人尿激肽原酶对急性脑梗死侧支循环与脑血流灌注影响的多模态MRI研究

盛　灿，李瑜霞，谢云燕，张忠敏，孙　宇，王晓妮，李红艳，李轩宇，于　洋，陈观群，尹昌浩，李坤成，杨 旗，韩　璎

（1.首都医科大学宣武医院，北京　100053；2.牡丹江医学院红旗医院神经内科，黑龙江 牡丹江　157011）

◁中枢神经影像学▷

人尿激肽原酶对急性脑梗死侧支循环与脑血流灌注影响的多模态MRI研究

盛灿1，李瑜霞1，谢云燕1，张忠敏2，孙宇1，王晓妮1，李红艳1，李轩宇1，于洋2，陈观群1，尹昌浩2，李坤成1，杨 旗1，韩璎1

（1.首都医科大学宣武医院，北京100053；2.牡丹江医学院红旗医院神经内科，黑龙江 牡丹江157011）

目的：探讨人尿激肽原酶（HUK）对急性脑梗死患者侧支循环与脑血流灌注的影响，以找寻新的药物来有效开放侧支循环，挽救缺血组织。方法：纳入急性大脑中动脉（MCA）脑梗死患者40例，采用随机对照的方法将被试分为HUK治疗组和对照组，每组各20例，于治疗前1天、治疗后第7天及第30天采集两组被试的扩散加权成像（DWI）和灌注加权成像（PWI）图像，比较两组治疗前后梗死中心区和缺血半暗带区的血流灌注情况。然后采用对比剂增强MRA（CE-MRA）技术比较两组治疗前后梗死周围区软脑膜侧支循环的建立情况。结果：①治疗后两组被试梗死中心区和缺血半暗带区的局部脑血流（rCBF）值均较治疗前增加，但与对照组相比，HUK治疗组增加更为明显，且治疗后两组间缺血组织rCBF值的差异有统计学意义（梗死中心区：0.86±0.43 vs 0.54±0.13，P＜0.05；缺血半暗带区：2.11±0.36 vs 1.03±0.61，P＜0.05）。②采用CE-MRA技术可显示侧裂和大脑半球凸面软脑膜侧支循环的建立，HUK治疗组侧支血管建立的评分较对照组明显提高 （4.3±0.5 vs 3.2±0.7，P＜0.05）。结论：HUK可有效改善急性脑梗死患者缺血组织的侧支循环和血流灌注；CE-MRA技术有望成为侧支血管成像的新手段。

脑梗塞；尿纤溶酶原激活物；侧支循环；磁共振成像

急性脑梗死是中枢神经系统的常见病和多发病，具有发病率高、致残率高、死亡率高等特点，给家庭和社会带来了沉重负担[1-2]。对于脑梗死超急性期的患者，目前认为溶栓治疗是恢复血流、挽救缺血脑组织的最有效措施[3-4]。但是溶栓受到严格的时间窗限制，影响了其在临床的推广应用[4]。另外，有学者认为可挽救的缺血脑组织，即缺血半暗带不仅依赖于缺血时间窗，还依赖其自身的侧支循环[5-6]。因此，对于超过溶栓时间或者不具备溶栓条件的患者，若积极开通缺血部位的侧支循环，可能会在某种程度上改善缺血组织的血流灌注，进而缩小梗死面积，促进神经功能的恢复。

人尿激肽原酶（Human urinary kallidinogenase，HUK）是组织型激肽原酶的一种，其生物学效应包括抗氧化、抗炎、促进神经再生等[7-8]。研究表明，HUK能选择性扩张脑动脉、开通侧支循环、改善缺血脑组织的血供[8-9]。但是，目前研究多集中于探讨HUK对脑梗死患者神经功能恢复的影响，而关于侧支循环的建立，仍缺乏客观的在体影像学证据。因此，本研究旨在采用多模态影像学技术，如磁共振灌注加权成像 （Perfusion weighted imaging，PWI）、对比剂增强磁共振血管成像（Contrast enhanced MRA，CE-MRA）技术等，通过比较HUK治疗前后缺血组织侧支循环的建立和血流灌注的改变等情况，综合评估HUK的临床疗效，为HUK在急性脑梗死的应用提供明确的临床依据。

