雙時(shí)相3D-pCASL評(píng)估單側(cè)大腦中動(dòng)脈重度狹窄或閉塞病人腦血管儲(chǔ)備能力的臨床價(jià)值

朱麗娜，吳 江，楊朝慧，牛 衡，郝曉勇，李 璇

大腦中動(dòng)脈(middle cerebral artery，MCA)狹窄或閉塞是引起顱內(nèi)缺血性疾病的最重要因素，而MCA狹窄或閉塞引起的臨床表現(xiàn)卻有很大差異[1]，可出現(xiàn)大面積腦梗死，造成嚴(yán)重后遺癥，也可癥狀輕微甚至無癥狀，這與MCA閉塞發(fā)生時(shí)腦血管儲(chǔ)備能力(cerebrovascular reserve，CVR)有關(guān)[2]。CVR是大腦在生理或病理刺激下，顱內(nèi)小動(dòng)脈和毛細(xì)血管代償性擴(kuò)張或收縮維持腦血流穩(wěn)定的能力。早期快速評(píng)估MCA閉塞后病人的CVR，可為臨床醫(yī)師判斷病情或干預(yù)治療提供可靠的影像學(xué)依據(jù)。三維偽連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記(3D pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL)技術(shù)使用長(zhǎng)、短兩個(gè)標(biāo)記延遲(post label delay，PLD)時(shí)間可以估計(jì)單側(cè)MCA重度狹窄或閉塞病人的CVR。本研究利用3D-pCASL技術(shù)對(duì)單側(cè)MCA重度狹窄或閉塞病人的CVR進(jìn)行評(píng)估，并探討其與急性腦梗死發(fā)生的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取山西省心血管病醫(yī)院2018年4月—2019年8月經(jīng)磁共振成像(MRI)確診的單側(cè)MCA重度狹窄或閉塞病人[三維時(shí)間飛躍磁共振血管造影(3D-TOF-MRA)原始圖像及重建三維圖像顯示MCA 的M1段及以遠(yuǎn)未顯影定義為MCA重度狹窄或閉塞]60例，根據(jù)彌散加權(quán)成像(DWI)有無急性腦梗死將病人分為腦梗死組與無腦梗死組。腦梗死組27例，男18例，女9例；年齡36～77歲。無腦梗死組33例，男20例，女13例；年齡47～76歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床特征和資料支持病因?yàn)槟X血管動(dòng)脈粥樣硬化；腦梗死病人為發(fā)病3 d內(nèi)入院，且病變部位在MCA分布區(qū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：既往有急性腦梗死病史者；其他疾病所致MCA狹窄或閉塞；患側(cè)與對(duì)側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈或大腦前動(dòng)脈均為重度狹窄(狹窄率≥70%)或閉塞。

1.2 方法

1.2.1 儀器 使用GE1.5T HD-xt磁共振掃描儀八通道顱腦線圈，所有受試者行常規(guī) MRI[軸位T1加權(quán)成像(T1WI)、T2加權(quán)成像(T2WI)、磁共振成像液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(FLAIR)、DWI、3D-TOF MRA、矢狀位T1WI]及全腦3D-pCASL掃描，3D-TOF MRA采集參數(shù)：視野(FOV)24×24；切片厚度1.2 mm，時(shí)相視野(Phase FOV)0.81；重復(fù)時(shí)間(TR)23.0 ms；3D-pCASL采用1 525 ms和2 525 ms兩種PLD時(shí)間，掃描參數(shù)TR 4 587 ms(PLD 1 525 ms)、5 282 ms(PLD 2 525 ms)，回波時(shí)間(TE)10.5 ms，層厚4 mm，激勵(lì)次數(shù)(NEX)3次，F(xiàn)OV 24×24，矩陣512×8，采集時(shí)間4 min 26 s(PLD 1 525 ms)、5 min 6 s(PLD 2 525 ms)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 將3D-pCASL數(shù)據(jù)輸送至GEADW 4.6工作站中，自動(dòng)生成PLD=1 525 ms及PLD=2 525 ms的腦血流量(CBF)偽彩圖，與DWI圖像疊加，確定急性腦梗死灶的范圍及位置。在CBF和DWI的疊加圖上逐層手動(dòng)繪制感興趣區(qū)(region of interest，ROI)。腦梗死組選取梗死最大層面及其上、下相鄰層面勾畫ROI，無腦梗死組選取責(zé)任側(cè)MCA供血區(qū)勾畫ROI，ROI選取時(shí)，避開鄰近大血管、骨骼、竇腔空氣。測(cè)量PLD=1 525 ms及PLD=2 525 ms時(shí)患側(cè)與健側(cè)CBF值及△CBF值(CBF2.5-CBF1.5)，同一病人兩種時(shí)相ROI的選取位置及大小一致，ROI面積為50～60 mm2，每個(gè)CBF值都是由3名工作5年以上的放射科醫(yī)生獨(dú)立選取，取其平均值。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患側(cè)與健側(cè)CBF值比較 腦梗死組、無腦梗死組PLD=1 525 ms時(shí)患側(cè)CBF值低于健側(cè)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)；腦梗死組患側(cè)PLD=2 525 ms時(shí)CBF恢復(fù)不完全，與健側(cè)PLD=2 525 ms時(shí)CBF比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.005)，無腦梗死組患側(cè)PLD=2 525 ms時(shí)CBF明顯恢復(fù)，與健側(cè)PLD=2 525 ms時(shí)CBF比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.055)。詳見表1及圖1、圖2。

