)用的磁共振序列之一。常用的DSC參數(shù)包括Tmax值、MTT、CBV及CBF指數(shù)。與常規(guī)侵入性6根顱內(nèi)大血管DSA顯像、核醫(yī)學腦血流檢查及術(shù)后腦血流檢測結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，DSC序列與這些經(jīng)典煙霧病腦血流灌注檢測手段存在相關(guān)性[12]。

5.T2*WI序列

煙霧病顱內(nèi)存在許多無癥狀的微出血灶[13]。T2*WI序列可以顯示煙霧病顱內(nèi)靜止的靜脈及小動脈性微出血病灶。

6.磁敏感序列（SWI）

磁敏感序列（SWI）是一種3D長回波時間、梯度回波T2*WI序列。SWI序列可以很好地揭示煙霧病顱內(nèi)微出血灶，并且這些病灶在CT通常都是陰性的。SWI上檢出的微出血灶與煙霧病缺血性癥狀密切相關(guān)，并且與煙霧病患者顱內(nèi)血流動力指標，特別是腦血容量（CVR）改變有關(guān)；SWI序列所展示的“刷征”與煙霧病病情的嚴重程度密切相關(guān)[14]。

7.動脈自旋標記序列

動脈自旋標記序列（arterial spin labeling，ASL）最大的優(yōu)點是在磁共振無輻射的優(yōu)點上可以無創(chuàng)、不使用造影劑就能顯示顱內(nèi)血流灌注情況。對于煙霧病，ASL序列所取得的腦血流灌注參數(shù)與SPECT所取得的參數(shù)具有相關(guān)性[15]，運用ASL序列所取得的CBF值與DSC-MRI及氙CT所獲得的值存在強相關(guān)性。在例如缺血性卒中、煙霧病及其他血管常見性疾病中由于ATT的延長，導致局部血流信號及組織灌注被一定的低估，這種顯現(xiàn)又稱為動脈傳遞偽影（arterial transit artifact， ATA）。在煙霧病中，動脈傳遞偽影主要由于大量側(cè)支循環(huán)形成。動脈從被標記的血液到達組織所耗費的動脈傳遞時間不盡相同，傳遞到兩血管的分水嶺區(qū)耗時最長。這在一定程度上限制了運用ASL技術(shù)精準測量煙霧病腦血流灌注參數(shù)。動脈傳遞時間主要基于后標記延遲時間。適當拉長后標記延遲時間可以顯著減少動脈傳遞偽影。對于一側(cè)頸內(nèi)動脈閉塞的病人，動脈傳遞時間需要設(shè)定為兩秒或更久。但是ASL信號強度與血液T1時間有關(guān)，大于2.5秒會發(fā)生信號衰減。對于煙霧病，后傳遞時間設(shè)定為2秒左右是較為合理的。隨著ASL序列的進一步完善，又出現(xiàn)了一系列可以彌補ASL動脈傳遞偽影缺陷的技術(shù)，比如look-locker技術(shù)，速度選擇ASL（velocity-selective ASL， VSASL）等。

7.1 多參數(shù)假連續(xù) ASL（multi-parametric pseudo-continuous ASL， pCASL）：多參數(shù)假連續(xù)ASL技術(shù)融合了3D單次發(fā)射梯度回波（GRASE）、背景抑制技術(shù)及假連續(xù)ASL技術(shù)，從而縮短了ASL序列的掃描時間，并且減少了由于動脈傳遞偽影所導致的圖像不穩(wěn)問題。在煙霧病中比較CTP與pCASL發(fā)現(xiàn)，兩種檢查手段所測出的CBF、CBV、MTT值具有一定相關(guān)性，但是pCASL在CBF的定量上具有一定的優(yōu)越性[16]。并且作為一種較新的技術(shù)，與2D pCASL相比，3D pCASL技術(shù)的信噪比（signalto-noise ratio，SNR）得以提高，動脈傳遞偽影問題也有所減小[17]。

7.2 多期 pCASL（multi-delay pCASL）：通過結(jié)合3D梯度自旋回波（gradient and spin echo，GRASE）、背景抑制技術(shù)及pCASL使得在相對短的時間內(nèi)對煙霧病病人運用多期ASL得以實現(xiàn)[16]。并且多期ASL在穩(wěn)定性方面較經(jīng)典ASL序列有所提高，最重要的是能呈現(xiàn)一種動態(tài)的過程[18]。

7.3 區(qū)域性 ASL序列（territorial arterial spin-labeling， t-ASL）；在pCASL技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步產(chǎn)生了區(qū)域性標記血流的ASL技術(shù)，統(tǒng)稱為t-ASL序列。2003年，t-ASL技術(shù)第一次被報道[19]。從此，t-ASL系列技術(shù)不斷地被在血管選擇性、實用性及可定量方面進步完善。初始的t-ASL系列序列只能在一個厚的層面上一次標記一條血管。新近，結(jié)合pCASL技術(shù)，利用相位循環(huán)和附加梯度使得標記具有空間性并且更行之有效。其中超選擇性（superselective pseudocontinuous pCASL， sspCASL）假連續(xù)ASL技術(shù)具有兩個顯著的優(yōu)點：①標記的靈活性，可以適用于任何幾何形狀的血管，甚至是極為扭曲的。②過程簡單明了，掃描結(jié)束后即可生成區(qū)域灌注圖。ss-pCASL序列對于區(qū)域性腦血流灌注的顯示與DSA金標準灌注結(jié)果具有高度的一致性[20]。血管編碼ASL序列（vessel-encoded ASL，VE-ASL）是一種以高效省時為特征為可同時標記多根血管的t-ASL序列。VE-pCASL序列可同時標記3根血管，在展示不同血管供血范圍的同時揭示側(cè)支循環(huán)。在與MRA的對照研究中發(fā)現(xiàn)，VE-ASL序列可以很好地評估Willis環(huán)附近的側(cè)支血流；在與DSA對照的研究中發(fā)現(xiàn)，VE-ASL序列具有高效顯示遠端側(cè)支循環(huán)的能力[21]。