1　资料与方法

1.1研究对象

本研究纳入2013年3月—2014年5月在首都医科大学宣武医院神经内科住院治疗，临床诊断为急性大脑中动脉（Middle cerebral artery，MCA）脑梗死的患者40例。入组标准：①首次发病或既往有脑梗死病史，但未遗留有神经功能缺损者；②18～76岁，发病48 h以内，符合2004年全国脑血管病防治指南中的脑梗死诊断标准，由MCA动脉粥样硬化性主干狭窄或闭塞所致，并经头颅CT和 （或）MRI确诊；③美国国立卫生研究院卒中量表（NIH Stroke Scale，NIHSS）评分5～25分；④头颅CT和（或）MRI排除脑出血。排除标准：①既往有脑动脉瘤、脑出血、脑肿瘤、脑外伤及其他脑部病变者；②头颅CT和（或）MRI显示颅内出血；③近期患出血性疾病或有出血倾向者；④血糖控制不佳或患有慢性心、肝、肾疾病者；⑤近期使用血管紧张素酶抑制剂（ACEI）类药物者；⑥过敏体质，对HUK、造影剂等有过敏史者；⑦有核磁检查的禁忌症或不能耐受核磁检查。

所有入组被试均签署知情同意书，且该研究已通过首都医科大学宣武医院伦理委员会批准 （临研审[2013]014号）。

1.2研究方法

1.2.1分组

采用随机对照的方法将首先入选的40例急性脑梗死患者分为HUK治疗组和对照组，每组各20例。两组患者的年龄、性别构成比、起病到MRI检查时间、用药时间等差异均无统计学意义。治疗组在常规治疗的基础上加用HUK治疗，对照组仅接受常规治疗。HUK使用剂量为每次0.15 PNAU，溶于100mL氯化钠注射液中，1 h内静脉滴注，每日1次，连用7天。常规治疗包括早期抗血小板聚集、降脂、改善循环、抗氧化、神经保护以及控制血糖、血压水平等。

1.2.2图像采集

所有图像均在3.0T西门子Trio Tim系统上使用12通道头线圈进行采集，分别于治疗前1天、治疗后第7天及第30天采集治疗组和对照组灌注加权成像（PWI）图像和CE-MRA侧支血流成像。具体步骤如下：①常规MRI成像：包括轴位T1，T2，T2WFLAIR，扩散加权成像（DWI）以及三维时间飞跃法（3D-TOF-MRA）。②灌注加权成像：利用T2*梯度回波技术进行灌注成像。对比剂采用钆喷酸葡胺注射液，剂量0.2mL/kg体质量，20mL生理盐水，团注，速度3mL/s。③MR侧支血流成像：采用扰相梯度回波序列，轴位采集图像，TR/TE=20ms/3.6ms，层厚0.7mm，层数130。

1.2.3图像分析

采用西门子图像工作站进行重建分析。

缺血半暗带分析：采用DWI的ADC图显示梗死中心区，PWI经过重建得到感兴趣区的局部脑血流（Regional cerebral blood flow，rCBF）图、局部脑血容量（Regional cerebral blood volume，rCBV）图、平均通过时间（Mean transit time，MTT）图、达峰时间（Time to peak，TTP）等。rCBF图上较大异常灌注延迟区与ADC图显示的较小缺血核心区的差值区假定为缺血半暗带区。

侧支循环血流分析：对CE-MRA的原始二维GRE图像进行多层面的血流最大密度投影（Maxiumintensitive projection，MIP）显示。CE-MRA的原始图像和MIP图像用于评价在侧裂和大脑半球凸面软脑膜是否存在侧支血管。侧支循环血管建立评价采用与对侧半球比较的主观评分法[10]，即不能准确定量血管的数目。患侧软脑膜侧支血管建立的评分为：1分：无；2分：严重少于对侧；3分：少于对侧；4分：等于对侧；5分：多于对侧或高度增生。至少需要2名经验丰富的放射科医师单独对患者的侧支血管建立情况进行评分，得分不一致时经过讨论取得一致意见。

