脑供血侧支循环的影像学评估

李乾露，杨德雨，刘波，李志伟

改善和恢复缺血部位的血液灌注是治疗缺血性脑血管病的关键。但是由于存在侧支循环，阻塞动脉的供血区仍然会有血液供应，并且决定了缺血半暗带的范围。如果脑缺血后可以迅速促进缺血区侧支循环的建立，加速缺血区的血流恢复，这将对减少神经功能缺损、改善预后意义重大[1]。因此，最新观点认为：开启侧支循环是改善脑血流灌注的新途径。现对系统的影像学评估做一综述。

1 脑侧支循环的结构

脑侧支循环是指颅内、颅外潜在或新生的吻合血管，当脑的供血动脉发生严重狭窄或闭塞的时候，这些吻合血管可以发挥代偿作用[2]。主要包括脑底动脉环（Willis环）、小血管吻合及新生血管。

1.1 脑底动脉环（Willis环） Willis环主要由双侧大脑前动脉和双侧颈内动脉、双侧大脑后动脉、前交通动脉和双侧后交通动脉构成[3]，当某一供血动脉狭窄或闭塞，大脑动脉环可在一定程度上使血液重分配，以维持脑部血液供应，对突发梗死后缺血区域血液供应情况起着决定性的作用，尤其对调节双侧大脑半球的血流供应起着重要作用[3]。但Willis环完整者约占50%，变异较多，其中最常见的变异血管是后交通动脉[4]，表现为胚胎型大脑后动脉，发生率为25%～32%[5]，不能完成前、后循环间的良好代偿作用[6]。

1.2 小血管吻合 脑部动脉也通过许多血管分支及吻合建立侧支网络，在脑血供发生障碍时也起到一定的调节作用。最重要的为脑皮质供血的软脑膜吻合血管，主要有：大脑前动脉与大脑中动脉前分支、大脑后动脉与大脑中动脉下后支的吻合，小脑后下动脉与脑膜中动脉之间的吻合等。研究表明，软脑膜的血管吻合主要代偿大脑中动脉前部分支和中部分支供血区，而对基底核区代偿相对较差[7]。软脑膜的侧支吻合充分建立的卒中患者，进展性卒中的发生率较小，梗死体积也较小，预后也较好[8-9]。

1.3 新生血管 新生血管包括动脉生长和血管发生。前者是指血管平滑肌细胞增殖使原有的侧支小血管内腔扩大，使缺血部位供血增加[2，10]。后者是指核心部位的毛细血管增殖、迁移和形成管腔。当脑部供血动脉狭窄程度严重时，产生大量血管内皮生长因子，促进动脉的生长和新生血管生成，进而促进侧支循环网络的构建。

2 脑侧支循环的影像学评估方法

脑侧支吻合网络对缺血性脑血管病患者的临床治疗结局起着重要的预测作用，影响治疗策略的制订，应该竭力对患者进行全面系统的脑侧支循环评估。虽然近年来，影像学评估技术不断的增加，但是仍然缺乏评估的专用技术，仅可从现有技术中选择相对合适的技术从不同层面了解缺血性脑血管病患者的侧支循环情况。这些影像学技术包括全脑数字减影血管造影术（digital subtraction angiography，DSA）、经颅多普勒超声（transcranial Doppler，TCD）、计算机断层扫描血管造影（computed tomography angiography，CTA）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）。

2.1 数字减影血管造影术 目前DSA仍是国际上大多临床试验研究判断脑侧支血管完整性的金标准[11-12]，通过对注入造影剂前后两次图像进行减影处理，最后得到清晰的血管成像[13]，可反映侧支代偿的来源、代偿血流的方向和速度、侧支代偿的覆盖范围等，更重要的是DSA可以评估脑侧支循环的三个主要路径：Willis环、小血管吻合、新生血管。但国内外现已报道的研究中，脑侧支循环评估方法的标准各不相同。有研究者认为，大脑中动脉M2段的几个退化分支充盈好则提示脑侧支血供较好，充盈不佳则提示脑侧支循环相对较差[14]。而Higashida等[15]推荐在未来的临床试验中用5分制量表评价脑侧支血流的情况，即：0级为无侧支血流流向缺血部位，1级为慢速且不足的侧支血流流向缺血部位边缘，2级为快速的侧支血流流向缺血部位边缘但仅有部分到达缺血区，3级为缺血区有慢速但完全的造影血流，4级为快速且完全的侧支血流到达全部缺血区域的血管床，此文得到美国介入协会、介入放射协会和神经放射治疗学支持认可，但对于快速、慢速侧支血流填充需统一标准予以界定。最近一项研究通过应用区域血管的造影评分系统对经造影确诊的急性大脑中动脉闭塞者进行梗死区域预测，该研究纳入44例大脑中动脉闭塞且均有临床症状的患者，其中梗死部位存在完全侧支循环的患者11例，存在部分侧支循环的患者11例，无侧支循环的20例，随机选择其中29例患者予以溶栓治疗，13例不予溶栓治疗，将区域血管造影评分与7～10 d的随访CT结果和7～90 d美国国立卫生研究院卒中量表（National Institutes Health of Stroke Scale，NIHSS）评分比较，比较结果发现，血管造影侧支循环评分能较准确地预测缺血性卒中，侧支造影等级与7～10 d的CT所见梗死体积、7～90 d的临床预后密切相关，区域侧支血流的血管造影评分能够较准确地预测梗死的部位和程度，证实了侧支血流的存在能减小脑梗死的体积，改善预后[16]，但仍需更多的试验证实这一研究的可行性与有效性。然而，DSA是有创检查，费用也较高，在急性缺血性卒中患者中未被普遍应用，而且注射对比剂的压力和剂量的差异可影响远端血管的显示。

