腦灰白質(zhì)CT灌注成像參數(shù)對血管重建治療煙霧病的評估價值

黃 楊，朱艷艷，周福慶

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，南昌 330006)

煙霧病(moyamoya disease,MMD)是一種慢性腦血管疾病，其特征是雙側(cè)頸內(nèi)動脈以及大腦前動脈和大腦中動脈狹窄或閉塞，并繼發(fā)顱底出現(xiàn)異常小血管網(wǎng)[1]。該病由日本學(xué)者SUZUKI于1969年首先報道并命名為MMD[2]，隨著影像學(xué)技術(shù)的普及和發(fā)展，MMD的檢出率逐漸增加。CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)是臨床上常用的腦血流灌注影像學(xué)檢查方法，具有快速、無創(chuàng)的特點(diǎn)，還可以定量測量灌注參數(shù)[3]。本研究回顧性分析MMD患者血管重建手術(shù)前、后CTP的參數(shù)，以探討CTP在灰質(zhì)和白質(zhì)區(qū)域的灌注參數(shù)在手術(shù)治療MMD中的評估價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2015年12月至2019年5月在南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科就診并實(shí)施血管重建術(shù)的MMD患者41例，男15例，女26例；年齡29～55歲，平均(45.0±7.9)歲；頭痛型9例，腦出血型5例，腦梗死型5例，短暫性腦缺血發(fā)作型12例，無明顯臨床表現(xiàn)型9例。患者均在術(shù)前7 d內(nèi)和術(shù)后1個月內(nèi)進(jìn)行CT檢查。所有影像學(xué)檢查注意事項(xiàng)均告知患者并與其簽訂知情同意書。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

MMD患者均符合《2012年MMD(Willis環(huán)自發(fā)性閉塞)診斷治療指南(日本)的解讀》[4]中診斷標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

1)經(jīng)臨床表現(xiàn)及影像學(xué)檢查提示不符合血管重建術(shù)的相關(guān)適應(yīng)證。2)患者未接受血管重建術(shù)治療。

1.4 檢查方法

使用Siemens Somatom Definition AS+(西門子公司、慕尼黑、德國)、Force(西門子公司、慕尼黑、德國)和GE Medical Systems Revolution(通用電氣公司、費(fèi)爾菲爾德、美國)CT機(jī)器進(jìn)行CT檢查，主要參數(shù)如下：1)Definition AS+掃描使用的電壓為80 kV，電流100 mAS，掃描層厚5.00 mm和1.5 mm，掃描范圍從顱底到顱頂，得到741幅圖像；2)Force掃描使用的電壓為70 kV,電流120 mAS,掃描層厚5.00 mm和1.5 mm，掃描范圍從顱底到顱頂，得到741幅圖像；3)Revolution掃描使用的電壓80 kV，電流3 mAS，掃描層厚5.00 mm和1.5 mm，掃描范圍從顱底到顱頂，得到741幅圖像；4)對比劑為高濃度碘帕醇(含碘370 mg·mL-1，北京北陸藥業(yè)股份有限公司、北京、中國)肘前靜脈注射，注射劑量為60 mL、速率為5.0 mL·s-1，注射后4 s開始進(jìn)行掃描，對比劑注射后以30 mL生理鹽水進(jìn)行沖管。

1.5 圖像后處理

將獲得的CT灌注原始圖像導(dǎo)入西門子syngo.via進(jìn)行后處理，以基底動脈為參考動脈、上矢狀竇為輸出靜脈，去卷積法重建獲得腦灌注參數(shù)圖，包括腦血流量(cerebral blood flow，CBF)、腦血容量(cerebral blood volume，CBV)、平均通過時間(mean transit time，MTT)和達(dá)峰時間(time to peak，TTP)。于術(shù)側(cè)選取最清晰的基底節(jié)層面，分別在額葉、顳葉、枕葉手工勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI;如圖1所示)。

圓圈為勾畫興趣區(qū)。圖1 CT灌注原始圖

為了盡可能地減小ROI導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差，上述每個腦區(qū)的灰質(zhì)、白質(zhì)內(nèi)各勾畫3次ROI，每次勾畫ROI時盡量選擇相同位置，每個ROI選擇圓形畫法，直徑控制在5 mm左右，需避開明顯大血管部位、鈣化區(qū)域、出血區(qū)域及陳舊梗死區(qū)域?？紤]小腦比值法較雙側(cè)比值法更加準(zhǔn)確、客觀[5]，故選同側(cè)小腦半球最大的層面進(jìn)行勾畫ROI獲取定量參數(shù)值分別用于計(jì)算相對腦血流量(relative CBF，rCBF)、相對腦血容量(relative CBV，rCBV)、相對平均通過時間(relative MTT，rMTT)、相對平均達(dá)峰時間(relative TTP，rTTP)。相對值定義為術(shù)側(cè)參數(shù)的平均值/小腦定量參數(shù)的平均值。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)前后術(shù)側(cè)大腦灰質(zhì)、白質(zhì)的灌注參數(shù)比較

與術(shù)前比較，CTP顯示MMD患者的術(shù)側(cè)大腦灌注參數(shù)術(shù)后有明顯改善，術(shù)側(cè)大腦灰質(zhì)的額葉rCBV、rTTP值和顳葉rCBF、rCBV值顯著增加(P<0.05)，見圖2、表1；而術(shù)后術(shù)側(cè)大腦白質(zhì)灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

A:術(shù)前；B:術(shù)后1周。箭頭所示為血流灌注得到改善。圖2 MMD患者手術(shù)前后各參數(shù)灌注情況(男，30歲，頭痛1周余)

