ASL灌注成像評(píng)價(jià)無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞老年患者腦血流動(dòng)力學(xué)改變及Willis環(huán)側(cè)支代償作用

郝曉勇，吳江，楊朝慧，朱麗娜，牛衡，李璇

單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈(internal carotid artery，ICA)重度狹窄或閉塞是引起顱內(nèi)缺血最主要的因素之一，但并不是所有患者都會(huì)發(fā)生腦梗死，有些單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈動(dòng)脈閉塞患者臨床癥狀較輕，僅表現(xiàn)為可逆性神經(jīng)功能缺損或短暫性腦缺血發(fā)作，甚至僅僅表現(xiàn)為輕微的頭暈或頭痛。近年來(lái)，對(duì)于缺血性腦卒中病理生理機(jī)能改變的探索也在不斷深入，有學(xué)者提出應(yīng)用磁共振定量磁化率成像(一種反映腦氧代謝成像的技術(shù))對(duì)其進(jìn)行探索[1]。單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞后臨床癥狀的輕重不僅與閉塞血管的部位、血管閉塞速度等多個(gè)因素有關(guān)，還與側(cè)支循環(huán)形成的代償狀態(tài)密切相關(guān)。本研究通過(guò)對(duì)無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞老年患者的全腦動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)灌注成像特征進(jìn)行分析，對(duì)其腦血流動(dòng)力學(xué)改變及Willis環(huán)側(cè)支循環(huán)代償作用進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在為無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞的老年患者早期血管再通治療提供血流動(dòng)力學(xué)等相關(guān)影像學(xué)依據(jù)。

材料與方法

1.臨床資料

回顧性分析2018年7月-2019年8月本院42例無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞老年患者(年齡≥60歲)的病例資料，其中男23例，女19例，年齡60～81歲。入選患者均無(wú)明確神經(jīng)系統(tǒng)癥狀及定位體征，僅其中15例自訴有不典型頭暈和頭痛癥狀。頭顱MRI檢查顯示其中9例未見(jiàn)明顯異常，另33例僅發(fā)現(xiàn)少量腔隙性腦梗死。排除標(biāo)準(zhǔn) ：①磁共振檢查顯示雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈和大腦中動(dòng)脈閉塞患者；②有顱內(nèi)腫瘤、動(dòng)靜脈畸形、動(dòng)脈炎、動(dòng)脈夾層和煙霧病者，或經(jīng)過(guò)病史或影像學(xué)證實(shí)有出血性卒中的患者。

2.檢查方法

使用GE Signa HDxt 1.5T磁共振掃描儀，掃描序列包括橫軸面T1WI、T2WI、T2-FLAIR、DWI、3D-TOF MRA、3D-ASL及矢狀面T1WI。3D-TOF MRA掃描參數(shù)：TR 23.0 ms，TE 2.7 ms，層厚1.2 mm，視野24 cm×24 cm；矩形視野比值0.81；3D-ASL成像掃描參數(shù)：視野24 cm×24 cm，標(biāo)記后延遲時(shí)間1525 ms。

對(duì)3D-TOF MRA原始掃描數(shù)據(jù)采用最大密度投影(MIP)算法進(jìn)行圖像重組，獲得顯示W(wǎng)illis環(huán)的MRA圖像。對(duì)3D-ASL原始掃描數(shù)據(jù)使用Functool軟件(ADW 4.6工作站)進(jìn)行后處理，獲得腦血流量(cerebral blood flow，CBF)圖，利用對(duì)稱技術(shù)手動(dòng)勾畫(huà)ROI，分別測(cè)量雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈供血區(qū)的各相應(yīng)腦葉(顳葉、額葉、頂葉)的CBF值，ROI的選擇應(yīng)避開(kāi)血管、腦溝裂和腦池等結(jié)構(gòu)，ROI面積為50～60 mm2，每個(gè)ROI均由3位有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師重復(fù)測(cè)量3次，取其平均值。