表1 兩組患側(cè)與健側(cè)CBF值比較 單位：mL/(100 g·min)

圖1 左側(cè)MCA重度狹窄或閉塞腦梗死病人3D-pCASL結(jié)果(MRA示左側(cè)MCA未見明確顯影；DWI示左側(cè)顳枕葉大片急性腦梗死；PLD=1 525 ms時(shí)動(dòng)脈自旋標(biāo)記顯示左側(cè)顳枕葉呈低灌注；PLD=2 525 ms時(shí)動(dòng)脈自旋標(biāo)記顯示左側(cè)顳枕葉低灌注范圍減少)

圖2 右側(cè)MCA重度狹窄或閉塞無腦梗死病人3D-pCASL結(jié)果(MRA示右側(cè)MCA未見明確顯影；DWI圖像未見急性腦梗死病灶；PLD=1 525 ms時(shí)動(dòng)脈自旋標(biāo)記顯示右側(cè)顳葉灌注減低；PLD=2 525 ms時(shí)動(dòng)脈自旋標(biāo)記顯示顳葉低灌注區(qū)CBF完全恢復(fù))

2.2 兩組△CBF值比較 腦梗死組患側(cè)△CBF值小于無腦梗死組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，兩組健側(cè)△CBF比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。詳見表2。

表2 兩組△CBF值比較 單位：mL/(100 g·min)

2.3 患側(cè)△CBF與急性腦梗死的相關(guān)性 點(diǎn)二列相關(guān)性分析顯示，患側(cè)△CBF與急性腦梗死呈負(fù)相關(guān)(r=-0.608，P=0.001)，△CBF越大，發(fā)生急性腦梗死的可能性越小。

3 討 論

當(dāng)MCA重度狹窄或閉塞時(shí)，CBF減少，部分腦區(qū)腦組織灌注明顯減低，為了平衡各腦區(qū)腦組織所需血流，具有較好儲(chǔ)備能力的腦血管可以通過血管擴(kuò)張或開放側(cè)支循環(huán)的方式將有限的血流進(jìn)行再分配[3]。通常側(cè)支循環(huán)的開放分為3級(jí)，首先，開放1級(jí)側(cè)支循環(huán)，即通過顱底Willis環(huán)的前后交通動(dòng)脈溝通兩側(cè)大腦半球之間的血液循環(huán)；2級(jí)側(cè)支循環(huán)主要通過眼動(dòng)脈、軟腦膜側(cè)支代償缺血區(qū)的血液供應(yīng)；3級(jí)側(cè)支循環(huán)為通過新生血管改善供血[4]。由于MCA為頸內(nèi)動(dòng)脈的直接延續(xù)，不參與Willis環(huán)的建立，當(dāng)MCA發(fā)生閉塞時(shí)，無法通過1級(jí)側(cè)支循環(huán)建立側(cè)支代償，而3級(jí)側(cè)支需要通過再生血管完成代償作用，這一過程需要數(shù)天時(shí)間才能完成，早期較難發(fā)揮其代償作用。因此，2級(jí)側(cè)支循環(huán)的開放成為MCA閉塞后主要的側(cè)支代償途徑[5]。

