烟雾病旁路移植术中荧光造影在血流动力学评估中的应用

叶 迅，刘兴炬，刘灵童，张 东，张 岩，赵元立，马 力，王 昊，陈晓霖，王 嵘

烟雾病（moyamoya disease，MMD）是以双侧颈内动脉末端慢性进行性狭窄或闭塞为特征，并继发引起颅底异常血管网形成的一种少见的脑血管疾病，1969年日本学者Suzuki及Takaku将该病称之为“烟雾病”[1]。MMD病程呈现进展性，目前绝大多数的MMD患者可采用外科手术治疗。手术治疗分为直接和间接的血管重建手术。而直接血管重建手术中最常用为颞浅动脉-大脑中动脉（superficial temporal artery to middle cerebral artery，STA-MCA）旁路移植术[2]，术中及时判断吻合口的通畅情况，了解旁路移植血管的血流灌注改善情况是手术成功的首要条件，吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）荧光造影技术与手术显微镜结合提高了检查的便利性和速度。自2006年整合ICG系统的显微镜在国内开始应用以来，ICG造影逐渐成为术中评价脑血流的常规监测手段[3]。目前国内ICG造影在MMD旁路移植手术中应用主要是判断吻合血管是否畅通。国外Czabanka等[4]借助术中ICG造影对MMD以及动脉粥样硬化所致烟雾综合征患者的皮层血流灌注及微血管特点的研究发现MMD缺血症状及血供储备能力与ICG造影信息相关。ICG造影可以在2 min内完成，与术中数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）相比快速、无放射污染，且不需要将显微镜从术野推开中断手术，允许神经外科医生及时做出调整，以防止发生脑缺血等并发症[5]。Kamp等[6]在一项术中ICG血流动力学定量分析的研究中，通过ICG曲线分析获得相关的最大荧光强度、达峰时间、半数最大达峰时间、强度增加时间等血流动力学参数对脑血流灌注异常情况的患者展开初步分析，发现ICG血流动动力学参数能很好地反映脑血流灌注情况。但目前尚无报道运用ICG造影技术对旁路移植前后皮层微循环血流动力学改变进行研究，本文应用术中ICG造影技术及Flow800分析软件对行STA-MCA旁路移植手术MMD和颅内动脉粥样硬化（atherosclerotic cerebrovascular disease，ACVD）所致烟雾综合征患者的皮层血流动力学特点进行分析并评估旁路移植手术对皮层血流灌注的改善情况。

1 对象与方法

1.1 研究对象 连续选取2013年4月～2014年9月首都医科大学附属北京天坛医院脑血管3病房进行STA-MCA旁路移植手术治疗的MMD和ACVD所致烟雾综合征患者共34例，其中MMD患者19例，ACVD患者15例。对照组选择无颅内血管狭窄、闭塞的额顶部海绵状血管畸形和颅内未破裂前循环动脉瘤患者13例。

1.2 入组标准 根据日本厚生省烟雾病研究委员会于1997年提出的放射学诊断标准进行分期诊断，均行脑血管造影检查符合烟雾病和烟雾病综合征的诊断标准[7]，表现为不明原因的双侧颈内动脉末端、大脑前动脉和（或）大脑中动脉起始部狭窄或闭塞，并伴有颅内烟雾血管形成（儿童可以为单侧）归入MMD组；单侧病变有明确高血压病、脂代谢紊乱、高同型半胱氨酸血症诊断为颅内动脉粥样硬化所致烟雾综合征归入ACVD组。

1.3 排除标准 ①出血型烟雾病和烟雾综合征；②自身免疫性疾病、脑膜炎、脑肿瘤、唐氏综合征等引起烟雾综合征的患者；③海绵状血管畸形＞3 cm或合并脑内血肿、有明显占位效应病例；④颅内破裂前循环动脉瘤、颈内动脉巨大动脉瘤和大脑中动脉动脉瘤。

1.4 术中荧光造影方法 显微神经外科治疗采用Pentero（Carl Zeiss Co Ltd.， Oberkochen，德国）荧光显微镜。注射用吲哚菁绿造影剂由丹东医创药业有限公司生产，配成生理盐水溶液（5 mg/ml、0.5 mg/kg）经外周静脉快速推注入患者体内。对照组剪开硬膜暴露侧裂附近皮层血管后行ICG造影。STA-MCA旁路移植术中分离暴露颞浅动脉和皮层受体血管后行第1次ICG造影，旁路移植手术后相同放大倍数和间距再行ICG造影，时间间隔30 min以上。

