SWAN-rLMC評分和腦血流量變化對慢性大腦中動脈閉塞患者預后評估的臨床意義

許開喜 徐行茹 陳新建 王金 馬先軍 左濤生 陳宇辰 顧寶東孟云 殷信道

1南京中醫藥大學連云港附屬醫院 南京醫科大學康達學院附屬連云港市中醫院影像科，連云港 222004；2南京中醫藥大學連云港附屬醫院 南京醫科大學康達學院附屬連云港市中醫院腦病科，連云港 222004；3南京醫科大學附屬南京市第一醫院醫學影像科，南京 210006

慢性大腦中動脈閉塞（CMCAO）患者臨床癥狀差異很大，患側通過軟腦膜血管維持遠端皮質供血區域代償。CMCAO 的區域腦血流量（rCBF）隨著其代償程度、rCBF 情況與梗死灶大小及預后密切相關。近年來，高分率3.0T 磁共振的三維時間飛躍法磁共振血管成像（TOF-MRA）、磁敏感加權血管成像（SWAN）的不對稱脈靜脈血管征（AVS）［1-3］和三維偽連續動脈自旋標記（3D-pcASL）的CBF［4］變化對急性大腦中動脈閉塞（AMCAO）廣泛應用，區域性軟腦膜側支（rLMC）評分［5］僅包括前循環側支循環評分，對大腦后動脈（PCA）和側腦室體旁的不對稱深髓質靜脈（DMV）參與CMCAO 區域供血側支循環未見包含在側支循環評分之中。鑒于此，本研究通過改良SWAN-rLMC 評分和CMCAO 患者患側供血區域的AVS和CBF變化，并分析其與CMCAO的側支循環及預后的相關性研究。

資料與方法

1.一般資料

本回顧性分析以2017年1月至2022年1月南京中醫藥大學連云港附屬醫院收治的35 例CMCAO 患者為研究對象，其中男21 例、女14 例，年齡46～90（66.57±10.28）歲，臨床表現為頭痛、頭暈、頭昏、肢體不利、短暫性缺血發作（TIA）、語音不清等，有高血壓21 例，高血脂21 例，糖尿病12 例，飲酒9 例，吸煙8 例。納入標準：⑴年齡＞40 歲；⑵完成頭顱多參數磁共振成像（MRI）檢查；⑶MRA 顯示單側大腦中動脈（MCA）M1段閉塞；⑷頭顱磁共振多參數檢查及臨床資料結果完整、無缺失。排除標準：⑴陳舊性腦梗死范圍大于相應供血區直徑20 cm 引起MCA 閉塞；⑵腫瘤、煙霧病、血管炎、夾層動脈瘤；⑶彌散加權成像（DWI）顯示多發腦梗死灶；⑷危急重昏迷患者。對確定為CMCAO 患者進行電話隨訪，專科門診復查，記錄有無新發腦梗死、TIA，特別是閉塞血管供血區域梗死。發病至入院時間、出院時改良Rankin量表（mRS）評分及入院時血壓，入院第2天空腹靜脈血檢查結果，包括血脂、血糖、糖化血紅蛋白等指標水平。納入本研究患者進行1、3、5 年隨訪（采用?？崎T診電話隨訪和/或住院隨訪），隨訪期間患者MCA 供血區TIA、腦梗死、死亡。

本研究經南京中醫藥大學連云港附屬醫院倫理委員會審批通過［批準文號：（KY）-02］，回顧性分析免除受試者知情同意。

2.方法

采用美國GE Discovery 750 3.0T MR掃描儀，32通道相控陣頭部線圈，所有患者均行常規T1WI、T2WI、T2FLAIR、DWI、ADC、TOF-MRA、SWAN和3D-pcASL檢查。MRI掃描參數：T1WI 為重復時間（TR）/回波時間（TE）=1 750.0 ms/21.8 ms；T2WI 為TR/TE=3 598.0 ms/107.3 ms；T2FLAIR 為TR/TE=8 400.0 ms/87.0 ms；DWI 的b 值1 000 s/mm2，TR/TE=6 000.0 ms/73.5 ms；TOF-MRA 為TR/TE=22.0 ms/2.6 ms，反轉角15°，視野（FOV）24 cm×24 cm，矩陣320×224，層厚1.6 mm，間距0 mm，掃描時間155 s，帶寬31.25 kHz；3D SWAN 為TR/TE=37.4 ms/22.9 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩陣224×320，層厚2.0 mm，間距0 mm，采集次數1，激勵次數（NEX）0.70，帶寬62.5 kHz，反轉角20°，掃描時間215 s；3D-pcASL 掃描參數：標記后延遲時間（PLD）2 525 ms，TR/TE=5 327.0ms/10.5 ms，FOV 24 cm，矩陣320×224，層厚4.0 mm，層間距1.5 mm，NEX 3次，掃描時間309 s。

