劉瑋,盧爍,劉尊敬
腦側(cè)支循環(huán)的建立對(duì)于缺血性卒中的預(yù)后至關(guān)重要,近年研究發(fā)現(xiàn),良好側(cè)支循環(huán)的建立可穩(wěn)定梗死區(qū)腦血流量、有效減少梗死灶容積、改善缺血后腦組織損傷、緩解再灌注損傷、減少梗死后出血轉(zhuǎn)化、改善臨床預(yù)后、降低卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。此外,良好側(cè)支循環(huán)的建立還具有延長(zhǎng)血管內(nèi)治療時(shí)間窗、預(yù)測(cè)血管內(nèi)治療效果、降低血管內(nèi)治療出血轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)等作用[4]。有效而便捷地評(píng)估腦側(cè)支循環(huán)是決定大動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄或閉塞患者個(gè)體化治療方案的前提條件之一。目前臨床上評(píng)估腦側(cè)支循環(huán)應(yīng)用的影像學(xué)評(píng)估方法主要包括TCD、DSA、MRA、動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling,ASL)、CTA及一些新興的影像學(xué)技術(shù)如多模式CT、高分辨率MRI等,每種影像學(xué)評(píng)估方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)及局限性。TCD因其可實(shí)時(shí)檢測(cè)腦血流動(dòng)力學(xué)變化、腦血流儲(chǔ)備能力、無(wú)創(chuàng)傷、可重復(fù)、操作便捷、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)在腦側(cè)支循環(huán)評(píng)估中發(fā)揮著不可替代的作用。本文意在闡述TCD在腦側(cè)支循環(huán)評(píng)估中的臨床應(yīng)用意義及研究進(jìn)展,以期為臨床診療提供幫助。
腦側(cè)支循環(huán)即當(dāng)大腦的供血?jiǎng)用}嚴(yán)重狹窄或閉塞,兩個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)間壓力梯度形成時(shí),腦內(nèi)血流通過(guò)動(dòng)脈與動(dòng)脈間吻合支或新生血管吻合支的開(kāi)放與建立進(jìn)行代償,從而使缺血組織得到不同程度的灌注改善,這些開(kāi)放的血管吻合支統(tǒng)稱為腦側(cè)支循環(huán)。側(cè)支循環(huán)包括一級(jí)側(cè)支循環(huán)(Willis環(huán))、二級(jí)側(cè)支循環(huán)(軟腦膜動(dòng)脈和眼動(dòng)脈)及三級(jí)側(cè)支循環(huán)(新生血管)[5-7]。
一級(jí)側(cè)支循環(huán)是腦側(cè)支循環(huán)最主要的代償途徑,在缺血早期迅速發(fā)揮作用,溝通雙側(cè)大腦半球、前后循環(huán)血流。二級(jí)側(cè)支循環(huán)是正常生理狀態(tài)下作用極小且非直接的代償,在一級(jí)側(cè)支循環(huán)不能滿足腦血流灌注時(shí)開(kāi)放,包括眼動(dòng)脈及軟腦膜動(dòng)脈。眼動(dòng)脈建立頸內(nèi)與頸外動(dòng)脈之間的聯(lián)系,軟腦膜動(dòng)脈溝通大腦中、前、后動(dòng)脈。三級(jí)側(cè)支循環(huán)是動(dòng)脈再生和生成形成的新生血管吻合支,新生血管形成較慢,一般在數(shù)天后建立[6,8-9]。
2.1 經(jīng)顱多普勒超聲對(duì)初級(jí)側(cè)支循環(huán)的評(píng)估 TCD可對(duì)初級(jí)側(cè)支循環(huán)中的前交通動(dòng)脈(anterior communicating artery,ACoA)和后交通動(dòng)脈(posterior communicating artery,PCoA)開(kāi)放情況進(jìn)行檢測(cè)。
ACoA開(kāi)放的檢測(cè):患者平臥,探頭置于顳窗探測(cè)大腦中動(dòng)脈(middle cerebral artery,MCA)血流方向朝向探頭,大腦前動(dòng)脈(anterior cerebral artery,ACA)血流方向背離探頭,ACoA連接雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈(internal carotid artery,ICA),Willis環(huán)兩側(cè)壓力平衡,ACoA無(wú)血流通過(guò)。當(dāng)通過(guò)頸動(dòng)脈壓迫試驗(yàn)人為阻斷一側(cè)頸總動(dòng)脈血流或一側(cè)頸動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄時(shí),雙側(cè)壓力平衡被打破,ACoA開(kāi)放,血流經(jīng)從探頭對(duì)側(cè)ICA經(jīng)對(duì)側(cè)ACA-A1段、ACoA流入同側(cè)ACA-A1段、同側(cè)MCA。TCD檢測(cè)到對(duì)側(cè)ACA-A1段血流反向,對(duì)側(cè)ACA血流速度代償性增快,壓迫對(duì)側(cè)頸總動(dòng)脈(common carotid artery,CCA)時(shí),同側(cè)MCA或反向的ACA血流速度下降則提示ACoA開(kāi)放[10]。
