急性缺血性腦卒中側(cè)支循環(huán)的影像評(píng)估

陳聚惠 苗重昌*

腦側(cè)支循環(huán)是指當(dāng)腦血管局部發(fā)生嚴(yán)重狹窄或閉塞時(shí)，機(jī)體形成吻合血管環(huán)起到代償作用，保證狹窄或閉塞血管所供血區(qū)域得到基本的血供，避免發(fā)生缺血壞死，它的生成可能是由動(dòng)脈之間的壓力梯度引起的。隨著急性缺血性腦卒中的靜脈內(nèi)溶栓及血管內(nèi)介入治療達(dá)到再灌注的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的成功，側(cè)支循環(huán)潛在的重要性逐漸顯現(xiàn)。目前有大量的動(dòng)物及臨床試驗(yàn)著重于研究促進(jìn)腦側(cè)支循環(huán)的形成的方法及藥物，因此對(duì)側(cè)支循環(huán)進(jìn)行便捷有效的評(píng)估顯得尤為重要。

1 腦側(cè)支循環(huán)特點(diǎn)

側(cè)支循環(huán)主要分3級(jí)，1級(jí)側(cè)支循環(huán)即顱底吻合血管環(huán)（Willis環(huán)），在血管閉塞后數(shù)秒內(nèi)就會(huì)代償性地對(duì)缺血區(qū)進(jìn)行旁路灌注，當(dāng)1級(jí)側(cè)支循環(huán)灌注不足以維持腦灌注時(shí)2級(jí)側(cè)支循環(huán)即軟腦膜吻合血管建立及眼動(dòng)脈逆流以代償灌注，3級(jí)側(cè)支循環(huán)即新生小血管，側(cè)支循環(huán)的血管為微動(dòng)脈及小動(dòng)脈，特點(diǎn)是血管管腔細(xì)，血流速度慢，具有高度動(dòng)態(tài)性，并且需要建立時(shí)間比較長(zhǎng)。側(cè)支循環(huán)主要是對(duì)缺血半暗帶區(qū)進(jìn)行灌注來(lái)維持腦組織灌注[1-2]。側(cè)支循環(huán)具有高度動(dòng)態(tài)性，缺血區(qū)域內(nèi)小的側(cè)支血管可能永久存在，而位于缺血半暗帶區(qū)的小血管是短暫存在的[3]，在發(fā)生自發(fā)性再灌注后，側(cè)支循環(huán)功能減退、消失。另外，側(cè)支循環(huán)供血區(qū)組織特別脆弱，側(cè)支循環(huán)供血區(qū)缺血程度進(jìn)展速度與殘余血流量成反比[4]。

2 側(cè)支循環(huán)的重要性

2.1 側(cè)支循環(huán)與核心梗死的關(guān)系 目前普遍認(rèn)為側(cè)支循環(huán)良好者，核心梗死體積小，基于CT血管成像（CTA）評(píng)估的側(cè)支狀態(tài)與CT灌注成像（CTP）評(píng)估的核心梗死體積呈負(fù)相關(guān)，CTA側(cè)支循環(huán)評(píng)分差者，具有較大的核心梗死體積，且側(cè)支循環(huán)差與梗死進(jìn)展、較大的最終梗死體積具有相關(guān)性[5-6]。Miteff等[7]提出，側(cè)支狀態(tài)可能是在沒(méi)有干預(yù)的情況下半暗帶惡化速度的標(biāo)志，而不是半暗帶體積大小的標(biāo)志，這符合側(cè)支決定梗死進(jìn)展的觀點(diǎn)，即隨著側(cè)支循環(huán)的減少,半暗帶發(fā)展為梗死。

