動(dòng)脈硬化性狹窄程度的腦灌注異常改變分析-基于CT灌注和DSA成像

寧清靈，段 陽，楊本強(qiáng)，梁國標(biāo)，裴禹淞，邢登祥，尤紅蕊，齊 妙，苗延巍

頸內(nèi)動(dòng)脈(internal carotid artery,ICA)和椎基底動(dòng)脈(vertebrobasilar artery,VBA)是腦部的核心供血?jiǎng)用}，是顱腦動(dòng)脈粥樣硬化最常見的部位，其發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化性血管狹窄是缺血性腦梗死(ischemic cerebral stroke,ICS)的主要病因之一[1,2]，腦部血流灌注可反映腦部微循環(huán)變化，腦部血流灌注存在著復(fù)雜且周密的自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)并受多種因素影響，如供血?jiǎng)用}狹窄程度、側(cè)支循環(huán)、灌注壓、自身調(diào)節(jié)等，其中血管的狹窄程度是影響腦血流動(dòng)力學(xué)的主要因素[3]。本研究通過DSA和CTP對比研究動(dòng)脈狹窄與腦血流灌注的關(guān)系，建立和完善腦內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變對ICS患者進(jìn)行個(gè)體化治療的指導(dǎo)，為進(jìn)一步相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 分析2016年6月-2018年9月ICS住院患者的影像及臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)癥狀性ICS患者，有不同程度神經(jīng)功能受損表現(xiàn)；(2)所有患者均為慢性起病，由于病情加重來院就診；(3)單側(cè)ICA或VBA硬化狹窄率≥70%，余血管未見異?；颡M窄程度<30%；(4)完善CTP檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)3個(gè)月內(nèi)有顱內(nèi)出血；(2)伴有動(dòng)脈瘤；(3)2 w內(nèi)心肌梗死或嚴(yán)重腦梗死患者；(4)血管嚴(yán)重迂曲、變異或非動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄；(5)合并腦腫瘤。實(shí)驗(yàn)分組：(1)根據(jù)血管狹窄程度分為重度狹窄組和閉塞組；(2)根據(jù)血管部位分為單側(cè)ICA狹窄組和VBA狹窄組；單側(cè)ICA狹窄組共有67例患者納入研究，其中男性58例，年齡46歲～87歲，平均(64.55±7.84)歲；VBA狹窄組共53例患者納入研究，男性41例,年齡32歲～83歲，平均年齡(61.47±9.41)歲；(3)灌注情況分為低灌注組和正常灌注組；(4)根據(jù)是否有側(cè)支循環(huán)形成分為有側(cè)支循環(huán)組和無側(cè)支循環(huán)組。

1.2 方法

1.2.1 CTP影像檢查方法 CTP檢查設(shè)備為GE 64排螺旋CT(GE Discovery CT750 HD，通用電氣公司，美國)，以聽眥線為基線進(jìn)行全腦灌注掃描。首先進(jìn)行CT平掃，排除腦出血后進(jìn)行全腦灌注掃描。灌注掃描使用高壓注射器以5 ml/s經(jīng)肘靜脈注入碘海醇(Omnlpaque，350 mg/L)40 ml及生理鹽水20 ml。掃描參數(shù)如下：管電壓120 kV，管電流250 mA，矩陣512×512，管球旋轉(zhuǎn)時(shí)間≤l s，延遲5 s掃描，動(dòng)態(tài)掃描50 s，獲得420幅圖像，重建層厚為10 mm，獲得14層全腦灌注圖像。