PCoA開(kāi)放的檢測(cè):正常情況下在大腦后動(dòng)脈(posterior cerebral artery,PCA)和ICA之間有PCoA連接前后循環(huán),兩側(cè)壓力平衡,PCoA無(wú)血流通過(guò)。當(dāng)通過(guò)頸動(dòng)脈壓迫試驗(yàn)人為阻斷一側(cè)CCA血流或一側(cè)頸動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄時(shí),前后循環(huán)壓力平衡被打破,血流從后循環(huán)經(jīng)PCA-P1段、PCoA流入同側(cè)MCA。TCD檢測(cè)到同側(cè)PCA-P1段血流速度增快并高于同側(cè)MCA和對(duì)側(cè)PCA血流速度,壓迫對(duì)側(cè)頸總動(dòng)脈,其血流速度增加>20%,基底動(dòng)脈(basilar artery,BA)、雙側(cè)椎動(dòng)脈(vertebral artery,VA)血流速度代償性增快提示PCoA開(kāi)放[10]。此外,基底動(dòng)脈血流逆轉(zhuǎn)可見(jiàn)于BA近端或雙側(cè)VA嚴(yán)重狹窄或閉塞的患者,可間接反映PCoA開(kāi)放,但BA血流逆轉(zhuǎn)還可見(jiàn)于鎖骨下動(dòng)脈狹窄或閉塞導(dǎo)致的鎖骨下動(dòng)脈盜血綜合征,檢查時(shí)需要鑒別[11]。
TCD是評(píng)估頸動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄或閉塞患者一級(jí)側(cè)支循環(huán)的可靠工具,其評(píng)估ACoA開(kāi)放的敏感性和特異性高于PCoA。與DSA比較,TCD評(píng)估ACoA開(kāi)放的敏感度為95%,特異度為100%,TCD評(píng)估PCoA開(kāi)放的敏感度為87%,特異度為95%[12]。
2.2 經(jīng)顱多普勒超聲對(duì)二級(jí)側(cè)支循環(huán)的評(píng)估 眼動(dòng)脈(ophthalmic artery,OA)側(cè)支開(kāi)放:正常情況下OA血流朝向探頭呈顱外動(dòng)脈血流頻譜形態(tài)為高阻力頻譜,當(dāng)一側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄或閉塞時(shí),如果存在頸外動(dòng)脈經(jīng)OA向ICA供血,TCD可檢測(cè)到患側(cè)OA和滑車上動(dòng)脈(superior trochlear artery,STrA)的血流反向,頻譜呈顱內(nèi)化改變即低阻力頻譜形態(tài),壓迫患側(cè)頸外動(dòng)脈(external carotid artery,ECA)分支面動(dòng)脈和頜內(nèi)動(dòng)脈后,STrA血流速度下降甚至出現(xiàn)反向血流提示OA側(cè)支開(kāi)放。
軟腦膜側(cè)支開(kāi)放:TCD不能直接檢測(cè)軟腦膜側(cè)支是否開(kāi)放,但可間接評(píng)估ACA-MCA/PCA-MCA軟腦膜吻合側(cè)支循環(huán)開(kāi)放。分流血流信號(hào)(flow diversion,F(xiàn)D)可作為軟腦膜開(kāi)放的指標(biāo),當(dāng)一側(cè)MCA閉塞,同側(cè)ACA或PCA P2段平均血流速度大于對(duì)側(cè)30%以上時(shí)提示軟腦膜側(cè)支循環(huán)的開(kāi)放,敏感度為81%,特異度為76.7%[13-14]。
2.3 經(jīng)顱多普勒超聲對(duì)三級(jí)側(cè)支循環(huán)的評(píng)估腦動(dòng)脈具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,這是維持正常腦血流灌注的主要生理調(diào)節(jié)機(jī)制,當(dāng)大血管狹窄或閉塞時(shí),病變遠(yuǎn)端的血流灌注壓力下降,腦灌注直接取決于側(cè)支循環(huán)和阻力小動(dòng)脈的擴(kuò)張,三級(jí)側(cè)支循環(huán)的建立可提高局部腦血容量來(lái)維持灌注,腦血流儲(chǔ)備能力與側(cè)支循環(huán)建立的程度存在相關(guān)性。TCD可通過(guò)對(duì)腦血管反應(yīng)性(cerebrovascular reactivity,CVR)的評(píng)定反映動(dòng)脈狹窄后腦內(nèi)小動(dòng)脈和毛細(xì)血管床血管容積代償潛力,間接判斷三級(jí)側(cè)支循環(huán)功能狀態(tài)。臨床常用的TCD檢測(cè)CVR的方法包括:CO2吸入試驗(yàn)、呼吸抑制試驗(yàn)、乙酰唑胺試驗(yàn)和體位試驗(yàn)等。
