急性缺血性脑卒中侧支循环的影像评估

陈聚惠 苗重昌*

脑侧支循环是指当脑血管局部发生严重狭窄或闭塞时，机体形成吻合血管环起到代偿作用，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，它的生成可能是由动脉之间的压力梯度引起的。随着急性缺血性脑卒中的静脉内溶栓及血管内介入治疗达到再灌注的随机对照试验的成功，侧支循环潜在的重要性逐渐显现。目前有大量的动物及临床试验着重于研究促进脑侧支循环的形成的方法及药物，因此对侧支循环进行便捷有效的评估显得尤为重要。

1 脑侧支循环特点

侧支循环主要分3级，1级侧支循环即颅底吻合血管环（Willis环），在血管闭塞后数秒内就会代偿性地对缺血区进行旁路灌注，当1级侧支循环灌注不足以维持脑灌注时2级侧支循环即软脑膜吻合血管建立及眼动脉逆流以代偿灌注，3级侧支循环即新生小血管，侧支循环的血管为微动脉及小动脉，特点是血管管腔细，血流速度慢，具有高度动态性，并且需要建立时间比较长。侧支循环主要是对缺血半暗带区进行灌注来维持脑组织灌注[1-2]。侧支循环具有高度动态性，缺血区域内小的侧支血管可能永久存在，而位于缺血半暗带区的小血管是短暂存在的[3]，在发生自发性再灌注后，侧支循环功能减退、消失。另外，侧支循环供血区组织特别脆弱，侧支循环供血区缺血程度进展速度与残余血流量成反比[4]。

2 侧支循环的重要性

2.1 侧支循环与核心梗死的关系 目前普遍认为侧支循环良好者，核心梗死体积小，基于CT血管成像（CTA）评估的侧支状态与CT灌注成像（CTP）评估的核心梗死体积呈负相关，CTA侧支循环评分差者，具有较大的核心梗死体积，且侧支循环差与梗死进展、较大的最终梗死体积具有相关性[5-6]。Miteff等[7]提出，侧支状态可能是在没有干预的情况下半暗带恶化速度的标志，而不是半暗带体积大小的标志，这符合侧支决定梗死进展的观点，即随着侧支循环的减少,半暗带发展为梗死。

2.2 侧支循环与治疗时间窗及再灌注的关系 急性缺血性脑卒中的血管内治疗有着严格的时间窗要求，病人预后与溶栓时间明显相关[8]。但也有研究发现侧支循环良好者即使在脑缺血症状发作6 h后也能从血管内治疗中获益，而侧支循环差者，再灌注治疗时间仅超过60 min即与梗死病灶发展、出血转化以及预后差有关[9]。因此，侧支状态可成为在传统治疗窗口以外的病人接受血管内治疗后获益的标志。

大型多中心的前瞻性研究卒中介入治疗Ⅲ期试验（IMS-Ⅲ）亚组研究[10]显示，侧支循环良好与预后良好具有相关性，提示侧支循环对于卒中后血运重建有着重要作用。Bang等[11]研究表明血管内治疗前侧支循环良好者发生完全再通的比例约是侧支差者的2.5倍。另外一项系统性meta分析显示治疗前良好的侧支循环者血管再通及再灌注的成功率较高，神经功能恢复良好；而侧支循环差者，就算有良好的再灌注，神经功能情况仍然较差[12]。