1.5 数据采集和分析 通过Pentero（Carl Zeiss Co Ltd.，Oberkochen，德国）手术显微镜记录术中的ICG动态影像资料，显微镜整合的Flow800分析软件可以选取感兴趣的血管或区域进行荧光强度的曲线分析，通过软件时间延迟彩色模式分析旁路移植前后，旁路移植血管是否通畅，受体动脉及周边皮层动静脉显影时间是否提前。通过曲线分析获得延迟时间：0～50%最大荧光强度的时间。代表局部脑血流灌注（regional cerebral blood flow，rCBF）指数的曲线斜率（slope）=最大荧光强度（MaxΔICG）/强度增加时间。局部皮层血管血流通过时间（microvascular transit time，MVTT）=1/2MaxΔICG出现皮层静脉时间－1/2MaxΔICG皮层动脉出现时间[4，8]。

1.6 统计学方法 采用Excel软件建立数据库，SPSS 21.0软件进行统计学分析，计量资料如符合正态分布采用（表示，两组间比较用独立样本t检验；组间两两比较，经方差分析之后用LSD检验；计数资料用频数或百分位数表示，组间比较用卡方检验，P＜0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 一般资料 本组纳入拟行STA-MCA旁路移植手术治疗的MMD和ACVD所致烟雾病综合征患者共34例，MMD组19例，其中Ⅱ期7例，Ⅲ期9例，Ⅳ期3例。ACVD组15例，右侧9例，左侧6例。对照组：13例，海绵状血管畸形6例，颈内动脉瘤7例。MMD组年龄（19.0±6.5）岁，ACVD组年龄（48.0±6.4）岁，对照组年龄（45.0±7.5）岁，MMD组年龄和ACVD组、对照组年龄比较差异无显著性（P＞0.05），ACVD组和对照组年龄比较差异无显著性（P＞0.05）。MMD组男∶女=11∶9，ACVD组男∶女=6∶9，对照组男∶女=9∶4。

2.2 皮层血流动力学特点ICG相关参数分析结果 选取MMD组、ACVD组、对照组的皮层动脉、静脉进行荧光强度的曲线分析，ICG曲线slope分别为：44.21±11.59、101.00±52.40、163.20±12.19，3组间两两比较差异均具有显著性（P＜0.01），MMD组、AC VD组、对照组的MVTT值分别为（5.75±0.23）s、（4.57±1.21）s、（3.27±0.57）s，3组间两两比较差异均具有显著性（P均＜0.01）。

2.3 旁路移植前后ICG相关血流参数分析结果选取感兴趣的血管或区域（图1）进行荧光强度的曲线分析，比较19例MMD患者旁路移植手术前后皮层受体动脉、受体分支动脉、邻近小动脉、远处小动脉ICG曲线slope值、皮层MVTT结果见表1，显示STA-MCA旁路移植后受体动脉、受体分支动脉、邻近小动脉的slope值与旁路移植前比较显著增高，差异具有显著性；但与旁路移植前比较，远处小动脉的slope值增高，差异无显著性。STA-MCA旁路移植后受体动脉、受体分支动脉、邻近小动脉、远处小动脉的管辖区域微循环时间MVTT与旁路移植前比较，显著缩短，差异具有显著性（表2）。

