動脈硬化性狹窄程度的腦灌注異常改變分析-基于CT灌注和DSA成像

寧清靈，段 陽，楊本強，梁國標，裴禹淞，邢登祥，尤紅蕊，齊 妙，苗延巍

頸內動脈(internal carotid artery,ICA)和椎基底動脈(vertebrobasilar artery,VBA)是腦部的核心供血動脈，是顱腦動脈粥樣硬化最常見的部位，其發生動脈粥樣硬化性血管狹窄是缺血性腦梗死(ischemic cerebral stroke,ICS)的主要病因之一[1,2]，腦部血流灌注可反映腦部微循環變化，腦部血流灌注存在著復雜且周密的自我調節系統并受多種因素影響，如供血動脈狹窄程度、側支循環、灌注壓、自身調節等，其中血管的狹窄程度是影響腦血流動力學的主要因素[3]。本研究通過DSA和CTP對比研究動脈狹窄與腦血流灌注的關系，建立和完善腦內血流動力學改變對ICS患者進行個體化治療的指導，為進一步相關研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 分析2016年6月-2018年9月ICS住院患者的影像及臨床資料。納入標準：(1)癥狀性ICS患者，有不同程度神經功能受損表現；(2)所有患者均為慢性起病，由于病情加重來院就診；(3)單側ICA或VBA硬化狹窄率≥70%，余血管未見異常或狹窄程度<30%；(4)完善CTP檢查。排除標準：(1)3個月內有顱內出血；(2)伴有動脈瘤；(3)2 w內心肌梗死或嚴重腦梗死患者；(4)血管嚴重迂曲、變異或非動脈粥樣硬化性狹窄；(5)合并腦腫瘤。實驗分組：(1)根據血管狹窄程度分為重度狹窄組和閉塞組；(2)根據血管部位分為單側ICA狹窄組和VBA狹窄組；單側ICA狹窄組共有67例患者納入研究，其中男性58例，年齡46歲～87歲，平均(64.55±7.84)歲；VBA狹窄組共53例患者納入研究，男性41例,年齡32歲～83歲，平均年齡(61.47±9.41)歲；(3)灌注情況分為低灌注組和正常灌注組；(4)根據是否有側支循環形成分為有側支循環組和無側支循環組。

1.2 方法

1.2.1 CTP影像檢查方法 CTP檢查設備為GE 64排螺旋CT(GE Discovery CT750 HD，通用電氣公司，美國)，以聽眥線為基線進行全腦灌注掃描。首先進行CT平掃，排除腦出血后進行全腦灌注掃描。灌注掃描使用高壓注射器以5 ml/s經肘靜脈注入碘海醇(Omnlpaque，350 mg/L)40 ml及生理鹽水20 ml。掃描參數如下：管電壓120 kV，管電流250 mA，矩陣512×512，管球旋轉時間≤l s，延遲5 s掃描，動態掃描50 s，獲得420幅圖像，重建層厚為10 mm，獲得14層全腦灌注圖像。

1.2.2 CTP圖像后處理與圖像分析方法 CTP的原始數據傳入專用后處理工作站，應用NeroPerfusion軟件包(Aquarius i Ntuition Edition Ver.4.4.6，泰銳影像公司，美國)進行后處理，由軟件自動計算達峰時間(time to peak,TTP)、平均通過時間(mean transit time,MTT)、腦血流量(cerebral blood flow,CBF)、以及腦血容量(cerebral blood volume,CBV)的全腦灌注圖。兩名經驗豐富的神經放射醫生對圖像進行處理，以雙側腦灌注參數比值小于95%為灌注存在差異，于血管狹窄側選取感興趣區(region of interest,ROI)，ROI內避免包含主要動脈、腦溝及直徑>2 cm的梗死區，軟件自動產生鏡像對稱的CBF、CBV、MTT、TTP，最后根據腦CTP灌注參量圖像對腦灌注狀態進行分析評估。根據雙側大腦半球灌注參數比值小于95%定義為灌注有差異，分為低灌注組和正常灌注組；Ⅰ期低灌注：TTP和(或)MTT延長、CBF正常或輕度降低、CBV無異常或輕度升高；Ⅱ期低灌注：TTP和MTT延長、CBF降低、CBV無異常或降低[4]。