CO2吸入試驗(yàn):患者正常呼吸記錄基線平均血流速度(Vm基線),然后進(jìn)行自體CO2吸入試驗(yàn)(使用1個(gè)連接CO2檢測(cè)接口的面罩,連接長(zhǎng)度2 m的呼吸機(jī)導(dǎo)氣管,將面罩放置于患者鼻部,患者呼吸氣體均需經(jīng)導(dǎo)氣管與大氣相通,從而增加呼吸的生理死腔,使患者吸入高濃度CO2氣體),可以觀察到呼出的CO2濃度有不同程度的增高,持續(xù)30~60 s,待CO2濃度、血流速度穩(wěn)定不再增加時(shí)去除面罩,記錄高碳酸血癥期平均血流速度(Vm高碳酸血癥期),患者繼續(xù)平靜呼吸。TCD通過(guò)專用插口同步記錄實(shí)時(shí)呼出的CO2濃度,并同步記錄雙側(cè)MCA平均血流速度的實(shí)時(shí)變化。
計(jì)算公式:CVR=[(Vm高碳酸血癥期-Vm基線)/(Vm基線×△EtCO2)]×100%[15],其中△EtCO2為潮氣末CO2分壓。
呼吸抑制試驗(yàn):患者平臥位,TCD經(jīng)顳窗監(jiān)測(cè)雙側(cè)MCA血流速度,讓患者屏氣30 s,若患者因高齡或其他原因無(wú)法屏氣30 s,至少需屏氣>20 s,記錄屏氣時(shí)間,取屏氣末平均血流速度,計(jì)算呼吸抑制指數(shù)(breath holding index,BHI)。
計(jì)算公式:BHI=(Vm屏氣后-Vm基線)/(Vm基線×呼吸抑制時(shí)間)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)一般以BHI<0.69為異常[16]。
乙酰唑胺試驗(yàn):乙酰唑胺正常情況下會(huì)反射性地引起腦血管擴(kuò)張,MCA血流速度增快。患者取平臥位,TCD經(jīng)顳窗監(jiān)測(cè)靜息時(shí)雙側(cè)MCA血流速度,靜脈注射乙酰唑胺15 mg/kg(最大劑量1.5 g,體重<80 kg時(shí)用量為1 g),記錄30 min,如期間血流速度達(dá)最高平臺(tái)期則停止記錄。
計(jì)算公式:CVR=[(Vm注射后最大值-Vm注射前)/Vm注射前]×100%,30%~50%為正常,<25%為異常[17-18]。
體位試驗(yàn):患者在傾斜臺(tái)上至少平臥10 min,記錄靜息狀態(tài)下的血壓、心率及雙側(cè)MCA血流速度,將傾斜臺(tái)升高至頭高位70°,在患者可耐受前提下,持續(xù)監(jiān)測(cè)血壓、心率及雙側(cè)MCA血流速度,完整記錄20 min;之后恢復(fù)至平臥位,繼續(xù)監(jiān)測(cè)上述血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)5 min。目前,對(duì)于直立傾斜試驗(yàn)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),可采用方法包括傳遞函數(shù)法、多模態(tài)血流壓力分析等。
乙酰唑胺試驗(yàn)較CO2吸入試驗(yàn)和呼吸抑制試驗(yàn)更適合不能配合的患者,但缺點(diǎn)是藥物的不良反應(yīng)及呼吸興奮導(dǎo)致過(guò)度換氣抵消乙酰唑胺的擴(kuò)血管作用而影響試驗(yàn)效果。CO2吸入試驗(yàn)是生理性刺激,與乙酰唑胺試驗(yàn)比較,當(dāng)產(chǎn)生不良反應(yīng)時(shí)更容易終止試驗(yàn),因此,CO2吸入試驗(yàn)和呼吸抑制試驗(yàn)比乙酰唑胺試驗(yàn)更安全[19]。
3.1 對(duì)缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后的評(píng)估 TCD是評(píng)估缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)重要的無(wú)創(chuàng)性檢查方法,在臨床中發(fā)揮著不可替代的作用,主要用于缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)后及復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估。已有研究證實(shí)頸動(dòng)脈狹窄或閉塞患者側(cè)支循環(huán)的存在與較低的缺血性卒中或TIA風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[16]。