功能磁共振对颈动脉狭窄患者支架植入术前后脑功能改变的评估作用

王洁 陈峰 董海波 王高燕

[摘要] 目的 研究磁共振灌注成像（PWI）及磁共振扩散张量成像（DTI）对颈动脉狭窄患者支架植入术前后脑功能变化的评估作用。 方法 选取20例经脑血管造影证实的单侧颈动脉重度狭窄患者，于颈动脉支架植入术（CAS）前后行PWI、DTI检查，评估术前术后脑血流量（CBF）、脑血流容积（CBV）、平均通过时间（MTT）的变化以及各向异性分数（FA）的变化情况。 结果 20例患者术前双侧脑灌注存在差异，患侧MTT延长，CBF、CBV降低，术后患侧MTT缩短（t=4.396，P=0.000），CBF升高（t=-2.812，P=0.011），差异有统计学意义；CBV变化不明显。术前患侧额叶FA值较对侧降低（t=-2.539，P=0.013），术后患侧额叶FA值较术前升高（t=-2.322，P=0.032），而顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢FA值变化不明显。 结论 联合应用PWI、DTI技术可提示脑组织血流灌注及脑白质受损情况，从而评估单侧颈动脉狭窄患者CAS术前术后脑功能的变化。

[關键词] 功能磁共振；颈动脉狭窄；颈动脉支架植入术；磁共振灌注成像；扩散张量成像

[中图分类号] R743.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2018）06-0107-05

[Abstract] Objective To evaluate the changes of brain function before and after carotid artery stenting in patients with carotid stenosis by MR perfusion-weighted imaging （PWI） and MR diffusion tensor imaging （DTI）. Methods Twenty patients with carotid artery stenosis were underwent PWI and DTI before and after CAS. Cerebral blood volume （CBV）， cerebral blood flow（CBF）， mean transit time （MTT） and fractional anisotropy （FA） values were measured. Results There were differences in bilateral cerebral perfusion before operation in 20 patients with unilateral carotid stenosis. MTT in the affected side lengthened， while CBF and CBV decreased. After CAS， the MTT of the affected side was shortened（t=4.396， P=0.000）， and CBF increased（t=-2.812， P=0.011）， and the changes were statistically significant. Preoperative frontal lobe FA was lower than contralateral（t=-2.539， P=0.013）， and the frontal lobe FA value was higher（t=-2.322， P=0.032） than that before operation. The FA values of the parietal lobe， occipital lobe， temporal lobe， anterior limb of internal capsule and posterior limb of internal capsule were not significantly changed. Conclusion The application of PWI and DTI can indicate the cerebral blood flow perfusion and the damage of brain white matter， so as to evaluate the changes of brain function before and after CAS in patients with unilateral carotid stenosis.

[Key words] Functional MRI； Carotid artery stenosis； Carotid artery stenting； Magnetic resonance perfusion weight imaging； Diffusion tensor imaging

颈动脉狭窄最常见的原因为动脉粥样硬化。动脉斑块的形成可使得颈动脉管腔变窄，降低颅内动脉末梢血流的灌注，且斑块内部新生血管脆弱，易发生破裂，引发斑块破溃、出血，从而导致脑梗死的发生[1，2]。目前治疗颈动脉狭窄的主要方法有药物、颈动脉内膜剥脱术（carotid endarterectomy，CEA）、颈动脉支架植入术（carotid artery stenting，CAS）等，因CAS手术简单易行且创伤小，目前在国内开展普及[3]。对于行CAS手术的患者，术前术后的评估必不可少。目前很多医院对颈动脉狭窄的评估及手术治疗效果的评价以血管形态学为主，多认为狭窄的消失即表示疾病的治愈。我们近一步探索了颈动脉狭窄与脑功能的关系以及CAS手术对患者脑功能的影响，通过磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及磁共振灌注成像（perfusion-weighted imaging，PWI）等多模式MRI的联合运用，对CAS术前术后患者脑功能改变的情况进行评估。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我院2016年1～12月颈动脉狭窄支架手术患者20例作为研究对象，入组标准为：经脑血管造影证实的单侧颈动脉重度狭窄患者，即单侧颈动脉狭窄程度为>70%，对侧颈动脉无狭窄或狭窄程度≤30%；无明确脑梗死病史；患者及家属同意行CAS手术。排除标准：存在CAS手术禁忌证的患者；合并肿瘤患者；有抑郁症、精神疾病病史及痴呆患者；无法配合完成MRI检查的患者；严重心、肝、肾功能不全的患者。共入组20例，其中男12例，女8例，年龄47～81岁，平均（66.0±9.8）岁。

