腦側支循環建立的影像學評估方法研究進展

高慧，謝春明，閆福嶺

(1.東南大學 醫學院，江蘇 南京　210009； 2.東南大學附屬中大醫院，江蘇 南京　210009)

腦側支循環建立的影像學評估方法研究進展

高慧1，謝春明2，閆福嶺2

(1.東南大學 醫學院，江蘇 南京210009； 2.東南大學附屬中大醫院，江蘇 南京210009)

[摘要]本綜述闡述了側支循環的概念及目前的影像學對于腦側支循環的評估，以及其各自的優點及局限性，主要包括數字減影血管造影、磁共振血管成像、動脈自旋標記技術、4D CTA結合全腦容積CTP成像、基于CT血管成像最大密度投射重建成像技術、經顱多普勒超聲、激光散斑成像技術等，從而為臨床上評估腦側支循環建立情況及判斷缺血性腦卒中患者預后提供指導。

[關鍵詞]腦側支循環； 影像學評估； 綜述

隨著社會老齡化的加重，腦卒中的發生率亦迅速上升，腦卒中的早期診治及預后判斷已經成為備受關注的全球公共衛生問題。據世界衛生組織統計，目前人類死亡原因中腦卒中排名第3位，致殘原因中腦卒中排名第1位。我國的腦卒中的年均發病率呈持續增長趨勢，目前統計約為120/10萬，其中缺血性腦血管病約占70%以上，占據主要地位[1]。臨床實驗統計表明，不同缺血性卒中患者的臨床表現和治療效果差異明顯，誠然年齡、血管基礎條件等很多因素會影響腦卒中患者預后，但有研究表明腦缺血后側支循環的建立亦是其中關鍵因素，若腦缺血后側支循環迅速建立，患者神經功能的缺損程度亦會降到最低。目前已經證實，有效側支循環的開放和建立可以穩定梗死區腦血流量、減少梗死灶容積、改善缺血后腦組織損傷、緩解血管再灌注損害、減少梗死后出血、改善預后并降低復發風險等[2- 6]。因此，尋找有效便捷的側支循環建立的評估方法對于預測卒中患者預后有著重大意義。作者將圍繞目前已有的腦側支循環建立的評估方法研究進展進行綜述，尋求有效可靠的腦側支循環評估方法，為臨床上評估缺血性卒中患者預后提供思路。

1腦側支循環的概念

人體的血管在機體需要的時候可以自行建立吻合管，滿足機體血液供應需要，避免功能缺失。腦側支循環的概念即當腦血管局部發生嚴重狹窄或閉塞時，機體形成吻合管起到代償作用，保證狹窄或閉塞血管所供血區域得到基本的血供，避免發生缺血壞死，維持機體正常生理功能。目前主要認為腦側支循環有以下三級：一級側支循環指通過Willis環形成的腦內主要側支循環。Willis環是由大腦前動脈(ACA)、大腦中動脈、大腦后動脈(PCA)及前后交通動脈構成，前后交通動脈分別負責溝通ACA與大腦中動脈以及大腦中動脈與PCA之前的血流供應，為一級側支循環。正常情況下前后交通動脈處在無功能狀態，當機體因各種原因出現一側頸內動脈嚴重狹窄(>70%)或閉塞時，兩側血流動力發生改變，不能維持正常的平衡狀態，并且患側血供不足，為避免發生進一步的腦組織壞死，機體通過調節一級側支循環保證狹窄或閉塞血管供血區域的血流供應，從而避免腦功能缺失。二級側支循環指眼動脈和軟腦膜血管(LMA)負責溝通吻合形成的血流代償。當眼動脈發出之前的頸內動脈段出現嚴重狹窄或閉塞時，一級側支循環無法滿足機體需求時，通過眼動脈可以建立頸內動脈與頸外動脈之間的側支循環、軟腦膜內形成的血管網開放，使狹窄遠端供血區避免梗死；三級側支循環指新生血管，目前形成建立機制尚不明確，是目前研究和探索的關鍵。在腦缺血發生后，三級側支循環通路啟動，新生血管建立，為缺血區提供血液供應，促進神經功能的恢復[7]。

2腦側支循環的評估

2.1數字減影血管造影(DSA)

