術前預測腦高灌注綜合征的影像研究進展

蘭怡娜，婁昕

動脈粥樣硬化導致的頸動脈狹窄是急性腦卒中的常見原因[1]。頸動脈支架植入術(carotid artery stenting，CAS)和頸動脈內膜剝脫術(carotid endarterectomy，CEA)是治療頸動脈狹窄常見的手術方式，可有效預防患者腦梗死的發生[2-3]。但是術后會發生少見但致死率極高的并發癥，即高灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome，CHS)。Sundt等[4]在1975年首次提出了CEA術后CHS的概念，之后隨著CAS技術的興起，在CAS術后也出現了CHS。經過對CHS的一系列經驗總結，大多數學者認為術后滿足以下幾點就可以診斷為CHS：(1)臨床特征主要包括新發的單側頭痛、癲癇、意識不清；(2)影像特征包括急性的腦水腫和腦出血并且沒有新發的梗死灶；(3)術后腦血流量(cerebral blood flow，CBF)較術前增加≥100%[5-8]。對于CHS的發病機制目前國內外學者主要持有兩種觀點：(1)頸內動脈重度狹窄導致患側大腦半球處于低灌注狀態，從而使腦內小動脈極度擴張；(2)由于腦血管調節能力受損，對術后急劇升高的CBF無法進行有效調節[9]。CHS若不及時治療，會導致嚴重的腦水腫、顱內出血，最終導致死亡。雖然我們對CHS有了比較全面的認識，但是如果可以提前預測CHS，對患者治療方案的選擇以及術后管理都有積極的意義。既往通過對CHS患者的分析發現，發生CHS的危險因素有同側頸內動脈重度狹窄、對側頸內動脈狹窄、圍手術期高血壓、側支循環形成不充分以及腦卒中史等[5]。雖然我們了解了CHS的危險因素，但要準確定量預防CHS還需要一些輔助方法。隨著影像技術的進步，對于CHS的研究更加深入，不僅能做到術前定性預測，還可以更加準確地進行定量預測。本文主要通過對MRI、數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、放射性核素成像、經顱多普勒超聲(transcranial doppler，TCD)、CT灌注成像(comp uted temography perfusion，CTP)等影像方法預測CHS的新技術進行綜述。

1 MRI新技術

MRI常規技術可進行術后評估，例如通過擴散加權成像判斷術后梗死面積是否縮小，磁敏感加權成像判斷術后是否發生了出血性轉化，但是在術前預測方面存在局限性[10]。然而隨著MRI新技術的發展，不僅可以進行術后手術效果的評估，還可以對術后易發生CHS的患者進行術前預測。MRI預測CHS的新技術主要有動態磁敏感灌注加權成像(dynamic susceptibility contrast perfusion-weighted imaging，DSC-PWI)、液體衰減反轉恢復(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR)序列、供血區動脈自旋標記(territorial arterial spin labeling，TASL)技術、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)。

1.1 動態磁敏感灌注加權成像

DSC是基于靜脈快速團注順磁性對比增強劑(Gd-DTPA)后縮短周圍組織T2*信號，得到時間-信號強度曲線，通過觀察時間信號曲線的變化可得到腦血容量(cerebral blood volume，CBV)[11-12]。當患者顱內小動脈極度擴張失去正常的血管收縮功能時CBV升高，從而可通過升高的CBV來預測CHS的發生。Fukuda等[13]對70例單側頸內動脈重度狹窄患者進行分析發現，術后CBF較術前增加≥100%的15例患者中，7例患者可見術前CBV升高，術前CBV正常時CEA術后無CHS發生，通過回歸性分析發現術前升高的CBV是CEA術后患者發生CHS的獨立預測因素。

1.2 FLAIR序列

FLAIR序列血管高信號征(FLAIR vascularhyperintensity，FVH)是指在橫斷面FLAIR T2WI圖像上，腦表面匍匐的線狀高信號，最常發生在外側裂，通常代表側支血流或緩慢的前向血流[14-15]。有研究表明，同時有一級和二級側支形成的患者比只有一級側支循環形成的患者血流動力學受損更嚴重[16-17]，所以FVH可代表相應區域腦血管的自動調節能力受損。Wan等[18]納入16例單側頸內動脈或大腦中動脈重度狹窄的CAS患者，經研究發現6例患者的7個供血區可見FVH，術后4個供血區CBF增加≥50%；另外10例患者術前未發現FVH，術后CBF增加都未超過50%，有FVH高信號的患者比沒有FVH高信號的患者術后發生CHS的風險更高，其中靈敏度可達100%、特異度為80%。

