腦脊液容量定量評(píng)估大腦半球大面積梗死病人腦水腫程度的臨床價(jià)值

徐華偉,趙施竹

腦水腫在大腦半球大面積梗死(LHI)后的第1周內(nèi)占神經(jīng)功能惡化的很大比例,是早期死亡的主要原因[1]。10%～20%的病人可出現(xiàn)惡性水腫,并可能導(dǎo)致室間隙壓力迅速上升,形成幕下和小腦疝,部分病人可致死[2]。盡管采取一些醫(yī)療措施,死亡率仍高達(dá)80%,除非在發(fā)生腦疝之前進(jìn)行手術(shù)減壓[3]。盡管臨床已認(rèn)識(shí)到在LHI之后檢查腦水腫的重要性,但很少關(guān)注這一過(guò)程的腦血流動(dòng)力學(xué)[4-5]。目前,沒(méi)有簡(jiǎn)單而有效的指標(biāo)可以方便和準(zhǔn)確地量化腦水腫的嚴(yán)重程度。了解腦水腫的血流動(dòng)力學(xué)對(duì)于描述并理解病人腦水腫軌跡的變異性具有重要意義,同時(shí)可能為研究和預(yù)測(cè)LHI后的結(jié)果提供一個(gè)實(shí)用的生物標(biāo)志物,以便采取有效的治療措施,如早期去單側(cè)骨瓣減壓術(shù)(DHC)[6]。

中線(xiàn)移位(MLS)和梗死相關(guān)低密度體積是腦水腫的常用臨床標(biāo)志物[7]。MLS可粗略估計(jì)幕下疝,其僅出現(xiàn)在疾病的晚期和嚴(yán)重病例,即當(dāng)腦水腫進(jìn)展超過(guò)顱內(nèi)血液和腦脊液體積減小可以代償?shù)某潭葧r(shí),MLS不能全面評(píng)估水腫嚴(yán)重程度,因?yàn)樗[程度較輕的人可能有很輕微或沒(méi)有MLS,而某些顳葉梗死病人可能發(fā)展為腦疝,盡管只有極小的MLS。低密度體積大小和范圍是梗死和水腫的一種可變組合,然而其只能近似描述顱內(nèi)體積的實(shí)際水腫的相關(guān)增加;當(dāng)梗死在計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)掃描表現(xiàn)很微妙時(shí),也很難早期定量[8-9]。相反,隨著水腫的發(fā)展,腦脊液逐漸從大腦半球的腦溝和腦室中移位,腦脊液移位的測(cè)量可以更好地捕捉腦卒中后腦水腫的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

本研究提出一種基于CT的腦脊液室間移位容積分析方法,作為一種更準(zhǔn)確地量化LHI后腦水腫的新方法,充分利用CT在急性腦卒中的廣泛應(yīng)用和腦脊液分割的易用性[10]。本研究旨在證明腦脊液容量定量評(píng)估LHI病人腦水腫程度的可行性和可靠性,并根據(jù)MLS和低密度體積等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量驗(yàn)證,評(píng)估特定腦脊液室[如同側(cè)或?qū)?cè)腦溝或腦室]的變化是否與MLS相關(guān),并與腦卒中嚴(yán)重程度或梗死相關(guān)低密度體積的估計(jì)相比,是否能夠更好地篩查出惡性水腫病人。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性選取2012—2018年我院收治的LHI病人76例。納入標(biāo)準(zhǔn):1)美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)評(píng)分≥8分;2)腦卒中癥狀發(fā)作后6 h內(nèi)進(jìn)行頭部CT檢查;3)腦卒中后5 d內(nèi)至少1次隨訪(fǎng)CT證實(shí)LHI[11]。查閱病歷并收集病人一般資料,包括年齡、性別、民族、發(fā)病時(shí)間、組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)應(yīng)用、基線(xiàn)和24 h NIHSS評(píng)分、基線(xiàn)及隨訪(fǎng)時(shí)的格拉斯哥昏迷量表(GCS)評(píng)分。由基線(xiàn)CT提取放射學(xué)數(shù)據(jù),包括高密度大腦中動(dòng)脈(HD-MCA)征和艾伯塔卒中項(xiàng)目早期CT評(píng)分(Alberta Stroke Program Early CT Score,ASPECTS)[12]。惡性水腫的主要臨床結(jié)果是水腫的發(fā)生,需要采取早期去單側(cè)骨瓣減壓術(shù)或滲透藥物治療,或CT顯示MLS 5 mm與死亡相關(guān)或GCS評(píng)分下降。