2.3 侧支循环与预后的关系 在过去大量的临床研究中，侧支循环状态对急性缺血性脑卒中预后的影响已得到充分的认识。良好的侧支与较小的缺血性梗死相关，并与溶栓治疗后临床预后良好相关[2，13]。治疗前侧支循环良好是预后良好的独立预测因子，并且发生出血转化的概率及死亡率较低。侧支差者发生症状性出血转化概率更高，Willis环不完整病人接受溶栓治疗后，发生症状性出血转化的概率是Willis环完整者的3倍[2，14-15]。稳定的软脑膜侧支循环独立地预测了有利的远期结果，并且在未接受溶栓或血管内治疗者中，这种相关性更强，无论是否给予血管内治疗基线侧支评分均可预测结局[16]。由此可知，有效的侧支循环可以减缓缺血半暗带缺血恶化速度，良好的侧支状态与轻度卒中相关，并且在静脉溶栓和血管内介入治疗后成功的再灌注和良好的临床结果具有相关性；相反，侧支循环差者发生晚期再灌注以及预后不良可能性增加，因此对于基线侧支循环的评估显得尤为重要。

3 评估侧支循环的方法

3.1 DSA 在对大脑侧支循环结构的显示方法中，传统认为数字减影血管造影（DSA）是金标准，不仅能够提供高时间分辨力的动脉期、毛细血管及静脉期各阶段的直接血管影像，显示大动脉及分支小动脉的闭塞，还可对再通血管进行标准化分级，显示侧支循环的空间分布范围[17]。但其有创且费时，特别是在急性期时，对侧支血管的显示常常不完整，如不包括静脉期、无对侧或椎基底系统的影像等。因此，DSA通常只限用于缺血性脑卒中的急性血管内介入治疗[18]。

3.2 CT

3.2.1 CTA CTA是目前最常用的评估侧支循环的方法。CTA原始图像或最大密度投影可用于显示侧支血管。在对颅内动脉进行成像时，CTA与DSA具有良好的解剖学一致性，CTA对1级及2级侧支循环显示良好[19]，但对部分软脑膜侧支显示欠佳。单时相CTA最大的局限性就是只能在单一时间点成像，对于颈动脉狭窄导致的慢血流或者延迟到达血流显示不佳。而多时相CTA可提供具有时间分辨率的血管影像，包括动脉达峰期、毛细管期以及皮质静脉晚期共3期血管影像[20]。有研究[21]显示CTA的皮质静脉晚期静脉期延迟充盈反映了较差的基线侧支状态。多时相CTA的优点包括扫描速度快、后处理简单、可信度较高、辐射量在可接受范围内、可以显示侧支的充盈速度及空间分布。目前，有多种基于CTA的评分系统应用于侧支循环评估，应用最广泛的是美国介入和神经放射学协会/介入放射学协会（ASITN/SIR）评分及改良ASITN/SIR评分、侧支循环-ASPECTS评分、Christoforidis和Miteff评分系统等，但各种评分方法的一致性还有待于进一步研究，另外基于多时相或动态CTA的评分方法临床应用尚少。

3.2.2 CTP CTP可提供脑血流等灌注的定性和定量影像来补充CTA信息，能够区分核心梗死区及周围低灌注缺血半暗带区[22]。CTA提供了侧支循环的解剖信息，而CTP能够提供侧支循环功能状态的信息，可识别具有梗死风险但尚存活的组织，即脑血流量减低或达峰时间延长，但是脑血容量尚维持正常甚至轻度升高，其主要依靠有效的侧支循环供血[23-24]。在SWIFT PRIME血管内治疗试验中，相对脑血容量与侧支循环评分呈正相关[25]。CTP还可获得血脑屏障通透性的相关参数，其中标准首过的容积转移常数（Ktrans）图被证明是估计侧支范围的可靠手段，Chen等[26]根据缺血区域内不同Ktrans值将侧支循环分为4级，Ktrans值越大则侧支循环评分越高，并且与DSA评估的侧支血流分数高度相关。但是，目前并无统一的灌注参数应用于侧支循环灌注的评估。此外，还可以从CTP原始图像重建出比多时相CTA更多时间点的动态CTA影像，可直接显示不同时间点的侧支循环影像，更全面地评估侧支循环的时间及空间特性[27]。目前，有少量基于4D-CTA的研究对侧支循环进行评分，与DSA比较具有较高的相关性，并且可通过评估侧支循环的延迟充盈特性对梗死体积进行评估[27]。CTP灌注参数联合4D-CTA侧支循环评估应用于急性缺血性脑卒中病人治疗方案的制定以及预后预测有着广泛的临床应用前景。

