三維偽連續(xù)及血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)預(yù)測頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)后腦過度灌注

劉 穎，徐慧敏，霍 然，王 箏，王 濤，袁慧書*

(1.北京大學(xué)第三醫(yī)院放射科，2.神經(jīng)外科，北京 100191)

頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)(carotid endarterectomy， CEA)通過去除斑塊改善頸動(dòng)脈狹窄而恢復(fù)血流[1]，若術(shù)前腦組織灌注明顯減低、側(cè)支循環(huán)差，則術(shù)后有發(fā)生腦過度灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome， CHS)的風(fēng)險(xiǎn)[2]。三維偽連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記(three dimensional-pseudocontinuous arterial spin labeling， 3D-pcASL)技術(shù)可測定腦血流量(cerebral blood flow， CBF)[3]?；?D-pcASL衍生的血管選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(territorial arterial spin labeling， tASL)可通過標(biāo)記單支血管得到不同供血?jiǎng)用}的灌注圖[4]，其評估側(cè)支循環(huán)代償程度與數(shù)字減影血管造影的一致性較好[5]。3D-pcASL及tASL技術(shù)可通過一次掃描定量測量腦血流量，并分析顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)，預(yù)測術(shù)后出現(xiàn)過度灌注的風(fēng)險(xiǎn)。本研究評價(jià)3D-pcASL及tASL技術(shù)預(yù)測CEA后發(fā)生腦過度灌注的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2018年1月—2019年12月29例于北京大學(xué)第三醫(yī)院經(jīng)CEA治療的頸動(dòng)脈重度狹窄患者，男26例，女3例，年齡45～78歲，平均(65.0±6.3)歲；均經(jīng)頸動(dòng)脈CT血管造影(CT angiography， CTA)診斷為單側(cè)或雙側(cè)頸總動(dòng)脈及頸內(nèi)動(dòng)脈(internal carotid artery， ICA)起始段重度狹窄，其中24例術(shù)前有休克及短暫性腦缺血發(fā)作病史；術(shù)側(cè)動(dòng)脈平均狹窄程度為(87.53±10.44)%，對側(cè)平均狹窄程度為(47.43±31.08)%。排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往接受CEA或頸動(dòng)脈支架成形術(shù)；②近1個(gè)月新發(fā)腦梗死；③存在MR檢查禁忌證。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750 3.0T MR掃描儀，配備8通道頭部線圈。囑患者仰臥，行3D-pcASL及tASL檢查，掃描參數(shù)：3D-pcASL，TR 4 632 ms，TE 10.5 ms，層厚4 mm，層間距0，體素2 mm×2 mm×4 mm，標(biāo)記后延遲(post-labeling delay， PLD)時(shí)間為2.0 s，掃描覆蓋全腦，掃描時(shí)間3 min 24 s；tASL，參數(shù)同前，采用超選擇性ASL技術(shù)標(biāo)記雙側(cè)ICA，掃描時(shí)間2 min 53 s；采用血管編碼ASL技術(shù)標(biāo)記椎基底動(dòng)脈，掃描時(shí)間1 min 40 s。

1.3 圖像分析 采用GE AW 4.6工作站處理3D-pcASL數(shù)據(jù)，以Functool軟件獲得CBF圖。由1名具有2年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師于連續(xù)3個(gè)層面勾畫術(shù)側(cè)大腦中動(dòng)脈供血區(qū)ROI，采用軸對稱方式將ROI投射至對側(cè)大腦半球，計(jì)算3層CBF平均值。采用3D Slicer(https://www.slicer.org/)平臺處理tASL數(shù)據(jù)，分割雙側(cè)ICA及椎基底動(dòng)脈供血區(qū)，計(jì)算體積數(shù)據(jù)，包括手術(shù)前后術(shù)側(cè)CBF差值比(difference ratio， DR)，DRCBF=(術(shù)后CBF-術(shù)前CBF)/術(shù)前CBF；手術(shù)前后顱內(nèi)總灌注體積(perfusion volume， PV)，PV總=術(shù)側(cè)ICA的PV(PV術(shù)側(cè)ICA)+對側(cè)ICA的PV(PV對側(cè)ICA)+椎基底動(dòng)脈PV(PV椎)。根據(jù)DRCBF結(jié)果分為過度灌注組(DRCBF≥100%，n=6)和無過度灌注組(DRCBF<100%，n=23)[2]。CEA術(shù)后由1名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)外科醫(yī)師參照文獻(xiàn)[6]標(biāo)準(zhǔn)診斷CHS。由1名放射科副主任醫(yī)師對圖像分析結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示計(jì)量資料，采用配對樣本t檢驗(yàn)比較手術(shù)前、后術(shù)側(cè)CBF值(CBF術(shù)側(cè))、PV總、PV術(shù)側(cè)ICA及PV對側(cè)ICA的差異；采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較2組術(shù)前CBF術(shù)側(cè)、PV總、PV術(shù)側(cè)ICA及PV對側(cè)ICA的差異。以單因素分析評價(jià)術(shù)前CBF術(shù)側(cè)、PV總及PV術(shù)側(cè)ICA參數(shù)與CEA后腦過度灌注的相關(guān)性。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，計(jì)算曲線下面積(area under the curve， AUC)，分析術(shù)前CBF術(shù)側(cè)及PV總預(yù)測術(shù)后發(fā)生過度灌注的效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 ASL參數(shù) CEA術(shù)前，過度灌注組CBF術(shù)側(cè)明顯低于無過度灌注組，PV總明顯小于無過度灌注組(P均<0.05)，見圖1及表1。CEA術(shù)后，2組CBF術(shù)側(cè)均較前增加，PV術(shù)側(cè)ICA升高，PV對側(cè)ICA下降(P均<0.05)；術(shù)后PV總較術(shù)前略有升高，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表1 2組頸動(dòng)脈重度狹窄患者CEA術(shù)前ASL參數(shù)比較(±s)