1.2 圖像處理和體積分析

使用美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院醫(yī)學(xué)成像和可視化(MIPAV)軟件分析每幀CT掃描。幕上腦脊液間隙[大腦溝和腦室同側(cè)和對(duì)側(cè),第三腦室]和基底池,在每幀片使用半自動(dòng)水平設(shè)置工具(見(jiàn)圖1)。然后量化每個(gè)隔間的體積和腦脊液的總體積,總的大腦半球體積(從頂點(diǎn)到前斜突水平的大腦周長(zhǎng))也被量化。以同側(cè)與對(duì)側(cè)腦脊液體積之比計(jì)算大腦半球?qū)ΨQ(chēng)性和大腦溝的對(duì)稱(chēng)性,計(jì)算大腦半球腦脊液的比例(腦脊液總體積與半球體積的比值)。所有的隨訪(fǎng)掃描均測(cè)量MLS和梗死體積,進(jìn)行腦水腫分級(jí)(1級(jí)為局部腦腫脹≤1/3大腦半球;2級(jí)為局部腦腫脹≥1/3大腦半球;3級(jí)為局部腦腫脹伴MLS水腫)[9]。計(jì)算腦脊液體積的百分比變化(Δ腦脊液)。Δ腦脊液定義為從基線(xiàn)到高峰水腫隨訪(fǎng)CT的總腦脊液體積的百分比變化。

圖1 基線(xiàn)和峰值水腫CT掃描切片的腦脊液區(qū)域圖

1.3 測(cè)量的可靠性

腦脊液區(qū)域由兩位讀片者單獨(dú)描繪,對(duì)5例病人的13幀CT圖像進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算大腦半球總體積和腦脊液體積。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)計(jì)算評(píng)分者之間的可靠性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 臨床資料

76例LHI病人中,女38例,男38例;年齡(62±16)歲;NIHSS評(píng)分為15.5(10.0,20.0)分;惡性水腫22例,無(wú)惡性水腫54例。CT掃描在腦卒中開(kāi)始后74(36,166)min完成,ASPECTS評(píng)分為9(8,10)分,26例(34.2%)有HD-MCA征,62例(81.6%)采用t-PA治療。惡性水腫與無(wú)惡性水腫病人的臨床資料詳見(jiàn)表1。

表1 惡性水腫與無(wú)惡性水腫病人臨床資料比較

2.2 腦脊液體積

基線(xiàn)總腦脊液體積為120(80,176)mL。基線(xiàn)時(shí)同側(cè)與對(duì)側(cè)大腦半球腦脊液體積(即大腦半球?qū)ΨQ(chēng)性)的比值為0.96±0.15。同側(cè)與對(duì)側(cè)腦溝體積(即腦溝對(duì)稱(chēng)性)的比值為0.94±0.16。腦脊液體積占基線(xiàn)時(shí)間點(diǎn)的半球體積為(11±5)%。腦脊液體積與受試者年齡呈正相關(guān)(r=0.77,P<0.001)。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)ASPECTS評(píng)分與基線(xiàn)NIHSS或腦脊液體積/對(duì)稱(chēng)性之間的相關(guān)性。然而,大腦半球?qū)ΨQ(chēng)性與基線(xiàn)NIHSS弱相關(guān)(r=-0.36,P=0.028)。