2.2 側(cè)支循環(huán)與治療時(shí)間窗及再灌注的關(guān)系 急性缺血性腦卒中的血管內(nèi)治療有著嚴(yán)格的時(shí)間窗要求，病人預(yù)后與溶栓時(shí)間明顯相關(guān)[8]。但也有研究發(fā)現(xiàn)側(cè)支循環(huán)良好者即使在腦缺血癥狀發(fā)作6 h后也能從血管內(nèi)治療中獲益，而側(cè)支循環(huán)差者，再灌注治療時(shí)間僅超過(guò)60 min即與梗死病灶發(fā)展、出血轉(zhuǎn)化以及預(yù)后差有關(guān)[9]。因此，側(cè)支狀態(tài)可成為在傳統(tǒng)治療窗口以外的病人接受血管內(nèi)治療后獲益的標(biāo)志。

大型多中心的前瞻性研究卒中介入治療Ⅲ期試驗(yàn)（IMS-Ⅲ）亞組研究[10]顯示，側(cè)支循環(huán)良好與預(yù)后良好具有相關(guān)性，提示側(cè)支循環(huán)對(duì)于卒中后血運(yùn)重建有著重要作用。Bang等[11]研究表明血管內(nèi)治療前側(cè)支循環(huán)良好者發(fā)生完全再通的比例約是側(cè)支差者的2.5倍。另外一項(xiàng)系統(tǒng)性meta分析顯示治療前良好的側(cè)支循環(huán)者血管再通及再灌注的成功率較高，神經(jīng)功能恢復(fù)良好；而側(cè)支循環(huán)差者，就算有良好的再灌注，神經(jīng)功能情況仍然較差[12]。

2.3 側(cè)支循環(huán)與預(yù)后的關(guān)系 在過(guò)去大量的臨床研究中，側(cè)支循環(huán)狀態(tài)對(duì)急性缺血性腦卒中預(yù)后的影響已得到充分的認(rèn)識(shí)。良好的側(cè)支與較小的缺血性梗死相關(guān)，并與溶栓治療后臨床預(yù)后良好相關(guān)[2，13]。治療前側(cè)支循環(huán)良好是預(yù)后良好的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，并且發(fā)生出血轉(zhuǎn)化的概率及死亡率較低。側(cè)支差者發(fā)生癥狀性出血轉(zhuǎn)化概率更高，Willis環(huán)不完整病人接受溶栓治療后，發(fā)生癥狀性出血轉(zhuǎn)化的概率是Willis環(huán)完整者的3倍[2，14-15]。穩(wěn)定的軟腦膜側(cè)支循環(huán)獨(dú)立地預(yù)測(cè)了有利的遠(yuǎn)期結(jié)果，并且在未接受溶栓或血管內(nèi)治療者中，這種相關(guān)性更強(qiáng)，無(wú)論是否給予血管內(nèi)治療基線側(cè)支評(píng)分均可預(yù)測(cè)結(jié)局[16]。由此可知，有效的側(cè)支循環(huán)可以減緩缺血半暗帶缺血惡化速度，良好的側(cè)支狀態(tài)與輕度卒中相關(guān)，并且在靜脈溶栓和血管內(nèi)介入治療后成功的再灌注和良好的臨床結(jié)果具有相關(guān)性；相反，側(cè)支循環(huán)差者發(fā)生晚期再灌注以及預(yù)后不良可能性增加，因此對(duì)于基線側(cè)支循環(huán)的評(píng)估顯得尤為重要。

3 評(píng)估側(cè)支循環(huán)的方法

3.1 DSA 在對(duì)大腦側(cè)支循環(huán)結(jié)構(gòu)的顯示方法中，傳統(tǒng)認(rèn)為數(shù)字減影血管造影（DSA）是金標(biāo)準(zhǔn)，不僅能夠提供高時(shí)間分辨力的動(dòng)脈期、毛細(xì)血管及靜脈期各階段的直接血管影像，顯示大動(dòng)脈及分支小動(dòng)脈的閉塞，還可對(duì)再通血管進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)，顯示側(cè)支循環(huán)的空間分布范圍[17]。但其有創(chuàng)且費(fèi)時(shí)，特別是在急性期時(shí)，對(duì)側(cè)支血管的顯示常常不完整，如不包括靜脈期、無(wú)對(duì)側(cè)或椎基底系統(tǒng)的影像等。因此，DSA通常只限用于缺血性腦卒中的急性血管內(nèi)介入治療[18]。