1.2.2 CTP圖像后處理與圖像分析方法 CTP的原始數(shù)據(jù)傳入專用后處理工作站，應(yīng)用NeroPerfusion軟件包(Aquarius i Ntuition Edition Ver.4.4.6，泰銳影像公司，美國)進(jìn)行后處理，由軟件自動(dòng)計(jì)算達(dá)峰時(shí)間(time to peak,TTP)、平均通過時(shí)間(mean transit time,MTT)、腦血流量(cerebral blood flow,CBF)、以及腦血容量(cerebral blood volume,CBV)的全腦灌注圖。兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)放射醫(yī)生對圖像進(jìn)行處理，以雙側(cè)腦灌注參數(shù)比值小于95%為灌注存在差異，于血管狹窄側(cè)選取感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，ROI內(nèi)避免包含主要?jiǎng)用}、腦溝及直徑>2 cm的梗死區(qū)，軟件自動(dòng)產(chǎn)生鏡像對稱的CBF、CBV、MTT、TTP，最后根據(jù)腦CTP灌注參量圖像對腦灌注狀態(tài)進(jìn)行分析評估。根據(jù)雙側(cè)大腦半球灌注參數(shù)比值小于95%定義為灌注有差異，分為低灌注組和正常灌注組；Ⅰ期低灌注：TTP和(或)MTT延長、CBF正常或輕度降低、CBV無異?；蜉p度升高；Ⅱ期低灌注：TTP和MTT延長、CBF降低、CBV無異常或降低[4]。

1.2.3 DSA檢查和分析方法 采用改良的Seldmger’s法在局部麻醉下行股動(dòng)脈穿刺成功后置入5F動(dòng)脈鞘，用5F豬尾巴造影導(dǎo)管、單彎或獵人頭造影導(dǎo)管行全腦血管造影。對造影圖像分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)及靜態(tài)全面分析，對動(dòng)脈粥樣硬化性血管狹窄的測定按北美NASCET標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算[5]。動(dòng)脈硬化狹窄程度分級(jí)：輕度狹窄(0%～49%)；中度狹窄(50%～69%)；重度狹窄(70%～99%)；閉塞(>99%)。根據(jù)Jansen等[6～8]的方法對側(cè)支循環(huán)建立情況進(jìn)行評估，包括前后交通動(dòng)脈開放、眼動(dòng)脈和軟腦膜動(dòng)脈代償以及新生血管網(wǎng)。

2 結(jié) 果

單因素分析發(fā)現(xiàn)單側(cè)ICA狹窄程度、VBA狹窄程度與腦灌注低度正相關(guān)關(guān)系(r=0.249，P=0.042，P=0.025；r=0.381，P=0.005，P=0.007)，單側(cè)ICA狹窄時(shí)側(cè)支循環(huán)建立情況與腦灌注定性分析差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，VBA狹窄時(shí)側(cè)支循環(huán)的建立和腦卒中影響因素之間差異不均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表1～表6)(見圖1、圖2)。

表1 單側(cè)ICA硬化狹窄低灌注組與正常灌注組血管狹窄程度及側(cè)支循環(huán)比較

表2 單側(cè)ICA硬化狹窄低灌注組與正常灌注組一般臨床資料比較

表3 ICA硬化狹窄程度與腦灌注分期等級(jí)相關(guān)性比較

表4 VBA硬化狹窄低灌注組和正常灌注組血管狹窄程度及側(cè)支循環(huán)比較

表5 VBA硬化狹窄低灌注組和正常灌注組一般臨床資料

表6 VBA硬化狹窄程度與腦灌注分期等級(jí)相關(guān)性比較

圖1 單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄對應(yīng)腦灌注異常典型圖例

圖2 VBA重度狹窄對應(yīng)腦灌注異常典型圖例

3 討 論

CT灌注成像(CT perfusion,CTP)技術(shù)的應(yīng)用為腦缺血病變的部位、范圍及血流動(dòng)力學(xué)變化的評估提供了技術(shù)支持[9]，顱腦血管狹窄患者腦內(nèi)血流灌注情況可通過CTP進(jìn)行判定[10,11]。