1.2 方法

入组患者均行颈动脉支架植入术及功能磁共振检查。

（1）颈动脉支架植入术：所有患者术前常规口服阿司匹林片（拜耳，国药准字J20130078）100 mg/d+氯吡格雷片（赛诺菲，国药准字J20130083）75 mg/d共5 d，2%利多卡因局部麻醉后穿刺股动脉，穿刺成功后置入8F动脉鞘，在导丝的导引下将8F导引导管置入病变侧颈总动脉，再次造影确认后，在狭窄远端放置保护伞，根据狭窄血管长度及宽度选择合适的支架，使用雅培公司的頸动脉支架Acculink系统，支架到位后再次造影证实，确认残余狭窄在30%以内。

（2）磁共振检查：在术前1～3 d、术后1周采用美国GE公司的Discovery MR750 3T磁共振仪，8通道头颅相控阵线圈检查，行常规平扫、PWI及DTI检查。①常规MR平扫： 轴位T1 Flair：TR 1750 ms，TE 24 ms，TI 780 ms；轴位PROPELLER T2：TR 9367 ms，TE 93 ms。FOV 24.0 cm×24.0 cm，矩阵227×256。②PWI：采用梯度回波-回波平面成像（GRE-EPI）序列，TR/TE 2300/minimum，FOV 24.0 cm×24.0 cm，矩阵128×128，扫描层数 24层。使用高压注射器由肘前静脉快速团注顺磁性对比剂 Gd-DTPA（拜耳，国药准字J20080065）0.2 mL/kg，流率设置为4 mL/s，注射完毕后注入15 mL生理盐水冲洗。后处理采用GE ADW工作站的去卷积灌注软件分析，于颈动脉狭窄侧取半卵圆中心区白质前、中、后3点，作为感兴趣区（region of interest，ROI），ROI形状及大小尽量保持一致。得到MTT（平均通过时间）、CBV（脑血流容积）和CBF（脑血流量）值。并通过镜像方法在对侧相应位置设立对照区。将患侧值和对侧对应部位值相比，得到rMTT（相对平均通过时间）、rCBV（相对脑血流容积）和rCBF（相对脑血流量）值，进行分析比较。③DTI：采用SE-EPI序列，TR/TE=4500/minimum，矩阵128×128，FOV 24.0 cm×24.0 cm，层厚 5 mm，层间距 1 mm，b值 1000 s/mm2，扩散敏感梯度场施加方向为25个。检查结束后，用GE ADW工作站functool软件进行后处理，在狭窄侧额叶、顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢分别取ROI，测得患侧FA（各向异性分数）值，ROI区域远离脑脊液、脑沟回、脑皮质，并通过镜像方法在对侧相应位置设立对照区，测得对侧FA值。

1.3 观察指标

（1）观察并比较术前与术后狭窄侧磁共振灌注参数的变化，磁共振灌注参数包括rMTT、rCBV、rCBF。

（2）观察并比较术前狭窄侧额叶、顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢FA值及对侧FA值，并比较术前与术后狭窄侧以上部位的FA值变化。

1.4 统计学方法

应用SPSS 16.0 统计软件对数据进行统计学处理，计量资料比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 磁共振灌注检查结果

20例单侧颈动脉狭窄患者经CAS术后，有18例患者MTT缩短（90%），15例患者CBF升高（75%），CBV变化不明显。术前与术后狭窄血管供血区rMTT及rCBF值变化有统计学意义（P<0.05），而rCBV值变化无明显差异（P>0.05）。见表1。

2.2 磁共振扩散张量成像结果

比较术前颈动脉狭窄侧与对侧各感兴趣区的FA值，其中狭窄侧额叶FA值为（0.361±0.021），对侧FA值为（0.399±0.052），两者差异有统计学意义（t=-2.539，P=0.013），而两侧顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢FA值无明显差异。术前、术后颈动脉狭窄侧各感兴趣区的FA值变化如表2所示。术前额叶FA值为（0.361±0.021），术后FA值明显上升，为（0.402±0.102），两者差异具有统计学意义（t=-2.322，P=0.032）。而所测得的其他感兴趣区（顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢）术后FA值较术前变化无明显差异（P>0.05）。

2.3典型病例图像

患者男性，67岁。CAS术前行DSA检查示右侧颈内动脉起始部重度狭窄（>70%）；PWI检查结果：右侧半卵圆中心区较左侧CBF、CBV值降低，MTT值延长，rCBF=0.905，rCBV=0.949，rMTT=1.047，见图1。CAS术后血管通畅，颈内动脉起始部剩余狭窄约10%；术后1周PWI检查结果：rCBF=1.010，rCBV=1.043，rMTT=0.955。rCBF及rCBV较术前升高，rMTT缩短，见图2。