1.2.3 DSA檢查和分析方法 采用改良的Seldmger’s法在局部麻醉下行股動脈穿刺成功后置入5F動脈鞘，用5F豬尾巴造影導管、單彎或獵人頭造影導管行全腦血管造影。對造影圖像分別進行動態及靜態全面分析，對動脈粥樣硬化性血管狹窄的測定按北美NASCET標準計算[5]。動脈硬化狹窄程度分級：輕度狹窄(0%～49%)；中度狹窄(50%～69%)；重度狹窄(70%～99%)；閉塞(>99%)。根據Jansen等[6～8]的方法對側支循環建立情況進行評估，包括前后交通動脈開放、眼動脈和軟腦膜動脈代償以及新生血管網。

2 結 果

單因素分析發現單側ICA狹窄程度、VBA狹窄程度與腦灌注低度正相關關系(r=0.249，P=0.042，P=0.025；r=0.381，P=0.005，P=0.007)，單側ICA狹窄時側支循環建立情況與腦灌注定性分析差異均具有統計學意義(P<0.05)，VBA狹窄時側支循環的建立和腦卒中影響因素之間差異不均有統計學意義(P>0.05)(見表1～表6)(見圖1、圖2)。

表1 單側ICA硬化狹窄低灌注組與正常灌注組血管狹窄程度及側支循環比較

表2 單側ICA硬化狹窄低灌注組與正常灌注組一般臨床資料比較

表3 ICA硬化狹窄程度與腦灌注分期等級相關性比較

表4 VBA硬化狹窄低灌注組和正常灌注組血管狹窄程度及側支循環比較

表5 VBA硬化狹窄低灌注組和正常灌注組一般臨床資料

表6 VBA硬化狹窄程度與腦灌注分期等級相關性比較

圖1 單側頸內動脈重度狹窄對應腦灌注異常典型圖例

圖2 VBA重度狹窄對應腦灌注異常典型圖例

3 討 論

CT灌注成像(CT perfusion,CTP)技術的應用為腦缺血病變的部位、范圍及血流動力學變化的評估提供了技術支持[9]，顱腦血管狹窄患者腦內血流灌注情況可通過CTP進行判定[10,11]。

本研究聚焦單側ICA硬化狹窄程度對腦血流灌注狀態影響，二者呈低度正相關關系，另外側支循環的建立在一定程度上可抵消ICA狹窄帶來的影響。LEE等[3]研究表明腦灌注的主要影響因素為供血動脈狹窄程度、側支循環的建立、灌注壓以及腦血流的自身調節。單側ICA硬化狹窄組排除了合并其他血管狹窄病例，便于控制變量而單一分析單側ICA硬化狹窄患者對大腦灌注的影響。ICA作為腦內供血量最大的動脈[12～14]，當其發生動脈粥樣硬化性狹窄時，血流隨之改變，其供血區域腦組織血流灌注量減少而處于缺血狀態[15,16]。流行病學研究顯示ICS的最主要病因為顱內動脈粥樣硬化性狹窄，而最易發生動脈粥樣硬化的顱內動脈為ICA[14]。ICA硬化狹窄程度對腦灌注異常分期有影響，二者存在等級正相關，與國內盧孟蓮[17]研究結果相一致。腦組織血流動力學存在Bayliss效應：通過Bayliss效應來維持腦血流正常穩定的能力稱為腦循環儲備力。Powers和Raichle描述血液動力學衰竭3個階段[18]：第一階段，腦血流自動調節能夠使血管擴張和側支募集，導致CBV增加以維持CBF和腦氧代謝率，從而抵消MTT和TTP的延長；第二階段，腦循環儲備力耗竭，通過腦代謝儲備力維持腦氧氣代謝率，CBF逐漸減少和側支建立開始失敗；第三階段，氧氣攝取率代償能力耗竭，腦氧代謝下降，導致細胞死亡和不可逆的梗死，即此時MTT、TTP延長,CBF、CBV均降低，隨著血液動力學衰竭，腦血流儲備力逐漸下降。腦血流動力學損傷的程度隨著血流量減少而逐漸加重，隨著血管狹窄程度的增加，腦組織缺血程度不斷增加，所需代償的CBF也隨之增加，腦血流動力學負擔越重。研究結果表明隨著ICA或VBA狹窄程度增加低腦灌注比例也隨著增加。