3.圖像處理

MRA 圖像采集原始數據傳輸到GE 的4.6 工作站上應用后處理軟件，分別對MRA、SWAN原始圖像進行最小強度投影（MinIP）和CBF 偽彩圖，選擇為感興趣區（ROI），測量rCBF值，ROI為50 mm2，測量時避開腦室、腦溝等結構，與同層面鏡像區對比。基于rLMC［5］評價病變側MCA 區側支循環情況在SWAN 進行圖像MinIP 處理后的幅值圖進行改良SWAN-rLMC 評分，增加PCA 供血區的不對稱皮質靜脈征（CVS）、DMV，原9 個區域改為11 個區域共計24 分，即SWAN-rLMC 評分，具體評分方法如下：M1～6、大腦前動脈（ACA）、基底節區、PCA、DMV 供血區（0 分：未見，1 分：較對側少或等于，2 分：多于對側相應區域）和外側裂區（0 分：未見，2分：較對側少或等于，4分：多于對側相應區域）。當患側CBF與健側CBF比率在0.9～1.1時為等灌注，比率＞1.1時為高灌注，比率＜0.9時為低灌注。低灌注為不良側支循環，等及高灌注為良好側支循環。偏側ACA、PCA 定義為MRA 像上CMCAO 患側ACA、PCA 較健側增粗、增多、延長的供應缺血區域。AVS 陽性定義為SWAN 影像上病變側MCA 供血區的CVS 和DMV 條帶狀低信號影較對側增粗、增多。圖像分析：有2名15年工作經驗以上副主任醫師分別獨立閱片，意見不一致者協商決定。

4.統計學方法

采用SPSS 26.0 軟件進行描述性統計，符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗、Mann-WhitneyU檢驗，計數資料以例（%）表示，行χ2檢驗。利用受試者操作特征曲線（ROC）下的面積（AUC）大小來評估不同序列rLMC 評分判斷不良預后的預測能力，AUC 值越接近1，預測價值越大，AUC 之間比較利用MedCalc 15.0 軟件采用Hanley&McNeil 法進行分析。假設檢驗統一使用雙側檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

結果

1.影像學表現

35 例CMCAO 患者MRI 顯示無腔隙性腦梗死23 例（65.71%），同側腔隙性腦梗死9 例（25.71%），對側3 例（8.58%）。MRA 顯示右側MCA 閉塞15 例（42.86%），左側20例（57.14%），均有偏側ACA及PCA 28例（80.00%），單獨偏側ACA 4例（11.43%），單獨偏側PCA 3例（8.57%）。SWAN顯示PCA的CVS 26例（74.29%），其右側9例、左側17例。DMV 21例（60.00%），其右側7例、左側14例，均顯示DMV 和PCA的CVS 擴張19 例（54.29%），均無DMV 和PCA 的CVS 擴張9 例（25.71%），單獨PCA 的CVS 擴張7 例（20.00%）。有6 例亞急性血栓，右側1例、左側5例。見圖1、圖2。

圖1 男，72歲，頭痛、頭暈2 h，SWAN-rLMC 評分良好。A：DWI示腦實質未見異常病灶；B：MRA 示右側MCA 的M1段閉塞，右側ACA、PCA遠端增粗延長；C～E：SWAN-rLMC評分11分；F：3D-pcASL示雙側CBF未見改變，出院mRS評分為0分

圖2 男，62歲，反復頭暈、頭昏1個月，SWAN-rLMC 評分不良。A：MRA 示左側MCA 的M1段閉塞，左偏側優勢ACA；B：SWAN 示左側基底節區DMV（短紅箭頭）、CVS 陽性（長紅箭頭）；C～D：SWAN 示左側DMV（短紅箭頭）、CVS 陽性（長紅箭頭），SWAN-rLMC 評分18 分；E：3D-pcASL示左側額頂顳枕葉CVS擴張的區域低灌注為38.586 ml·100 g-1·min-1；F：DWI示左側半卵圓中心急性腔梗，出院mRS評分為1分