3 讨论

颈动脉狭窄是导致缺血性卒中的主要危险因素之一，占比10%～15%[4]，而动脉狭窄程度与远端血流动力学情况并不一定完全匹配，还取决于脑内侧枝循环情况和脑血管储备能力。随着技术的发展，越来越多的学者发现长期的颈动脉狭窄不仅可以导致卒中，而且由于脑的缺血缺氧也可导致脑功能的改变[5]。有指南指出对于中重度的无症状性颈动脉狭窄进行血运重建术可以预防将来发生脑卒中[6]。CAS手术目前在国内各医疗单位广泛开展，最初该手术目的为预防卒中发作，且已被证明是有效的[7]，随着技术的不断发展，越来越多的学者开始探索CAS手术在其他方面的作用。Nancy C等[8]观察79例无症状性颈动脉狭窄患者后发现其认知和行为能力有损害。胡子成等研究显示，CAS术后3个月患者的MMSE评分明显增加，阿尔茨海默病评估量表认知部分（ADAS-Cog）、连线测验（TMTa，TMTb）评分显著降低，说明CAS手术可以改善患者的认知功能[9]。目前对CAS术后患者的随访仅仅以卒中为主要终点事件，以影像学或B超方法检查管腔大小、有无再狭窄，方法较简单。而我们认为，随着颈动脉狭窄的解除，脑内血流增加及灌注情况的改善，可能引起脑功能的改善。我们通过PWI、DTI等多模式MRI的联合运用，对CAS术前术后患者脑功能改变的情况进行了评估。

PWI反映的是脑血流灌注情况，CBV、CBF、MTT、TTP是其4个重要观察指标。脑组织的血流灌注改变通常较形态学改变要早得多，而PWI可提供最早、最直接的血流灌注信息，因此有较为重要的临床应用价值[10，11]。本研究发现，虽然不少患者临床症状并不明显，但通过PWI检查显示患侧大脑半球MTT延长、CBF及CBV降低，说明患侧脑组织血流动力学的异常已经存在了。当脑组织灌注压降低时，正常的机体代偿机制可以使脑部微小动脉扩张，代偿性地增加CBV和CBF，延长MTT，维持正常的脑血流灌注。当脑组织灌注压继续下降，超过代偿范围后，CBV和CBF均开始下降[12-14]。因此，在脑血流灌注的检测中，MTT是最敏感的指标，其变化出现较早且贯穿始终。本研究的20例患者中均表现出了 MTT不同程度延长，有18例患者CBF下降，15例患者CBV下降，CAS术后1周行PWI检查显示，MTT的缩短及CBF的上升有统计学意义，提示脑组织的血流灌注情况得到一定改善。

DTI是一种水弥散成像技术，通过水分子的弥散定量反应大脑白质及深部灰质的结构改变，在检测脑组织低灌注而引起的脑白质损伤方面，DTI较其他的检查方法更具有优越性和敏感性，并且能对脑白质损害程度做出定量分析[14-17]。其中FA值（各向异性分数）是最常用也是最有价值的检测指标，FA的大小与纤维致密性、髓鞘的完整性及平行性密切相关[18]。在本研究所检测的各个感兴趣区中，狭窄侧额叶FA值明显低于对侧（t=-2.539，P=0.013），有统计学意义，提示存在狭窄侧额叶损伤，而常规头颅MR扫描通常无法提示这些病变。两侧顶叶、枕叶、颞叶、内囊前肢、内囊后肢FA值无明显差异，可能与额叶对缺血较为敏感有一定的关系。Inoue Takashi等[19]通过DTI对50例大脑中动脉闭塞并行血管重建术患者术前及术后的脑组织缺血损伤情况进行对比研究，结果显示，术前患侧半卵圆中心区FA值减低，术后FA值较术前升高，提示改善脑组织灌注可使白質受累情况得到改善。本研究结果显示，CAS术后，患侧额叶FA值较术前提高，有统计学意义（t=-2.322，P=0.032），与相关研究[20]结果一致。有研究者分析指出，颈动脉狭窄容易导致颅内大动脉的微栓子形成，而FA值的减低提示了因血管内微血栓反复持续影响而导致脑组织的缺血损伤。在CAS术后，血管内微栓子的影响基本消失，脑组织血流灌注增加，从而改善了术前的缺血状态。

本研究尚存在一些不足：选取病例为单侧颈动脉重度狭窄患者，并未覆盖全部样本群，因此所得到的数据有一定局限性。另外，研究样本量有限，有待今后扩大样本进行进一步研究。

近年来多模式功能磁共振的应用，促进了神经影像学的快速发展，尤其对于缺血性脑血管病变的临床研究有着重要意义。本研究显示，联合应用PWI、DTI技术可有效提示脑组织血流灌注及脑白质受损情况，从而评估单侧颈动脉狭窄患者CAS术前术后脑功能的变化，帮助临床探索CAS手术在卒中预防以外的价值。

[参考文献]

[1] 游节委.超声对脑梗死患者颈动脉斑块声像特征的观察[J].临床和实验医学杂志，2012，11（13）：1065-1067.