2.2 经颅多普勒超声 TCD最重要和最基本的价值是通过检测颅底动脉血流的方向、血流的速度、频谱的形态等较为准确地反映脑动脉血管的狭窄程度和脑侧支吻合血管的情况。TCD对于评估不同动脉侧支循环建立的标准如下：前交通动脉（anterior communicating artery，ACoA）侧支通路开放：病变同侧A1段血流方向逆转（朝向探头）；病变对侧A1段血流方向不变，血流速度明显增加；压迫对侧颈总动脉，病变侧A1段和大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）主干（M1段）血流信号明显减低。后交通动脉（posterior communicating artery，PCoA）侧支通路开放：病变侧P1段血流速度增加＞20%，基底动脉（basilar artery，BA）平均流速＞70 cm/s；压迫对侧颈总动脉时P1段和BA流速增加更显著。眼动脉（ophthalmic artery，OA）侧支通路开放：病变侧眼动脉血流方向逆转（背离探头），血流阻力减低（搏动指数≤1.0）。软脑膜吻合侧支通路开放：病变侧A1段或大脑后动脉（posterior cerebral artery，PCA）血流速度增快（高于对侧35%以上），血流方向无改变[17]。对于颈内动脉（internal carotid artery，ICA）狭窄或闭塞者侧支网络的评估是一种相对可靠的评估工具，其对前交通动脉的评估特异性和敏感性高于后交通动脉[18]。在评估眼动脉的侧支吻合网络时也具有重要价值[19]。李轶等[20]通过利用TCD检测49例经DSA确诊的单侧大脑中动脉狭窄患者，计算由TCD监测得到的双侧大脑后动脉收缩期的峰值流速比值及患侧大脑前动脉与健侧大脑中动脉的比值，观察分析以上指标与脑侧支网络构建的关系。结果表明TCD所提供的证据能够反映大脑中动脉发生病变时侧支吻合的情况，但不完全。另一项研究选择了80例经磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）确诊的一侧颈内动脉闭塞的老年患者，应用TCD技术对眼动脉和Willis环的侧支通路进行检测，TCD结果显示93%前交通动脉侧支开放，51%后交通动脉侧支开放，25%眼动脉侧支开放，证实了TCD有助于了解颈内动脉闭塞的老年患者的侧支吻合血管的代偿力[21]。但是，目前尚没有较好地利用TCD技术完成对侧支血管网络的评估，故应加强对TCD应用的研究，提高应用TCD检测与分析的技能、充分地发挥其基本作用。经颅彩色双功能超声（transcranial colorcoded duplex sonography，TCCD）是一种比较新式的无创性的能够显示颅内血管结构实时情况和大脑实质的技术；它能够显示静脉的结构和小动脉的分支，因此与传统的TCD比较，在观察血管的结构方面显得更加准确[22]。对比增强TCCD可增加检查的敏感性。由于以上检查具有便捷、无创、廉价等特点，因此可以用于基层医院初步诊断或人群筛查。但不足之处在于超声束易穿透不充分及检查结果受操作者的主观影响。

2.3 计算机断层扫描血管造影 CTA是非介入性的血管成像技术，经静脉注入造影剂，血管中造影剂充盈受损高峰时利用螺旋CT行连续性扫描，计算机处理所得图像重现血管主体，从不同角度显示血管结构，可以较准确地评价血管狭窄的程度和侧支循环的情况。对Willis环的变异评估方面有较高的准确性（特异性和敏感性都＞90%），但对于发育不良的结构描述上有一定的局限性（敏感性为52.6%，特异性为98.2%）[6]。有研究者分析了用MRI随访113例经灌注CT和CTA检测提示有脑缺血的患者，其中最后诊断为缺血性卒中的有55例，比较灌注CT和CTA在急性缺血性卒中时的不同作用。研究结果显示，CTA在明确梗死部位方面最准确，灌注CT能对梗死部位的体积做出准确的预测。该研究还表明，灌注CT用于评估可逆的脑组织和梗死的核心部位较好，CTA峰值高信号是量化评估侧支循环最好的影像学技术[23]。软脑膜的侧支循环情况对急性缺血性卒中的预后非常重要[24]。有研究者回顾性分析了139例行CTA检查后确诊的大脑中动脉M1段闭塞的缺血性卒中患者，用脑膜区域评分评估软脑膜的侧支循环情况，评分越高者血管内治疗效果较好，说明脑膜区域评分所得的参数对急性缺血性卒中者预后的预测有价值[25]。