3.3 MRI 由于MRI需要更多的时间扫描及后处理辨识，基于MR的侧支循环评估的研究较CTA少；而且对脑血管间吻合的评估更为间接和不敏感。但是，目前仍然有较多的MRI方法正在研究并应用于侧支循环的评估。

3.3.1 磁敏感动态增强MR灌注成像（dynamic susceptibility contrast MR perfusion，DSC-MRP） DSCMRP可以得到与CTP相似的灌注参数，也可从功能上评估侧支循环状态，动脉延迟到达灌注可能反映了侧支循环量[28]。相对于侧支循环差者，侧支循环良好者的平均通过时间、至最大功能剩余时间（Tmax）更少，而脑血容量无明显下降或轻度升高[29]。Lee等[30]研究发现严重延迟低灌注（Tmax>16 s）在延迟低灌注（Tmax>6 s）中所占比例与侧支循环状态呈负相关。最近的一项研究[31]应用了一种通过灌注MRI评估软脑膜和脑实质内侧支血管的新方法，延迟灌注Tmax＞10 s的体积小于软脑膜总体积的4.5%判定为侧支循环良好，大于4.5%即判定为侧支循环差，这种评定方法与血管造影确定的侧支评分相关性很好。但是单一灌注参数难以完全提示灌注状态，Galinovic等[32]发现CBF下降区域体积与Tmax>4 s区域体积比值越小提示侧支循环状态良好，这与侧支循环供血于缺血半暗带的观点是一致的。

使用DSC-MRP的原始数据不仅可以通过简单的后处理从功能上评估侧支循环，还可以通过新型后处理方式获得的半自动侧支循环评估技术来评估其结构，且与常规血管造影术评估系统之间存在良好的一致性。Kim等[33]利用MRP原始图像，通过每一个时间点的图像减去第一个时间点的图像，以消除解剖结构的信号强度，并仅显现钆填充的效果，然后融合多个时间点的减影影像得到动脉脑血管影像，可更准确地评估侧支循环。这些技术的优势在于可以直接从MR扩散成像和灌注影像得到侧支循环的功能状态，并不需要额外常规血管造影术或MRI扫描来评估侧支循环，但是其扫描时间长，在急诊应用受限。

3.3.2 动脉自旋标记（ASL）灌注成像 ASL是一种无创性MR灌注成像方法，其信号强度与脑血流量成正比，还可以针对主要大脑动脉供血范围内选择性地进行灌注成像并对血流量进行定量评估[34]。Zaharchuk等[35]对18例烟雾病病人的ASL灌注结果进行分析，认为缺血低灌注区内高灌注伪像与侧支循环相关性高，其敏感性及特异性均较高。虽然ASL-CBF值与CTP-CBF值具有高度的一致性，但血流过快或者过慢可能会低估血流值，应用多个延迟时间的动态ASL成像使其CBF值具有更高的精确性[36]，并有助于鉴别局部过度高灌注与侧支循环灌注。Lyu等[37]利用双延迟时间3D-ASL研究单侧大脑中动脉狭窄病人顺行血流与侧支循环的关系，认为早期灌注与血管造影评估的血流顺行相关，晚期到达的血流灌注与血流逆行相关。ASL灌注图除了可获得脑血流图，还可获得动脉转运时间图和动脉脑血容量图等。Lou等[38]研究认为急性大脑中动脉闭塞者，多延迟时间的ASL脑血容量图对软脑膜侧支灌注的评估优于脑血流图。