表1 術(shù)側(cè)大腦灰質(zhì)術(shù)前與術(shù)后的灌注參數(shù)比較n=41

表2 術(shù)側(cè)大腦白質(zhì)術(shù)前與術(shù)后的灌注參數(shù)比較 n=41

3 討論

MMD的病因尚不明確。有研究[6]認(rèn)為，該病可能是一種多基因遺傳病，也可能與后天致病性因素有關(guān)，如感染、炎性反應(yīng)等環(huán)境因素。目前內(nèi)科治療使用藥物，但是治療效果不佳；外科治療以顱內(nèi)-外腦血管重建術(shù)為主，目的是增加顱內(nèi)血流，從而改善腦組織缺血情況[7]。臨床上,用于評估MMD患者血管重建前后的血流動力學(xué)方法有數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)、CT血管成像(computerized tomography angiography,CTA)、CTP等，其中DSA是診斷MMD的金標(biāo)準(zhǔn)[8]，可實(shí)時顯影血管。但其作為一種有創(chuàng)性檢查，風(fēng)險較高且價格較貴，患者大多不愿接受,而CTP具有掃描時間短、分辨率高、操作簡單、檢查費(fèi)用低等優(yōu)勢。低劑量CTP已廣泛應(yīng)用于臨床檢查中，用它來評估MMD患者腦血流情況，與有較高輻射的傳統(tǒng)CT灌注成像技術(shù)相比健康危害更小[9-10]。

3.1 血管重建術(shù)可改善術(shù)側(cè)灰質(zhì)灌注情況

本文選取的41例患者手術(shù)前后的參數(shù)經(jīng)計(jì)算可得到灰質(zhì)區(qū)域各腦葉術(shù)前、術(shù)后變化有意義的參數(shù)共有4個，而白質(zhì)中未見參數(shù)明顯變化，此結(jié)果顯示，術(shù)后灰質(zhì)的灌注情況改善較白質(zhì)更好。這可能因?yàn)槟X白質(zhì)主要是由穿支動脈供血，很少有側(cè)支循環(huán)，而灰質(zhì)則具有豐富的側(cè)支循環(huán)[11]。在血管重建術(shù)術(shù)后，灰質(zhì)區(qū)域中受到新生異常側(cè)支循環(huán)影響的正常側(cè)支循環(huán)血流灌注情況迅速恢復(fù)。而白質(zhì)區(qū)域由于自身血供本身較少，MMD對其血流動力學(xué)造成的影響更小，術(shù)后變化不大。提示該手術(shù)可通過重建腦組織的供血通道，使患者局部腦血流情況在近期得到改善，由此降低顱底新生異常擴(kuò)張血管網(wǎng)的負(fù)荷，減少腦出血以及腦缺血的發(fā)生。

3.2 腦葉中額葉、顳葉變化顯著，灌注指標(biāo)中rCBV更敏感

血管重建術(shù)后，MMD患者的血流動力學(xué)發(fā)生改變，CTP定量測量參數(shù)可判斷該變化。CBF、CBV是指單位時間內(nèi)經(jīng)過一定量腦組織血管結(jié)構(gòu)的血流量和血容量。MTT、TTP指的是血流通過ROI區(qū)域峰值時間的達(dá)峰時間和平均時間[12]。MMD血流動力學(xué)在不同時期有不同的表現(xiàn)。當(dāng)MMD頸內(nèi)動脈、大腦前動脈或者大腦中動脈出現(xiàn)狹窄或閉塞時，缺血區(qū)毛細(xì)血管灌注壓下降，該區(qū)域小動脈擴(kuò)張、側(cè)支循環(huán)開放，導(dǎo)致局部CBV增加、TTP和MTT延長，使局部CBF維持穩(wěn)定[13]。當(dāng)缺血區(qū)毛細(xì)血管灌注壓持續(xù)下降，超過血管代償能力，這時腦代謝儲備發(fā)揮作用，腦組織氧攝取分?jǐn)?shù)升高以維持腦組織正常代謝，最后當(dāng)腦代謝調(diào)節(jié)失代償時，則會發(fā)生腦梗死[14-15]。

CBV可很好地反映腦血管調(diào)節(jié)機(jī)制失代償后腦組織缺血的程度，能較好區(qū)分梗塞區(qū)域和非梗塞區(qū)域[16]。本研究結(jié)果表明，41例患者額葉灰質(zhì)和顳葉灰質(zhì)的rCBV在術(shù)前、術(shù)后的變化最為直觀，可將rCBV作為術(shù)后評價血流灌注情況的敏感指標(biāo)。提示血管重建術(shù)增加了額葉和顳葉局部血流速度，額葉灰質(zhì)的rTTP較術(shù)前顯著增加。TTP可反映血液通過側(cè)支循環(huán)的流動情況，原因可能是動脈嚴(yán)重狹窄，額葉缺血嚴(yán)重，導(dǎo)致血管調(diào)節(jié)功能受損。術(shù)后的顳葉rCBF較術(shù)前變化大，與手術(shù)選擇的位置有關(guān)[17]。枕葉中無參數(shù)變化，可能是代償期間枕葉的供血動脈只受到輕微影響，所以手術(shù)對此區(qū)域影響較小。

本研究術(shù)前術(shù)后有意義的參數(shù)只有4個，一方面可能是樣本量較少，或是MMD患者術(shù)前已經(jīng)存在明顯的代償；另一方面，雖然重復(fù)3次，手動勾畫的感興趣區(qū)(ROI)可能存在一定的誤差。在今后的研究中可考慮擴(kuò)大病例數(shù)和增加復(fù)查CTP的次數(shù)。