3.圖像分析和評(píng)估

通過(guò)在顯示器上多角度觀察TOF-MRA原始圖像及(或)三維重建圖像，對(duì)血管狀態(tài)予以評(píng)價(jià)。將頸內(nèi)動(dòng)脈未顯影定義為頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞。Willis環(huán)完整性的判定：組成血管起止點(diǎn)及走行顯示清楚、顯影連續(xù)性良好時(shí)認(rèn)為該段血管存在，3D-TOF MRA原始圖像無(wú)法明確起始點(diǎn)時(shí)，可認(rèn)為該段血管缺如。

圖1 A組患者。a) MRA示W(wǎng)illis環(huán)完整(箭)； b) ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側(cè)顳葉的顏色相近、分布基本對(duì)稱，表明雙側(cè)CBF值無(wú)明顯差異；c)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側(cè)額頂葉的顏色相近、分布對(duì)稱，表明雙側(cè)CBF值無(wú)明顯差異。

Willis環(huán)變異較多，根據(jù)代表性文獻(xiàn)，如Krabbe-Hartkamp等[2]將Willis環(huán)按前后環(huán)的形態(tài)分別分型，前環(huán)分a～j共10型，后環(huán)分a～j共10型，該分型詳細(xì)地介紹了Willis環(huán)變異的形態(tài)，但過(guò)于繁瑣，結(jié)合本研究實(shí)際情況，本研究中分為Willis環(huán)完整型、Willis環(huán)部分完整型(Willis環(huán)前后至少有一條側(cè)支開(kāi)放)及Willis環(huán)不完整型(Willis環(huán)前后側(cè)支均不完整)共3組。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各腦葉內(nèi)ROI的ASL灌注參數(shù)CBF值均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，并采用配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)雙側(cè)對(duì)稱區(qū)域ROI的CBF測(cè)量值進(jìn)行比較，當(dāng)P<0.05時(shí)認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

42例中左側(cè)和右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞者分別為24和18例。42例中Willis環(huán)完整8例(A組)，Willis環(huán)部分完整21例(B組)，Willis環(huán)不完整13例(C組)。

Willis環(huán)完整組中各腦葉雙側(cè)CBF測(cè)量值及比較結(jié)果見(jiàn)表1、圖1。Willis環(huán)完整時(shí)，各腦葉患側(cè)與健側(cè)的ASL灌注參數(shù)CBF值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 A組中各腦葉雙側(cè)CBF值及比較 /mL/(100g·min)

Willis環(huán)部分完整組中(n=21)，各腦葉雙側(cè)CBF測(cè)量值及比較結(jié)果見(jiàn)表2、圖2。各腦葉患側(cè)與健側(cè)CBF值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 B組中各腦葉雙側(cè)CBF值及比較 /mL/(100g·min)

Willis環(huán)不完整組中(n=13)，各腦葉雙側(cè)CBF測(cè)量值及比較結(jié)果見(jiàn)表3、圖3。當(dāng)Willis環(huán)前后側(cè)支均不完整時(shí)，患側(cè)各腦葉的CBF值小于健側(cè)，且差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 C組中各腦葉雙側(cè)CBF值及比較 /mL/(100g·min)

討 論

單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄或閉塞是引發(fā)缺血性腦血管疾病的主要原因之一，其臨床表現(xiàn)與缺血性腦損傷的程度有重要關(guān)系[3]，同時(shí)與血管的代償建立與開(kāi)放程度有密切關(guān)系[4]。臨床上常采用無(wú)創(chuàng)性3D-ASL MRI檢查來(lái)評(píng)估閉塞血管遠(yuǎn)端腦組織的血流灌注情況及其存活變化情況。有部分研究表明，無(wú)癥狀型頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞患者缺血性腦卒中的發(fā)生率較低、預(yù)后較好[5]，但是對(duì)于不同年齡患者，尤其是老年人，是否有明確的遠(yuǎn)期腦血管事件的發(fā)生還有待商榷。單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞時(shí)，患側(cè)病變血管遠(yuǎn)端腦組織的血流灌注降低，而有效的側(cè)支循壞代償可很大程度緩解腦組織缺血程度[6]。本研究旨在通過(guò)對(duì)無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞老年患者的全腦ASL灌注成像表現(xiàn)進(jìn)行分析，對(duì)其腦血流動(dòng)力學(xué)改變及Willis環(huán)側(cè)枝循環(huán)代償作用進(jìn)行評(píng)價(jià)，為無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞的老年患者早期血管再通治療提供血流動(dòng)力學(xué)的影像學(xué)依據(jù)。

