重視腦血流和代謝檢查在缺血性腦血管病診斷治療中的價值

盧 潔

(1.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學科，北京 100053；2.磁共振成像腦信息學北京市重點實驗室，北京 100053)

缺血性腦血管病具有高發(fā)病率、高致殘率及高死亡率，其在我國的發(fā)病率居世界首位，是成人死亡的第一位原因，致殘率高達70%～80%，嚴重危害國民生命與健康，早診斷、早評估缺血性腦血管病，以實現(xiàn)早治療、早康復，降低致殘率和致死率，是當前研究熱點[1]。缺血性腦血管病所致腦血流及代謝異常通常早于形態(tài)學異常，而其惡化、進展與臨床預后密切相關。近年來CT、MRI及PET等影像學技術迅速發(fā)展，可獲取腦血管結構及腦組織血流、代謝等綜合信息，現(xiàn)已成為無創(chuàng)、精準評估缺血性腦血管病的重要手段。了解相關影像學檢查的獨特價值，針對實際情況合理選擇影像學手段、制定個體化治療方案對于臨床至關重要。

1 影像學綜合評估腦血流及代謝狀態(tài)

評估腦血流及代謝主要針對腦血管結構儲備(側支循環(huán))、腦組織血流儲備(小血管、毛細血管)及代謝儲備(葡萄糖代謝、氧代謝)?？赏ㄟ^直接法(血管結構評估)和間接法(灌注功能評估)兩種方式測定顱內外動脈側支循環(huán)開放程度。評估腦血流指標包括腦血流量(cerebral blood flow, CBF)、腦血容量(cerebral blood volume, CBV)、達峰時間(time to peak, TTP)及平均通過時間(mean transit time, MTT)等。腦代謝分為葡萄糖代謝及氧代謝，葡萄糖代謝率(cerebral metabolic rate of glucose, CMRGlc)反映神經(jīng)元代謝活躍程度；腦氧代謝率(cerebral metabolic rate of oxygen, CMRO2)和氧攝取分數(shù)(oxygen extraction fraction, OEF)則為腦氧代謝的重要參數(shù)。

無創(chuàng)評估腦血流及代謝的影像學手段包括經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial Doppler, TCD)、CT、MRI、SPECT和PET等[2]，各有其優(yōu)缺點。TCD可用于床旁檢查，連續(xù)進行多次重復檢測，適用于早期篩查和監(jiān)測療效；CT成像包括平掃CT、CT血管成像(CT angiography, CTA)、CT灌注(CT perfusion, CTP)及氙CT等，成像快速，可為個體化診療急性期患者提供重要影像學依據(jù)。MRI具有分辨率高、無輻射等優(yōu)勢，多序列成像能夠提供腦血流與代謝的多參數(shù)信息。SPECT和PET均可進行腦血流灌注顯像，PET還可獲得全腦或局部CMRGlc測量值，是定量測量CBF及腦代謝的金標準。作為近年新興的分子影像學技術，一體化PET/MR可經(jīng)一次檢查完成MR和PET同步掃描并實現(xiàn)兩種圖像的精準融合，進而獲得相同生理狀態(tài)下腦側支循環(huán)、血流及代謝等綜合信息。

2 CT便捷評估腦血流狀態(tài)

CT是評估缺血性腦血管病血流異常的一線檢查手段，簡單、快速，臨床應用廣泛。CTA可直接顯示W(wǎng)illis環(huán)的交通動脈代償(初級側支循環(huán))、顱內外動脈和軟腦膜動脈代償(次級側支循環(huán))及新生血管形成的側支循環(huán)。由于顱內小血管側支循環(huán)血流速度低、顯影延遲，單期CTA易低估側支循環(huán)開放程度。多期CTA僅需一次注射對比劑而完成3次及以上掃描，實現(xiàn)包括動脈期、靜脈早期及靜脈晚期在內的多期相血管成像，更全面地顯示軟腦膜側支分布范圍[3]。CTP可提供CBF、CBV、TTP及MTT等多種血流灌注參數(shù)，為臨床診療提供客觀的影像學依據(jù)[4-5]?！耙徽臼健盋T檢查方案能夠在15 min內完成CT平掃、CTP、CTA聯(lián)合掃描，獲得腦血流灌注及供血動脈的全面信息。利用人工智能腦灌注分析軟件，可于5～7 min自動生成定量數(shù)據(jù)，準確計算梗死核心和缺血半暗帶體積，提高影像評估效率，助力臨床制定決策，已越來越多地用于建設腦卒中中心的影像單元[6-7]。

