分水岭脑梗死的影像学诊断

程晓青 卢光明

卢光明 教授

分水岭脑梗死(cerebral watershed infarction，CWI)也称边缘带梗死，是指脑内相邻血管供血区之间的边缘带发生的一种特殊类型的脑梗死，占缺血性脑卒中的10.0%［1］。研究表明，CWI 的发生多伴有头颈部动脉狭窄或闭塞，根据其侧支循环代偿能力，可引起不同程度脑血流动力学异常，当侧支代偿不足以维持正常脑血流时，脑血流灌注严重受损将导致CWI的发生。此外，微栓塞可能是另一个主要因素。在多种因素的作用下，心源性栓子或来源于血管本身的动脉硬化斑块形成微栓子随血流流向远端动脉，在血液灌注不足的状态下，血液清除微栓子的能力减弱，而脑分水岭区是微栓子最易滞留的部位，从而会导致 CWI的发生。因此，CWI的发生是脑血流动力学损伤及微栓塞共同作用的结果［2-3］。

随着神经影像学技术迅速发展，CWI的研究取得了新的进展，利用多种影像技术能为CWI的早期诊断、预测发生、严重程度及疗效评估提供相应的影像学依据。

1 早期诊断

常规CT/MR的临床应用广泛，多用于CWI的诊断、定位和分型。头颅CT平扫是急性卒中患者的紧急评价方法，具有广泛的普及性和有效性，多用于急诊中缺血性卒中与脑出血的鉴别。急性CWI发生于24 h内，常规CT多无阳性发现或仅显示模糊低密度影，而常规MR较CT更敏感，由于血管源性水肿，MR可表现为T1、T2弛豫时间延长，但是对于梗死＜6 h的患者，常规CT/MR通常都表现为正常。此外，常规 CT/MR的轴位图像常被用来作为CWI定位和分型:CWI分为皮质型和皮质下型，皮质型CWI按累及大脑中动脉、大脑前动脉、大脑后动脉皮质支而分为皮质前型和皮质后型，表现为扇形或三角型尖端朝向脑室、底朝向脑凸面的病灶;而皮质下型CWI累及大脑中动脉的深穿支和髓支之间的地带，病灶位于放射冠或半卵圆中心，沿侧脑室或在稍高水平的白质内，可为单个病灶、“串珠状”多个病灶甚至条带状大块融合的病灶［4］。

对于梗死 ＜6 h或更早期的CWI，MR中的弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)及 CT/MR灌注成像具有重要的诊断价值。DWI能够检测活体组织内水分子的扩散运动，在已知扩散敏感系数(b值)的情况下，可以计算组织的表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)，用于协助诊断。急性CWI早期由于细胞毒性水肿，使水分子活动受限，DWI呈高信号，因此，DWI不仅能够较常规CT/MR更敏感地诊断＜6 h的CWI，还能有效地区分陈旧性和急性CWI病灶，结合ADC图评估急性CWI的动态演变过程。CT/MR灌注成像能够得到单位体积脑组织内脑血流量(cerebral blood flow，CBF)、脑血容量 (cerebral blood volume，CBV)、达峰时间(time to peak，TTP)和平均通过时间(mean transit time，MTT)等一系列参数进行血流动力学评价［5］，其早期诊断的敏感性明显高于常规CT/MR及DWI［6-7］，在脑缺血症状出现 30 min后即可发现灌注异常。通常梗死区域脑组织表现为CBF、CBV下降，TTP或MTT延长，而周围缺血脑组织表现为CBF下降、TTP或MTT延长，但CBV正常或轻度升高，通过血流灌注的改变可以诊断超早期CWI，还能够在一定程度上评估缺血半暗带的存在，指导临床治疗。