图1 应用Flow800软件进行术中ICG曲线分析示意图

表1 MMD旁路移植前后皮层受体动脉、受体分支动脉、邻近小动脉、远处小动脉ICG曲线slope值比较

表2 MMD旁路移植前后皮层受体动脉、受体分支动脉、邻近小动脉、远处小动脉局部皮层血流通过时间MVTT值比较

3 讨论

目前研究显示多数MMD患者术前rCBF下降、脑血管的储备能力（cerebrovascular reserve capacity，CVRC）减低、近端血管阻力（proximal cerebrovascular resistance，PCVR）增高、远处血管阻力（distal cerebrovascular resistance，DCVR）降低、MT T延长、皮层微血管增多、局部氧摄取分数（regional oxygen extraction fraction，rOEF）增加、局部脑组织氧代谢率（regional cerebral metabolic rate of oxygen，rCMRO2）下降[9－11]等，这些检查结果在一定程度上反映MMD患者的脑血流动力学和氧代谢的损伤程度[12-13]。大多数情况下这种rCBF的异常都提示MMD患者存在的脑血流动力学障碍[14-16]，因此rCBF可以反映受损血管分布区的脑血流灌注情况。术中移动计算机断层扫描灌注成像（computerized tomography perfusion，CTP）可以评估术中皮层血流情况，但由于操作复杂、耗时，受术区金属器械干扰，因此在MMD旁路移植术中应用较少，目前术中尚无理想的手段实时评估rCBF。Kuebler等[8]通过动物实验发现ICG曲线slope值可以代表血流参数局部血流灌注参数（regional blood flow index，rBFI），且荧光造影获得的血流参数值可以反映真实的血流变化。基于该理论基础，本组对和rCBF相关的slope值进行血流动力学分析，发现MMD和ACVD皮层的血流和正常对照比较都存在不同程度的低灌注。MMD患者发展到第Ⅲ期，皮质微血管的增多成为有效的代偿方式，皮层血管在脑灌注和脑血流的调控中起着非常重要的作用。Czabanka等[5]通过术中使用ICG造影，对皮层血管进行直接观察，观察到MMD患者的微血管密度增加20%，且微血管直径、微血管表面积均显著增加，MVTT延长，该研究认为MMD局部皮层慢性缺血主要是由于皮层血流灌注能力下降，皮层微血管代偿性增多导致皮层微血管阻力增加又加重慢性缺血程度。本研究ICG相关血流参数分析slope值下降，MVTT值增加，提示MMD和ACVD患者皮层存在低灌注，循环时间延长的特点，与上述研究结果一致。而且MMD的慢性缺血表现更为严重，本研究认为可能的原因是由于ACVD组血管血流动力的不足可以通过颅内的Willis环而得到代偿。所以皮层血管的slope值没有明显下降，MVTT值延长不明显，而在烟雾病患者，由于对侧颈内血管同样发生狭窄或闭塞，Willis环不能发挥其代偿作用，所以皮层的低灌注情况和循环时间延长现象较ACVD更为明显。提示MMD患者对脑血流减少和氧供应缺乏表现出特有的代偿机制。

既往的研究多是通过术后的影像学和症状两方面评估STA-MCA旁路移植手术效果。戴冬伟等[17]通过对以缺血性或出血卒中起病的MMD患者进行间接旁路移植手术前后灌注CT的比较，结果发现术后3个月CTP与术后1周比较，额、颞叶局部达峰时间（relative time to peak，rTTP），局部脑血容量（relative cerebral blood volume，rCBV）降低。旁路移植术中常使用钩形多普勒血流仪评估旁路移植血管的血流速度，但该技术无法监测局部皮层血流灌注情况，目前术中尚无有效的检测方法评估STA-MCA旁路移植后皮层血流改变情况。本组研究尝试应用ICG术中实时分析软件对旁路移植手术前后皮层血流进行半定量分析以评估旁路移植手术效果，结果发现STA-MCA旁路移植手术不仅增加了局部皮层的血流速度和血流量，而且还改善了局部皮层的血流循环时间及皮层灌注。当然术中ICG血流分析也存在一定局限性，ICG曲线会受到术中患者的血压波动范围，心率以及术中ICG的给药速度，显微镜采集ICG前后的距离差别等多方面的影响，这些影响将导致皮层血流动力学参数测定偏移，目前尚不能单纯地将ICG曲线分析作为皮层血流动力学定量分析的标准，只能作为半定量分析。但是通过对ICG荧光造影资料计算所得皮层局部血流动力学参数，对这些参数进一步分析可以将MMD缺血症状及血供储备能力与ICG造影的信息相关联，而且ICG在STA-MCA旁路移植手术中使用，可以提前了解旁路移植的作用，对于术中显影不佳，或者血流动力学参数改善不理想的情况，可以立即做出调整和评估。相信随着ICG技术和图像处理技术的发展，以上影响因素可以逐步得到改善，ICG技术将为STA-MCA旁路移植手术中血流动力学分析提供更精确的定量分析和疾病预后评估。

综上所述，通过术中ICG及血流动力学分析发现，在MMD和ACVD所致烟雾综合征患者中行STA-MCA旁路移植手术中可以了解皮层动力学特点和皮层血流灌注情况，有助于受体血管的选择，通过实时血流动力学分析可以快速判断旁路移植通畅程度及旁路移植后皮层血流灌注改善程度。

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【点睛】本文通过术中ICG联合Flow800软件进行血流动力学分析，有助于了解MMD和ACVD皮层血流动力学特点，在STA-MCA旁路移植手术中有助于选择受体血管，并快速判断旁路移植通畅程度及旁路移植后皮层血流灌注改善程度。