本研究聚焦單側(cè)ICA硬化狹窄程度對腦血流灌注狀態(tài)影響，二者呈低度正相關(guān)關(guān)系，另外側(cè)支循環(huán)的建立在一定程度上可抵消ICA狹窄帶來的影響。LEE等[3]研究表明腦灌注的主要影響因素為供血?jiǎng)用}狹窄程度、側(cè)支循環(huán)的建立、灌注壓以及腦血流的自身調(diào)節(jié)。單側(cè)ICA硬化狹窄組排除了合并其他血管狹窄病例，便于控制變量而單一分析單側(cè)ICA硬化狹窄患者對大腦灌注的影響。ICA作為腦內(nèi)供血量最大的動(dòng)脈[12～14]，當(dāng)其發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄時(shí)，血流隨之改變，其供血區(qū)域腦組織血流灌注量減少而處于缺血狀態(tài)[15,16]。流行病學(xué)研究顯示ICS的最主要病因?yàn)轱B內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄，而最易發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化的顱內(nèi)動(dòng)脈為ICA[14]。ICA硬化狹窄程度對腦灌注異常分期有影響，二者存在等級(jí)正相關(guān)，與國內(nèi)盧孟蓮[17]研究結(jié)果相一致。腦組織血流動(dòng)力學(xué)存在Bayliss效應(yīng)：通過Bayliss效應(yīng)來維持腦血流正常穩(wěn)定的能力稱為腦循環(huán)儲(chǔ)備力。Powers和Raichle描述血液動(dòng)力學(xué)衰竭3個(gè)階段[18]：第一階段，腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)能夠使血管擴(kuò)張和側(cè)支募集，導(dǎo)致CBV增加以維持CBF和腦氧代謝率，從而抵消MTT和TTP的延長；第二階段，腦循環(huán)儲(chǔ)備力耗竭，通過腦代謝儲(chǔ)備力維持腦氧氣代謝率，CBF逐漸減少和側(cè)支建立開始失??；第三階段，氧氣攝取率代償能力耗竭，腦氧代謝下降，導(dǎo)致細(xì)胞死亡和不可逆的梗死，即此時(shí)MTT、TTP延長,CBF、CBV均降低，隨著血液動(dòng)力學(xué)衰竭，腦血流儲(chǔ)備力逐漸下降。腦血流動(dòng)力學(xué)損傷的程度隨著血流量減少而逐漸加重，隨著血管狹窄程度的增加，腦組織缺血程度不斷增加，所需代償?shù)腃BF也隨之增加，腦血流動(dòng)力學(xué)負(fù)擔(dān)越重。研究結(jié)果表明隨著ICA或VBA狹窄程度增加低腦灌注比例也隨著增加。

椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)(vertebrobasilar artery system,VBAS)血流動(dòng)力學(xué)的改變即腦灌注受多種因素影響，本研究發(fā)現(xiàn)VBA硬化狹窄程度對腦灌注具有相關(guān)性，隨著狹窄程度增加所對應(yīng)腦灌注異常越嚴(yán)重。癥狀性VBA硬化狹窄患者根本的解決方法是恢復(fù)正常血流灌注。雖然后循環(huán)腦梗死發(fā)病率較前循環(huán)低[19]，VBA作為后循環(huán)主要供血?jiǎng)用}，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形態(tài)多變、癥狀重及預(yù)后差等特點(diǎn)[20,21]。VBA狹窄直接影響后循環(huán)的腦血流供應(yīng)，對應(yīng)區(qū)域腦組織呈現(xiàn)低灌注狀態(tài)，如圖2所示。Nakagawa等[22]報(bào)道VBA硬化狹窄與椎基底動(dòng)脈供血不足程度具有高度相關(guān)性。VBA供血不足所致血流動(dòng)力學(xué)改變可在CTP上表現(xiàn)為腦灌注改變，在本研究中以CTP來評估因VBA狹窄所致腦血流動(dòng)力學(xué)改變。從流體力學(xué)上理解，動(dòng)脈發(fā)生狹窄時(shí)其所對應(yīng)的腦組織會(huì)發(fā)生一定程度的血流動(dòng)力學(xué)改變，但是由于動(dòng)脈狹窄程度、側(cè)支循環(huán)及腦儲(chǔ)備力等因素的影響，并非所有血管狹窄者都會(huì)出現(xiàn)低灌注[3]。本研究結(jié)果顯示VBA硬化狹窄程度影響后循環(huán)腦灌注，呈低度等級(jí)正相關(guān)，VBA狹窄程度越大出現(xiàn)腦灌注低下的幾率越大。當(dāng)腦內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變時(shí)，腦內(nèi)動(dòng)靜脈均會(huì)積極代償以減少腦組織損傷，但是隨著血流動(dòng)力學(xué)受損程度及時(shí)間的延長而沒有及時(shí)再灌注，會(huì)造成腦組織慢性、不可逆損傷，甚至梗死[23]。本研究VBA狹窄程度與所對應(yīng)的腦灌注分期和上述研究結(jié)果相一致。