圖3 35例CMCAO患者SWAN-rLMC評分與預后交互點圖

2.CMCAO患者側支循環的SWAN評分與CBF關系

經交互點圖分析，SWAN-rLMC 評分預測CMCAO 不良預后的最佳截斷點為12分，此時靈敏度為83.3%，特異度為88.2%，具有良好的區分度，將SWAN-rLMC 評分＞12分定義為側支不良組，≤12 分為側支良好組。35 例CMCAO 患者的SWAN-rLMC評分良好組18例（51.43%），其等、高灌注66.67%（12/18）；不良組17例（48.57%），其低灌注94.1%（16/17）。經獨立樣本t檢驗顯示，SWAN-rLMC 評分的側支不良組患側CBF 低于側支良好組，差異有統計學意義（t=3.296，P＜0.05）。經χ2檢驗，側支良好組與不良組患側低灌情況比較，差異有統計學意義（χ2=16.431，P＜0.001）。 經Mann-WhitneyU檢驗，側支良好組灌注優于不良組，差異有統計學意義（Z=3.660，P＜0.001）。見表1、圖1～3。

表1 兩組CMCAO患者的SWAN-rLMC評分與CBF的關系

3.CMCAO患者側支循環的SWAN-rLMC、CBF與預后關系

35 例CMCAO 患者在隨訪中17 例發生不良預后，其中6 例發生腦梗死（隨訪10 個月后大面積腦梗死，mRS 評分4 分），1 例11 個月后腦出血死亡（mRS 評分6 分），10 例發生TIA；隨訪1 年中預后不良11 例，占64.7%（其中4 例急性腦梗死、1 例腦出血、TIA 6 例）；隨訪3 年預后不良4 例，占23.5%（其中急性腔隙性腦梗死1 例、TIA 3 例）；5 年隨訪中預后不良2 例，占11.8%（其中1 例急性腦梗死、1 例TIA）。mRS 評分0 分29 例，1 分4 例，4 分1 例，6 分1 例。SWAN-rLMC 評分側支良好組的良好預后比率高于側支不良組，等及高灌注組的良好預后比率高于低灌注組，差異均有統計學意義（均P＜0.001）。SWAN-rLMC 評分預測不良預后的靈敏度為83.3%，特異度和陽性預測值均為88.2%。CBF 灌注預測不良預后的靈敏度為100.0%，特異度為76.5%，陽性預測值81.8%（表2）。SWAN-rLMC 評分和CBF灌注判斷不良預后均具有良好的識別能力。將SWAN-rLMC 評分與CBF 灌注相結合判斷不良預后預測能力有了一定提高，與AUCSWAN-rLMC相比差異有統計學意義（Z=2.145，P=0.032），與AUCCBF相比差異無統計學意義（Z=1.616，P=1.106）（圖4）。

表2 兩組CMCAO患者的SWAN-rLMC評分、CBF灌注與預后的關系（例）

圖4 35例CMCAO患者SWAN-rLMC評分、CBF灌注判斷預后的ROC

討論

隨著MRI 與MRA 廣泛應用臨床，檢查出CMCAO 患者越來越多。MRA 能夠反映血管形態學改變，不能反映血管內成分、腦氧代謝、CBF 變化。SWAN 是采用高分辨率、三維、完全速度補償梯度回波技術，利用組織間磁敏感度差異和BOLD 效應成像的MRI 新技術，反映血氧代謝情況。CMCAO 腦組織的缺血耐受及側支循環代償程度通過影響缺血區域毛細血管和引流靜脈脫氧血紅蛋白含量，脫氧血紅蛋白增多改變局部磁化率，導致CVS和DMV顯示。rLMC評分僅考慮AMCAO 患者的前循環所有區域，CMCAO 患者有后循環參與供血和側腦室旁DMV 改變。本組中PCA 的CVS供血占74.29%，DMV 供血占60.00%，在rLMC 基礎上對CMCAO-rLMC 評分進行改良，增加PCA 供血區的CVS 和DMV，由原9 個區域改為11 區域共計24 分，根據交互點圖得到的截斷值將SWAN-rLMC 評分≤12 分為側支良好組，＞12分定義為側支不良組。

