TOF-MRA、3D-ASL聯(lián)合區(qū)域選擇ASL對煙霧病血管重建術(shù)后的血流評估

時傳迎，陳軍，張傳臣，王紀(jì)鵬，肖以磊，欒繼昕，蘇道慶*

作者單位：

1. 山東省聊城市人民醫(yī)院影像科，聊城 252000

2. 山東省聊城市人民醫(yī)院腦科醫(yī)院神經(jīng)外科，聊城 252000

煙霧病(moyamoya disease，MMD)是以雙側(cè)頸內(nèi)動脈及其分支進(jìn)行性狹窄及閉塞、顱底異常血管網(wǎng)形成為特征的慢性腦血管病。顱內(nèi)-外血流重建術(shù)是治療煙霧病的首選方法，能改善腦組織的灌注情況，減輕腦缺血癥狀[1]。煙霧病診斷與治療中國專家共識指出，評估煙霧病患者的腦血流動力學(xué)和腦代謝對手術(shù)時機(jī)選擇、術(shù)后評價療效及隨訪具有重要作用。目前常用的評估方法為CT灌注(computer tomography perfusion，CTP)和MR灌注加權(quán)成像(perfusion weighted imaging，PWI)，但是兩者均需要注射對比劑，且CT灌注增加了患者的射線暴露量，不利于對患者進(jìn)行多次隨訪進(jìn)行病情監(jiān)測。3D-ASL是一種以無創(chuàng)的、非增強(qiáng)的腦灌注成像技術(shù)，且已經(jīng)證明可以用來評估煙霧病患者的腦灌注情況及術(shù)后隨訪[2-3]。而區(qū)域選擇自旋標(biāo)記(territory arterial spin labeling，T-ASL)可以特定顯示單一動脈的灌注區(qū)域，定量計算供血區(qū)域體積，為術(shù)后精確評估煙霧病療效提供了新方法[4-5]。本研究聯(lián)合應(yīng)用3D-ASL、T-ASL及TOF-MRA評估煙霧病血管重建術(shù)后血流灌注情況，探討其在術(shù)后療效監(jiān)測中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料及手術(shù)方法

回顧性分析2017年3月至2019年3月經(jīng)DSA診斷為煙霧病患者18例，年齡9～56歲，平均年齡(42.2±12.3)歲，男10例，女8例。以腦出血為主要癥狀患者1例，以腦缺血為主要癥狀患者為17例。

煙霧病診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]：(1) DSA顯示頸內(nèi)動脈遠(yuǎn)端和(或)大腦前動脈、大腦中動脈近端狹窄；(2)狹窄或閉塞周圍代償小血管形成；(3)雙側(cè)病變。

入組標(biāo)準(zhǔn)：(1)排除可能導(dǎo)致顱內(nèi)動脈狹窄或閉塞的疾病，如動脈粥樣硬化、動脈炎等；(2)經(jīng)DSA確診頸內(nèi)動脈明顯狹窄或閉塞，顱底煙霧血管形成；(3)患者術(shù)前及術(shù)后均進(jìn)行了TOF-MRA、3D-ASL及T-ASL掃描。

所有患者均接受顱內(nèi)-外血管重建手術(shù)治療，其中16例患者進(jìn)行顳淺動脈-大腦中動脈搭橋聯(lián)合顳肌貼敷和硬腦膜翻轉(zhuǎn)術(shù)，1例患者僅進(jìn)行單側(cè)顳淺動脈-大腦中動脈搭橋術(shù)，1例兒童患者進(jìn)行了顳肌貼敷和硬腦膜翻轉(zhuǎn)術(shù)，其中1例患者在6個月后進(jìn)行了對側(cè)手術(shù)。所有患者術(shù)中熒光染色均顯示搭橋吻合口通暢。

共計入組18例患者的手術(shù)側(cè)大腦半球19個，單側(cè)手術(shù)隨訪時間3.5～14.5個月，中位隨訪時間7.1個月。所有患者或家屬均簽署手術(shù)知情同意書。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理審查委員會批準(zhǔn)。