椎基底動脈系統(vertebrobasilar artery system,VBAS)血流動力學的改變即腦灌注受多種因素影響，本研究發現VBA硬化狹窄程度對腦灌注具有相關性，隨著狹窄程度增加所對應腦灌注異常越嚴重。癥狀性VBA硬化狹窄患者根本的解決方法是恢復正常血流灌注。雖然后循環腦梗死發病率較前循環低[19]，VBA作為后循環主要供血動脈，具有結構復雜、形態多變、癥狀重及預后差等特點[20,21]。VBA狹窄直接影響后循環的腦血流供應，對應區域腦組織呈現低灌注狀態，如圖2所示。Nakagawa等[22]報道VBA硬化狹窄與椎基底動脈供血不足程度具有高度相關性。VBA供血不足所致血流動力學改變可在CTP上表現為腦灌注改變，在本研究中以CTP來評估因VBA狹窄所致腦血流動力學改變。從流體力學上理解，動脈發生狹窄時其所對應的腦組織會發生一定程度的血流動力學改變，但是由于動脈狹窄程度、側支循環及腦儲備力等因素的影響，并非所有血管狹窄者都會出現低灌注[3]。本研究結果顯示VBA硬化狹窄程度影響后循環腦灌注，呈低度等級正相關，VBA狹窄程度越大出現腦灌注低下的幾率越大。當腦內血流動力學發生改變時，腦內動靜脈均會積極代償以減少腦組織損傷，但是隨著血流動力學受損程度及時間的延長而沒有及時再灌注，會造成腦組織慢性、不可逆損傷，甚至梗死[23]。本研究VBA狹窄程度與所對應的腦灌注分期和上述研究結果相一致。

唐健等[24]研究表明，ICA硬化狹窄程度≥70%時，腦血管將失去代償能力，此時腦血流供應代償主要依靠側支循環，當出現急性或慢性閉塞的情況下，良好的側支循環可通過分流和逆流為受損區提供足夠的血流量。但是在沒有有效再灌注的情況下臨時建立的側支循環將失去有效性[25]，因此需要及時的臨床干預。本研究中有22例ICA重度狹窄患者腦灌注未見異常，雖然ICA存在重度狹窄，但是腦血流灌注未見損傷，表明腦內血流動力學存在良好的代償能力，良好的代償能力包括側支循環的建立以及局部腦血管良好的自我調節能力，Bisschops[26]等研究表明原發性側支循環通路的存在可以減少腦缺血的發生。本研究數據顯示側支循環的建立為腦缺血區域補充血流，使其維持生理血流狀態，然而，本研究中低灌注組中也有側支循環建立者，但是比例較正常灌注組低，統計分析有統計學意義(P<0.05),側支循環的建立與腦血流灌注存在相關性。但是VBA狹窄組側支循環建立與腦灌注狀態沒有相關性，與Bisschops[27]等的研究結果不一致，他們研究認為良好的側支循環可以改善后循環血流狀態，防治腦梗死復發起積極作用；存在的原因是本研究未對顱外或臨時側支循環建立納入研究中，可能引起誤差，研究樣本量較小需要進一步增大樣本量研究納入。

本研究是單中心、小樣本量回顧性研究，沒有正常人對照組比較研究。無CTP的定量分析；無腦灌注異常時各個階段所對應ICA狹窄率的臨界值分析。本研究沒有納入多血管狹窄的樣本，造成病例選擇困難和偏移，尚需要進行大樣本量和多因素分析研究。本研究發現年齡、吸煙史、飲酒史、高血壓病史、糖尿病史、冠心病及高脂血癥兩組之間差異均無統計學意義。考慮有以下因素存在：(1)研究患者具有個體血管的差異和病理狀態后腦部側支循環建立問題，可產生偏倚;(2)通過側支循環的建立來間接影響腦灌注狀態;(3)不能除外研究樣本量較小以及樣本選擇帶來的偏倚。

總之，單側ICA及VBA硬化性狹窄程度可以影響腦灌注，呈低度正相關關系。ICA狹窄組側支循環的建立與腦灌注具有相關性，側支循環的建立在一定程度上可影響腦血流狀態。