脑侧支循环影像学评价研究进展

赵婷婷，李国忠,钟镝，陈洪苹

卒中是中国近年来最主要的死亡原因，约占全球卒中总死亡人数的三分之一[1]。对于缺血性卒中，无论何种原因和机制造成的缺血，脑侧支循环能够部分维持缺血半暗带的血流量从而延迟和预防细胞死亡[2]。既往的研究表明，良好的脑侧支循环可延迟、甚至防止梗死的进展，与更好的临床和功能结局有关，能增加血管再通率，降低出血转化率，并可能延长血管内手术治疗的时间窗[3-4]。急性缺血性卒中后，患者脑侧支循环状态是临床结局的一个强烈预测指标[5]。了解脑侧支循环闭塞程度有助于决策患者血管内治疗的方案，提高影像学和临床预后的准确性[6-7]。目前，评价脑侧支循环的标准方法缺乏共识。本文将对脑侧支循环特点、影像学评价方法进行综述。

1 脑侧支循环特点

脑侧支循环是动脉闭塞后动态招募的辅助血管网络，可为缺血区提供残余血流。急性缺血性卒中的脑侧支血流在不同个体间是高度可变的，是选择血管内再通治疗的卒中患者和未选择静脉使用重组组织型纤溶酶原激活物（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）卒中患者预后的强有力预测因素之一[8]。人脑有三级代偿侧支循环。一级侧支循环：即Willis环，是连接前循环与后循环的通道；二级侧支循环：通过眼动脉、软脑膜侧支血管和其他较小的侧支动脉连接；三级侧支循环：指缺血发生后不久形成的新生血管。一旦大脑动脉部分阻塞或闭塞，侧支循环即开始形成新的或开放已存在的血管，目的是更好地改善该区域的血液供应。一般来说，动脉补偿的主要形式来自一级侧支循环。如果其不足以满足需要，则二级侧支循环开始运作。如果这个补偿还不够，三级侧支循环可能开始运作。但是，这个过程需要时间，通常需要几天才能完成[4]。

2 脑侧支循环影像学评价方法

2.1 经颅多普勒超声 经颅多普勒超声（transcranial Doppler，TCD）是一种经济、非侵入性的可实时测量脑底动脉血流特性和脑血流动力学的检查技术[9]。有助于评估脑血流模式、血管舒缩反应，在连续监测期间有助于检测沉默的脑栓子，从而确定患者是否存在卒中或短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）的风险[10]。TCD检查前交通动脉流量异常比检查后交通动脉流量异常的敏感性和特异性更高。当然，TCD检查方法也有其局限性，其高度依赖检查操作者，超声科医师必须具备全面的脑血管解剖、生理学、脑血流动力学以及光谱波形分析知识[11]。

2.2 磁共振血管成像 磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）是一种被广泛使用的评价Willis环解剖结构的无创、无需造影剂的检查技术，其检测前交通动脉血管异常的敏感性为98.2%，检测后交通动脉的敏感性为81.3%[12]。MRA依靠人体组织和血液固有的磁特性在外部磁场能产生图像的优势，无电离辐射，在临床应用越来越广泛。近年来随着磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）硬件和软件技术的进步，MRA成像技术和方法发生了重大变化，出现了3.0特斯拉（T）磁场MRA，该方法提高了空间分辨率、减少采集时间。增加的空间分辨率可以提高病变的可见性，而且更快的采集时间有助于减少运动伪影[13]。磁共振成像术从拍摄患者、执行检查到解释结果一共需要花费约30 min，其耗时长，可能会延迟再灌注治疗，并且在多数医院，发病24 h内可能无法完成此检查[14]。

2.3 计算机断层扫描血管成像 计算机断层扫描血管成像（computed tomography angiography，CTA）是急性缺血性卒中时使用最广泛和用于评估动脉闭塞的诊断工具之一，可了解动脉闭塞的位置和程度，是否存在颅外血管狭窄及脑组织的缺血性改变。同时CTA可用于确定脑动脉侧支循环结构的存在或缺失[15]。CTA能够直接显示动脉阻塞后的侧支血流[16]。此项检查缺乏时间分辨率，因此，许多患者侧支状态被错误标记[17]。最近发展的多时相CTA技术可用来解决单时相CTA缺乏时间分辨率的问题[18]。单时相CTA如果在造影剂到达软脑膜血管之前进行图像采集，则软脑膜动脉充盈被低估；多时相CTA通过额外的静脉峰值期和静脉晚期再次对图像进行采集，能够对软膜动脉充盈进行更细致全面的评估。CTA检查过程中使用的造影剂有潜在的肾毒性，而且患者存在对造影剂过敏的风险，CTA检查方法不提供流向或流速信息[19]。