唐健等[24]研究表明，ICA硬化狹窄程度≥70%時(shí)，腦血管將失去代償能力，此時(shí)腦血流供應(yīng)代償主要依靠側(cè)支循環(huán)，當(dāng)出現(xiàn)急性或慢性閉塞的情況下，良好的側(cè)支循環(huán)可通過分流和逆流為受損區(qū)提供足夠的血流量。但是在沒有有效再灌注的情況下臨時(shí)建立的側(cè)支循環(huán)將失去有效性[25]，因此需要及時(shí)的臨床干預(yù)。本研究中有22例ICA重度狹窄患者腦灌注未見異常，雖然ICA存在重度狹窄，但是腦血流灌注未見損傷，表明腦內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)存在良好的代償能力，良好的代償能力包括側(cè)支循環(huán)的建立以及局部腦血管良好的自我調(diào)節(jié)能力，Bisschops[26]等研究表明原發(fā)性側(cè)支循環(huán)通路的存在可以減少腦缺血的發(fā)生。本研究數(shù)據(jù)顯示側(cè)支循環(huán)的建立為腦缺血區(qū)域補(bǔ)充血流，使其維持生理血流狀態(tài)，然而，本研究中低灌注組中也有側(cè)支循環(huán)建立者，但是比例較正常灌注組低，統(tǒng)計(jì)分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),側(cè)支循環(huán)的建立與腦血流灌注存在相關(guān)性。但是VBA狹窄組側(cè)支循環(huán)建立與腦灌注狀態(tài)沒有相關(guān)性，與Bisschops[27]等的研究結(jié)果不一致，他們研究認(rèn)為良好的側(cè)支循環(huán)可以改善后循環(huán)血流狀態(tài)，防治腦梗死復(fù)發(fā)起積極作用；存在的原因是本研究未對顱外或臨時(shí)側(cè)支循環(huán)建立納入研究中，可能引起誤差，研究樣本量較小需要進(jìn)一步增大樣本量研究納入。

本研究是單中心、小樣本量回顧性研究，沒有正常人對照組比較研究。無CTP的定量分析；無腦灌注異常時(shí)各個(gè)階段所對應(yīng)ICA狹窄率的臨界值分析。本研究沒有納入多血管狹窄的樣本，造成病例選擇困難和偏移，尚需要進(jìn)行大樣本量和多因素分析研究。本研究發(fā)現(xiàn)年齡、吸煙史、飲酒史、高血壓病史、糖尿病史、冠心病及高脂血癥兩組之間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？紤]有以下因素存在：(1)研究患者具有個(gè)體血管的差異和病理狀態(tài)后腦部側(cè)支循環(huán)建立問題，可產(chǎn)生偏倚;(2)通過側(cè)支循環(huán)的建立來間接影響腦灌注狀態(tài);(3)不能除外研究樣本量較小以及樣本選擇帶來的偏倚。

總之，單側(cè)ICA及VBA硬化性狹窄程度可以影響腦灌注，呈低度正相關(guān)關(guān)系。ICA狹窄組側(cè)支循環(huán)的建立與腦灌注具有相關(guān)性，側(cè)支循環(huán)的建立在一定程度上可影響腦血流狀態(tài)。