1.2 MRI掃描方法及參數(shù)

所有患者在術(shù)前2周內(nèi)和手術(shù)后3個月以上進(jìn)行MRI掃描，采用美國GE Discovery MR750W 3.0 T掃描儀，接受線圈為8通道相控陣表面頭線圈。掃描序列為包括3D-pCASL序列、T-ASL、3D-TOF-MRA序列、三維顱腦容積磁共振成像(brain volume imaging，3D-BRAVO)，其中3D-pCASL掃描參數(shù)為：FOV 240 mm×240 mm，層厚 4.0 mm，TR 5482.0 ms，TE 4.6 ms，激勵次數(shù)為4，延遲時間2025 ms。T-ASL采用偽連續(xù)式ASL方式，同時采用3D-TOF-MRA序列作為標(biāo)記平面，標(biāo)記目標(biāo)血管遠(yuǎn)離其他血管，標(biāo)記血管包括雙側(cè)頸內(nèi)動脈、頸外動脈及椎-基底動脈，標(biāo)記長度為25 mm，延遲時間2025 ms，標(biāo)記間隔1450 ms，激勵次數(shù)為3。

1.3 圖像處理及影像分析

采用GE AW4.6工作站(美國GE公司，healthcare)進(jìn)行圖像后處理及定量分析。

使用Functool后處理軟件程序獲得ASL-CBF的血流動力學(xué)分布的偽彩圖，依據(jù)ASPECTS的分區(qū)原則[2]選擇感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，在丘腦、基底節(jié)層面及側(cè)腦室頂部層面，選擇手術(shù)側(cè)10個區(qū)域(A1、M1、M2、M3、P1、A2、M4、M5、M6、P2)(圖1，2)。為了消除ASL-CBF的個體差異的影響，分別計算各區(qū)域與對照區(qū)域的rCBF值，對照區(qū)域為同側(cè)小腦半球，面積與選擇的ROI區(qū)相同。

手術(shù)側(cè)頸外動脈供血區(qū)定義為血流重建區(qū)(revascularization area，RA)。T-ASL圖像與3D-BRAVO圖像進(jìn)行融合，并利用工作站Volume Measurement軟件計算RA體積，同時觀察對深部腦組織的覆蓋情況，主要包括同側(cè)丘腦-基底核、同側(cè)深部大腦皮層、對側(cè)深部大腦皮層。

3D-TOF-MRA圖像由2名經(jīng)驗豐富的放射醫(yī)師在原始圖像聯(lián)合MIP法重組圖像評價重組血管情況，主要評估手術(shù)區(qū)域顱內(nèi)-外溝通的血管，2名醫(yī)師分別進(jìn)行血管密度評價，意見不一致時協(xié)商達(dá)到一致。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件，符合正態(tài)分布的計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，不符合正態(tài)分布的資料采用中位數(shù)(M)表示，計數(shù)資料用頻數(shù)表示。運用配對樣本t檢驗對比手術(shù)側(cè)術(shù)前、術(shù)后的rCBF及CBF，選取P＜0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)前與術(shù)后腦組織灌注改善情況

手術(shù)側(cè)共計190個感興趣區(qū)，術(shù)前ASL-CBF為(41.4±19.3) ml/100 g?min，術(shù)后ASL-CBF為(48.9±15.1) ml/100 g?min，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=6.77，P＜0.01)。

術(shù)前rCBF為0.88±0.34，術(shù)后rCBF為1.08±0.26，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=8.03，P＜0.01)。

手術(shù)側(cè)大腦半球在術(shù)后CBF及rCBF上升，腦組織缺血狀況得到改善(圖3，4)。

2.2 顱-內(nèi)外溝通血管、RA體積及空間分布情況

TOF-MRA血管顯示顱內(nèi)-外溝通溝通的血管主要分為兩類：(1)約73.7% (14/19)的半球顯示了搭橋動脈，在TOF-MRA顯示為單一的、較粗的動脈；(2)約57.9% (10/19)的半球顯示了較多的側(cè)支動脈，在TOFMRA表現(xiàn)為多條甚至是簇狀的、較細(xì)的動脈，另有15.8% (3/19)的半球顯示了較少的側(cè)支動脈(原始圖像單層內(nèi)血管數(shù)量＜3)，表現(xiàn)為稀疏的、較細(xì)的動脈。

表1 RA體積、ECA覆蓋深部腦組織范圍及顱內(nèi)-外溝通血管的情況Tab. 1 RA volume, deep brain structures covered by ECA and intracranial-external communication arteries

T-ASL結(jié)果分析結(jié)果顯示：(1) RA體積范圍4.85～370.91 ml，中位數(shù)為109.72 ml；(2) RA對深部腦組織的灌注顯示，15.8% (3/19)的RA區(qū)域覆蓋了基底節(jié)、丘腦等深部腦組織，63.2% (12/19)的RA區(qū)域覆蓋了同側(cè)大腦深部皮層，主要包括同側(cè)的島葉及額葉近中線部分，21.1% (4/19)的RA區(qū)覆蓋了對側(cè)大腦深部皮層，主要是對側(cè)額葉近中線部分。