Mauro Silvestrini等[20]通過(guò)TCD評(píng)估了66例頸動(dòng)脈夾層缺血性卒中患者的側(cè)支循環(huán),結(jié)果發(fā)現(xiàn)卒中發(fā)生24 h內(nèi)OA、ACoA、PCoA側(cè)支循環(huán)開(kāi)放2支以上的患者與側(cè)支循環(huán)不良患者相比,入院時(shí)NIHSS評(píng)分更低,90 d mRS評(píng)分>1分的患者比例也更低。但也有研究認(rèn)為,OA側(cè)支循環(huán)是頸動(dòng)脈病變側(cè)支循環(huán)形成的最后形式,可能是不良長(zhǎng)期預(yù)后的預(yù)測(cè)因子[21]。Hossein Zareie等[22]的研究發(fā)現(xiàn)急性前循環(huán)缺血性卒中患者ACA的FD存在是CTP成像中腦梗死體積的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。但FD的局限性是當(dāng)同側(cè)ACA/PCA發(fā)育不良時(shí),優(yōu)勢(shì)側(cè)ACA/PCA血流速度增快會(huì)被誤認(rèn)為側(cè)支循環(huán)的存在。Marc Ribo等[11]的研究發(fā)現(xiàn)在急性BA閉塞患者中,TCD檢測(cè)到BA血流逆轉(zhuǎn)的患者較沒(méi)有檢測(cè)到的患者入院時(shí)及出院時(shí)有更低的NIHSS評(píng)分和更少的住院期間的病情惡化,提示BA急性閉塞患者,TCD檢測(cè)到BA血流逆轉(zhuǎn)信號(hào)與較低的卒中嚴(yán)重程度和更好的臨床預(yù)后有關(guān)。
TCD在評(píng)估頸動(dòng)脈和顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄或閉塞患者腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能方面發(fā)揮著重要作用,通過(guò)測(cè)量CVR反映腦血流儲(chǔ)備能力。當(dāng)動(dòng)脈近端狹窄或閉塞時(shí),遠(yuǎn)端動(dòng)脈系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能擴(kuò)張以保證閉塞遠(yuǎn)端血流代償,因此腦血流儲(chǔ)備能力受損將增加卒中的風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)關(guān)于頸動(dòng)脈狹窄或閉塞的患者腦血流儲(chǔ)備能力和缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的Meta分析顯示CO2反應(yīng)性與未來(lái)缺血性事件相關(guān)[23]。在一項(xiàng)前瞻、雙盲、縱向研究報(bào)道了94例狹窄>70%的無(wú)癥狀頸動(dòng)脈狹窄患者中,BHI正常患者病變同側(cè)年卒中事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)4.1%,BHI受損患者為13.9%,提示無(wú)癥狀嚴(yán)重頸動(dòng)脈狹窄患者CVR受損與同側(cè)缺血事件風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[25]。同樣,F(xiàn)abrizio Vernieri等[16]的研究也發(fā)現(xiàn)頸動(dòng)脈閉塞患者BHI、側(cè)支循環(huán)與腦血管事件風(fēng)險(xiǎn)明顯相關(guān),BHI正常、側(cè)支循環(huán)良好患者隨訪期間沒(méi)有缺血事件發(fā)生;無(wú)側(cè)支循環(huán)患者BHI受損卒中風(fēng)險(xiǎn)增加,病變同側(cè)年卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)32.7%;一支側(cè)支循環(huán)患者病變同側(cè)年卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)17.5%;兩支側(cè)支循環(huán)患者為2.7%。
3.2 對(duì)缺血性卒中靜脈溶栓預(yù)后的預(yù)測(cè)價(jià)值應(yīng)用T C D 評(píng)估急性缺血性卒中患者側(cè)支循環(huán)的優(yōu)劣能預(yù)測(cè)靜脈溶栓的效果和溶栓后出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。TCD與r t-PA溶栓聯(lián)合治療腦缺血血栓(Combined Lysis of Thrombus in Brain Ischemia Using transcranial Ultrasound and Systemic TPA,CLOTBUST)研究報(bào)道MCA閉塞患者FD的存在與靜脈溶栓后神經(jīng)系統(tǒng)功能的改善有關(guān)[25]。一項(xiàng)研究系統(tǒng)性回顧了基線側(cè)支循環(huán)狀態(tài)對(duì)靜脈溶栓患者預(yù)后的影響,結(jié)果顯示,相對(duì)于基線側(cè)支循環(huán)較差的患者,具有較好側(cè)支循環(huán)的患者在接受靜脈溶栓后出現(xiàn)癥狀性顱內(nèi)出血的風(fēng)險(xiǎn)較低,早期神經(jīng)功能改善比例較高,且3或6個(gè)月時(shí)mRS評(píng)分<2分的比例顯著增高[26]。對(duì)缺血性卒中急性期血管再通治療患者進(jìn)行側(cè)支循環(huán)評(píng)價(jià)對(duì)其預(yù)后具有較好的預(yù)測(cè)價(jià)值,但治療前進(jìn)行側(cè)支循環(huán)評(píng)價(jià)是否會(huì)延遲治療,是否可指導(dǎo)臨床決策尚未明確,仍需進(jìn)一步的研究證實(shí)。
