三維偽連續及血管選擇性動脈自旋標記技術預測頸動脈內膜切除術后腦過度灌注

劉 穎，徐慧敏，霍 然，王 箏，王 濤，袁慧書*

(1.北京大學第三醫院放射科，2.神經外科，北京 100191)

頸動脈內膜切除術(carotid endarterectomy， CEA)通過去除斑塊改善頸動脈狹窄而恢復血流[1]，若術前腦組織灌注明顯減低、側支循環差，則術后有發生腦過度灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome， CHS)的風險[2]。三維偽連續動脈自旋標記(three dimensional-pseudocontinuous arterial spin labeling， 3D-pcASL)技術可測定腦血流量(cerebral blood flow， CBF)[3]。基于3D-pcASL衍生的血管選擇性動脈自旋標記技術(territorial arterial spin labeling， tASL)可通過標記單支血管得到不同供血動脈的灌注圖[4]，其評估側支循環代償程度與數字減影血管造影的一致性較好[5]。3D-pcASL及tASL技術可通過一次掃描定量測量腦血流量，并分析顱內側支循環，預測術后出現過度灌注的風險。本研究評價3D-pcASL及tASL技術預測CEA后發生腦過度灌注的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2018年1月—2019年12月29例于北京大學第三醫院經CEA治療的頸動脈重度狹窄患者，男26例，女3例，年齡45～78歲，平均(65.0±6.3)歲；均經頸動脈CT血管造影(CT angiography， CTA)診斷為單側或雙側頸總動脈及頸內動脈(internal carotid artery， ICA)起始段重度狹窄，其中24例術前有休克及短暫性腦缺血發作病史；術側動脈平均狹窄程度為(87.53±10.44)%，對側平均狹窄程度為(47.43±31.08)%。排除標準：①既往接受CEA或頸動脈支架成形術；②近1個月新發腦梗死；③存在MR檢查禁忌證。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750 3.0T MR掃描儀，配備8通道頭部線圈。囑患者仰臥，行3D-pcASL及tASL檢查，掃描參數：3D-pcASL，TR 4 632 ms，TE 10.5 ms，層厚4 mm，層間距0，體素2 mm×2 mm×4 mm，標記后延遲(post-labeling delay， PLD)時間為2.0 s，掃描覆蓋全腦，掃描時間3 min 24 s；tASL，參數同前，采用超選擇性ASL技術標記雙側ICA，掃描時間2 min 53 s；采用血管編碼ASL技術標記椎基底動脈，掃描時間1 min 40 s。

1.3 圖像分析 采用GE AW 4.6工作站處理3D-pcASL數據，以Functool軟件獲得CBF圖。由1名具有2年以上工作經驗的放射科醫師于連續3個層面勾畫術側大腦中動脈供血區ROI，采用軸對稱方式將ROI投射至對側大腦半球，計算3層CBF平均值。采用3D Slicer(https://www.slicer.org/)平臺處理tASL數據，分割雙側ICA及椎基底動脈供血區，計算體積數據，包括手術前后術側CBF差值比(difference ratio， DR)，DRCBF=(術后CBF-術前CBF)/術前CBF；手術前后顱內總灌注體積(perfusion volume， PV)，PV總=術側ICA的PV(PV術側ICA)+對側ICA的PV(PV對側ICA)+椎基底動脈PV(PV椎)。根據DRCBF結果分為過度灌注組(DRCBF≥100%，n=6)和無過度灌注組(DRCBF<100%，n=23)[2]。CEA術后由1名具有10年以上工作經驗的神經外科醫師參照文獻[6]標準診斷CHS。由1名放射科副主任醫師對圖像分析結果進行復核。

1.4 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。以±s表示計量資料，采用配對樣本t檢驗比較手術前、后術側CBF值(CBF術側)、PV總、PV術側ICA及PV對側ICA的差異；采用Wilcoxon秩和檢驗比較2組術前CBF術側、PV總、PV術側ICA及PV對側ICA的差異。以單因素分析評價術前CBF術側、PV總及PV術側ICA參數與CEA后腦過度灌注的相關性。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，計算曲線下面積(area under the curve， AUC)，分析術前CBF術側及PV總預測術后發生過度灌注的效能。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 ASL參數 CEA術前，過度灌注組CBF術側明顯低于無過度灌注組，PV總明顯小于無過度灌注組(P均<0.05)，見圖1及表1。CEA術后，2組CBF術側均較前增加，PV術側ICA升高，PV對側ICA下降(P均<0.05)；術后PV總較術前略有升高，但差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。

表1 2組頸動脈重度狹窄患者CEA術前ASL參數比較(±s)

表1 2組頸動脈重度狹窄患者CEA術前ASL參數比較(±s)

組別CBF術側[ml/(min·100 g)]PV總(cm3)PV術側ICA(cm3)PV對側ICA(cm3)過度灌注組(n=6)25.95±4.76 845.19±292.1988.46±112.26379.09±251.83無過度灌注組(n=23)45.47±10.141 135.09±214.04256.23±174.57509.85±176.97Z值-3.284-2.154-1.727-1.400P值0.0010.0310.0840.162

表2 29例頸動脈重度狹窄患者CEA前后ASL參數比較(n=29，±s)

表2 29例頸動脈重度狹窄患者CEA前后ASL參數比較(n=29，±s)

