ASL灌注成像評價無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞老年患者腦血流動力學改變及Willis環側支代償作用

郝曉勇，吳江，楊朝慧，朱麗娜，牛衡，李璇

單側頸內動脈(internal carotid artery，ICA)重度狹窄或閉塞是引起顱內缺血最主要的因素之一，但并不是所有患者都會發生腦梗死，有些單側頸內動脈動脈閉塞患者臨床癥狀較輕，僅表現為可逆性神經功能缺損或短暫性腦缺血發作，甚至僅僅表現為輕微的頭暈或頭痛。近年來，對于缺血性腦卒中病理生理機能改變的探索也在不斷深入，有學者提出應用磁共振定量磁化率成像(一種反映腦氧代謝成像的技術)對其進行探索[1]。單側頸內動脈閉塞后臨床癥狀的輕重不僅與閉塞血管的部位、血管閉塞速度等多個因素有關，還與側支循環形成的代償狀態密切相關。本研究通過對無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞老年患者的全腦動脈自旋標記(arterial spin labeling，ASL)灌注成像特征進行分析，對其腦血流動力學改變及Willis環側支循環代償作用進行評價，旨在為無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞的老年患者早期血管再通治療提供血流動力學等相關影像學依據。

材料與方法

1.臨床資料

回顧性分析2018年7月-2019年8月本院42例無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞老年患者(年齡≥60歲)的病例資料，其中男23例，女19例，年齡60～81歲。入選患者均無明確神經系統癥狀及定位體征，僅其中15例自訴有不典型頭暈和頭痛癥狀。頭顱MRI檢查顯示其中9例未見明顯異常，另33例僅發現少量腔隙性腦梗死。排除標準 ：①磁共振檢查顯示雙側頸內動脈和大腦中動脈閉塞患者；②有顱內腫瘤、動靜脈畸形、動脈炎、動脈夾層和煙霧病者，或經過病史或影像學證實有出血性卒中的患者。

2.檢查方法

使用GE Signa HDxt 1.5T磁共振掃描儀，掃描序列包括橫軸面T1WI、T2WI、T2-FLAIR、DWI、3D-TOF MRA、3D-ASL及矢狀面T1WI。3D-TOF MRA掃描參數：TR 23.0 ms，TE 2.7 ms，層厚1.2 mm，視野24 cm×24 cm；矩形視野比值0.81；3D-ASL成像掃描參數：視野24 cm×24 cm，標記后延遲時間1525 ms。

對3D-TOF MRA原始掃描數據采用最大密度投影(MIP)算法進行圖像重組，獲得顯示Willis環的MRA圖像。對3D-ASL原始掃描數據使用Functool軟件(ADW 4.6工作站)進行后處理，獲得腦血流量(cerebral blood flow，CBF)圖，利用對稱技術手動勾畫ROI，分別測量雙側頸內動脈供血區的各相應腦葉(顳葉、額葉、頂葉)的CBF值，ROI的選擇應避開血管、腦溝裂和腦池等結構，ROI面積為50～60 mm2，每個ROI均由3位有經驗的放射科醫師重復測量3次，取其平均值。

3.圖像分析和評估

通過在顯示器上多角度觀察TOF-MRA原始圖像及(或)三維重建圖像，對血管狀態予以評價。將頸內動脈未顯影定義為頸內動脈重度狹窄或閉塞。Willis環完整性的判定：組成血管起止點及走行顯示清楚、顯影連續性良好時認為該段血管存在，3D-TOF MRA原始圖像無法明確起始點時，可認為該段血管缺如。

圖1 A組患者。a) MRA示Willis環完整(箭)； b) ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側顳葉的顏色相近、分布基本對稱，表明雙側CBF值無明顯差異；c)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側額頂葉的顏色相近、分布對稱，表明雙側CBF值無明顯差異。

Willis環變異較多，根據代表性文獻，如Krabbe-Hartkamp等[2]將Willis環按前后環的形態分別分型，前環分a～j共10型，后環分a～j共10型，該分型詳細地介紹了Willis環變異的形態，但過于繁瑣，結合本研究實際情況，本研究中分為Willis環完整型、Willis環部分完整型(Willis環前后至少有一條側支開放)及Willis環不完整型(Willis環前后側支均不完整)共3組。