2.3 腦水腫血流動(dòng)力學(xué)

與基線(xiàn)值相比,腦脊液體積在早期隨訪(fǎng)掃描下降32%(P<0.001)。這種減少大多發(fā)生在同側(cè)大腦溝內(nèi),但對(duì)側(cè)大腦溝和同側(cè)腦室也有減少。大腦半球?qū)ΨQ(chēng)性下降至0.63±0.24,與基線(xiàn)(0.96±0.15)相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001);大腦溝對(duì)稱(chēng)性下降至0.57±0.29,與基線(xiàn)(0.94±0.16)相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。在兩種掃描均可用的病人中,峰值水腫掃描腦脊液出現(xiàn)進(jìn)一步下降,腦脊液總?cè)萘勘然€(xiàn)下降55 mL(Δ腦脊液47%),同側(cè)大腦溝下降82%(29 mL),對(duì)側(cè)大腦溝下降35%(14 mL);同側(cè)腦室容積下降64%(10 mL),對(duì)側(cè)腦室容積無(wú)變化。當(dāng)24 h發(fā)生超過(guò)一半的腦脊液丟失時(shí),MLS的增加主要發(fā)生在峰值水腫掃描上,腦卒中后24 h幾乎沒(méi)有看到顯著的MLS增加。

2.4 腦脊液容量、MLS與惡性水腫的關(guān)系

22例惡性水腫病人中,2例有5 mm或更大的MLS,但沒(méi)有臨床惡化。惡性水腫病人基線(xiàn)NIHSS呈升高的趨勢(shì),HD-MCA征在水腫病人中的可能性更高。峰值水腫時(shí),NIHSS與MLS程度無(wú)相關(guān)性(r=0.13,P=0.57),Δ腦脊液與MLS呈負(fù)相關(guān)(r=-0.75,P<0.001),梗死相關(guān)低密度體積與MLS(r=0.66,P=0.001)和Δ腦脊液(r=0.54,P=0.01)呈正相關(guān),但即使在調(diào)整了基線(xiàn)NIHSS和峰值梗死相關(guān)低密度體積之后,Δ腦脊液和MLS的關(guān)聯(lián)仍然存在。MLS還與大腦半球?qū)ΨQ(chēng)性(r=-0.64,P<0.001)和大腦溝對(duì)稱(chēng)性(r=-0.73,P<0.001)呈負(fù)相關(guān)。ROC分析顯示,Δ腦脊液預(yù)測(cè)惡性水腫的曲線(xiàn)下面積為0.85,95%CI(0.66,1.00),最佳截?cái)嘀禐?5%,敏感度為90%,特異度為83%。

3 討 論

本研究表明,LHI后腦水腫的嚴(yán)重程度可以使用基于CT的體積測(cè)量腦脊液隨時(shí)間的變化加以量化。這一新的測(cè)量方法利用連續(xù)的腦CT成像,基線(xiàn)和隨訪(fǎng)掃描上的腦脊液間隔提供了一個(gè)可靠的定量指標(biāo),與梗死體積和MLS密切相關(guān),并與惡性水腫的發(fā)展相關(guān),與腦卒中嚴(yán)重程度甚至梗死體積本身的基線(xiàn)指標(biāo)無(wú)關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)基線(xiàn)NIHSS與大腦半球梗死腦卒中病人的更嚴(yán)重水腫只有微弱的相關(guān)性,基線(xiàn)NIHSS與MLS的嚴(yán)重程度無(wú)相關(guān)性。

