脑侧支循环建立的影像学评估方法研究进展

高慧，谢春明，闫福岭

(1.东南大学 医学院，江苏 南京　210009； 2.东南大学附属中大医院，江苏 南京　210009)

脑侧支循环建立的影像学评估方法研究进展

高慧1，谢春明2，闫福岭2

(1.东南大学 医学院，江苏 南京210009； 2.东南大学附属中大医院，江苏 南京210009)

[摘要]本综述阐述了侧支循环的概念及目前的影像学对于脑侧支循环的评估，以及其各自的优点及局限性，主要包括数字减影血管造影、磁共振血管成像、动脉自旋标记技术、4D CTA结合全脑容积CTP成像、基于CT血管成像最大密度投射重建成像技术、经颅多普勒超声、激光散斑成像技术等，从而为临床上评估脑侧支循环建立情况及判断缺血性脑卒中患者预后提供指导。

[关键词]脑侧支循环； 影像学评估； 综述

随着社会老龄化的加重，脑卒中的发生率亦迅速上升，脑卒中的早期诊治及预后判断已经成为备受关注的全球公共卫生问题。据世界卫生组织统计，目前人类死亡原因中脑卒中排名第3位，致残原因中脑卒中排名第1位。我国的脑卒中的年均发病率呈持续增长趋势，目前统计约为120/10万，其中缺血性脑血管病约占70%以上，占据主要地位[1]。临床实验统计表明，不同缺血性卒中患者的临床表现和治疗效果差异明显，诚然年龄、血管基础条件等很多因素会影响脑卒中患者预后，但有研究表明脑缺血后侧支循环的建立亦是其中关键因素，若脑缺血后侧支循环迅速建立，患者神经功能的缺损程度亦会降到最低。目前已经证实，有效侧支循环的开放和建立可以稳定梗死区脑血流量、减少梗死灶容积、改善缺血后脑组织损伤、缓解血管再灌注损害、减少梗死后出血、改善预后并降低复发风险等[2- 6]。因此，寻找有效便捷的侧支循环建立的评估方法对于预测卒中患者预后有着重大意义。作者将围绕目前已有的脑侧支循环建立的评估方法研究进展进行综述，寻求有效可靠的脑侧支循环评估方法，为临床上评估缺血性卒中患者预后提供思路。

1脑侧支循环的概念

人体的血管在机体需要的时候可以自行建立吻合管，满足机体血液供应需要，避免功能缺失。脑侧支循环的概念即当脑血管局部发生严重狭窄或闭塞时，机体形成吻合管起到代偿作用，保证狭窄或闭塞血管所供血区域得到基本的血供，避免发生缺血坏死，维持机体正常生理功能。目前主要认为脑侧支循环有以下三级：一级侧支循环指通过Willis环形成的脑内主要侧支循环。Willis环是由大脑前动脉(ACA)、大脑中动脉、大脑后动脉(PCA)及前后交通动脉构成，前后交通动脉分别负责沟通ACA与大脑中动脉以及大脑中动脉与PCA之前的血流供应，为一级侧支循环。正常情况下前后交通动脉处在无功能状态，当机体因各种原因出现一侧颈内动脉严重狭窄(>70%)或闭塞时，两侧血流动力发生改变，不能维持正常的平衡状态，并且患侧血供不足，为避免发生进一步的脑组织坏死，机体通过调节一级侧支循环保证狭窄或闭塞血管供血区域的血流供应，从而避免脑功能缺失。二级侧支循环指眼动脉和软脑膜血管(LMA)负责沟通吻合形成的血流代偿。当眼动脉发出之前的颈内动脉段出现严重狭窄或闭塞时，一级侧支循环无法满足机体需求时，通过眼动脉可以建立颈内动脉与颈外动脉之间的侧支循环、软脑膜内形成的血管网开放，使狭窄远端供血区避免梗死；三级侧支循环指新生血管，目前形成建立机制尚不明确，是目前研究和探索的关键。在脑缺血发生后，三级侧支循环通路启动，新生血管建立，为缺血区提供血液供应，促进神经功能的恢复[7]。

2脑侧支循环的评估

2.1数字减影血管造影(DSA)