雙時(shí)相3D-pCASL可以從一定程度上反映MCA重度狹窄或閉塞病人的CVR情況。通常1 525 ms PLD對(duì)缺血腦組織檢出敏感，2 525 ms PLD反映了側(cè)支血管的參與。而2級(jí)側(cè)支循環(huán)血管往往管徑小且通路比較長(zhǎng)，需要長(zhǎng)PLD(2 525 ms)的3D-pCASL才能反映出MCA重度狹窄或閉塞病人存在的血流速度較慢的2級(jí)側(cè)支循環(huán)代償情況。因此，通過PLD為1 525 ms與2 525 ms時(shí)自旋標(biāo)記成像效果的差別評(píng)估MCA重度狹窄或閉塞后腦組織的CVR情況[6]。研究表明，當(dāng)MCA供血區(qū)的血流恢復(fù)不明顯時(shí)，該區(qū)的CVR可能已接近崩潰，如果臨床不及時(shí)解除血管的狹窄，改善顱內(nèi)血流灌注，則極有可能突發(fā)腦卒中事件[7]。

本研究發(fā)現(xiàn)，兩組PLD=1 525 ms時(shí)MCA重度狹窄或閉塞一側(cè)的CBF明顯低于健側(cè)，PLD=2 525 ms時(shí)腦梗死組CBF恢復(fù)不完全，與健側(cè)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，無腦梗死組CBF明顯恢復(fù)，與健側(cè)CBF比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析其原因可能為無腦梗死組病人的腦血管仍具有較好的自我調(diào)節(jié)能力，可以使周圍腦區(qū)灌注增加，可以延緩腦卒中事件的發(fā)生，腦梗死組的腦組織受損嚴(yán)重，CVR較差，自身調(diào)節(jié)能力及開放的側(cè)支循環(huán)不足以代償腦組織所需的血流灌注，因此，延長(zhǎng)PLD，腦區(qū)仍呈現(xiàn)低灌注狀態(tài)[8]。進(jìn)一步分析的CVR估計(jì)值(△CBF)也證實(shí)了這一點(diǎn)。研究表明，腦側(cè)支循環(huán)的代償程度是顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄供血區(qū)域內(nèi)發(fā)生腦卒中事件的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素[9]。本研究利用點(diǎn)二列相關(guān)分析顯示患側(cè)△CBF與急性腦梗死發(fā)生呈負(fù)相關(guān)(r=-0.608，P=0.001)。腦側(cè)支循環(huán)作為在腦血管狹窄發(fā)生后為缺血腦組織提供灌注的主要來源，其影響并預(yù)測(cè)著腦梗死的發(fā)生、發(fā)展，影響著終末梗死體積及對(duì)血管內(nèi)治療的反應(yīng)[10]。腦卒中的發(fā)生與發(fā)展取決于缺血半暗帶區(qū)的血流恢復(fù)，半暗帶是灌注處于臨界值的組織區(qū)域，此階段細(xì)胞電活動(dòng)和離子通道功能停止，但仍可保持細(xì)胞連接，此時(shí)若缺血區(qū)血供恢復(fù)，細(xì)胞功能仍可恢復(fù)。當(dāng)腦血流量下降可啟動(dòng)自身的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，缺血區(qū)血管擴(kuò)張使腦血容量保持正常甚至輕度增加[11]。當(dāng)CBF<10 mL/(100 g·min)時(shí)，該調(diào)節(jié)機(jī)制及CVR隨之衰竭，腦組織發(fā)生不可逆損傷，形成中心梗死區(qū)[12]。因此，腦血管自身調(diào)節(jié)功能越強(qiáng)，發(fā)生急性腦梗死的概率越小。

總之，3D-pCASL作為一種無創(chuàng)、不需要外源性對(duì)比劑的影像學(xué)技術(shù)，可對(duì)MCA重度狹窄或閉塞病人CVR情況進(jìn)行評(píng)估，為臨床評(píng)估預(yù)后及個(gè)體化治療提供影像學(xué)依據(jù)。