腦脊液體積測(cè)量也表現(xiàn)出良好的時(shí)間分辨率。Δ腦脊液不僅能夠量化,亦與腦水腫已知的時(shí)間過(guò)程相關(guān),超過(guò)一半的變化發(fā)生在24 h內(nèi),從而提供一個(gè)潛在的早期放射性預(yù)測(cè)指標(biāo),準(zhǔn)確決定需要手術(shù)干預(yù)惡性水腫的時(shí)機(jī)是至關(guān)重要的。已經(jīng)證明在24 h內(nèi)對(duì)梗死體積的MRI測(cè)量可以預(yù)測(cè)惡性水腫,但基于CT方法如果能夠幫助早期決策[4],將有更廣泛的優(yōu)勢(shì)。使用腦脊液體積來(lái)量化腦水腫也具有內(nèi)在的生物學(xué)價(jià)值,因?yàn)槠浞从沉舜竽X在水腫反應(yīng)中所經(jīng)歷的直接生理代償,腦脊液在顱內(nèi)動(dòng)力學(xué)中的重要性受到許多學(xué)者的關(guān)注[13-15]。本研究不僅觀察到大腦半球腦脊液的大部分位于雙側(cè)溝,而且大部分腦脊液丟失來(lái)自同側(cè)溝。同側(cè)溝體積損失率的測(cè)定與MLS的相關(guān)性最強(qiáng),可將惡性水腫的病人與受影響較小的病人鑒別。隨著水腫的發(fā)展,進(jìn)一步探討腦脊液的室間動(dòng)力學(xué)可能會(huì)提供更多對(duì)壓力變化的理解。當(dāng)腦脊液代償已經(jīng)用盡時(shí),MLS很可能是水腫的后期標(biāo)志。跟蹤腦脊液的早期變化可闡明早期腦血流動(dòng)力學(xué)變化,而不僅僅是通過(guò)測(cè)量MLS來(lái)反映。腦脊液體積測(cè)量可能是一個(gè)更敏感的水腫生物標(biāo)志物,可檢測(cè)到腦室溝消失和壓縮的細(xì)微變化。本研究發(fā)現(xiàn)惡性水腫病人腦脊液體積減小14 mL。顱內(nèi)腦脊液體積的微小變化具有重要臨床意義。

本研究還發(fā)現(xiàn)基線(xiàn)腦脊液體積與年齡呈相關(guān),雖然本研究發(fā)現(xiàn)較大的萎縮與惡性水腫的風(fēng)險(xiǎn)較低無(wú)關(guān),但有更多的腦脊液和空間來(lái)代償水腫可能是重要的,應(yīng)該在未來(lái)的更大的研究中探索。有研究分析了近端閉塞后惡性水腫病人的基線(xiàn)總腦脊液體積變化,發(fā)現(xiàn)惡性水腫病人的顱內(nèi)體積儲(chǔ)備較低,而NIHSS則無(wú)明顯變化。此項(xiàng)研究只測(cè)量了總(而不是間隔)腦脊液體積,甚至只使用簡(jiǎn)單的閾值方法來(lái)估計(jì)。雖然這種方法對(duì)于基線(xiàn)成像似乎是可行的,但是不能準(zhǔn)確地描述隨訪(fǎng)CT掃描時(shí)腦脊液在梗死相關(guān)低密度內(nèi)的存在(與鄰近溝和心室低密度重疊)。本研究應(yīng)用半自動(dòng)腦脊液描繪方法與人工輸入,今后需要擴(kuò)大其適用性,在腦卒中病人中開(kāi)發(fā)一種完全自動(dòng)化的算法,可以在序列CT掃描中較準(zhǔn)確地測(cè)算腦脊液。不僅有助于了解水腫血流動(dòng)力學(xué)和預(yù)測(cè)早期的惡性水腫軌跡,而且可用于腦卒中后水腫的大規(guī)模基因組評(píng)估,可以揭示防止水腫形成的生物靶點(diǎn)[16-18]。

總之,腦脊液體積測(cè)量可準(zhǔn)備評(píng)估和可量化的腦水腫程度,比MLS更好地捕捉整個(gè)疾病過(guò)程的水腫嚴(yán)重程度。因此,這種基于CT的水腫定量指標(biāo)可評(píng)估早期腦脊液變化,進(jìn)而預(yù)測(cè)惡性水腫情況。