研究表明腦血管造影是目前評估腦血管最可靠的手段[8]，為金標準。DSA主要原理是X線可以使血管內含碘造影劑顯影，注入到頸內動脈或椎動脈的造影劑隨血液循環流動，從而可以動態清晰地觀察到顱內血管本身的形態或病變，以及病變的性質和范圍。美國介入和治療性神經放射協會/介入放射協會(ASITN/SIR)以血管造影量表為標準將側支循環分為以下5級：0級，缺血部位沒有側支血管顯影；1級，可見缺血部位外圍有緩慢的血流通過，側支血管顯影且持續存在一些充盈缺損；2級，可見缺血部位外圍有快速的血流通過，側支血管顯影且部分缺血部位持續存在充盈缺損；3級，可見缺血部位外圍有緩慢的血流通過，但靜脈晚期相可以觀察到至缺血區完全的血管造影血流；4級，逆行血管造影可見完全且快速的側支血管血流流至整個缺血區。全腦血管造影目前來說對診斷腦血管病有著不可替代的優勢，它可以直觀地測定血管狹窄程度和范圍，觀察側支循環情況，但因其有創性，在臨床上受到一些限制。

2.2磁共振成像

磁共振血管成像(MRA)：有研究[9]通過收集大腦中動脈閉塞患者與健康者的MRA數據來探尋二級側支循環建立的依據。主要觀察患側PCA和ACA與LMA之間建立側支循環的間接征象的出現頻率，即偏利現象(與健側相比，患側的血管相對增粗、分支增多)的出現頻率。并將實驗組與對照組MRA進行比較分析，同時將實驗組PCA、ACA偏利現象與腦梗死大小進行組間比較分析。其數據統計結果表明，可以通過觀察大腦中動脈閉塞患者的MRA病變同側PCA、ACA的偏利現象，間接評價來自PCA、ACA的LMA側支循環狀況，并且MRA所評估的LMA代償狀況與腦梗死面積大小密切相關。因此，MRA可以對一、二級側支循環的情況有良好的提示作用。

2.3動脈自旋標記技術(ASL)

aSL屬于磁共振腦功能成像技術，是一種通過標記自體動脈血的灌注成像技術。圖像主要分析ASL上低灌注、正常灌注、延遲灌注、高灌注區域的異常高信號等，同時在DWI和ASL上分別確定病變范圍，勾勒出病變部位的DWI圖像、ASL局部腦血流量(regionalcerebral blood flow，rCBF)圖像并計算面積大小，兩者對比能夠更好地反映病灶真實情況。有研究[10]表明ASL通過反映腦梗死區的血流灌注情況來側面評估腦血管側支循環建立情況，多相位ASL在這方面比單相位ASL顯示更精確。ASL主要優點是沒有創傷性，使用簡單方便并且可重復性高，目前在臨床研究中應用較多。主要問題是ASL對于評估側支循環建立的精準程度有限，在測量rCBF上亦會存在偏差，主要是因為ASL時間延長效應的影響。

2.44D CTA結合全腦容積CTP成像

陳涓等通過分析34位缺血性腦血管病患者的隨訪全腦動態CTA- CTP成像，數據結果分析顯示4D CTA- CTP技術能夠清楚地顯示腦血管狀況，與DSA的準確程度相當，從而可以更便捷地提高我們對側支循環的認識[11]。CTA- CTP技術可以顯示各個時相的血流狀態，完成全腦動態成像，從而準確觀察腦缺血后顱內血管的血流動力學變化情況。結合動態CTA，提高了判斷腦側支循環的建立能力，4D CTA- CTP成像可以作為評判腦側支循環建立的影像學手段，為腦血管病患者提供準確、全面的影像學數據，從而可以為臨床診療提供可靠依據，并指導臨床個體化治療[12]。

2.5基于CT血管成像(CT Angiography，CTA)最大密度投射重建成像技術(maximal intensity projection reconstructions，MIP)

CTA- MIP通過顱內血管的三維重建圖來評估腦血管情況，時間僅需數分鐘，而且無創、直觀。有研究表明對于急性缺血性腦卒中患者，可通過CTA急診獲得側支循環狀態，間接推斷半暗帶的信息，評估患者預后[13]。CTA- MIP兼顧無創且準確，其應為監測顱內血管的首選方案。

2.6經顱多普勒超聲(TCD)

