颅内动脉前向血流与侧支循环的影像评估

王柳仙，娄昕

颅内动脉粥样硬化性狭窄（intracranial atherosclerotic stenosis，ICAS）是目前全球范围内引起缺血性卒中的常见原因之一，尤其好发于亚洲人群[1]。血流动力学损害是ICAS导致缺血性卒中的一个重要病理生理机制，它可独立引起脑梗死，也可与其他病因如栓子栓塞，共同作用引起靶区域组织梗死[2]。为了维持脑组织正常血供，当脑组织灌注压减低，脑血流量出现下降趋势时，机体可通过自我调节，局部微血管扩张，伴或不伴侧支循环开放，来维持脑血流量稳定或耐受范围内的轻微下降。当局部微循环障碍伴或不伴侧支循环开放时，脑血流量明显减低，当达到电衰竭阈值以下时，则会发生脑梗死[3]。

在调节适应脑缺血的过程中，靶区域血流量主要由两部分组成：①初始来源并流经狭窄动脉到达靶区域的血流，称为前向血流（antegrade flow）；②侧支血管开放，旁路来源血流通过交通动脉或者软脑膜吻合动脉到达靶区域的血流，称为侧支循环，由于这种血流方向往往与正常血流方向相反，也称为逆向血流（retrograde flow）[4]。前向血流及侧支循环共同作用于靶区域的血流灌注，影响卒中发生及转归，具有同等重要的临床意义[5]。

评估ICAS患者的前向血流十分必要，因其能够预测临床转归，并与临床预后直接相关。急性缺血性卒中的多项研究表明，基于mTICI方法评价较好的前向血流评分往往会有好的90 d临床预后[6]。但mTICI是定性分类方法，且mTICI评分预测慢性ICAS患者临床预后的研究较少[7]。前向血流目前多通过DSA评价，也有研究表明经颅彩色多普勒超声可评估眼动脉前向血流情况，且前向血流情况与侧支形成相关[8]。但总体来说DSA评价前向血流仍是主流，其他影像学方法作用有限，也少有报道。

脑侧支循环指在颅内供血动脉狭窄或闭塞时所生成的旁路动脉或动脉吻合网络[9]。按解剖可分为颈内动脉系统和颈外动脉系统侧支血管；前者包括前交通动脉、后交通动脉，大脑前动脉与大脑中动脉间的吻合、大脑后动脉与大脑中动脉间的吻合、大脑后动脉与小脑上动脉的顶盖丛吻合、小脑动脉远端吻合等软脑膜动脉吻合；后者包括面动脉、下颌动脉、脑膜中动脉到眼动脉的吻合，脑膜中动脉的远端吻合、穿过乳突孔的枕动脉吻合、穿过顶孔的枕动脉吻合等硬脑膜动脉吻合[10]。大脑中动脉狭窄患者主要建立大脑前、大脑后与大脑中动脉的软脑膜动脉吻合。侧支循环可分为三级，一级为Willis环，二级为经眼动脉逆流及软脑膜动脉吻合，三级为新生动脉血管[11]。当供血动脉发生急性或慢性狭窄及闭塞时，侧支循环将根据缺血程度从初级侧支循环至三级侧支循环逐级开放。侧支循环作为维持颅内血流动力学稳定的有效途径，临床意义显著。急性卒中患者侧支循环的好坏与卒中转归及预后具有显著相关性[12]；在慢性粥样硬化性颅内动脉狭窄或闭塞患者中，侧支循环可维持组织灌注，稳定血流动力学状态，改善缺血事件后转归，还可降低患者远期卒中事件再发[13]。

在ICAS患者中，评估侧支循环同样非常重要。前向血流水平相近的患者有时表现出不同的临床预后，其中一项重要原因是不同侧支循环代偿水平，而且由于ICAS疾病持续进展，血管狭窄程度加重，导致前向血流可能发生变化，此种情况下，侧支循环发挥的代偿作用则更加重要。有学者提出了“侧支循环组（collaterome）”概念，指脑内调节和决定缺血后代偿能力、反应性和脑血管病理生理学转归的神经血管结构，在卒中患者临床表现及预后转归方面具有重要意义[14]。

尽管多种方法均可评价侧支循环，包括超声及核医学，但目前常用技术仍为DSA、CTA和MRA。脑侧支循环评价目前临床上以DSA评估作为金标准，评级方法以美国介入和治疗神经放射学会（American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology，ASITN）/介入放射学会（Society of Interventional Radiology，SIR）侧支循环评级系统使用最为广泛，其将侧支循环建立情况分为五级[15]。目前已有多项临床登记研究发现ASITN/SIR侧支循环评分与溶栓后再灌注和远期预后相关[16]。除外该评级方法，Christoforidis评分系统评估DSA侧支循环也有应用[17]。近年来随着CTA技术，尤其是多时相CTA的发展，使侧支血管成像及评估更为便捷。目前常用CTA侧支循环评价方法包括ASPECTS、Menon评分和Miteff评分等[18]。MRA对于显示前向血流和侧支循环方面逊于CTA，临床常用的TOF-MRA由于对远端血流的低估而不适于评估侧支循环[18]。有研究提示增强MRA及相位对比MRA可用于评估侧支循环，但囿于注射对比剂、较长的扫描时间和较低的分辨率而少用于临床[18]。近年来新提出的动态MRA通过采集多个时间点的图像，可对侧支循环进行相对准确的评估，已有研究提示该技术评估的侧支循环与DWI梗死核心和PWI灌注缺损体积相关[19]。