圖2 B組患者。a)MRA示W(wǎng)illis環(huán)部分完整(箭)，僅見(jiàn)Willis環(huán)左側(cè)后環(huán)側(cè)支開(kāi)放；b)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側(cè)顳葉顏色相近，分布對(duì)稱；c)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側(cè)額頂葉顏色相近，分布對(duì)稱。 圖3 C組患者。a)MRA示W(wǎng)illis環(huán)前、后側(cè)支均不完整(箭)；b)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左側(cè)顳葉(箭)顏色較右側(cè)更偏向于藍(lán)色，提示左側(cè)CBF值減小；c)CBF偽彩圖，顯示左側(cè)額頂葉(箭)的顏色較右側(cè)更偏向于藍(lán)色，提示左側(cè)CBF值減小。

腦側(cè)支循環(huán)代償一般通過(guò)三級(jí)側(cè)支循環(huán)途徑建立，一級(jí)側(cè)支循環(huán)指通過(guò)顱底Willis環(huán)的血流代償，是顱內(nèi)最重要的側(cè)枝循環(huán)通路之一，指前、后交通動(dòng)脈的開(kāi)放，其完整性、發(fā)育類(lèi)型、變異情況及開(kāi)放程度都會(huì)影響代償功能的發(fā)揮[7,8]，單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞時(shí)Willis環(huán)的開(kāi)放可迅速使雙側(cè)大腦半球血流相互貫通，維持缺血腦組織區(qū)域的血流灌注壓，降低腦梗死的發(fā)生率[9]；二級(jí)及三級(jí)側(cè)支循環(huán)則是通過(guò)較細(xì)的側(cè)支血管及新生小血管來(lái)維持腦血流灌注。

頸內(nèi)動(dòng)脈供應(yīng)雙側(cè)大腦半球腦組織約3/5血液，當(dāng)單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈出現(xiàn)重度狹窄或閉塞時(shí)，側(cè)支循環(huán)會(huì)立即啟動(dòng)來(lái)維持腦組織正常的生理機(jī)能，良好的Willis環(huán)側(cè)支循環(huán)可以在一定程度上減少分水嶺腦梗死的發(fā)生，為腦血管事件發(fā)生后的腦血流再灌注提供良好條件[10]。在最新發(fā)布的癥狀性動(dòng)脈粥樣硬化性顱內(nèi)大動(dòng)脈閉塞血管臨床診療指南中[11]，對(duì)于頸內(nèi)動(dòng)脈等大血管閉塞的治療提出了更高的要求，這就要求前期的影像學(xué)診斷一定要準(zhǔn)確、客觀，甚至要求能提前預(yù)判是否有梗死后血管代償事件的發(fā)生。

當(dāng)然，僅根據(jù)3D-TOF MRA、CTA、DSA等腦血管影像形態(tài)學(xué)檢查判斷頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄程度并不能很好地預(yù)測(cè)病變區(qū)域腦組織的灌注狀態(tài)[12]，而缺血腦組織剩余灌注是后續(xù)臨床康復(fù)的重要決定因素之一。因此，掌握單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞后遠(yuǎn)端腦組織的血流灌注的代償變化是臨床亟待解決的重要問(wèn)題。

評(píng)價(jià)腦血流灌注狀態(tài)優(yōu)良的影像學(xué)諸多，常見(jiàn)的包括有CT灌注成像、MR動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)和ASL技術(shù)等，其中，CT灌注成像及MR動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)均需要注射對(duì)比劑，即存在發(fā)生對(duì)比劑過(guò)敏反應(yīng)等風(fēng)險(xiǎn)；此外，CT灌注成像還存在著電離輻射及不宜短時(shí)間內(nèi)重復(fù)檢查等缺點(diǎn)，但這項(xiàng)技術(shù)可以獲得更多的反映腦灌注情況的參數(shù)，包括腦血容量(CBV)、腦血流量(CBF)、平均通過(guò)時(shí)間(MTT)及達(dá)峰時(shí)間(TTP)等，可以對(duì)腦血流灌注情況進(jìn)行更全面的評(píng)價(jià)。尤其是CT灌注成像參數(shù)中MTT和TTP可以很好地評(píng)估腦血流灌注的通過(guò)時(shí)間，相對(duì)真實(shí)地反映局部腦血管的灌注情況，進(jìn)而為臨床的診療提供更優(yōu)的影像學(xué)依據(jù)。