3.2 CT

3.2.1 CTA CTA是目前最常用的評(píng)估側(cè)支循環(huán)的方法。CTA原始圖像或最大密度投影可用于顯示側(cè)支血管。在對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈進(jìn)行成像時(shí)，CTA與DSA具有良好的解剖學(xué)一致性，CTA對(duì)1級(jí)及2級(jí)側(cè)支循環(huán)顯示良好[19]，但對(duì)部分軟腦膜側(cè)支顯示欠佳。單時(shí)相CTA最大的局限性就是只能在單一時(shí)間點(diǎn)成像，對(duì)于頸動(dòng)脈狹窄導(dǎo)致的慢血流或者延遲到達(dá)血流顯示不佳。而多時(shí)相CTA可提供具有時(shí)間分辨率的血管影像，包括動(dòng)脈達(dá)峰期、毛細(xì)管期以及皮質(zhì)靜脈晚期共3期血管影像[20]。有研究[21]顯示CTA的皮質(zhì)靜脈晚期靜脈期延遲充盈反映了較差的基線側(cè)支狀態(tài)。多時(shí)相CTA的優(yōu)點(diǎn)包括掃描速度快、后處理簡(jiǎn)單、可信度較高、輻射量在可接受范圍內(nèi)、可以顯示側(cè)支的充盈速度及空間分布。目前，有多種基于CTA的評(píng)分系統(tǒng)應(yīng)用于側(cè)支循環(huán)評(píng)估，應(yīng)用最廣泛的是美國(guó)介入和神經(jīng)放射學(xué)協(xié)會(huì)/介入放射學(xué)協(xié)會(huì)（ASITN/SIR）評(píng)分及改良ASITN/SIR評(píng)分、側(cè)支循環(huán)-ASPECTS評(píng)分、Christoforidis和Miteff評(píng)分系統(tǒng)等，但各種評(píng)分方法的一致性還有待于進(jìn)一步研究，另外基于多時(shí)相或動(dòng)態(tài)CTA的評(píng)分方法臨床應(yīng)用尚少。

3.2.2 CTP CTP可提供腦血流等灌注的定性和定量影像來(lái)補(bǔ)充CTA信息，能夠區(qū)分核心梗死區(qū)及周圍低灌注缺血半暗帶區(qū)[22]。CTA提供了側(cè)支循環(huán)的解剖信息，而CTP能夠提供側(cè)支循環(huán)功能狀態(tài)的信息，可識(shí)別具有梗死風(fēng)險(xiǎn)但尚存活的組織，即腦血流量減低或達(dá)峰時(shí)間延長(zhǎng)，但是腦血容量尚維持正常甚至輕度升高，其主要依靠有效的側(cè)支循環(huán)供血[23-24]。在SWIFT PRIME血管內(nèi)治療試驗(yàn)中，相對(duì)腦血容量與側(cè)支循環(huán)評(píng)分呈正相關(guān)[25]。CTP還可獲得血腦屏障通透性的相關(guān)參數(shù)，其中標(biāo)準(zhǔn)首過(guò)的容積轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）圖被證明是估計(jì)側(cè)支范圍的可靠手段，Chen等[26]根據(jù)缺血區(qū)域內(nèi)不同Ktrans值將側(cè)支循環(huán)分為4級(jí)，Ktrans值越大則側(cè)支循環(huán)評(píng)分越高，并且與DSA評(píng)估的側(cè)支血流分?jǐn)?shù)高度相關(guān)。但是，目前并無(wú)統(tǒng)一的灌注參數(shù)應(yīng)用于側(cè)支循環(huán)灌注的評(píng)估。此外，還可以從CTP原始圖像重建出比多時(shí)相CTA更多時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)CTA影像，可直接顯示不同時(shí)間點(diǎn)的側(cè)支循環(huán)影像，更全面地評(píng)估側(cè)支循環(huán)的時(shí)間及空間特性[27]。目前，有少量基于4D-CTA的研究對(duì)側(cè)支循環(huán)進(jìn)行評(píng)分，與DSA比較具有較高的相關(guān)性，并且可通過(guò)評(píng)估側(cè)支循環(huán)的延遲充盈特性對(duì)梗死體積進(jìn)行評(píng)估[27]。CTP灌注參數(shù)聯(lián)合4D-CTA側(cè)支循環(huán)評(píng)估應(yīng)用于急性缺血性腦卒中病人治療方案的制定以及預(yù)后預(yù)測(cè)有著廣泛的臨床應(yīng)用前景。