1.2.4评估方法

首先比较HUK治疗组和对照组之间缺血组织rCBF值的差异，然后比较两组间侧支循环的建立情况。

1.3统计学分析

采用SPSS 17.0软件首先分析计量资料的正态性检验，如满足正态分布，则组内比较采用配对t检验，组间比较采用双样本t检验；如数据不满足正态分布，则采用非参数检验。P＜0.05为差别有统计学意义。

2　结果

2.1两组治疗前后梗死中心区及缺血半暗带区rCBF值的比较

本研究显示：治疗后两组被试梗死中心区和缺血半暗带区的rCBF值均较治疗前增加，与对照组相比，HUK治疗组增加更为明显；且治疗后两组间梗死中心区和缺血半暗带区rCBF值的差异均有统计学意义（P＜0.05）（表1，图1）。

表1　两组治疗前后梗死中心区及缺血半暗带区rCBF的变化，单位：mL/（100 g·min）

图1　HUK治疗组患者（男，52岁，右侧MCA重度狭窄），三次随访（图1a：用药前1天，图1b：用药后第7天，图1c：用药后第30天）的rCBF图像所示脑血流量明显改善。Figure 1.　A patient with HUK treatment(male,52 years old,with severe stenosis in right MCA)had significant improvement in cerebral blood flow after treatment(Figure 1a:one day before treatment，Figure 1b:the seventh day after treatment，Figure 1c:the thirtieth day after treatment).

2.2两组治疗前后侧支循环建立情况的比较

通过CE-MRA技术证实，HUK治疗组患者的软脑膜具有良好的侧支循环血管建立，而对照组患者侧支循环血管建立的情况一般（图2，3）。然后对每个患者治疗后的侧支血管建立情况进行主观评分，HUK治疗组（n=20）侧支血管建立的评分（均数±标准差）为（4.3±0.5）分，对照组（n=20）评分为（3.2± 0.7）分，两者具有显著的统计学差异（P＜0.05）。

图2　对照组患者三次随访的CE-MRA图像（图2a：用药前1天，图2b：用药后第7天，图2c：用药后第30天）。黄色箭头所示：用药前1天梗死周围区软脑膜侧支循环血管建立评分为2分，发病后7天评分为2分，发病后30天评分仍为2分。Figure 2.　Three CE-MRA figures of a patient in control group(Figure 2a:one day before treatment,Figure 2b: the seventh day after treatment,Figure 2c:the thirtieth day after treatment).As is shown by yellow arrow:the grade of the establishment of leptomeningeal collateral circulation is 2 scores one day before treatment,while it is still 2 scores both in seventh day and the thirtieth day after treatment.

图3　HUK治疗组患者三次随访的CE-MRA图像（图3a：用药前1天，图3b：用药后第7天，图3c：用药后第30天）。黄色箭头所示：用药前1天梗死周围区软脑膜侧支循环血管建立评分为2分，发病后7天评分为4分，发病后30天梗死周围区软脑膜侧枝循环血管稳定建立（评分为4分）。Figure 3.Three CE-MRA figures of a patient with HUK treatment(Figure 3a:one day before treatment,Figure 3b:the seventh day after treatment,Figure 3c:the thirtieth day after treatment).As is shown by yellow arrow:the grade of the establishment of leptomeningeal collateral circulation is 2 scores one day before treatment,while it is 4 scores in seventh day after treatment and the establishment of leptomeningeal collateral circulation maintains stable in the thirtieth day after treatment(the score is 4).