表1 2組頸動(dòng)脈重度狹窄患者CEA術(shù)前ASL參數(shù)比較(±s)

組別CBF術(shù)側(cè)[ml/(min·100 g)]PV總(cm3)PV術(shù)側(cè)ICA(cm3)PV對側(cè)ICA(cm3)過度灌注組(n=6)25.95±4.76 845.19±292.1988.46±112.26379.09±251.83無過度灌注組(n=23)45.47±10.141 135.09±214.04256.23±174.57509.85±176.97Z值-3.284-2.154-1.727-1.400P值0.0010.0310.0840.162

表2 29例頸動(dòng)脈重度狹窄患者CEA前后ASL參數(shù)比較(n=29，±s)

表2 29例頸動(dòng)脈重度狹窄患者CEA前后ASL參數(shù)比較(n=29，±s)

CEACBF術(shù)側(cè)[ml/(min·100 g)]PV總(cm3)PV術(shù)側(cè)ICA(cm3)PV對側(cè)ICA(cm3)術(shù)前41.44 ± 12.231 075.11±255.98221.52±176.00482.79±197.07術(shù)后56.05 ± 15.081 148.47±187.28421.51±91.11428.61±157.91t值-3.730-1.999-6.2333.136P值0.0010.055<0.0010.004

圖1 患者男，66歲，右側(cè)ICA重度狹窄，過度灌注組，CEA術(shù)后1天出現(xiàn)頭痛、嘔血及難以控制的高血壓 A.術(shù)前CTA示ICA重度狹窄(箭)； B.術(shù)前tASL圖示PV總減??； C.術(shù)前3D-pcASL圖示右側(cè)ICA供血區(qū)灌注明顯減低； D.術(shù)后CTA示ICA通暢(箭)； E.術(shù)后tASL圖示PV總明顯增加； F.術(shù)后3D-pcASL圖示右側(cè)ICA供血區(qū)CBF較前明顯升高，術(shù)側(cè)DRCBF=2.20 (RICA：右側(cè)ICA；VBA：椎基底動(dòng)脈；LICA：左側(cè)ICA)

2.2 預(yù)測效能 根據(jù)術(shù)前CBF術(shù)側(cè)預(yù)測術(shù)后發(fā)生過度灌注的AUC為0.942，當(dāng)截?cái)嘀禐?4.58 ml/(min·100 g)時(shí)，敏感度和特異度分別為87.00%和100%(圖2)；PV總預(yù)測術(shù)后發(fā)生過度灌注的AUC為0.790，當(dāng)截?cái)嘀禐?84.76 cm3時(shí)，敏感度和特異度分別為87.00%和83.33%(圖2)。

圖2 ASL參數(shù)預(yù)測術(shù)后發(fā)生過度灌注的ROC曲線

2.3 CHS 過度灌注組2例出現(xiàn)頭痛、嘔血等癥狀，收縮壓均>170 mmHg，DRCBF分別為172%和220%，診斷為CHS。采用ASL評估過度灌注診斷CHS的敏感度為100.00%，特異度為85.19%，陽性預(yù)測值為33.33%，陰性預(yù)測值為100.00%。