2.4 磁共振成像 MRI主要通过MRA和MRI液体衰减反转恢复序列（fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR）的作用预定义侧支循环并评估卒中的预后。MRI-FLAIR上呈现的高信号血管征（hyperintense vessel sign，HVS）可能为缺血性卒中后侧支循环形成[26]。脑血管闭塞后代偿性回流的软脑膜侧支是FLAIR血管高信号征形成的病理生理基础[27]，故FLAIR血管高信号征可用来评估缺血性卒中患者的侧支循环。一项选择52例经MRI确诊为大脑中动脉闭塞且未经溶栓治疗的患者，观察其在预治疗期间缺血损伤的体积、灌注损伤的体积和血管闭塞的情况，NIHSS评分作为临床严重性的评估标准。结果显示：在FLAIR中血管的远端高信号非常明显的为46%，高信号较明显的为27%，没有高信号的为27%，血管的远端显示高信号的患者初始缺血性损伤体积、24 h的缺血性损伤体积和亚急性的缺血性损伤体积比没有高信号的患者小，所对应灌注血流量多的患者梗死灶的最终面积比没有高信号的患者小，在FLAIR中血管远端有显著高信号者经溶栓治疗后的2 h再通率为48%，24 h再通率为74%，NIHSS评分比没有显著高信号的患者小[12]。虽然MRI-FLAIR能够间接显示侧支的血供情况，但是所提供的信息有限。MRA可利用标志物的方式——血液中的质子泵，让周围的组织与血管形成鲜明的对比，不需要造影剂，在计算机的处理下显现血管的形态，是探测Willis环解剖结构敏感性较高的技术，但是基于MRA的成像原理，信号的变化较复杂，容易产生伪影，MRA可能不能真实地反映侧支循环的情况[6]。血管编码的动脉自旋标记磁共振成像（vessel-encoded arterial spin 1abeling，VE-ASL）技术将区域灌注情况同解剖结构联系起来，通过一种内生示踪物标记供血血管内的动脉水质子，可以选择性地显示主要血管供血区域灌注情况，包括侧支循环血管供血区，在时间和空间分辨率上均优于目前所有其他无创性检查技术[11，28-29]。Chng等的一项DSA和MRA-ASL对照研究[11]，入选18例合并有颅内外血管狭窄的缺血性卒中患者，所有患者均完成DSA和MRA-ASL检查，结果显示两种评估方法在显示侧支血管方面一致性很好，DSA和ASL在血管的评估上准确率分别是98%和89%，ASL对侧支情况的评估方面所得到的影像学信息与DSA相当，而且可以在常规行MRI检查时运用，所以MRA-ASL技术或许可以运用于不能行DSA检查的患者评估侧支供血情况，但仍需进一步的研究证实。MRA存在有一定局限性：对脑膜浅表血管、眼动脉、脉络膜的前动脉等小动脉显示不佳，对血流速度不敏感。由于血管的角度、血管的走行、血流的缓慢及不规则问题，有时结果会表现假阳性或者假阴性。

DSA是目前评估侧支循环的金标准，可以准确判断血管的狭窄部位和梗死范围，清晰显示侧支血管的分布和所代偿的供血区域，但由于是有创的检查，限制了一部分患者的临床应用。相对于DSA，TCD能测量侧支循环的血流速度、确定血流方向等，其无创、经济、简便等优点使之成为临床上用于初步评价侧支血供的方法。CTA也是无创性的评估技术，能显示脑血管的三维结构，可从任何角度对颅内血管行动态观察，利于显示解剖结构和病变的细微之处，并且可以同时显示椎基底动脉系统Willis环和颈动脉系统，因其速度快、稳定性较好等优点，可用于评估急性发病的卒中患者的侧支情况，但同样需要注入造影剂，且低时间分辨率会导致其对侧支供血情况做出过高的评估。MRA无需注射造影剂，可以显示成像范围内全部主要的血管及其分支，但对软脑膜的侧支血供方面评估能力较低，可借助MRAASL这一新技术弥补此缺陷，也许以后有望取代DSA等有创方法对侧支血供进行全面的评估。目前，针对各种检查技术的优劣及检查的时机与脑侧支吻合血管情况的关系，仍然缺乏大规模的对照试验研究。

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【点睛】

本文较全面地介绍脑侧支循环的影像学评估方法，有助于选择合理评估方式，以制订最佳方案发挥侧支循环在改善和恢复缺血区脑血流灌注的作用。