3 MRI提供腦血流和代謝多參數(shù)信息

MRI無電離輻射，適用于隨訪觀察；聯(lián)合應用MR血管成像(MR angiography, MRA)、動態(tài)磁敏感對比增強(dynamic susceptibility contrast, DSC)成像、動脈自旋標記(arterial spin labeling, ASL)、血氧水平依賴(blood oxygenation level-dependent, BOLD)成像及OEF序列，可獲得多參數(shù)信息。根據(jù)DSC所示腦灌注信息，可采用動脈遠端逆向血流充盈度間接評估小血管側支開放程度，且評估結果與金標準DSA高度一致，由此實現(xiàn)早期預估臨床預后，并建立腦血管病影像學分期標準，有助于臨床篩查高?；颊遊8-9]。ASL是無創(chuàng)、無需對比劑的腦灌注成像方法，不僅能評價腦血流灌注，還可顯示因血流速度減緩、到達時間延遲所致的動脈通過偽影，進而反映側支循環(huán)代償狀態(tài)[10-11]。血管選擇性ASL可顯示特定供血區(qū)血流灌注分布情況，且與DSA結果具有良好一致性[12]?；贏SL的4D-MRA時間和空間分辨率高，能實現(xiàn)血管特異性可視化、真實反映自然生理血流動力學狀況，顯示外周動脈效果相比時間飛躍法(time of flight, TOF)-MRA更好[13]。BOLD可根據(jù)氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的磁化矢量的差異間接測量腦活動，且測量結果與負荷試驗結果顯著相關[14]。OEF指血液流經(jīng)毛細血管床后被組織攝取氧的百分比，可在個體水平定量人腦組織氧利用率與氧傳遞率的比值，從而直接反映腦組織能量代謝活躍程度，揭示腦功能活動的氧分子代謝機制，故OEF序列成像可用于定量評估腦氧代謝水平[15]。YIN等[16]研發(fā)的OEF動態(tài)成像新序列能夠顯著提高采集時間分辨率，可利用腦氧代謝改變監(jiān)測腦功能變化；且正常人腦灰質OEF信號較BOLD信號更強，對實現(xiàn)精準個體化分析具有重要價值，對理解腦梗死患者功能重塑具有重要意義。

4 SPECT和PET精準評價腦血流及代謝

SPECT和PET均可進行腦血流灌注顯像。SPECT腦血流灌注顯像所用脂溶性顯像劑分子量小、不帶電荷，如99Tcm-乙基半胱氨酸二聚體(ethyl cysteinate dimer, ECD)、99Tcm-六甲基丙二基胺肟(hexamethylpropyleneamine oxime, HMPAO)，經(jīng)靜脈注射后可穿透完整的血腦屏障進入腦細胞內，經(jīng)酶水解或構型轉化轉變?yōu)樗苄曰驇щ姾傻幕衔铮荒芊聪驍U散出血腦屏障而滯留于腦細胞內。腦血流灌注與腦功能狀態(tài)密切相關，顯像劑進入腦細胞的數(shù)量與CBF呈正相關，也與局部腦功能狀態(tài)呈正相關。PET腦血流灌注顯像可獲得CBF的定量值，主要示蹤劑有15O-H2O、13N-NH3及11C-CO等。15O-H2O PET是定量腦血流及氧代謝的金標準，結合腦組織時間-放射性曲線、血漿時間-放射性曲線及血流動力學擬合模型，可獲得CBF、CBV、OEF、CMRO2和CMRGlc的定量信息；但15O-H2O示蹤劑半衰期短(122 s)，限制了其臨床應用。采用半衰期較長的18F-FDG檢測CBF，發(fā)現(xiàn)15O-H2O與18F-FDG結果顯著相關[17]。由于以上模型均需通過連續(xù)動脈采血獲得動脈輸入函數(shù)(arterial input function, AIF)進行擬合計算，患者耐受性較差；以人工智能方法自動擬合AIF曲線有望替代動脈采血法[18]。此外，圖像衍生AIF可將PET圖像與異機獲取的CTA或MRA圖像相融合，定位頸內動脈后設定ROI，提取動脈管腔內部的放射性計數(shù)，從而替代傳統(tǒng)AIF計算CBF及CMRGlc；但異機來源的CT、MRI和PET可能導致圖像配準誤差，使定量分析結果準確性下降。

5 一體化PET/MR為腦血流及腦代謝評估帶來新機遇

近年來，一體化PET/MR已逐漸用于臨床，可經(jīng)一次掃描同步完成MR和PET成像并實現(xiàn)兩種圖像的精準融合，獲得相同生理狀態(tài)下的腦側支循環(huán)、血流及代謝信息，以精準評價腦血管儲備功能，具有重要臨床潛力?，F(xiàn)有國內外應用一體化PET/MR探討腦血管病血流及腦代謝，主要以定量算法針對小樣本臨床病例或進行動物實驗探討其臨床可行性，雖然為數(shù)尚少，但結果顯示其能準確評價外科治療前后慢性缺血性腦血管病患者腦血流、代謝改變，對臨床篩選高危患者和評價預后具有重要價值[19-21]。隨著相關基礎研究和臨床應用的逐漸深入，未來一體化PET/MR有望成為精準定量腦血管病血流及腦代謝的有力手段。

綜上，重視CT、MRI、SPECT和PET的臨床應用，制定評估腦血管病腦血流及代謝異常的影像學方案，可為揭示腦血管病微循環(huán)狀態(tài)演變的病理生理機制、評估患者風險分層提供客觀依據(jù)，為臨床診療提供重要支撐，有助于早期預警、個體化精準診療缺血性腦血管病及改善患者預后。