随着高场强MR应用，MR新技术及数据分析方法的研发，近几年磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI)或磁敏感加权血管成像(susceptibility weighted angiography，SWAN)、扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)、酰胺质子转移(APT)这些新的技术逐渐应用于缺血性卒中的实验及临床研究中，为CWI的早期诊断提供新的影像学评估模式。SWI或SWAN对含铁血黄素、去氧血红蛋白等顺磁性成分敏感，在显示静脉、微出血、铁沉积等有优势，运用SWI相位成像可绘制脑氧摄取分数(OEF)变化图，可用于评价缺血性卒中包括CWI引起的脑氧代谢的变化［8-9］。DKI可定量分析高斯分布下的水分子扩散偏差，对于早期脑梗死，DKI相对于DWI图较早的出现下降，表明早期梗死组织轴突内扩散存在较大改变，运用DKI将得到超早期CWI患者梗死脑组织的更多信息［10］。APT是用来检测酰胺质子的一种对特定化学物质交换饱和成像技术，动物实验发现APT可检测急性脑梗死区域的pH变化，但是目前尚未经过临床研究证实［11］，期待将来 APT 能够用于评估CWI患者梗死脑组织的pH改变。

2 预测发生

由于CWI的发生是脑血流动力学损伤及微栓塞共同作用的结果，因此，预测CWI的发生主要利用多种影像技术评估头颈部血管情况，评价血管病变造成血流动力学损伤程度，以及预测不稳定斑块的存在。

CWI的发生不仅与头颈部血管狭窄程度及侧支代偿相关，还与Willis环发育完整性相关，Willis环前、后交通动脉的缺失不利于侧支代偿的建立，此类患者较易发生CWI［4］。因此，利用无创性血管成像方法，如经颅多普勒超声(transcranialdopple，TCD)及 CT/MR 血管成像准确定位头颈部血管狭窄的部位，评估狭窄程度，显示Willis环的发育情况，评价侧支代偿能力，对预测CWI的发生及治疗方案的选择具有重要意义。TCD是检测颈动脉颅外段狭窄闭塞性疾病的常用方法，具有经济、简便、可反复的优点，能够对血管狭窄部位进行初步定位和判断［4］，但是由于TCD与操作者的经验密切相关，并且在显示颅内血管方面具有一定的局限性。因此，可利用CT/MR血管成像作为进一步检查手段，通过“一站式”扫描不仅能够得到颈动脉、椎-基底动脉及颅内血管情况，准确定位责任血管，评估Willis环发育情况，而且能够结合灌注成像进一步评估血流动力学受损状况。

脑血流动力学受损是导致CWI发生的主要原因，当头颈部动脉发生狭窄闭塞后，由于脑血管自身调节能力，机体可以通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对动态稳定，不会立即导致CWI的发生，按脑血管自身调节能力的改变可分为3个阶段:(1)通过小血管反射性扩张及侧支代偿，相对增加狭窄侧的脑血容量而维持正常的血流，灌注成像可见CBF正常，CBV正常或轻度升高，TTP或MTT延长;(2)当血管自身调节能力发生可逆性的损伤时，小血管扩张达到极限不能够维持局部血流量的稳定，此时，CBF开始发生下降，而 CBV升高，TTP或MTT明显延长;(3)当损伤到一定程度时，脑血管储备能力耗竭，“恶性灌注损伤”状态发生，此时，CBF与CBV均明显下降，TTP或MTT进一步延长，脑组织发生急性梗死。因此，当患者血流灌注表现为CBF下降，而CBV升高或下降，TTP及MTT明显延长，甚至TTP延长超过3.5 ～4.0 s时［12］，代表患者血流动力学受损严重，需要进行积极治疗预防CWI的发生。

此外，颈动脉不稳定斑块导致微栓子的形成也是导致CWI发生的另一主要原因，利用多种影像技术对颈动脉斑块进行分析，预测不稳定斑块存在，对筛选CWI的高危患者同样具有重要意义。超声造影能够显示颈动脉粥样硬化斑块内的新生血管及外膜部位增生的滋养血管，对斑块易损性进行评估，而超声的弹性成像技术能够评估颈动脉斑块的软硬程度，间接反映斑块的稳定性，从而协助筛选出CWI的高危人群［13］。CT斑块分析有助于判定颈动脉斑块存在，评价斑块的形态、组成成分，并根据表面情况及CT值分为钙化性斑块、非钙化性斑块和混合斑块。通常认为CT值越低，斑块表面越不光整，溃疡的发生率越高，斑块就越不稳定，而钙化性斑块多为稳定斑块。但是CT对斑块内脂质坏死核、纤维成分和出血的显示能力有限，不能准确判断纤维帽的厚度及溃疡形成情况［14］。而高分辨MR配合特定的颈动脉表面线圈的应用，不仅可以显示斑块内的脂质含量和胶原组织，对斑块纤维帽和脂质进行定量测量，而且对脂质坏死核心及斑块内出血敏感，可以区分斑块内新鲜出血、亚急性出血以及陈旧性出血，对评判斑块的稳定性具有独特价值［15］。