同時觀察TOF-MRA及T-ASL圖像，RA體積大于100 ml的10例大腦半球9例同時顯示搭橋動脈及簇狀新生動脈(圖5，6)，另外一例為兒童患者，僅進(jìn)行了顳肌貼敷和硬腦膜翻轉(zhuǎn)術(shù)。RA體積小于100 ml的9例患者，僅顯示搭橋動脈或僅顯示稀疏的新生側(cè)支血管(圖7，8)。

RA體積及覆蓋深部腦組織范圍及TOF-MRA顯示顱內(nèi)-外溝通血管的情況見表1。

3 討論

煙霧病由于側(cè)支循環(huán)的建立，腦血流動力學(xué)改變并不與血管狹窄程度一致，患者臨床癥狀輕重不一，且疾病具有進(jìn)展性，一旦確診需要終身隨訪監(jiān)測，采用一種適合多次監(jiān)測評估的檢查手段尤為重要。適合的檢查手段需要評估搭橋及新生側(cè)支血管的狀態(tài)、腦組織灌注改善與否及手術(shù)側(cè)頸外動脈灌注區(qū)域。如需多次隨訪則需要簡便易行、更少對比劑、減少放射及過敏風(fēng)險的檢查方法。本研究利用TOF-MRA、3D-ASL及T-ASL多模態(tài)評估煙霧病血管重建術(shù)后血流狀況，探討其在煙霧病術(shù)后監(jiān)測的應(yīng)用價值。

3.1 TOF-MRA評估顱內(nèi)-外溝通血管

DSA是診斷及評估煙霧病血管狀態(tài)的金標(biāo)準(zhǔn)，但是價格昂貴、有輻射、有創(chuàng)傷，TOF-MRA不需要注射對比劑，利用血流增強(qiáng)效應(yīng)成像，避免了上述缺點。TOF-MRA對于煙霧病診斷的敏感性和特異性因場強(qiáng)和檢查技術(shù)的不同存在差異，其對大血管、側(cè)支血管及部分煙霧血管可以很好顯示，但是對小的煙霧病血管不敏感[7]。煙霧病患者進(jìn)行單側(cè)大腦半球血管重建術(shù)后，2～3個月可以形成側(cè)支血管[3]，本研究采用的隨訪時間均為3個月后，手術(shù)療效可以充分顯示。本研究顯示TOF-MRA可以顯示的顱內(nèi)-外溝通血管，其中包括較粗的、單一的搭橋血管及簇狀的、較細(xì)的新生側(cè)支血管，且在搭橋血管及較多新生側(cè)支血管顯示的病例中，RA體積大于僅顯示搭橋血管或僅顯示較少新生側(cè)支血管的病例。王斌等[8]對比MRA及DSA顯示煙霧病血管及重建血管，結(jié)果顯示對于重建血管的顯示，DSA與MRA結(jié)果相仿，DSA在顯示側(cè)支血管方面具有優(yōu)勢，而MRA原始橫斷面可以更好的顯示解剖結(jié)構(gòu)。雖然得益于高級別CT掃描儀的應(yīng)用，全腦CT血管成像及CT灌注成像可以一站式實現(xiàn)，但是放射線暴露風(fēng)險、對比劑過敏風(fēng)險等限制了其在多次監(jiān)測中的應(yīng)用[9]。TOFMRA無創(chuàng)、可重復(fù)性強(qiáng)、非增強(qiáng)的特點，使其可以作為CTA、DSA外煙霧病患者終身監(jiān)測的有效工具。