3.3 MRI 由于MRI需要更多的時(shí)間掃描及后處理辨識(shí)，基于MR的側(cè)支循環(huán)評(píng)估的研究較CTA少；而且對(duì)腦血管間吻合的評(píng)估更為間接和不敏感。但是，目前仍然有較多的MRI方法正在研究并應(yīng)用于側(cè)支循環(huán)的評(píng)估。

3.3.1 磁敏感動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR灌注成像（dynamic susceptibility contrast MR perfusion，DSC-MRP） DSCMRP可以得到與CTP相似的灌注參數(shù)，也可從功能上評(píng)估側(cè)支循環(huán)狀態(tài)，動(dòng)脈延遲到達(dá)灌注可能反映了側(cè)支循環(huán)量[28]。相對(duì)于側(cè)支循環(huán)差者，側(cè)支循環(huán)良好者的平均通過(guò)時(shí)間、至最大功能剩余時(shí)間（Tmax）更少，而腦血容量無(wú)明顯下降或輕度升高[29]。Lee等[30]研究發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重延遲低灌注（Tmax>16 s）在延遲低灌注（Tmax>6 s）中所占比例與側(cè)支循環(huán)狀態(tài)呈負(fù)相關(guān)。最近的一項(xiàng)研究[31]應(yīng)用了一種通過(guò)灌注MRI評(píng)估軟腦膜和腦實(shí)質(zhì)內(nèi)側(cè)支血管的新方法，延遲灌注Tmax＞10 s的體積小于軟腦膜總體積的4.5%判定為側(cè)支循環(huán)良好，大于4.5%即判定為側(cè)支循環(huán)差，這種評(píng)定方法與血管造影確定的側(cè)支評(píng)分相關(guān)性很好。但是單一灌注參數(shù)難以完全提示灌注狀態(tài)，Galinovic等[32]發(fā)現(xiàn)CBF下降區(qū)域體積與Tmax>4 s區(qū)域體積比值越小提示側(cè)支循環(huán)狀態(tài)良好，這與側(cè)支循環(huán)供血于缺血半暗帶的觀點(diǎn)是一致的。

使用DSC-MRP的原始數(shù)據(jù)不僅可以通過(guò)簡(jiǎn)單的后處理從功能上評(píng)估側(cè)支循環(huán)，還可以通過(guò)新型后處理方式獲得的半自動(dòng)側(cè)支循環(huán)評(píng)估技術(shù)來(lái)評(píng)估其結(jié)構(gòu)，且與常規(guī)血管造影術(shù)評(píng)估系統(tǒng)之間存在良好的一致性。Kim等[33]利用MRP原始圖像，通過(guò)每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的圖像減去第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的圖像，以消除解剖結(jié)構(gòu)的信號(hào)強(qiáng)度，并僅顯現(xiàn)釓填充的效果，然后融合多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的減影影像得到動(dòng)脈腦血管影像，可更準(zhǔn)確地評(píng)估側(cè)支循環(huán)。這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以直接從MR擴(kuò)散成像和灌注影像得到側(cè)支循環(huán)的功能狀態(tài)，并不需要額外常規(guī)血管造影術(shù)或MRI掃描來(lái)評(píng)估側(cè)支循環(huán)，但是其掃描時(shí)間長(zhǎng)，在急診應(yīng)用受限。