CEACBF術側[ml/(min·100 g)]PV總(cm3)PV術側ICA(cm3)PV對側ICA(cm3)術前41.44 ± 12.231 075.11±255.98221.52±176.00482.79±197.07術后56.05 ± 15.081 148.47±187.28421.51±91.11428.61±157.91t值-3.730-1.999-6.2333.136P值0.0010.055<0.0010.004

圖1 患者男，66歲，右側ICA重度狹窄，過度灌注組，CEA術后1天出現頭痛、嘔血及難以控制的高血壓 A.術前CTA示ICA重度狹窄(箭)； B.術前tASL圖示PV總減小； C.術前3D-pcASL圖示右側ICA供血區灌注明顯減低； D.術后CTA示ICA通暢(箭)； E.術后tASL圖示PV總明顯增加； F.術后3D-pcASL圖示右側ICA供血區CBF較前明顯升高，術側DRCBF=2.20 (RICA：右側ICA；VBA：椎基底動脈；LICA：左側ICA)

2.2 預測效能 根據術前CBF術側預測術后發生過度灌注的AUC為0.942，當截斷值為34.58 ml/(min·100 g)時，敏感度和特異度分別為87.00%和100%(圖2)；PV總預測術后發生過度灌注的AUC為0.790，當截斷值為984.76 cm3時，敏感度和特異度分別為87.00%和83.33%(圖2)。

圖2 ASL參數預測術后發生過度灌注的ROC曲線

2.3 CHS 過度灌注組2例出現頭痛、嘔血等癥狀，收縮壓均>170 mmHg，DRCBF分別為172%和220%，診斷為CHS。采用ASL評估過度灌注診斷CHS的敏感度為100.00%，特異度為85.19%，陽性預測值為33.33%，陰性預測值為100.00%。

3 討論

3.1 3D-pcASL及tASL的優勢 3D-pcASL以動脈中的水分子作為內源性示蹤劑，因其無創，更適用于術后評估療效及隨訪[7]。利用ASL可分析整個大腦的灌注情況，但無法準確判斷前、后循環血供異常及有無代償等。tASL技術可標記單支血管，顯示供血血管遠端灌注[8]，但成像及后處理技術較為復雜，尚未在臨床廣泛應用。HELLE等[9]采用tASL監測手術前后腦血流灌注范圍及CBF改變，發現相比單純依靠狹窄程度變化，tASL評估手術效果及患者預后更為可靠。van LAAR等[10]采用tASL技術觀察單側ICA閉塞患者，發現閉塞側大腦中動脈灌注區域主要由基底動脈側支循環血流供應，大腦前動脈主要依賴對側ICA側支血流，即頸動脈狹窄引起血流下降時，同側大腦中動脈不一定由對側大腦中動脈供血，再度提示僅測量腦血流灌注無法真實反映病變處血供情況。本研究采用3D-pcASL整體分析腦血流灌注，以tASL評價單支血管，判斷CEA手術后腦血流灌注變化。

3.2 CEA術后灌注變化 頸動脈重度狹窄導致血管橫截面積減少，單位時間內通過血流量降低，腦血流灌注減少。CEA可去除斑塊并恢復血流[11]。本組29例CEA術后CBF術側均較術前增加，術側灌注獲得一定程度改善。本研究基于tASL測量兩側ICA供血區PV，狹窄重的一側PV低于對側，原因在于頸動脈狹窄導致PV下降；狹窄解除后，術側PV有所提升，與術前有明顯差異，PV總體積輕度升高，而PV對側ICA下降，可能因本研究觀察對象多為慢性頸動脈狹窄患者，術側狹窄程度較重，長期缺血后對側代償供血，灌注范圍大于原支配范圍，術后供血情況改變，原本因低灌注而接受對側代償部分獲得改善，致對側PV下降。上述結果提示，ASL僅能得到大腦供血區CBF變化，無法直觀發現PV改變及單支血管供血改變，而tASL可更直觀展示CEA術后供血情況變化，利于評價手術效果[12]。

3.3 CEA術后并發癥 CHS指CEA術后腦血流過度灌注，臨床表現為頭痛、局灶神經功能缺失，嚴重者可出現癲癇發作及顱內出血等。既往研究[13]發現，灌注CBF倍增時，發生CHS的風險為16%～30%。本研究中6例患者術后出現過度灌注，其中2例(2/6，33.33%)診斷為CHS，均為過度灌注組患者；無過度灌注組未見CHS，反映CEA術后出現過度灌注提示患者有發生CHS的風險。本研究過度灌注組術前CBF術側、PV總均低于無過度灌注組，可能因其腦血管儲備能力受損、血管負反饋調節能力差，血管收縮不良，經CEA迅速恢復腦供血后，更易出現過度灌注。tASL不僅可觀察血管供血分布，還能獲得PV參數值，評估過度灌注情況更為直觀、便捷。本研究ROC曲線分析顯示，術前CBF術側低于34.58 ml/(min?100 g)或PV總<984.76 mm3時，術后發生過度灌注的可能性大，以術前CBF術側的敏感度和特異度更高。

總之，3D-pcASL和tASL技術可無創評價CEA后CBF變化，并觀察單支供血動脈供血區域狀況，以術前CBF、PV總預測術后發生過度灌注的效能較高。本研究的主要不足：①樣本量少，且組間分布不均衡；②手動勾畫大腦中動脈供血區ROI，存在選擇誤差。