3 討論

3.1 3D-pcASL及tASL的優(yōu)勢 3D-pcASL以動(dòng)脈中的水分子作為內(nèi)源性示蹤劑，因其無創(chuàng)，更適用于術(shù)后評估療效及隨訪[7]。利用ASL可分析整個(gè)大腦的灌注情況，但無法準(zhǔn)確判斷前、后循環(huán)血供異常及有無代償?shù)?。tASL技術(shù)可標(biāo)記單支血管，顯示供血血管遠(yuǎn)端灌注[8]，但成像及后處理技術(shù)較為復(fù)雜，尚未在臨床廣泛應(yīng)用。HELLE等[9]采用tASL監(jiān)測手術(shù)前后腦血流灌注范圍及CBF改變，發(fā)現(xiàn)相比單純依靠狹窄程度變化，tASL評估手術(shù)效果及患者預(yù)后更為可靠。van LAAR等[10]采用tASL技術(shù)觀察單側(cè)ICA閉塞患者，發(fā)現(xiàn)閉塞側(cè)大腦中動(dòng)脈灌注區(qū)域主要由基底動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)血流供應(yīng)，大腦前動(dòng)脈主要依賴對側(cè)ICA側(cè)支血流，即頸動(dòng)脈狹窄引起血流下降時(shí)，同側(cè)大腦中動(dòng)脈不一定由對側(cè)大腦中動(dòng)脈供血，再度提示僅測量腦血流灌注無法真實(shí)反映病變處血供情況。本研究采用3D-pcASL整體分析腦血流灌注，以tASL評價(jià)單支血管，判斷CEA手術(shù)后腦血流灌注變化。

3.2 CEA術(shù)后灌注變化 頸動(dòng)脈重度狹窄導(dǎo)致血管橫截面積減少，單位時(shí)間內(nèi)通過血流量降低，腦血流灌注減少。CEA可去除斑塊并恢復(fù)血流[11]。本組29例CEA術(shù)后CBF術(shù)側(cè)均較術(shù)前增加，術(shù)側(cè)灌注獲得一定程度改善。本研究基于tASL測量兩側(cè)ICA供血區(qū)PV，狹窄重的一側(cè)PV低于對側(cè)，原因在于頸動(dòng)脈狹窄導(dǎo)致PV下降；狹窄解除后，術(shù)側(cè)PV有所提升，與術(shù)前有明顯差異，PV總體積輕度升高，而PV對側(cè)ICA下降，可能因本研究觀察對象多為慢性頸動(dòng)脈狹窄患者，術(shù)側(cè)狹窄程度較重，長期缺血后對側(cè)代償供血，灌注范圍大于原支配范圍，術(shù)后供血情況改變，原本因低灌注而接受對側(cè)代償部分獲得改善，致對側(cè)PV下降。上述結(jié)果提示，ASL僅能得到大腦供血區(qū)CBF變化，無法直觀發(fā)現(xiàn)PV改變及單支血管供血改變，而tASL可更直觀展示CEA術(shù)后供血情況變化，利于評價(jià)手術(shù)效果[12]。

3.3 CEA術(shù)后并發(fā)癥 CHS指CEA術(shù)后腦血流過度灌注，臨床表現(xiàn)為頭痛、局灶神經(jīng)功能缺失，嚴(yán)重者可出現(xiàn)癲癇發(fā)作及顱內(nèi)出血等。既往研究[13]發(fā)現(xiàn)，灌注CBF倍增時(shí)，發(fā)生CHS的風(fēng)險(xiǎn)為16%～30%。本研究中6例患者術(shù)后出現(xiàn)過度灌注，其中2例(2/6，33.33%)診斷為CHS，均為過度灌注組患者；無過度灌注組未見CHS，反映CEA術(shù)后出現(xiàn)過度灌注提示患者有發(fā)生CHS的風(fēng)險(xiǎn)。本研究過度灌注組術(shù)前CBF術(shù)側(cè)、PV總均低于無過度灌注組，可能因其腦血管儲備能力受損、血管負(fù)反饋調(diào)節(jié)能力差，血管收縮不良，經(jīng)CEA迅速恢復(fù)腦供血后，更易出現(xiàn)過度灌注。tASL不僅可觀察血管供血分布，還能獲得PV參數(shù)值，評估過度灌注情況更為直觀、便捷。本研究ROC曲線分析顯示，術(shù)前CBF術(shù)側(cè)低于34.58 ml/(min?100 g)或PV總<984.76 mm3時(shí)，術(shù)后發(fā)生過度灌注的可能性大，以術(shù)前CBF術(shù)側(cè)的敏感度和特異度更高。

總之，3D-pcASL和tASL技術(shù)可無創(chuàng)評價(jià)CEA后CBF變化，并觀察單支供血?jiǎng)用}供血區(qū)域狀況，以術(shù)前CBF、PV總預(yù)測術(shù)后發(fā)生過度灌注的效能較高。本研究的主要不足：①樣本量少，且組間分布不均衡；②手動(dòng)勾畫大腦中動(dòng)脈供血區(qū)ROI，存在選擇誤差。