三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(3D-ASL)作為一種無(wú)需使用對(duì)比劑的MRI技術(shù)，具有安全、無(wú)創(chuàng)、不用對(duì)比劑、可重復(fù)性強(qiáng)和不可控因素少等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可較為準(zhǔn)確地判斷單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者腦組織灌注情況[13-14]，利于我們深入了解該類(lèi)患者的腦側(cè)枝循環(huán)病理生理機(jī)制，也有利于臨床治療方案的選擇、預(yù)后的評(píng)估等[15,16]。但相對(duì)于需使用對(duì)比劑的CT灌注成像和MR動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)而言，ASL技術(shù)也存在著數(shù)據(jù)單一、圖像分辨率低、不能提供多參數(shù)來(lái)更精準(zhǔn)地反映局部腦組織的真實(shí)灌注情況等缺點(diǎn)。

本研究結(jié)果顯示，對(duì)于無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞老年患者，當(dāng)其Willis環(huán)完整或部分完整時(shí)，患側(cè)與對(duì)側(cè)大腦半球的CBF值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，說(shuō)明這兩組患者雖有單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈的重度狹窄或閉塞，但由于側(cè)支循環(huán)形成良好，病變血管遠(yuǎn)端的腦組織能保持足夠的灌注壓，因此雙側(cè)大腦半球的CBF灌注值相近。Willis環(huán)完整時(shí)主要依靠一級(jí)側(cè)支循環(huán)，而當(dāng)Willis環(huán)部分完整時(shí)三級(jí)側(cè)支均可對(duì)其造成正向影響，以保障一定的腦灌注壓。而當(dāng)Willis環(huán)不完整時(shí)，即前后支血管形成均不完整時(shí)，患側(cè)與對(duì)側(cè)大腦半球CBF值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，且患側(cè)CBF值要小于健側(cè)，說(shuō)明對(duì)于此類(lèi)患者而言，盡管臨床上同樣表現(xiàn)為無(wú)癥狀，但由于其Willis環(huán)前后側(cè)支血管形成均不完整，其遠(yuǎn)端腦組織的血流灌注未能得以良好代償，使得患側(cè)腦血流灌注減少。通過(guò)ASL的測(cè)值可以很好地評(píng)估局部腦組織血流灌注的情況。

本研究尚存在著一定的不足之處：①樣本量偏小，還有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行更深入的研究；②Willis環(huán)的變異類(lèi)型較多，按照Krabbe-Hartkamp等[2]的詳細(xì)分型，前后環(huán)均可分為10型，對(duì)于單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞患者，這種精細(xì)分型中Willis環(huán)不同類(lèi)型與腦血流灌注的關(guān)系及相關(guān)影像學(xué)評(píng)估，尚有待在以后的研究中進(jìn)行更深入地研究和分析；③本研究中主要考慮了Willis環(huán)完整性對(duì)于側(cè)支循環(huán)發(fā)揮代償作用的影響，而腦血管閉塞性疾病的血管代償機(jī)制一般是多種途徑共同作用的結(jié)果，每種途徑各自的影響如何及多種途徑間的主次作用如何發(fā)揮和評(píng)價(jià)，還有待進(jìn)一步深入研究。

總之，對(duì)于無(wú)癥狀型單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄或閉塞老年患者而言，全腦ASL灌注成像可以對(duì)其腦血流動(dòng)力學(xué)改變及Willis環(huán)側(cè)支循環(huán)代償作用進(jìn)行較好地評(píng)價(jià)，對(duì)于這類(lèi)患者尤其是Willis環(huán)不完整者，ASL技術(shù)可為臨床早期進(jìn)行血管再通治療提供一定的血流動(dòng)力學(xué)影像客觀依據(jù)。