3.3.2 動(dòng)脈自旋標(biāo)記（ASL）灌注成像 ASL是一種無(wú)創(chuàng)性MR灌注成像方法，其信號(hào)強(qiáng)度與腦血流量成正比，還可以針對(duì)主要大腦動(dòng)脈供血范圍內(nèi)選擇性地進(jìn)行灌注成像并對(duì)血流量進(jìn)行定量評(píng)估[34]。Zaharchuk等[35]對(duì)18例煙霧病病人的ASL灌注結(jié)果進(jìn)行分析，認(rèn)為缺血低灌注區(qū)內(nèi)高灌注偽像與側(cè)支循環(huán)相關(guān)性高，其敏感性及特異性均較高。雖然ASL-CBF值與CTP-CBF值具有高度的一致性，但血流過(guò)快或者過(guò)慢可能會(huì)低估血流值，應(yīng)用多個(gè)延遲時(shí)間的動(dòng)態(tài)ASL成像使其CBF值具有更高的精確性[36]，并有助于鑒別局部過(guò)度高灌注與側(cè)支循環(huán)灌注。Lyu等[37]利用雙延遲時(shí)間3D-ASL研究單側(cè)大腦中動(dòng)脈狹窄病人順行血流與側(cè)支循環(huán)的關(guān)系，認(rèn)為早期灌注與血管造影評(píng)估的血流順行相關(guān)，晚期到達(dá)的血流灌注與血流逆行相關(guān)。ASL灌注圖除了可獲得腦血流圖，還可獲得動(dòng)脈轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間圖和動(dòng)脈腦血容量圖等。Lou等[38]研究認(rèn)為急性大腦中動(dòng)脈閉塞者，多延遲時(shí)間的ASL腦血容量圖對(duì)軟腦膜側(cè)支灌注的評(píng)估優(yōu)于腦血流圖。

血管編碼ASL在腦側(cè)支評(píng)估中也有重要作用。它可對(duì)雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)、椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)分別標(biāo)記不同顏色，來(lái)觀察腦內(nèi)供血分布，可同時(shí)顯示1級(jí)Willis環(huán)及2級(jí)軟腦膜側(cè)支血流情況，與DSA有很好的一致性。但是在顱內(nèi)血管復(fù)雜性閉塞時(shí)，ASL評(píng)估側(cè)支循環(huán)效能較差，甚至可能得到與DSA相反的結(jié)果，且延長(zhǎng)T1時(shí)間會(huì)導(dǎo)致信噪比減低，目前ASL評(píng)估側(cè)支循環(huán)是研究熱點(diǎn)，其應(yīng)用還比較少，但隨著技術(shù)發(fā)展，影像信噪比提升，其臨床應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步提高。

3.3.3 其他 時(shí)間飛躍法MR血管成像 （TOFMRA）是使用多個(gè)射頻脈沖來(lái)產(chǎn)生血管對(duì)比度而無(wú)需外源性對(duì)比劑。TOF-MRA常規(guī)臨床應(yīng)用于較大的顱外和近端顱內(nèi)血管成像，但對(duì)較小的側(cè)支通道成像則相對(duì)不敏感，且在低流速條件下易受信號(hào)損失的影響。后一種缺陷可以通過(guò)使用對(duì)比劑來(lái)克服，即進(jìn)行對(duì)比增強(qiáng)MRA成像，其具有高信噪比，對(duì)慢血流的敏感性高，還可以獲得一系列動(dòng)態(tài)影像結(jié)果，例如灌注信息[17]，但其可采集時(shí)間窗比較短。