4.統計學方法

使用SPSS 19.0統計學軟件對所有數據進行統計分析。各腦葉內ROI的ASL灌注參數CBF值均以均數±標準差的形式表示，并采用配對t檢驗對雙側對稱區域ROI的CBF測量值進行比較，當P<0.05時認為差異有統計學意義。

結 果

42例中左側和右側頸內動脈重度狹窄或閉塞者分別為24和18例。42例中Willis環完整8例(A組)，Willis環部分完整21例(B組)，Willis環不完整13例(C組)。

Willis環完整組中各腦葉雙側CBF測量值及比較結果見表1、圖1。Willis環完整時，各腦葉患側與健側的ASL灌注參數CBF值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。

表1 A組中各腦葉雙側CBF值及比較 /mL/(100g·min)

Willis環部分完整組中(n=21)，各腦葉雙側CBF測量值及比較結果見表2、圖2。各腦葉患側與健側CBF值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。

表2 B組中各腦葉雙側CBF值及比較 /mL/(100g·min)

Willis環不完整組中(n=13)，各腦葉雙側CBF測量值及比較結果見表3、圖3。當Willis環前后側支均不完整時，患側各腦葉的CBF值小于健側，且差異均有統計學意義(P<0.05)。

表3 C組中各腦葉雙側CBF值及比較 /mL/(100g·min)

討 論

單側頸內動脈狹窄或閉塞是引發缺血性腦血管疾病的主要原因之一，其臨床表現與缺血性腦損傷的程度有重要關系[3]，同時與血管的代償建立與開放程度有密切關系[4]。臨床上常采用無創性3D-ASL MRI檢查來評估閉塞血管遠端腦組織的血流灌注情況及其存活變化情況。有部分研究表明，無癥狀型頸內動脈閉塞患者缺血性腦卒中的發生率較低、預后較好[5]，但是對于不同年齡患者，尤其是老年人，是否有明確的遠期腦血管事件的發生還有待商榷。單側頸內動脈重度狹窄或閉塞時，患側病變血管遠端腦組織的血流灌注降低，而有效的側支循壞代償可很大程度緩解腦組織缺血程度[6]。本研究旨在通過對無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞老年患者的全腦ASL灌注成像表現進行分析，對其腦血流動力學改變及Willis環側枝循環代償作用進行評價，為無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞的老年患者早期血管再通治療提供血流動力學的影像學依據。

圖2 B組患者。a)MRA示Willis環部分完整(箭)，僅見Willis環左側后環側支開放；b)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側顳葉顏色相近，分布對稱；c)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左、右側額頂葉顏色相近，分布對稱。 圖3 C組患者。a)MRA示Willis環前、后側支均不完整(箭)；b)ASL灌注CBF偽彩圖，顯示左側顳葉(箭)顏色較右側更偏向于藍色，提示左側CBF值減小；c)CBF偽彩圖，顯示左側額頂葉(箭)的顏色較右側更偏向于藍色，提示左側CBF值減小。

腦側支循環代償一般通過三級側支循環途徑建立，一級側支循環指通過顱底Willis環的血流代償，是顱內最重要的側枝循環通路之一，指前、后交通動脈的開放，其完整性、發育類型、變異情況及開放程度都會影響代償功能的發揮[7,8]，單側頸內動脈重度狹窄或閉塞時Willis環的開放可迅速使雙側大腦半球血流相互貫通，維持缺血腦組織區域的血流灌注壓，降低腦梗死的發生率[9]；二級及三級側支循環則是通過較細的側支血管及新生小血管來維持腦血流灌注。

頸內動脈供應雙側大腦半球腦組織約3/5血液，當單側頸內動脈出現重度狹窄或閉塞時，側支循環會立即啟動來維持腦組織正常的生理機能，良好的Willis環側支循環可以在一定程度上減少分水嶺腦梗死的發生，為腦血管事件發生后的腦血流再灌注提供良好條件[10]。在最新發布的癥狀性動脈粥樣硬化性顱內大動脈閉塞血管臨床診療指南中[11]，對于頸內動脈等大血管閉塞的治療提出了更高的要求，這就要求前期的影像學診斷一定要準確、客觀，甚至要求能提前預判是否有梗死后血管代償事件的發生。