研究表明脑血管造影是目前评估脑血管最可靠的手段[8]，为金标准。DSA主要原理是X线可以使血管内含碘造影剂显影，注入到颈内动脉或椎动脉的造影剂随血液循环流动，从而可以动态清晰地观察到颅内血管本身的形态或病变，以及病变的性质和范围。美国介入和治疗性神经放射协会/介入放射协会(ASITN/SIR)以血管造影量表为标准将侧支循环分为以下5级：0级，缺血部位没有侧支血管显影；1级，可见缺血部位外围有缓慢的血流通过，侧支血管显影且持续存在一些充盈缺损；2级，可见缺血部位外围有快速的血流通过，侧支血管显影且部分缺血部位持续存在充盈缺损；3级，可见缺血部位外围有缓慢的血流通过，但静脉晚期相可以观察到至缺血区完全的血管造影血流；4级，逆行血管造影可见完全且快速的侧支血管血流流至整个缺血区。全脑血管造影目前来说对诊断脑血管病有着不可替代的优势，它可以直观地测定血管狭窄程度和范围，观察侧支循环情况，但因其有创性，在临床上受到一些限制。

2.2磁共振成像

磁共振血管成像(MRA)：有研究[9]通过收集大脑中动脉闭塞患者与健康者的MRA数据来探寻二级侧支循环建立的依据。主要观察患侧PCA和ACA与LMA之间建立侧支循环的间接征象的出现频率，即偏利现象(与健侧相比，患侧的血管相对增粗、分支增多)的出现频率。并将实验组与对照组MRA进行比较分析，同时将实验组PCA、ACA偏利现象与脑梗死大小进行组间比较分析。其数据统计结果表明，可以通过观察大脑中动脉闭塞患者的MRA病变同侧PCA、ACA的偏利现象，间接评价来自PCA、ACA的LMA侧支循环状况，并且MRA所评估的LMA代偿状况与脑梗死面积大小密切相关。因此，MRA可以对一、二级侧支循环的情况有良好的提示作用。

2.3动脉自旋标记技术(ASL)

aSL属于磁共振脑功能成像技术，是一种通过标记自体动脉血的灌注成像技术。图像主要分析ASL上低灌注、正常灌注、延迟灌注、高灌注区域的异常高信号等，同时在DWI和ASL上分别确定病变范围，勾勒出病变部位的DWI图像、ASL局部脑血流量(regionalcerebral blood flow，rCBF)图像并计算面积大小，两者对比能够更好地反映病灶真实情况。有研究[10]表明ASL通过反映脑梗死区的血流灌注情况来侧面评估脑血管侧支循环建立情况，多相位ASL在这方面比单相位ASL显示更精确。ASL主要优点是没有创伤性，使用简单方便并且可重复性高，目前在临床研究中应用较多。主要问题是ASL对于评估侧支循环建立的精准程度有限，在测量rCBF上亦会存在偏差，主要是因为ASL时间延长效应的影响。

2.44D CTA结合全脑容积CTP成像

陈涓等通过分析34位缺血性脑血管病患者的随访全脑动态CTA- CTP成像，数据结果分析显示4D CTA- CTP技术能够清楚地显示脑血管状况，与DSA的准确程度相当，从而可以更便捷地提高我们对侧支循环的认识[11]。CTA- CTP技术可以显示各个时相的血流状态，完成全脑动态成像，从而准确观察脑缺血后颅内血管的血流动力学变化情况。结合动态CTA，提高了判断脑侧支循环的建立能力，4D CTA- CTP成像可以作为评判脑侧支循环建立的影像学手段，为脑血管病患者提供准确、全面的影像学数据，从而可以为临床诊疗提供可靠依据，并指导临床个体化治疗[12]。

2.5基于CT血管成像(CT Angiography，CTA)最大密度投射重建成像技术(maximal intensity projection reconstructions，MIP)

CTA- MIP通过颅内血管的三维重建图来评估脑血管情况，时间仅需数分钟，而且无创、直观。有研究表明对于急性缺血性脑卒中患者，可通过CTA急诊获得侧支循环状态，间接推断半暗带的信息，评估患者预后[13]。CTA- MIP兼顾无创且准确，其应为监测颅内血管的首选方案。

2.6经颅多普勒超声(TCD)

