大血管闭塞性急性缺血性卒中机械取栓治疗影像学评估的研究进展

潘良源 廖安宇 程晓青 朱武生

脑卒中是全球第二大死亡原因[1]。2015年《新英格兰医学杂志》刊登的5项大样本随机对照试验研究结果证实了机械取栓对大血管闭塞性急性缺血性卒中(LVO-AIS)的有效性[2],为早期LVO-AIS患者带来显著获益,是国内外指南推荐的治疗手段[3-4]。2018年DAWN[5]和DEFUSE3[6]的研究利用高级神经影像技术将机械取栓治疗的时间窗扩展到24小时。目前,LVO-AIS患者需借助影像学检查来判断大血管闭塞及闭塞特征、进行治疗的获益与风险比。本文将介绍急性缺血性卒中(AIS)大血管闭塞、梗死核心、缺血半暗带及侧支循环的影像学评估。

一、大血管闭塞特征的评估

评估患者的大血管闭塞及闭塞特征,主要基于CT、CT血管造影(CTA)或MRI血管造影(MRA)等血管成像技术。当无法进行无创影像学评估,但症状考虑为大血管闭塞时,可行数字减影血管造影(DSA)。

大血管闭塞特征可借助非对比CT(NCCT)、CTA、MRA进行识别。CTA是注射造影剂后对增强的脑血管进行3D重建,获取脑血管信息;MRA通过时间飞跃法、相位对比法或注射造影剂进行3D影像重建。目前CTA诊断大血管闭塞准确且高效,敏感性可达100%[7],是当前最常用的方法,能提供主动脉弓解剖、血栓长度、位置、密度、体积等影像学资料。研究表明主动脉弓的解剖变异(Ⅱ型、Ⅲ型、牛型)会使经股动脉机械取栓治疗时间延长[8],此种情况下经桡动脉入路机械取栓可能是可行的方法[9]。在机械取栓中,有研究发现再通成功率下降与较长的血栓长度相关,血栓长度是取栓再通失败的预测因素[10],血栓长度与取栓支架长度的比值较高可能增加再通失败和远端栓塞的风险,血栓长度的评估能为取栓支架的选择提供帮助[11]。大脑中动脉M1段血栓离颈内动脉分叉处越近,机械取栓成功再通的可能性越高[12]。术前了解血管走行和血栓形态的信息可帮助介入医师规划血管通路、血管再通策略[13]。随着成像技术的进步,多时相CTA(mCTA)、4D-CTA、动态CTA逐步应用于临床。如mCTA可提供更多且更为清晰的血栓特征和侧支循环信息[14]。MRA较之CTA的优势在于其无需对比剂即可清晰显示血管情况,避免造影剂对患者造成肾功能损伤;无电离辐射[15-16]。但行MRI检查可使整个卒中管理流程的时间相应延长,因此目前基于CT的影像评估使用范围更广。

全脑DSA是诊断大血管闭塞的金标准,一般分为4个时相:动脉期、毛细血管期、静脉期、静脉窦期,具有即时、准确的特点,但作为有创检查,其具有一定的风险和禁忌证,并非常规的大血管闭塞评估检查。2018年陈文伙教授等[17]提出了机械取栓中微导管“首过效应”现象,有助于判断原位动脉粥样硬化狭窄,该现象可帮助临床医生识别血栓闭塞原因,并指导后续的治疗策略。Arsava等[18]利用微导管越过血栓造影对机械取栓患者闭塞远端顺行血流进行评估,发现毛细血管期微循环障碍的患者再灌注分级和临床预后均未取得良好的结果。除定性评估外,许多学者还利用DSA定量评估进行探索。DSA灌注血管造影成像技术是通过在图像上划定感兴趣区并计算平均通过时间,转化为脑灌注指数彩色编码图像,对不同脑血管疾病进行研究的一种手段。有研究使用该技术分析急性卒中血管内治疗后的微循环状态,发现术后出血的发生在平均通过时间上呈U型分布,其预测出血的敏感度为81%、特异度为94%,对患者的预后评估具有一定价值[19]。有学者计算脑微血管循环时间(mCCT),以此评价脑组织微循环功能,多因素分析结果显示mCCT与不良预后显著相关,通过DSA测量获得的mCCT可反映脑组织微循环功能,且是患者90天功能预后的有效预测因素[20]。