8. MRA

可以利用較高分辨率的MRA進行評分并且對煙霧病進行進一步的分類。并且MRA還是一種較好的煙霧病術(shù)后隨訪顱內(nèi)血管改變的檢測手段。然而，MRA并不擅長于顯示顱底新生的煙霧狀血管網(wǎng)。

9. 血氧水平依賴MRI( blood oxygenation level-dependent， BOLD)

Donahue等人[22]證明BOLD序列可為煙霧病提供補充性的組織水平腦組織代謝信息。

10.定量MRA

包括NOVA系統(tǒng)在內(nèi)的整合定量MRA技術(shù)的商業(yè)化軟件目前已經(jīng)在國內(nèi)外投入使用。NOVA軟件常被用于測定煙霧病術(shù)前、術(shù)后的腦血流并進行對照比較[23]。

11.高分辨率磁共振（high-resolution MRI，HR-MRI）

HR-MRI可直接顯示血管管壁并且對其進行評價。通常涉及T1、T2序列成像，質(zhì)子密度成像，T1WI增強序列聯(lián)合快速自旋回波序列或者是黑血磁共振技術(shù)。煙霧病患者顱內(nèi)狹窄血管在高分辨率磁共振顯示下呈現(xiàn)向心性狹窄，一般不伴有斑塊形成，增強后呈現(xiàn)向心性強化；動脈粥樣硬化所導致的顱內(nèi)腦血管狹窄呈現(xiàn)偏側(cè)性，并且強化陽性較多見。

顱內(nèi)的側(cè)支循環(huán)主要包括頸外動脈系來源的側(cè)支及頸內(nèi)動脈系來源的側(cè)支，后者又分為一級側(cè)支與次級側(cè)支。一級側(cè)支包括前、后交通動脈。次級側(cè)支主要包括軟腦膜側(cè)支、逆流擴張的眼動脈、前循環(huán)大血管末梢之間的吻合支、前循環(huán)與后循環(huán)大血管末梢的吻合支等。對于煙霧病，腦實質(zhì)深部、基底節(jié)區(qū)附近的新生血管網(wǎng)是次級側(cè)支的重要組成。這種異常新生的煙霧狀血管十分脆弱。據(jù)統(tǒng)計，接近30%的煙霧病患者發(fā)生了顱內(nèi)出血，并且這些顱內(nèi)出血事件和脆弱的次級側(cè)支相關(guān)[24]。評價包括煙霧病在內(nèi)的顱內(nèi)疾病的側(cè)支循環(huán)情況是評價疾病本身的重要組成。

包括氙CT、單光子CT、正電子發(fā)射斷層掃描、CTP、MRP等在內(nèi)的許多檢測手段可以通過評價腦血流灌注情況進一步評價顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)的情況。延遲的動脈傳遞時間可代表局部區(qū)域側(cè)支循環(huán)的存在。相對弱的特征包括在傳統(tǒng)CT及MRI上血管的局部強化?！俺４禾僬鳌币彩莻?cè)支循環(huán)存在的一種體現(xiàn)。值得一提的是，ASL序列運用于包括煙霧病在內(nèi)的腦血管疾病最大的缺陷是動脈傳遞偽影問題。但動脈傳遞偽影本身包含著遲到血流的重要信息。在ASL序列上，動脈傳遞偽影表現(xiàn)為皮層血管卷曲的條狀高信號。ASL可以展示煙霧病顱內(nèi)側(cè)枝循環(huán)的存在與否及其強度[25]。

直接法評價側(cè)支循環(huán)主要包括經(jīng)顱多普勒超聲（TCD）、CTA、MRA與傳統(tǒng)的DSA。DSA依然被視為金標準。但是，在DSA的操作過程中造影劑的量與造影過程中施加高壓可對側(cè)支循環(huán)的情況造成扭曲，提供的側(cè)支循環(huán)信息常不完整。非侵入性的直接檢查所能提供的信息是有限的，尤其是對于顱內(nèi)次級側(cè)支循環(huán)。TCD主要用于評價Willis環(huán)附近的側(cè)支循環(huán)情況。TCD可以通過運用一系列包括吸入二氧化碳、注入乙酰唑胺、呼吸暫停在內(nèi)的一些手段評價腦血流對舒血管刺激的反應(yīng)，進而評價腦血管自動調(diào)節(jié)與側(cè)支循環(huán)狀態(tài)。受損的血管舒縮活性與顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)的建立及其程度相關(guān)[26]。受限于解剖分辨率，MRA僅能保證能對Willis環(huán)近端的側(cè)支循環(huán)進行可靠的顯示[27]。

總結(jié)與展望

目前被日本煙霧病協(xié)會及業(yè)界一致認可的雙側(cè)煙霧病獨立確診手段包括經(jīng)典DSA，MRA及MRI常規(guī)序列。單側(cè)煙霧病的唯一確診手段是金標準DSA手術(shù)。日后，以磁共振為主導的聯(lián)合影像診斷方法將在很大程度上替代原有有創(chuàng)、輻射性檢查成為煙霧病影像診斷主流。