[2] Bonati LH，Dobson J，Featherstone RL，et al.Long-term out-comes after stenting versus endarterectomy for treatment of symptomatic carotid stenosis：The international carotid stenting study（ICSS）randomised trial[J].Lancet，2015，385（9967）：529-538.

[3] 何嫄，王建榜.经皮颈动脉支架植入术治疗颈动脉狭窄的近、远期预后和生存率分析[J].微循环学杂志，2017，27（1）：34-38.

[4] Gensicke H，Engelter S，Bonati L.Endovascular treatment for carotid artery stenosis[J].Ther Umsch，2012，69（9）：523-535.

[5] 方慧，孟凡伟，姜洪雁，等.颈动脉狭窄致脑低灌注损伤多模态MRI[J].放射学实践，2016，31（4）：350-354.

[6] Liapis CD，Bell PR，Mikhailidis D，et al.ESVS guidelines. Invasive treatment for carotid stenosis：Indications，techniques[J]. Eur J Vasc Endovasc Surg，2009，37（4 Suppl）：1-19.

[7] Gurm Hitinder S，Yadav Jay S，Fayad Pierre，et al.Long-term results of carotid stenting versus endarterectomy in high-risk patients[J]. N Engl J Med，2008，358（15）：1572-1579.

[8] Nancy C，Landgraff NC，Whitney SL，Rubinstein EN，et al.Cognitive and physical performance in patients with asymptomatic carotid artery disease[J]. J Neurol，2010，257（6）：982-991.

[9] 胡子成，张莉莉，皮燕，等.颈动脉支架置入术对无症状性颈动脉高度狭窄患者认知功能的影响[J]. 重庆医学，2015（1）：34-35.

[10] 张兆，张千.磁共振灌注成像结合脑血管造影评估颈动脉狭窄致短暂性脑缺血发作预后的应用价值[J].微创医学，2014，9（4）：414-416.

[11] 刘晓知，方勇超，周道田.磁共振DWI和PWI联合在不同时期脑梗死早期诊断中的应用价值[J]. 临床和实验医学杂志，2017，16（15）：1509-1513.

[12] 徐嘉璐，陆建平，刘崎，等.单侧大脑中动脉狭窄的脑磁共振灌注成像研究[J].中国临床神经外科杂志，2010， 15（4）：215-218.

[13] 牛洪涛，张文丽，翟仁友，等. CT灌注成像评估颈动脉支架植入术前后脑血流灌注变化的价值[J].中华介入放射学电子杂志，2014，2（1）：53-56.

[14] 杜志华，王君，陈新平. 老年患者单侧颈内动脈病变磁共振灌注加权成像表现及其相关性分析[J].中华老年心脑血管病杂志，2015，17（1）：10-13.

[15] 曾雅清，宋志彬，周雁玲，等.颈内动脉狭窄或闭塞患者不同灌注下的临床表现及其DTI特点[J].海南医学，2013， 24（8）：1121-1124.

[16] 于卉，田传帅，韩鹏.磁共振DTI各参数在急性缺血性脑梗死预后评价中的联合应用[J].神经损伤与功能重建，2016，11（6）：486-488.

[17] 秦剑锋，杨晓生，邓少烽.DTI在超急性和急性缺血性脑梗死鉴别诊断中的效果[J].临床医学工程，2017，24（6）：739-740.

[18] Mossa Basha M.Low-Grade Carotid Stenosis：Implications of MR Imaging[J].S Neuroimaging Clin N Am. 2016， 26（1）：129-145.

[19] Inoue Takashi，Ogasawara Kuniaki，Konno Hiromu，et al.Diffusion tensor imaging in patients with major cerebral artery occlusive disease[J]. Neurol Med Chir （Tokyo），2003，43（9）：421- 426 .

[20] 张全全，谢敏杰，喻志源，等.小鼠双侧颈总动脉狭窄脑白质损伤模型的建立[J].神经损伤与功能重建，2014，9（6）：458-460.

（收稿日期：2017-11-16）