3　讨论

急性脑梗死指由于颅内血管急性闭塞导致供血脑区的血流量急剧下降，进而因缺血缺氧造成脑组织坏死及软化，并伴有相应部位的临床症状和体征。目前国内外研究普遍认为，梗死中心区的损害是不可逆的，而周围缺血半暗带区因血流量下降程度小、功能损害程度相对较轻，具有潜在恢复的可能性[11-12]。因此，尽快恢复缺血半暗带区的血流灌注是干预脑梗死病程的关键环节。其中，静脉溶栓治疗被认为是恢复血流灌注的有效治疗策略[3-4，11]。但是，由于溶栓受到严格的时间窗及各种条件限制，仅有少部分患者获益。此外，那些接受溶栓治疗的患者其预后也具有显著的异质性[13]，提示我们依据时间窗和缺血半暗带进行的溶栓治疗，在某种程度上可能仍未完全反映缺血本质，或许还存在其他影响预后的因素。

近年来，越来越多的研究表明，可挽救的缺血组织不仅依赖于时间窗，还依赖其自身侧支循环的建立。侧支循环是指当供血动脉发生严重狭窄或闭塞时，血流可通过其他血管到达缺血组织，在一定程度上维持缺血组织的血流灌注[14]。研究认为，侧支循环可降低急性血管闭塞所造成的组织损害，并且开通侧支循环是一种潜在的治疗策略[15]，甚至侧支循环的增加是脑梗死患者预后良好的标志[16]。因此，临床上对于超过缺血时间窗或不具备溶栓条件的患者，寻找有效的开放侧支循环的药物以挽救缺血半暗带，可能具有十分重要意义。

研究发现，HUK是一种丝氨酸蛋白酶，可将激肽原转化为激肽和血管扩张素，并通过受体B1、B2介导发挥舒张血管、抗炎抗氧化、开通侧支循环、促进新生血管形成等作用，对缩小梗死面积、改善神经功能可能具有重要意义[17]。研究表明，采用HUK治疗后，患者NIHSS评分显著优于对照组[18]，提示HUK可有效促进脑梗死患者的神经功能恢复，作用机制可能是HUK在早期增加部分急性脑梗死患者的侧支循环代偿[19]。已有研究发现，对于采用HUK治疗的患者，其DWI所示的梗死灶面积较治疗前明显减少，并且PWI的参数，如CBF、CBV均有所改善[20]，这与本研究的结果基本一致。提示HUK能显著改善急性脑梗死患者缺血部位的血流灌注并提高脑血流储备功能。

为进一步明确HUK对侧支循环的影响，本研究采用CE-MRA技术探索治疗前后侧支循环的建立情况。已知目前评估侧支循环的“金标准”是数字减影血管造影（Digital subtraction angiography，DSA），DSA可准确判断血管的狭窄部位，清晰显示侧支血管的分布情况[21]。但缺点是有创性，并且少数患者对碘剂过敏[22]。常规MRA技术可以无创地显示成像范围内的主要血管及其分支，但对脑膜浅表血管、眼动脉等小动脉显示不佳，并对软脑膜的侧支血供评估能力较低，而我们知道软脑膜吻合血管是较为重要的二级侧支循环，如大脑前动脉与MCA前分支、大脑后动脉与MCA下后支的吻合等。CEMRA不仅可以显示MCA狭窄后远端残存血流，还可以显示来源于脑膜动脉网的侧支血流、继发的缺血区小动脉开放以及局部侧支血管网络的分布。此外，CE-MRA成像速度要比常规TOF快，覆盖范围广，并不受血流方向和速度的影响。CE-MRA侧支循环成像可以观察到以下信息：基底动脉环前交通动脉与后交通动脉的开放；跨越MCA动脉粥样硬化性狭窄或闭塞部位，通向远端分支的代偿小血管或血管网；侧裂、缺血区侧支血管网和大脑半球凸面软脑膜动脉；患侧大脑前动脉或大脑后动脉末梢血管开放。本研究由于灌注成像需要应用磁共振对比剂，因此可借助CE-MRA这一技术弥补常规TOF MRA的缺陷，有望成为侧支血管成像的新手段。前期已有研究证实，CE-MRA在术前评估肺动脉瓣闭锁新生儿的肺动脉形态和血供方面可作为一种有效的诊断工具[23]。Yang等[24]研究急性脑梗死患者的CE-MRA和MRA图像后也发现，CE-MRA较常规MRA可增强血管对比噪声比。一项最新的研究甚至指出基于CE-MRA的侧支血管视觉评分是预测脑梗死患者预后的可靠指标[10]。