3 严重程度评估

根据发生机制的不同(低血压、微栓塞、血流动力学损伤)，CWI患者的灌注成像分为3种不同的表现模式，其代表的严重程度及预后不同［4，16］:(1)正常的灌注表现，此类CWI患者多由于全身低血压导致的一过性的血流灌注不良引起，不存在微栓塞及头颈部血管狭窄闭塞导致血流动力学损伤，此类预后最好，可以通过补充血容量，维持血压稳定，纠正低灌注状态进行治疗;(2)局部灌注异常表现，此类CWI患者多为心脏或不稳定斑块形成的微栓塞阻塞相应供血血管引起，这类灌注异常与DWI显示弥散异常的范围相匹配，部分患者在随访中可发生缺血再灌注，通常这种灌注模式的预后较好，对于此类患者使用小剂量溶栓药物及抗血小板聚集药物能够稳定斑块，保护血管内膜，清除微栓子并预防微栓子进一步形成;(3)广泛的灌注异常，多涉及1个或多个血管供血区的大范围灌注异常，此类灌注异常范围大于DWI显示的异常范围，CWI的患者多合并头颈部动脉狭窄或闭塞，存在侧支代偿不良，导致血流动力学严重损伤。这种灌注模式通常预后不良，此类患者应积极进行颈动脉内膜剥脱术或头颈部血管支架成形术治疗，改善脑血流灌注，防止进一步大面积脑梗死的发生。

4 疗效评估

对于需要接受外科手术或介入治疗的 CWI患者，术后复查 CT/MR灌注成像可以观察脑血流动力学改善情况，评估疗效并预测术后过度灌注综合征的发生。颈动脉内膜剥脱术或支架成形术后，狭窄血管管径增大，血流速度增加，脑组织灌注压较术前降低，相应的侧支循环就会关闭或流量减低，使术后的血流动力学发生相应的改变［17］。研究报道颈动脉支架术后，手术侧与对侧脑血流灌注相比，CBV与MTT、TTP值均有明显下降;与术前相比，术后3 d，75%的患者血流灌注恢复正常，术后6月，仅有6%的患者还存在轻度灌注不良［18］。因此，CT/MR灌注成像不仅能够在术后短期内进行疗效评估，还适用于远期随访观察。

此外，由于严重颈动脉狭窄促使颅内动脉长期最大限度地扩张，以适应较低的血流量，而血管重建术后，血管床不能立即适应增加的灌注压，而发生过度灌注综合征这一严重并发症，出现脑肿胀及脑出血。临床主要根据头痛、呕吐、癫禶发作等症状进行判断，而通过术后复查脑血流动力学情况能够早期预测过度灌注综合征的发生。单光子发射计算机断层扫描术(SPECT)扫描发现，术后过度灌注的发生与术前CBF严重下降显著相关，认为术前血流动力学评估可发现脑动脉血流与脑血管反应性的异常，对术后发生过度灌注综合征的危险性作出评估。有研究利用MR灌注成像对颈动脉血运重建术后患者进行评估，术后15例患者存在CBF较术前升高＞100%而被诊断为过度灌注综合征，其中有7例患者存在术前CBV升高的征象，因此认为，术前CBV升高是术后发生过度灌注综合征的危险征象［19］。

综上所述，随着医学影像检查技术的不断发展，神经成像技术为CWI的早期诊断、高危患者筛查、严重程度及疗效评估等提供了大量的影像学依据，但每一种技术各有优点和不足，临床实践中需按照患者自身的情况选择合适的影像学手段，必要时可联合应用多模态的神经成像技术。现有技术在诊断评估中尚存在一些挑战，如准确区分梗死与缺血。新技术如DKI、APT的研发应用对解决这些问题可能有一定价值。未来研究重点将把预防CWI的发生放在首位，利用多模态神经影像技术对CWI高危人群的病因及发病机制进行研究，争取实现在尚未出现CWI前给予干预。

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