3.3 在血管成形術(shù)前、術(shù)后評(píng)估中的應(yīng)用TCD可在頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotid endarterectomy,CEA)/頸動(dòng)脈支架置入術(shù)(carotidarterystenting,CAS)術(shù)前進(jìn)行無(wú)創(chuàng)性側(cè)支循環(huán)評(píng)估,多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)側(cè)支循環(huán)良好的患者手術(shù)效果更好,CEA中ICA夾閉不耐受與Willis環(huán)不完整、頸動(dòng)脈壓迫試驗(yàn)MCA流速下降、CVR下降明顯相關(guān)[27-30]。TCD頸動(dòng)脈壓迫試驗(yàn)也常用于頸動(dòng)脈狹窄70%以上患者CEA/CAS術(shù)前的血流及側(cè)支循環(huán)的評(píng)估。同側(cè)MCA血流速度下降>85%和側(cè)支循環(huán)不良是動(dòng)脈夾閉不耐受的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子,兩者相結(jié)合靈敏性為64%,特異性為99%[28]。
對(duì)于CEA術(shù)中是否需要分流,TCD頸動(dòng)脈壓迫試驗(yàn)提供了有價(jià)值的指標(biāo),研究認(rèn)為頸動(dòng)脈壓迫試驗(yàn)同側(cè)MCA平均血流速度下降>60%時(shí)CEA術(shù)中需放置分流管[29]。TCD側(cè)支循環(huán)及CVR評(píng)估對(duì)于同時(shí)伴有對(duì)側(cè)頸動(dòng)脈閉塞的CEA/CAS患者尤為重要,ACoA、OA側(cè)支循環(huán)的開(kāi)放、CVR可評(píng)估手術(shù)的耐受度,此外,ACoA側(cè)支循環(huán)的開(kāi)放與術(shù)后對(duì)側(cè)(閉塞側(cè))血流灌注改善相關(guān)[30]。因此,對(duì)于同時(shí)伴有對(duì)側(cè)頸動(dòng)脈閉塞的CEA/CAS患者應(yīng)該在術(shù)前常規(guī)通過(guò)TCD對(duì)側(cè)支循環(huán)及CVR進(jìn)行評(píng)估。此外,顱內(nèi)側(cè)支循環(huán)的整體化評(píng)估有助于早期發(fā)現(xiàn)過(guò)度灌注綜合征高危患者,指導(dǎo)術(shù)中及術(shù)后采取有效措施,提高手術(shù)安全性。
綜上所述,TCD可根據(jù)血流速度、搏動(dòng)指數(shù)、血流方向、腦血流儲(chǔ)備能力等指標(biāo)直接或間接評(píng)價(jià)腦動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)是否有效開(kāi)放與建立。TCD可實(shí)時(shí)檢測(cè)腦血流動(dòng)力學(xué)變化,具有無(wú)創(chuàng)傷、可重復(fù)、操作便捷、廉價(jià)等優(yōu)勢(shì),在臨床中仍然有較好的應(yīng)用及發(fā)展前景。目前仍需開(kāi)展更多的相關(guān)研究以探索TCD對(duì)腦側(cè)支循環(huán)評(píng)估的診斷標(biāo)準(zhǔn)與價(jià)值,發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),結(jié)合其他影像學(xué)檢查,實(shí)現(xiàn)對(duì)腦側(cè)支循環(huán)的有效評(píng)估,為缺血性卒中的個(gè)體化治療和預(yù)后判斷提供有價(jià)值的指導(dǎo),以期對(duì)未來(lái)卒中的防治提供更多幫助。
【點(diǎn)睛】本文對(duì)TCD評(píng)估腦側(cè)支循環(huán)的方法及其在缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)、不同治療方式預(yù)后的評(píng)估等方面的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了介紹。