有研究[39]發(fā)現(xiàn)，液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)影像上的高信號(hào)血管征（FLAIR vascular hyperintensities,FVH）代表了梗死區(qū)血管的慢血流。Lee等[40]研究認(rèn)為FVH與DSA中逆行的側(cè)支血管相關(guān)，同時(shí)FVH與更小的梗死體積、較大的灌注/擴(kuò)散不匹配區(qū)具有相關(guān)性。但是，一些大型回顧性分析卻得到了相反的結(jié)論，認(rèn)為FVH與較高的NIHSS評(píng)分、較大的核心梗死區(qū)及較大的最終梗死體積相關(guān)[41]。此外，Wouters等[42]認(rèn)為，側(cè)支循環(huán)差的病人，在FLAIR上呈高信號(hào)且擴(kuò)散受限區(qū)的體積大小與缺血發(fā)作的時(shí)間相關(guān)，但在側(cè)支循環(huán)良好病人中不存在此相關(guān)性。FVH并非特異性的側(cè)支循環(huán)標(biāo)志，它可能代表梗死區(qū)域出現(xiàn)逆行側(cè)支血流也可能代表停滯血流。FVH可位于核心梗死區(qū)外鄰近的腦組織，也可位于核心梗死區(qū)；不同的位置與良好的預(yù)后以及發(fā)生出血性轉(zhuǎn)化相關(guān)[43]。FVH可能對(duì)側(cè)支循環(huán)的評(píng)估有一定的臨床價(jià)值，但尚需進(jìn)一步研究。

磁敏感加權(quán)成像 （SWI）上的大腦靜脈凸顯征（prominent cortical veins，PCV）與靜脈內(nèi)血氧飽和度下降和含鐵血黃素增多有關(guān)，它可能表示區(qū)域內(nèi)氧攝取分?jǐn)?shù)、靜脈血容量分?jǐn)?shù)，能從代謝層面反映缺血腦組織的狀態(tài)[44]。在急性缺血性腦卒中的SWI研究中，Verma等[45]認(rèn)為廣泛的PCV與側(cè)支循環(huán)分級(jí)差相關(guān)，而不顯著的PCV與良好的軟腦膜側(cè)支相關(guān)；但是Park等[46]卻得到相反的結(jié)論，認(rèn)為廣泛的PCV與側(cè)支循環(huán)豐富有關(guān)，可能是由于缺血半暗帶氧攝取分?jǐn)?shù)代償性增高，而導(dǎo)致脫氧血紅蛋白量增加，而側(cè)支循環(huán)可能為缺血半暗帶提供更多的氧源，所以SWI上大腦靜脈凸顯可能與側(cè)支循環(huán)具有一定的相關(guān)性。但由于影響其出現(xiàn)的因素較多，與側(cè)支循環(huán)關(guān)系需要進(jìn)一步的研究。

4 小結(jié)

有效的側(cè)支循環(huán)建立對(duì)于減小核心梗死體積、提高再灌注成功率、減低出血轉(zhuǎn)化以及改善預(yù)后有著重要的作用，對(duì)其進(jìn)行有效快捷的評(píng)估很重要。DSA、CTA、MRA可直接評(píng)估側(cè)支充盈的空間范圍及程度。DSA仍然是金標(biāo)準(zhǔn)，但缺點(diǎn)較多，不是臨床檢查的首選。CTA是無(wú)創(chuàng)性檢查方法，其掃描時(shí)間快，可顯示側(cè)支血管的結(jié)構(gòu)，是目前應(yīng)用最廣泛的評(píng)估方法，缺點(diǎn)是對(duì)于軟腦膜側(cè)支血管顯示有一定局限性，且僅為結(jié)構(gòu)性成像。CTP和MRP具有定量分析的特點(diǎn)，可在功能層面直接顯示側(cè)支灌注情況，還可以在原始圖像上重建獲得多期血管影像，動(dòng)態(tài)顯示側(cè)支血管。其缺點(diǎn)是后處理時(shí)間較長(zhǎng)，關(guān)于側(cè)支循環(huán)的特異性評(píng)估標(biāo)志還有待進(jìn)一步研究。以上各種方法均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，部分對(duì)腦側(cè)支循環(huán)的評(píng)估是間接的，其評(píng)估方法、參數(shù)與側(cè)支循環(huán)之間的直接關(guān)系仍缺乏大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究，如何結(jié)合結(jié)構(gòu)成像與功能成像對(duì)側(cè)支循環(huán)進(jìn)行綜合評(píng)估仍需進(jìn)一步研究。