TCD尚無明確的評判側支循環的標準。有研究[14]以責任血管血流速度變化[平均血流速度(mean peak flow velocity，Vm)增加≥10 cm·s-1]作為提示有側支循環建立的評判標準。如大腦中動脈狹窄或閉塞時，LMA建立吻合支，ACA或PCA分別通過前后交通動脈建立側支循環，從而發揮代償作用。以前交通動脈開放為例，為健側ACA發生代償，TCD表現為健側血管血液流動速度增快，方向不變，而患側A1段血液流動方向逆轉(朝向探頭)；實驗性壓迫健側頸總動脈，可以觀察到患側ACA及大腦中動脈前段的血流減少。患側ACA>健側大腦中動脈或患側PCA>健側大腦中動脈，大腦中動脈Vm>ACA Vm>PCA Vm的生理關系消失。若后交通動脈側支開放：患側PCA的Pl段與基底動脈的血液流動速度有顯著提高；同樣實驗性壓迫對側頸總動脈，可以觀察到PCA Pl段與基底動脈血液流動速度提高的更加明顯。TCD對于Willis環側支血管血流可以清楚看到，但是無法評估遠端的LMA床。TCD監測顱內血管亦具有無創傷、簡單方面、價格低廉等優點，但亦有經顳超聲束傳導不充分影響檢查結果并且易受操作者主觀因素影響。

2.7激光散斑血流成像(laser speckle imaging，LSI)技術

LSI技術時間和空間分辨率高，可以直接清晰地看到成像，相比于其他血流監測手段具有顯著優勢，可以直觀研究腦梗死后血流變化及側支循環形成[15]。LSI需與磁共振成像結合才能探查腦深部血管血流情況，主要受到激光穿透力的限制。閔喆等[15]通過建立大鼠大腦中動脈栓塞(MCAO)模型，利用LSI技術來評估側支循環建立情況。造模成功的大鼠患側大腦中動脈供血區血液流動顯著降低，研究結果顯示造模成功的大鼠患側可逐漸觀察到血液流動增加，從而提示有側支循環建立。因此，LSI系統對于顱內血管血流監測，間接評估側支循環的建立情況，對深入研究腦梗死后血流重建的機制、改善卒中患者預后將發揮重大的臨床作用[16]。

3展望

缺血性腦卒中發生及預后的改善與側支循環的建立密切相關。機體會根據自身情況建立一級側支代償，無需特別干預。如何建立二級及三級側支循環是目前研究的重點，這對于促進缺血性卒中患者的神經功能恢復有著重大意義。有效便捷的側支循環建立的評估，可以為缺血性卒中患者的臨床個體化治療及預后評估提供指導意義。TCD可以快速地對缺血性卒中患者側支循環建立進行初步的評價判斷；DSA作為腦血管檢測的金標準，可用于評估各級側支循環；若有禁忌證或沒有腦血管造影的條件或其他因素影響可以選擇CTA，它能夠評估軟腦膜側支循環建立；MRA對于一級和二級側支循環有很好的提示作用。其他一些檢查暫僅限于科研，尚未投入臨床使用。各項檢查有各自的優缺點，部分對腦側支循環建立的評估仍較間接，其評估方法與腦側支循環之間真正的聯系仍缺乏大規模的實驗研究[17]。

缺血性腦卒中的發生嚴重影響患者生活質量，尤其大面積腦梗死，其占腦梗死的10%～20%，病死率和致殘率很高[18]。腦側支循環的建立對于缺血性卒中患者的腦組織灌注再分布，從而阻止風險皮層區進展為梗死灶[19]。通過本文可以了解各種評估方法的優缺點，合理選擇，實現對側支循環的有效評估，為缺血性腦卒中的個體化治療和預后判斷提供有意義的指導；尋找并建立評估腦側支循環的可靠影像學方法，最終為建立基于影像學的腦梗死后側支循環的評估方法、揭示腦梗死后腦側支循環建立、促進血管重建的生物學機制提供實驗依據。

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[收稿日期]2015- 11- 24[修回日期] 2016- 01- 28

[基金項目]天普基金資助項目(KF201408)

[作者簡介]高慧(1990-),女,江蘇徐州人,在讀碩士研究生。E- mail:gao213093077@163.com

[通信作者]謝春明E- mail:chmxie@163.com

[中圖分類號]R743.33; R445

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671- 6264(2016)03- 0457- 04

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03．037

[引文格式] 高慧,謝春明,閆福嶺.腦側支循環建立的影像學評估方法研究進展[J].東南大學學報:醫學版,2016,35(3):457- 460.

·綜述·