二、梗死核心的评估

梗死核心是指发生不可逆损伤的脑组织,当前评估梗死核心的方法主要是Alberta卒中项目早期CT评分(ASPECTS)和基于CT灌注(CTP)的梗死核心体积。梗死核心的大小与患者的临床预后显著相关,梗死核心越小,患者获得良好预后的可能越大[21]。

ASPECTS是基于NCCT的一种简单、系统且可靠的缺血性脑卒中早期缺血改变半定量评价方法,广泛应用于多模式影像中[22]。一项基于5项大型研究的Meta分析结果提示ASPECTS≥6分患者取栓治疗能够取得明显获益[23],随着ASPECTS分值的增加,患者获益持续增加[24]。目前,多模式影像学ASPECTS和自动化ASPECTS随技术的发展均应用于临床,基于CTP和CTA的ASPECTS、许多基于机器学习的自动化ASPECTS均具有极大的使用价值[25-27]。

CTP可区分梗死核心和缺血半暗带,是指在静脉注射对比剂的同时,对选定层面通过连续多次同层扫描,获得该层面每一像素的时间-密度曲线,计算出脑血流量(CBF)、脑血容量(CBV)、达峰时间(TTP)及平均通过时间(MTT),以此来评价脑组织灌注状态。梗死核心在NCCT上为低密度区,在CTP上指与正常脑组织相比,CBF减少超过30%的区域。一项研究显示在缺血灶辨别的能力上,NCCT敏感度为43.3%,而CTP为80.1%,敏感度较前者提高了近1倍,诊断价值更高[28]。

大面积梗死核心同样基于上述方法进行评估。一项Meta分析结果显示,大面积梗死核心的定义不同,进行血管内治疗后获得良好功能预后的比例可能类似:基于CTP评估时,当大面积梗死核心被定义为梗死核心体积≥50 ml和≥70 ml时,分别有23%和24%的患者获得神经功能独立[29]。大面积梗死部位的不同并非取栓后良好预后的独立预测因素,对功能结局无影响[30],但可能存在部分患者从血管内治疗中获益。近期,SELECT2研究和ANGEL-ASPECT研究利用ASPECTS和CTP纳入大面积梗死核心患者,证实该类患者进行机械取栓的有效性[31-32]。

水摄取率(NWU)是指基于CT密度变化计算的一项定量影像学标志物,能够反应组织水肿程度[33]。基于ASPECTS的NWU可被用于确定不明时间卒中患者的发病时间[34]。在梗死病变范围大的患者中,可能从EVT中获益的患者具有低NWU的特征[35]。早期梗死病变的NWU值也可作为低ASPECTS患者行机械取栓治疗无效的预测指标[36]。

三、缺血半暗带的评估

缺血半暗带评估对于患者的溶栓、取栓治疗起到指导作用,缺血半暗带与梗死核心的不匹配对于选择适合治疗的患者至关重要[37]。当前主要利用CTP、DWI、MRI灌注等技术快速识别缺血半暗带,并筛选适合进行机械取栓治疗的患者。

超窗患者(发病时间>6小时)进行CTP评估是必要的,其对患者是否能进行机械取栓起着决定性作用[4]。Marta等[38]探索了CTP对血管闭塞的检测效能和对取栓率的影响,共纳入338例疑似AIS且行NCCT、CTA和CTP的患者,发现仅使用CTA评估血管闭塞会导致遗漏部分可行EVT治疗的患者,而进行CTP检查可提高血管闭塞的诊断率并筛选出适合进行EVT的患者。Alzahrani等[39]在CTP的基础上利用NCCT去检测脑组织活力,NCCT上低密度区有近一半在CTP上是缺血半暗带而非核心梗死区,在诊断价值上不及CTP。