1.3 供血區動脈自旋標記

TASL也稱血管標記動脈自旋標記(vesselencoded arterial spin labeling，VE-ASL)，是以ASL原理為基礎，對單根頸內動脈或椎動脈進行標記，進而得到靶血管供血區域的灌注體積(perfusion volume，PV)[19]。之前有研究表明術前患側的頸內動脈PV明顯小于對側，但是術后患側PV增加，對側PV降低，從而使兩側大腦半球PV處于相對平衡的狀態[20]。術前減少的腦血管反應性(cerebrovascural reactivity，CVR)會導致術后CHS的發生，但是并不是所有患者術后都會發生CHS。因此，Yamamoto等[21]推測術后增加的頸內動脈血流重新分布障礙或許是引起CHS的重要原因。從而對32例CEA和CAS患者通過TASL測量頸內動脈PV發現，術前PV減低時比術前PV正常時術后CBF以及PV上升更明顯；并且在術前PV減低時，術后兩側大腦半球PV增加不平衡時更容易發生CHS，然而對于這種增加不平衡容易導致CHS的病理生理學機制目前還不清楚。

1.4 磁共振血管成像

三維時間飛躍法基于流入增強效應，通過反復激勵靜止組織與流動組織的飽和效應差異凸顯動脈，當觀察到血流信號強度降低時可代表腦血流動力學受損[22]。Kuroda等[23]通過三維時間飛躍法MRA (3D time of flight MRA，3D-TOFMRA)觀察81例單側頸內動脈重度狹窄患者的腦血流變化，發現降低的大腦中動脈信號強度可以預測CHS，靈敏度為100%，特異度為63%，陽性預測值為28%，陰性預測值為100%。原因可能是降低的信號強度代表了受損的血流動力學。此外，Andereggen等[24]通過定量磁共振血管成像(Quantitative MRA)，定量評估了25例CEA患者頸內動脈以及大腦中動脈的血流速度，發現頸內動脈以及大腦中動脈的血流速度在CEA之后顯著增加，CHS患者的血流速度明顯高于沒有CHS患者的血流速度，并且頸內動脈和大腦中動脈術前和術后的流速差異越明顯患者越容易發生CHS。

在預測CHS的MRI新技術中，DSC需要注射外源性對比劑，對比劑的使用會增加檢查費用，腎功能損害者也無法進行檢查。TASL、MRA、FLAIR無需注射外源性對比劑，但在便捷度方面MRA和FLAIR更具有優勢，兩者都可以通過直接觀察圖像來進行術前預測，而TASL則需要專人進行圖像后處理之后獲得數據結果來進行預測。在準確度方面，FLAIR序列具有較其他檢查技術更高的靈敏度和特異度，越來越成為當前學者的研究熱點。

2 經顱多普勒超聲

T C D 通過探測顱內血管流速變化來預測CHS，術后急劇升高的血流速度會導致CHS的發生，并且和術后的血壓升高幅度密切相關[25]。Kablak-Ziembicka等[26]首先通過測量治療側和對側大腦中動脈收縮期峰值流速(peak systolic velocities，PSV)并計算收縮期峰值流速比(PSV ratios，PSVR=PSV術后/PSV術前)，發現CAS治療側及對側PSVR＞2.4以及CAS術后對側大腦中動脈PSV增高是預測腦再灌注損傷的獨立危險因素。隨后，Iwata等[27]分析了64例CEA患者，通過回歸性分析發現大腦中動脈的平均血流速度是術前預測CHS的重要指標，50 cm/s是最佳預測值，靈敏度為77.8%，特異度為87.2%。之后，Lai等[28]又測量了術前和術后30 min大腦中動脈血流速度和血壓并計算得到大腦中動脈血流速度比(velocity ratio，VR=V術后/V術前)和血壓比(blood pressure ratio，BPR=BP術后/BP術前)，從而得到流速血壓指數(velocity BP index，VBI=BPR×VR)。通過評估發現CHS患者VBI比非CHS患者升高更明顯，并且臨界值為2.0時可以很好地預測CHS，靈敏度為83.3%，特異度為98.3%，可見當血流速度和血壓結合時對預測CHS會有更高的靈敏度和特異度。TCD無創、簡單易行、價廉，結合血壓預測CHS時還有很高的靈敏度和特異度，對臨床診療有一定的應用價值。

3 CT灌注成像

CTP通過定量測量CBV、CBF、平均通過時間(mean transit time，MTT)以及達峰時間(time to peak，TTP)來預測CHS[29]，當MTT明顯延長、CBV增加、CBF降低時，表明腦血管自動調節機制遭到了破壞，TTP的延長代表了側支的形成。但是側支形成過度又會造成血流動力學的損害，所以TTP的過度延長也是發生CHS的危險因素之一[16-17]。Tseng等[30]連續納入55例有癥狀的經過CAS治療的頸椎頸動脈重度狹窄患者，發現當患者MTT與對側MTT的差值，即d MTT＞3 s時患者容易發生CHS；此外，CHS患者的rCBV(患側CBV/對側CBV)比非CHS患者延長。Chang等[31]通過分析54例經過CAS治療的重度頸內動脈狹窄患者，發現rCBV指數[(患側rCBV-對側rCBV)/對側rCBV]＞0.15、rTTP指數[(患側rTTP-對側rTTP)/對側rTTP]＞0.22可以獨立預測CHS。Yoshie等[32]研究了113例CAS患者中9例CHS患者，發現靜息態MTT和注射乙酰唑胺后的MTT是獨立預測CHS的危險因素。并且靜息態MTT的臨界值為4.85 s，靈敏度為77.8%，特異度為90.4%；注射乙酰唑胺后MTT的臨界值為4.87 s，靈敏度為88.9%，特異度為83.7%，所以靜息態MTT可以更精確地預測CHS。CTP成像操作方便，掃描時間短，是急診患者的首選。