TCD尚无明确的评判侧支循环的标准。有研究[14]以责任血管血流速度变化[平均血流速度(mean peak flow velocity，Vm)增加≥10 cm·s-1]作为提示有侧支循环建立的评判标准。如大脑中动脉狭窄或闭塞时，LMA建立吻合支，ACA或PCA分别通过前后交通动脉建立侧支循环，从而发挥代偿作用。以前交通动脉开放为例，为健侧ACA发生代偿，TCD表现为健侧血管血液流动速度增快，方向不变，而患侧A1段血液流动方向逆转(朝向探头)；实验性压迫健侧颈总动脉，可以观察到患侧ACA及大脑中动脉前段的血流减少。患侧ACA>健侧大脑中动脉或患侧PCA>健侧大脑中动脉，大脑中动脉Vm>ACA Vm>PCA Vm的生理关系消失。若后交通动脉侧支开放：患侧PCA的Pl段与基底动脉的血液流动速度有显著提高；同样实验性压迫对侧颈总动脉，可以观察到PCA Pl段与基底动脉血液流动速度提高的更加明显。TCD对于Willis环侧支血管血流可以清楚看到，但是无法评估远端的LMA床。TCD监测颅内血管亦具有无创伤、简单方面、价格低廉等优点，但亦有经颞超声束传导不充分影响检查结果并且易受操作者主观因素影响。

2.7激光散斑血流成像(laser speckle imaging，LSI)技术

LSI技术时间和空间分辨率高，可以直接清晰地看到成像，相比于其他血流监测手段具有显著优势，可以直观研究脑梗死后血流变化及侧支循环形成[15]。LSI需与磁共振成像结合才能探查脑深部血管血流情况，主要受到激光穿透力的限制。闵喆等[15]通过建立大鼠大脑中动脉栓塞(MCAO)模型，利用LSI技术来评估侧支循环建立情况。造模成功的大鼠患侧大脑中动脉供血区血液流动显著降低，研究结果显示造模成功的大鼠患侧可逐渐观察到血液流动增加，从而提示有侧支循环建立。因此，LSI系统对于颅内血管血流监测，间接评估侧支循环的建立情况，对深入研究脑梗死后血流重建的机制、改善卒中患者预后将发挥重大的临床作用[16]。

3展望

缺血性脑卒中发生及预后的改善与侧支循环的建立密切相关。机体会根据自身情况建立一级侧支代偿，无需特别干预。如何建立二级及三级侧支循环是目前研究的重点，这对于促进缺血性卒中患者的神经功能恢复有着重大意义。有效便捷的侧支循环建立的评估，可以为缺血性卒中患者的临床个体化治疗及预后评估提供指导意义。TCD可以快速地对缺血性卒中患者侧支循环建立进行初步的评价判断；DSA作为脑血管检测的金标准，可用于评估各级侧支循环；若有禁忌证或没有脑血管造影的条件或其他因素影响可以选择CTA，它能够评估软脑膜侧支循环建立；MRA对于一级和二级侧支循环有很好的提示作用。其他一些检查暂仅限于科研，尚未投入临床使用。各项检查有各自的优缺点，部分对脑侧支循环建立的评估仍较间接，其评估方法与脑侧支循环之间真正的联系仍缺乏大规模的实验研究[17]。

缺血性脑卒中的发生严重影响患者生活质量，尤其大面积脑梗死，其占脑梗死的10%～20%，病死率和致残率很高[18]。脑侧支循环的建立对于缺血性卒中患者的脑组织灌注再分布，从而阻止风险皮层区进展为梗死灶[19]。通过本文可以了解各种评估方法的优缺点，合理选择，实现对侧支循环的有效评估，为缺血性脑卒中的个体化治疗和预后判断提供有意义的指导；寻找并建立评估脑侧支循环的可靠影像学方法，最终为建立基于影像学的脑梗死后侧支循环的评估方法、揭示脑梗死后脑侧支循环建立、促进血管重建的生物学机制提供实验依据。

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[收稿日期]2015- 11- 24[修回日期] 2016- 01- 28

[基金项目]天普基金资助项目(KF201408)

[作者简介]高慧(1990-),女,江苏徐州人,在读硕士研究生。E- mail:gao213093077@163.com

[通信作者]谢春明E- mail:chmxie@163.com

[中图分类号]R743.33; R445

[文献标识码]A

[文章编号]1671- 6264(2016)03- 0457- 04

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03．037

[引文格式] 高慧,谢春明,闫福岭.脑侧支循环建立的影像学评估方法研究进展[J].东南大学学报:医学版,2016,35(3):457- 460.

·综述·