2.4 计算机断层扫描灌注成像 计算机断层扫描灌注成像（computered tomography perfusion，CTP）应用于许多前沿性临床研究，提供广泛可行的脑血流动力学和脑实质生存能力的评估，这是急性卒中管理的关键[20]。利用数学模型可计算出各参数：局部脑血流量（regional cerebral blood flow，rCBF）、局部脑血容量（regional cerebral blood volume，rCBV）、平均通过时间（mean transit time，MTT）及达峰时间（time to peak，TTP），可用来评估不可逆性脑损伤（缺血核心区）和潜在的可挽救的低灌注区（缺血半暗带）[21]。MTT延长的脑区说明脑灌注下降和血流动力学受损。在这一区域，rCBV增加说明这是一个保存血流自动调节和功能侧支的区域，对应于缺血半暗带或“风险组织”；rCBV下降区域对应于梗死核心组织[22]。因此，在急性缺血性卒中发生后，rCBV可能升高或在正常范围内，这取决于侧支供应的有效性。CTP与CTA相结合能早期检测缺血脑组织部位、梗死灶、可挽救脑组织和脑侧支循环情况[23]。CTA可以对颅内侧支循环情况进行解剖学检查，CTP可以通过相应脑实质参数的改变对其侧支情况进行功能检查[24]。CTP检查方法需要利用计算机对上述参数进行数/模转换等后处理，从而得到清晰、直观的各参数彩色图像，检查过程中，患者的头部需要固定不动，否则将会导致成像失败。此外，更具体的CTP评价脑侧支循环标准尚待确定。

通常情况下，临床应根据患者状态及症状表现在计算机断层扫描（computed tomography，CT）与MRI间做出选择。对于那些无法接受MRI（如装有起搏器和植入金属物体）检查的患者，以及病情不稳定，无法在长时间内保持仰卧姿势的患者，CT成为首要检查方式[25]；CTA对于确定血管闭塞部位及其严重程度有高度诊断准确性，CTP对于检测脑组织是否为缺血性病变和区分梗死核心和缺血半暗带有高度诊断准确性[26]。CTA和CTP提供了侧支循环功能和解剖学方面的差异性评估。

2.5 数字减影血管造影 目前有多种方法可用于无创测量脑侧支血流量，如TCD，CTA或MRA，但数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）在国际上仍被视为评价脑部侧支循环解剖结构的金标准，它能够判断侧支循环闭塞程度和数量，特别是软脑膜和颈外动脉供应，具有良好的时间和空间分辨率[27]。同时，DSA能可靠地判断闭塞或者次全闭塞血管，并显示软脑膜侧支[28]。但是，这项检查在操作过程中有可能导致动脉壁上易损斑块脱落造成小概率血栓事件，而且，DSA不能够同时检查对侧侧支情况，亦不能同时检查前循环和后循环[23]。由于以上各种原因阻碍了其广泛使用。

2.6 多时相计算机断层扫描血管成像 多时相计算机断层扫描血管成像（multiphase computed tomography angiography，multiphase CTA）解决了有关单时相CTA的一些不足，是评价脑侧支循环结构的一种新方法。其优点如下：①给临床医师提供全脑软脑膜侧支充盈程度的信息，能够提供3个时间分辨率图像，分别是动脉峰值期、静脉峰值期以及静脉晚期；②此项技术能够快速操作，产生的图像也便于获取和判读；③在用于预测急性缺血性卒中临床结局方面，在评价者间信度良好；④与CT灌注成像不同，此项检查不需要任何数学算法和复杂的后处理以及独立工作站；⑤仅需要较低的辐射剂量，没有额外的对比材料，全脑覆盖。

此项技术也有其局限性：①即使在正常大脑半球，由于近端血管狭窄限制了远端血管的血流量以及颅底侧支血管迂曲均延迟造影剂充盈软脑膜动脉，因此，有可能导致软脑膜充盈状态错误。②心脏功能差也会干扰软脑膜侧支充盈[29]。

Alvaro García-Tornel等[3]的研究共纳入108例患者，其中10例单时相CTA显示差脑侧支循环，但是多时相CTA显示为好脑侧支循环，这些患者的基线特征以及治疗相关变量没有差别，其中，80%实现了好的功能结局（3个月时改良Rankin评分＜3分），提示由于缺乏时间分辨率，单时相CTA在一些患者中可能低估了脑侧支状态，而多时相CTA能提高评估脑侧支状态的准确性。目前，缺血性卒中公认的有效治疗措施是血管再通治疗。对于超过治疗时间窗的患者，我们可以选择联合多时相CTA和CTP对患者进行检查，如果患者脑侧支循环好，CTP显示仍有可挽救脑组织，即使超过治疗时间窗，还是可以选择血管再通治疗。通过多时相CTA和CTP联合的方式可以识别可能从血管重建治疗中获益更多的患者，而不是依赖于传统的治疗时间窗，从而为个体化治疗策略提供依据[30]。随着对脑侧支循环重要性的认识，更需要一种侵入性小且节省时间的评价方法来指导治疗决策，DSA有侵入性相关风险，与单时相CTA比，多时相CTA有额外的静脉峰值期和静脉晚期成像，在缺血性卒中时能更好地评价脑侧支状态[31]。

评价脑侧支循环对缺血性卒中的治疗选择、预测临床预后有重要意义。多时相CTA可以作为急性缺血性卒中超早期评价脑侧支循环的工具，有利于在超早期获得脑侧支循环相关信息，帮助和指导临床医师做出治疗决策。采取合理有效的个体化治疗方案，最大限度地减少缺血事件发作，降低患者的致残率、死亡率，同时，为患者赢得良好临床和功能结局。

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