腦血管內血流動力學與腦血管形態改變之間相互影響，尤其當狹窄程度≥50%時，可導致腦組織的血流動力學改變［6］，當顱內血管狹窄或閉塞后，使動脈內壓力梯度增加，導致腦血流緩慢順行或逆行的軟腦膜側支進入到小側支吻合口［7-9］，繞過狹窄，導致側支內皮上的動脈內液體剪切應力增加［10-11］、側支血管壁增厚［12］，隨著側支長度增加，最終新直徑、長度［13］和重塑側支血管適應血流量的增加［14］。同時通過自動調節和氧攝取分數（OEF）增加代償反應，導致脫氧血紅蛋白增加，通過這些互補機制，恢復腦組織血氧水平，防止或控制腦損傷。CMCAO 后的腦組織灌注區域血氧供需不平衡，CBF 繼續降低，腦組織血氧水平恢復緩慢或不能恢復，導致脫氧血紅蛋白升高，SWAN 顯示AVS 和/或DMV 擴張。AVS 在大血管嚴重狹窄或閉塞患者中常見，并出現腦灌注不足，反映了腦組織和腦血管中的氧飽和度，是評估血流動力學的神經影像學標志物，此外，觀察到AVS在血運重建后顯著減輕［15-16］。顱內動脈狹窄或閉塞患者即使沒有明顯的神經缺陷，腦血灌注和血管儲備仍然減少［17］。

3D-pcASL 從標記血管內水分子開始到大腦中完成交換的信號，獲得可量化和可視化的全腦灌注圖［18-19］。CMCAO 患者可長期處于慢性缺血代償期，側支循環主要通過軟腦膜血管支配腦組織供血，達到支配腦組織區域供血時間延長［20］。我們選擇3D-pcASL 的PLD=2 525 ms 檢查，反映的是延遲的動脈血流到達，能夠真實反映缺血腦組織灌注狀態及二級側支循環代償，這與文獻報道一致［21］。在正常體溫和正常氧的條件下，CBF保持在50～60 ml·100 g-1·min-1，以滿足大腦的代謝需求，CBF低于50 ml·100 g-1·min-1時，處于缺血狀態［22］。CBF 降至22 ml·100 g-1·min-1以下，通常就會發生缺血性損傷，CBF 在10～20 ml·100 g-1·min-1之間，神經元功能可能喪失，在CMCAO 中，血流動力學嚴重受損時，卒中的年風險高達35.6%～41.4%［23］。本組35 例CMCAO 患者中，SWAN-rLMC 評分的側支不良組患側CBF（31.76±10.72）ml·100 g-1·min-1，低于側支良好組的（48.82±18.63）ml·100 g-1·min-1，差異有統計學意義（P＜0.05）。經Mann-WhitneyU檢驗，側支良好組的灌注優于不良組，差異有統計學意義（P＜0.001）。在SWAN-rLMC 評分良好組有低灌注占33.33%，不良組有等灌注占5.9%，經SWAN-rLMC評分與CBF灌注相結合判斷不良預后的預測能力有了一定提高，差異有統計學意義（P＜0.05）。在CMCAO 患者緩慢出現AVS 和DMV 擴張及持續加重，這說明患側灌注壓力嚴重減低，正常血管收縮功能逐步消失，自我調節功能障礙，血管內缺血、缺氧，CBF 下降，導致AVS擴張。此時，處于貧困灌注期，細胞結構的完整性存在，積極有效改善血流可使其恢復，否則，引起腦卒中發生，甚至死亡風險。同時，長期處于低灌注狀態，引起腦細胞代謝、認知障礙、老年癡呆發生。

局限性：⑴單中心小樣本量的回顧性研究。⑵初步應用改良SWAN-rLMC 評分和3D-pcASL 的CBF 評估CMCAO的側支循環、血管內氧代謝狀態和CBF改變來預測預后，缺乏CTP、MRP 和DAS 對比研究，將進一步聯合CTP、MRP 和DSA檢查來驗證CMCAO側支循環、CBF與預后關系。

改良CMCAO-SWAN-rLMC 評分和3D-pcASL 可以直觀反映腦氧代謝、腦灌注水平和側支循環變化，為臨床預防、治療、預后評估提供個體定量依據，同時提供簡單、無輻射、無對比劑和隨訪復查判斷側支循環影像學方法。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明 許開喜：醞釀和設計試驗，起草文章，對文章的知識性內容作批評性審閱；徐行茹：采集數據，統計分析；陳新建、馬先軍：采集數據；王金：醞釀和設計試驗，采集數據，對文章的知識性內容作批評性審閱；左濤生：采集、分析/解釋數據；陳宇辰、顧寶東：采集、分析/解釋數據，統計分析；孟云：醞釀和設計試驗，對文章的知識性內容作批評性審閱；殷信道：醞釀和設計試驗