4 放射性核素成像

4.1 單光子發射計算機斷層掃描

單光子發射計算機斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)是借助于單光子核素標記藥物來定量測量CBF和CVR的功能性顯像[33]，術前CVR以及CBF的降低提示腦血管自身調節機制遭到破壞和血流動力學的損害，從而易導致術后CHS的發生。Hosoda等[34]通過SPECT觀察到術后第一天CVR減低(CVR＜12%)的腦血流量增加比CVR正常(CVR≥12%)的增加更為顯著；同時，術后第一天，當CVR減低時頸內動脈流速的增加和CBF的增加有顯著的相關性，CVR正常時無相關性，并且當CVR減低時頸內動脈流速增高可導致發生CHS的閾值為330 ml/min。Ogasawara等[35]納入了51例手術側頸內動脈重度狹窄的患者，發現術前降低的CVR是術后發生CHS的獨立預測因素。Sato等[36]通過測量單側頸內動脈狹窄的112例患者的中樞苯二氮卓結合受體的潛能(central benzodiazepine receptor binding potential，CBRBP)和CBF發現，術前較高的CBRBP/CBF是CEA術后發生CHS的獨立預測因素。Suga等[37]通過觀察12例CEA術后發生CHS的患者發現，術前減低的CRV和術中產生的活性氧與術后CHS的發生密切相關。

4.2 正電子發射計算機斷層顯像

正電子發射計算機斷層顯像(positron emission tomography，PET)利用放射性核素示蹤技術可以進行CBF、CBV和氧攝取分數(oxygen extraction fraction，OEF)的測定[38]。術前CBV和OEF同時升高可代表腦血管的擴張和自動調節能力遭到破壞，易導致CHS的發生[39]。Kaku等[40]通過觀察34例moyamoya病患者術前以及搭橋術后腦灌注和代謝情況，發現在PET術前的相關參數中OEF是有癥狀CHS患者唯一的獨立預測因素，但是有癥狀CHS患者術前有更高的CBV。

雖然SPECT、PET預測CHS的臨床應用較早，但是因檢查費用昂貴、操作復雜并且存在輻射安全問題，在實際臨床工作中受到限制。

5 數字減影血管造影

數字減影血管造影(d i g i t a l s u b t r a c t i o n angiography，DSA)和彩色編碼數字減影血管造影(color-coded DSA，CDSA)可通過大腦循環時間(cerebral circulation time，CCT)，即腦動靜脈循環時間來預測CHS[41]。當術前CCT的延長代表了CBF降低以及腦血管反應性遭到破壞，從而導致大腦循環的嚴重受損，同時當術后CCT縮短或者和術前相比變化較大時表明了CBF急劇上升，這時對于受損的腦血管自動調節機制來說更容易發生CHS。Narita等[42]通過納入136例CAS患者首先發現當△CCT(術前的CCT減去術后的CCT)變化較大者容易發生CHS，△CCT＞2.7 s時可預測CHS，靈敏度為100%，特異度為99%。隨后Lin等[43]納入了49例單側頸動脈重度狹窄的患者，發現術前CCT延長會導致術后CHS的發生，術前延長的CCT最佳預測CHS的時間是7.1 s，靈敏度為67%，特異度為61%。最近，Yamauchi等[44]又通過彩色編碼DSA測量33例CAS或血管成形術患者的CCT，發現治療前CCT延長，以及△CCT (術前的CCT減去術后的CCT)變化較大者都容易發生CHS。術前延長的CCT最佳預測CHS的時間是8 s，靈敏度為100%，特異度為69%；△CCT的最佳預測時間是3.2 s，靈敏度為75%，特異度為100%。通過CCT預測CHS有較高的靈敏度以及特異度，但是DSA屬于有創性檢查并且輻射劑量較高。

綜上所述，可以通過多種影像學方法預測CHS。MRI新技術中可通過DSC-PWI、FLAIR、TASL、MRA預測術后發生CHS的危險，其中FLAIR 序列的FVH無需注射外源性對比劑、便捷、具有較高的靈敏度和特異度，應作為MRI新技術術后預測CHS的首選。此外，TCD無創、簡單易行、價廉，結合血壓預測CHS時還有很高的靈敏度和特異度，也是預測CHS的有利選擇。CTP成像時間短，掃描速度快，雖然有輻射并需注射外源性對比劑，但對于急性腦卒中患者預測CHS更有優勢。SPECT、PET因檢查費用昂貴、操作復雜并且存在輻射安全問題，在實際臨床工作中受到限制。DSA雖可通過術前測量CCT來預測CHS，但是DSA屬于有創性檢查，并且輻射劑量較高，不作為預測CHS的首選檢查。