血管编码ASL在脑侧支评估中也有重要作用。它可对双侧颈内动脉系统、椎基底动脉系统分别标记不同颜色，来观察脑内供血分布，可同时显示1级Willis环及2级软脑膜侧支血流情况，与DSA有很好的一致性。但是在颅内血管复杂性闭塞时，ASL评估侧支循环效能较差，甚至可能得到与DSA相反的结果，且延长T1时间会导致信噪比减低，目前ASL评估侧支循环是研究热点，其应用还比较少，但随着技术发展，影像信噪比提升，其临床应用价值将进一步提高。

3.3.3 其他 时间飞跃法MR血管成像 （TOFMRA）是使用多个射频脉冲来产生血管对比度而无需外源性对比剂。TOF-MRA常规临床应用于较大的颅外和近端颅内血管成像，但对较小的侧支通道成像则相对不敏感，且在低流速条件下易受信号损失的影响。后一种缺陷可以通过使用对比剂来克服，即进行对比增强MRA成像，其具有高信噪比，对慢血流的敏感性高，还可以获得一系列动态影像结果，例如灌注信息[17]，但其可采集时间窗比较短。

有研究[39]发现，液体衰减反转恢复影像上的高信号血管征（FLAIR vascular hyperintensities,FVH）代表了梗死区血管的慢血流。Lee等[40]研究认为FVH与DSA中逆行的侧支血管相关，同时FVH与更小的梗死体积、较大的灌注/扩散不匹配区具有相关性。但是，一些大型回顾性分析却得到了相反的结论，认为FVH与较高的NIHSS评分、较大的核心梗死区及较大的最终梗死体积相关[41]。此外，Wouters等[42]认为，侧支循环差的病人，在FLAIR上呈高信号且扩散受限区的体积大小与缺血发作的时间相关，但在侧支循环良好病人中不存在此相关性。FVH并非特异性的侧支循环标志，它可能代表梗死区域出现逆行侧支血流也可能代表停滞血流。FVH可位于核心梗死区外邻近的脑组织，也可位于核心梗死区；不同的位置与良好的预后以及发生出血性转化相关[43]。FVH可能对侧支循环的评估有一定的临床价值，但尚需进一步研究。

磁敏感加权成像 （SWI）上的大脑静脉凸显征（prominent cortical veins，PCV）与静脉内血氧饱和度下降和含铁血黄素增多有关，它可能表示区域内氧摄取分数、静脉血容量分数，能从代谢层面反映缺血脑组织的状态[44]。在急性缺血性脑卒中的SWI研究中，Verma等[45]认为广泛的PCV与侧支循环分级差相关，而不显著的PCV与良好的软脑膜侧支相关；但是Park等[46]却得到相反的结论，认为广泛的PCV与侧支循环丰富有关，可能是由于缺血半暗带氧摄取分数代偿性增高，而导致脱氧血红蛋白量增加，而侧支循环可能为缺血半暗带提供更多的氧源，所以SWI上大脑静脉凸显可能与侧支循环具有一定的相关性。但由于影响其出现的因素较多，与侧支循环关系需要进一步的研究。

4 小结

有效的侧支循环建立对于减小核心梗死体积、提高再灌注成功率、减低出血转化以及改善预后有着重要的作用，对其进行有效快捷的评估很重要。DSA、CTA、MRA可直接评估侧支充盈的空间范围及程度。DSA仍然是金标准，但缺点较多，不是临床检查的首选。CTA是无创性检查方法，其扫描时间快，可显示侧支血管的结构，是目前应用最广泛的评估方法，缺点是对于软脑膜侧支血管显示有一定局限性，且仅为结构性成像。CTP和MRP具有定量分析的特点，可在功能层面直接显示侧支灌注情况，还可以在原始图像上重建获得多期血管影像，动态显示侧支血管。其缺点是后处理时间较长，关于侧支循环的特异性评估标志还有待进一步研究。以上各种方法均有各自的优缺点，部分对脑侧支循环的评估是间接的，其评估方法、参数与侧支循环之间的直接关系仍缺乏大规模的实验研究，如何结合结构成像与功能成像对侧支循环进行综合评估仍需进一步研究。