當然，僅根據3D-TOF MRA、CTA、DSA等腦血管影像形態學檢查判斷頸內動脈狹窄程度并不能很好地預測病變區域腦組織的灌注狀態[12]，而缺血腦組織剩余灌注是后續臨床康復的重要決定因素之一。因此，掌握單側頸內動脈閉塞后遠端腦組織的血流灌注的代償變化是臨床亟待解決的重要問題。

評價腦血流灌注狀態優良的影像學諸多，常見的包括有CT灌注成像、MR動態磁敏感對比增強和ASL技術等，其中，CT灌注成像及MR動態磁敏感對比增強均需要注射對比劑，即存在發生對比劑過敏反應等風險；此外，CT灌注成像還存在著電離輻射及不宜短時間內重復檢查等缺點，但這項技術可以獲得更多的反映腦灌注情況的參數，包括腦血容量(CBV)、腦血流量(CBF)、平均通過時間(MTT)及達峰時間(TTP)等，可以對腦血流灌注情況進行更全面的評價。尤其是CT灌注成像參數中MTT和TTP可以很好地評估腦血流灌注的通過時間，相對真實地反映局部腦血管的灌注情況，進而為臨床的診療提供更優的影像學依據。

三維動脈自旋標記(3D-ASL)作為一種無需使用對比劑的MRI技術，具有安全、無創、不用對比劑、可重復性強和不可控因素少等多個優點，可較為準確地判斷單側頸內動脈狹窄患者腦組織灌注情況[13-14]，利于我們深入了解該類患者的腦側枝循環病理生理機制，也有利于臨床治療方案的選擇、預后的評估等[15,16]。但相對于需使用對比劑的CT灌注成像和MR動態磁敏感對比增強而言，ASL技術也存在著數據單一、圖像分辨率低、不能提供多參數來更精準地反映局部腦組織的真實灌注情況等缺點。

本研究結果顯示，對于無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞老年患者，當其Willis環完整或部分完整時，患側與對側大腦半球的CBF值的差異無統計學意義(P>0.05)，說明這兩組患者雖有單側頸內動脈的重度狹窄或閉塞，但由于側支循環形成良好，病變血管遠端的腦組織能保持足夠的灌注壓，因此雙側大腦半球的CBF灌注值相近。Willis環完整時主要依靠一級側支循環，而當Willis環部分完整時三級側支均可對其造成正向影響，以保障一定的腦灌注壓。而當Willis環不完整時，即前后支血管形成均不完整時，患側與對側大腦半球CBF值的差異有統計學意義(P>0.05)，且患側CBF值要小于健側，說明對于此類患者而言，盡管臨床上同樣表現為無癥狀，但由于其Willis環前后側支血管形成均不完整，其遠端腦組織的血流灌注未能得以良好代償，使得患側腦血流灌注減少。通過ASL的測值可以很好地評估局部腦組織血流灌注的情況。

本研究尚存在著一定的不足之處：①樣本量偏小，還有待進一步擴大樣本量進行更深入的研究；②Willis環的變異類型較多，按照Krabbe-Hartkamp等[2]的詳細分型，前后環均可分為10型，對于單側頸內動脈重度狹窄或閉塞患者，這種精細分型中Willis環不同類型與腦血流灌注的關系及相關影像學評估，尚有待在以后的研究中進行更深入地研究和分析；③本研究中主要考慮了Willis環完整性對于側支循環發揮代償作用的影響，而腦血管閉塞性疾病的血管代償機制一般是多種途徑共同作用的結果，每種途徑各自的影響如何及多種途徑間的主次作用如何發揮和評價，還有待進一步深入研究。

總之，對于無癥狀型單側頸內動脈重度狹窄或閉塞老年患者而言，全腦ASL灌注成像可以對其腦血流動力學改變及Willis環側支循環代償作用進行較好地評價，對于這類患者尤其是Willis環不完整者，ASL技術可為臨床早期進行血管再通治療提供一定的血流動力學影像客觀依據。