总体来说，因不同技术的使用和临床需要，侧支循环评价方法多种多样，其中大部分针对前循环梗死并主要关注大脑中动脉供血区。早期的评分方法一般简单评估侧支循环有或无，或无、中度、良好，而后续的评价方法引入了与正常侧的对比、充盈速度、病变部位近端的逆向血流情况、受累区域所占百分比、ASPECTS受累区域等等。尽管大部分评分方法已在临床得到了应用和证实，并与预后相关，但应需注意各评分方法之间可能存在的一致性问题[20]。

除外DSA，大部分成像方法欠缺侧支循环血管直接显像所需的分辨率，但通过评价继发性影像表现（如FLAIR血管高信号征）或血管狭窄闭塞引起的下游改变可间接获知侧支循环情况。其中较具临床实用性的评价方法即灌注成像。目前，通过灌注成像来评估侧支血流越来越多地应用于临床。与侧支血管成像相比，侧支血流灌注成像可直接反映侧支循环代偿作用的结果[10]。迄今为止，无论哪种方法，对前向血流及侧支循环的评价均为定性评价或采用等级评分的半定量评价[21]，对狭窄血管及侧支血管的前向血流及逆向血流进行绝对量化评价仍然很困难[22]。

近年来，动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）磁共振灌注成像逐渐被临床接受，得到了越来越多的应用。ASL是基于MRI的一种灌注成像方法，其最突出的特性在于对脑血流量的绝对定量，并且无创[23]，为我们试图定量脑血流成分提供了技术上的可能性。与传统灌注方法比较，ASL通过空间选择性标记血液作为内源性示踪剂，无需外源性对比剂，是一种较新颖的评估脑血流动力学改变的技术。它具有时间敏感性，而且可采用不同的标记后延迟时间（post labeling delay，PLD）探测脑组织灌注，被称为动态灌注成像[24]。其中，三维准连续式动脉自旋标记（three-dimensional pseudo-continuous ASL，3D pCASL）是一种改良的ASL技术，能够提供高信噪比和高空间分辨率图像，而且可以定量测量脑血流量[25-26]。

通常采用单一PLD的ASL技术来测量某一时刻的脑血流量，因为其对动脉通过时间非常敏感，动脉内穿行伪影（arterial transit artifact，ATA）已被用来识别和评价烟雾病患者的侧支循环[27]。在ICAS患者中，前向血流往往流经一个相对短距离的血管节段到达相应供血区，灌注压力较大，流速较快，而侧支血流流经路线长，管径细小，到达靶区域常常会出现延迟[28]，即侧支血流与前向血流相比血流通过时间更长。根据前向血流及侧支血流到达靶区域时间上的差异，使用两个长短不同的PLD 3D pCASL技术来区分两种血流成分成为可能。研究显示，采用该技术计算的早到血流和延迟到达血流与DSA前向血流评级及侧支循环评分具有相关性，支持靶供血区早到血流与延迟到达的逆向血流分别包含了前向血流和侧支血流。有研究使用两个PLD的3D pCASL技术发现前向血流能够量化，而且在单侧大脑中动脉狭窄患者中，靶区域前向血流比侧支血流占比更大，这说明前向血流在维持靶区域血流动力学稳定的过程中发挥着重要的作用[29]。

此外，区域选择性ASL（territorial ASL，t-ASL）技术通过对主要供血动脉进行标记，进而评价各动脉灌注范围，也应用于侧支循环评估[30]。尽管在血管狭窄闭塞性疾病中，血管成像可对大动脉侧支代偿情况进行判断，但t-ASL有助于可视化一级二级侧支循环开放后的血流再分配[31]。有研究将MRA与t-ASL结合对侧支循环进行评分，发现其与DSA具有良好相关性[30]。

在临床实用场景中，对于急性卒中患者，侧支循环快速评价和简化扫描体系有助于治疗筛选。在血管内治疗前循环近端闭塞所致小梗死灶及重点在CT至再通时间最小化（Endovascular treatment for Small Core and Anterior circulation Proximal occlusion with Emphasis on minimizing CT to recanalization times，ESCAPE）研究中，侧支循环的影像评价已被用于排除不适合血管内治疗的患者[32]。卒中患者若无侧支循环（除外发病1 h内），则最终梗死核心较大，且更难从血管内治疗中获益[33]。此外，有证据提示卒中发生后处于窗口期外的患者（发病时间＞6 h）若合并较好的侧支循环，仍旧可获益于血管内治疗[18]。

总之，虽然目前DSA仍然是侧支循环评价的金标准，但由于其有创，可预见未来将会有越来越多的无创性影像学方法应用于临床，为卒中评估诊断带来更大的便利性、发挥更大价值。