上述研究表明：HUK可促进侧支循环形成，同时在改善脑灌注不足方面发挥重要作用，进一步提示侧支循环的建立对改善脑血流灌注可能存在重要作用，在一定程度上通过灌注成像可能会间接反映侧支循环的建立情况。

综上所述，本研究采用多模态影像学技术探讨HUK对急性脑梗死患者的血流灌注及侧支循环的影响。但是，本研究尚存在以下不足：首先，所选取的样本量较少，仅能作为初步探索的结果，今后应扩大样本量以增加统计力度；其次，虽然CE-MRA技术较常规MRA能更好地显示软脑膜侧支循环的建立，但是目前尚不能准确定量血管的数目，仅能通过与对侧大脑半球比较的主观评分法评估侧支循环的建立情况。预期随着高场强磁共振逐渐应用，今后将会出现更为可靠的侧支循环定量成像方法。

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M ulti-modality MRI study about the impact of human urinary kallidinogenase on collateral circulation and blood perfusion in patients with acute cerebral infarction

SHENG Can1,LI Yu-xia1,XIE Yun-yan1,ZHANG Zhong-min2,SUN Yu1,WANG Xiao-ni1,LI Hong-yan1, LI Xuan-yu1,YU Yang2,CHEN Guan-qun1,YIN Chang-hao2,LI Kun-cheng1,YANG Qi1,HAN Ying1
(1.Xuanwu Hospital of Capital Medical University,Beijing 100053,China; 2.Department of Neurology,Hongqi Hospital,Mudanjiang Medical College,Mudanjiang Heilongjiang 157011,China)

Objective:To explore the impact of human urinary kallidinogenase(HUK)on collateral circulation and blood perfusion in patients with acute cerebral infarction in order to find a new kind of medicine with great efficiency in building collateral circulation and saving ischaemic penumbra.Methods:Forty patients with acute cerebral infarction of middle cerebral artery(MCA)were selected in the study and divided into two groups with the randomized controlled method.Each group included twenty patients.Diffusion weighted imaging(DWI)and perfusion weighted imaging(PWI)images of all the participants were collected one day before treatment,the seventh day and the thirtieth day after treatment.We first compared the differences of blood perfusion in ischaemic core and ischaemic penumbra before and after treatment between the two groups.Then we compared the establishment of collateral circulation in peripheral regions of infarction between the two groups using contrast enhance MRA(CE-MRA)technology.Results:①Compared with before treatment,the regional cerebral blood flow(rCBF) value in ischaemic core and ischaemic penumbra of both the groups increased significantly after treatment.However,group with HUK treatment had a more obvious increase of rCBF value in ischaemic tissues and the differences of rCBF value after treatment between the two groups are statistically significant(ischaemic core:0.86±0.43 vs 0.54±0.13,P＜0.05;ischaemic penumbra:2.11±0.36 vs 1.03±0.61,P＜0.05).②Using CE-MRA,the establishment of leptomeningeal collateral circulation in lateral fissure and lateral surface of hemishere was showed and the grade of collateral circulation in group with HUK treatment improved significantly(4.3±0.5 vs 3.2±0.7,P＜0.05).Conclusion:HUK can efficiently improve collateral circulation and blood perfusion of ischaemic tissues in patients with acute cerebral infarction.CE-MRA technology is likely to be a newmethod for evaluating the establishment of collateral vessels.

Brain infarction;Urinary plasminogen activator;Collateral circulation;Magnetic resonance imaging

R743.33；R445.2

A

1008－1062（2016）02－0077－05

2015－07－06；

2015－08－10

盛灿（1989-），女，山东人，硕士研究生。E-mail：canyeweiwu2013@163.com

韩璎，首都医科大学宣武医院神经内科，100053。E-mail：13621011941@163.com

国家自然科学基金项目（31371007，81430037）；北京市科委首都市民健康培育项目（Z131100006813022）；凯力康医学研究项目（201206006）；国家重点基础研究发展计划（973）2010CB732600；国家科技支撑计划 2012BAI10B00。