3.2 3D-ASL評估術(shù)后腦組織灌注情況

3D-ASL作為一種無需對比劑、可重復(fù)性強(qiáng)的新技術(shù)，其評估煙霧病腦組織灌注情況的可信性已經(jīng)得到證實，且與CTP[10]、PWI[11]有很好的相關(guān)性，并且可應(yīng)用于術(shù)后隨訪監(jiān)測中。3D-ASL利用內(nèi)源性血液中的氫質(zhì)子核作為標(biāo)記物，可以得到全腦組織的CBF值，標(biāo)記延遲時間(post-labeling delay，PLD)的選擇對于ASL評估煙霧病血管十分重要。Fan等[12]研究顯示，常規(guī)所選擇的2025 ms標(biāo)記延遲時間，對腦組織的CBF的評估存在20%的低估，而采用多PLD-ASL和長PLDASL (PLD=4000 ms)則可以避免這種低估。相對于PWI及CTP可以得到達(dá)峰時間(time to peak，TTP)、平均通過時間(mean transit time，MTT)、CBF、腦血容量(cerebral blood volume，CBV)及殘余功能的達(dá)峰時間(time-to-maximum of the flow-scaled residue function，Tmax)等多個參數(shù)，3D-ASL僅獲得CBF值存在量化不足的缺點，但是3D-ASL在評估代償支方面具有前者所不具備的優(yōu)勢。煙霧病腦組織的ASL圖像往往顯示在低灌注區(qū)域中點狀高灌注區(qū)，點狀高灌注區(qū)不但提示存在TOF-MRA不能顯示的微小側(cè)支血管，也有可能提示側(cè)支血管微小動脈瘤的存在[13]，這對煙霧病的評估具有重大意義。Lee等[14]利用ASL監(jiān)測了145例煙霧病血管重建術(shù)后的腦組織灌注情況，證實了ASL在煙霧病術(shù)后長期監(jiān)測療效中的優(yōu)勢。本研究顯示，在煙霧病患者搭橋術(shù)后，手術(shù)側(cè)的CBF改變具有明顯統(tǒng)計學(xué)意義(t=6.77，P＜0.01)，且為了排除患者代謝差異采用的rCBF在手術(shù)前后的改變也具有明顯統(tǒng)計學(xué)意義(t=8.03，P＜0.01)。

3.3 T-ASL評估RA區(qū)域

TOF-MRA及3D-ASL可以評估全腦的灌注改善情況，缺乏特異性的、直觀的血管重建效果的評估[14]，這與DSA能夠評估單一血管的供血狀況存在差距，而T-ASL的應(yīng)用則彌補(bǔ)了ASL在無法評估單一動脈灌注區(qū)域的缺點。Gao等[15]利用T-ASL的高選擇性顯示單一血管灌注區(qū)域的優(yōu)勢，指出了二級側(cè)支循環(huán)導(dǎo)致的腦組織灌注區(qū)域的改變增加了煙霧病患者腦出血的風(fēng)險。而在評估手術(shù)療效方面，Yuan等[5]利用T-ASL顯示了煙霧病術(shù)后RA區(qū)域，進(jìn)行了搭橋血管灌注腦組織體積的測量，并證明其在顯示手術(shù)有效性方面與CTA有很好的相關(guān)性。廖煜君等[4]利用T-ASL計算RA體積并描述其空間分布，證明聯(lián)合術(shù)式治療相對于間接術(shù)式治療煙霧病的血流重建區(qū)及覆蓋深部腦組織的范圍更大，并且T-ASL可以客觀反映RA的空間分布，可以更好地評估手術(shù)療效。本研究隨訪時間在術(shù)后3個月以后，手術(shù)側(cè)大腦半球已經(jīng)有新生側(cè)支血管生長，RA體積較大的病例同時顯示搭橋血管及新生側(cè)支血管。而對于深部腦組織的覆蓋，有研究[4]顯示聯(lián)合手術(shù)方式較間接手術(shù)方式有更大的比例能夠覆蓋到基底節(jié)、丘腦等深部腦組織，本組覆蓋基底節(jié)、丘腦的病例有3例，均為聯(lián)合手術(shù)方式且在TOF-MRA同時顯示搭橋血管及新生側(cè)支血管，與以往的研究一致。

3.4 研究的不足之處

本研究的局限性在于因病例數(shù)量少，不能按照患者年齡、臨床類型及手術(shù)方式進(jìn)行分類，然后再進(jìn)行評估，且不能進(jìn)行RA體積與隨訪時間的相關(guān)性分析，同時缺乏DSA隨訪結(jié)果對比。另外，肉眼應(yīng)用MIP法評估顱內(nèi)外溝通血管，存在一定的主觀性，且MIP法本身的閾值高低對評估血管尤其是小血管的評估存在影響。T-ASL作為一種血管選擇性的新興灌注成像技術(shù)，客觀量化煙霧病手術(shù)療效，需要更多的病例驗證其可行性及應(yīng)用手段。

綜上所述，TOF-MRA、3D-ASL聯(lián)合T-ASL的監(jiān)測手段兼顧顱內(nèi)-外血管形態(tài)學(xué)評價、宏觀腦組織灌注評價及精確手術(shù)灌溉區(qū)域評價，同時無創(chuàng)、無射線、無過敏風(fēng)險，可以作為監(jiān)測煙霧病術(shù)后血流狀況的手段。

利益沖突：無。