尽管CTP的检测效能显著优于NCCT,但过度的依赖可能限制机械取栓的潜在适应证人群。CLEAR研究在超时间窗卒中患者筛选上,发现NCCT+CTA的术前评估与CTP或MRI的评估相比,患者临床结局无显著差异,利用NCCT进行患者筛选有可能拓宽患者的适应证,成为CTP或MRI的术前评估替代方案[40]。另一方面,CTP存在一些技术(患者的运动、对比剂注射与扫描不同步、辐射剂量大等)和诊断(核心体积测量误差、缺血半暗带区分错误)方面的缺陷,需要进一步思考对策去解决[41]。

在AIS患者中,病灶在MRI弥散加权成像(DWI)表现为高信号,表观弥散系数为低信号[42]。MRI灌注通过注射造影剂或动脉自旋标记(ASL)的方法得到图像,其缺血半暗带计算是通过对比CBF、TTP或MTT与DWI的差异得出,由于DWI的敏感性与特异性高,所以MRI灌注所得到的结果更为精准。欧洲一项多中心、大样本回顾性研究结果显示,采取MRI模式选择取栓患者较使用CT模式时间延误30分钟,尽管以MRI为基础的影像学检查会延缓大血管闭塞患者的诊疗时间,但其预后及死亡率优于CT模式[43-44],提示机械取栓采用MRI模式评估检查可行。

取栓后出现ASL高灌注患者出血转化的发生率高于无灌注患者,但ASL高灌注是90天良好功能预后的独立预测指标,与早期神经功能预后呈正相关[45-46]。ASL-灌注加权成像(PWI)可能作为一种无创成像工具来监测缺血卒中患者取栓后的再灌注状态和预测早期神经系统预后[47]。

四、侧支循环的评估

当大脑的供血动脉严重狭窄或闭塞时,血流通过其他血管到达缺血区域,使缺血的脑组织获得程度不等的灌注代偿,为脑侧支循环。评估侧支循环一定程度上可识别能从再灌注治疗中获益的患者[48],且侧支循环状态对机械取栓治疗患者预后具有重要预测价值[49]。当前主要为基于DSA和CTA的侧支循环评估,也有利用MRA、经颅多普勒超声等方法。

DSA是评估侧支循环的金标准,目前主要采用美国介入和治疗神经放射学学会/介入放射学会(ASTIN/SIR)侧支循环评估系统。其中0～1级为侧支循环差,2级为侧支循环中等,3～4级为侧支循环良好[50]。毛细血管指数(CIS)也可用于评价侧支循环,良好的CIS可作为急性前循环大血管闭塞脑卒中患者血管内治疗前评估脑灌注情况的潜在替代指标,是患者预后良好的预测因子[51]。Consoli等[52]探讨侧支循环静脉相(CVP)与临床预后、神经影像学结果的关系,并与ASITN/SIR分级相比较、关联,其中CVP被定义为侧支循环区域皮层下静脉的显影。该研究结果提示,有良好动脉侧支且有CVP的患者比有良好动脉侧支无CVP的患者更易观察到好的临床、神经影像学结果,说明DSA静脉期改变可反映脑血流储备、侧支循环功能及评估临床预后。

CTA是当前最常用的无创侧支循环评估方法。主要有单时相CTA(sCTA)和mCTA,还包括动态CTA。sCTA主要扫描动脉期的血管情况评估软脑膜侧支循环,基于sCTA的量表主要为Tan评分[53]、区域软脑膜评分(rLMC)[54]。良好的侧支循环状态与更好的临床功能转归相关[55]。研究结果显示rLMC评分与超急性脑梗死的生长有显著相关性[54],也可预测AIS患者溶栓后的预后结局,rLMC分数越低,相应的预后越差[56]。当前,mCTA不仅扫描对比剂在动脉内达到浓度峰值的时间点,还增加了静脉早期、晚期的时相,评价侧支循环时能直观根据造影剂充盈情况进行对比,显示侧支循环流动情况,准确评估侧支循环[57]。在mCTA中,良好的脑静脉状态与行EVT术后良好功能预后、成功再通及取栓次数较少独立相关[58-59]。

综上所述,随着LVO-AIS治疗时间窗的延长,LVO-AIS患者是否适合进行机械取栓治疗需要进行影像学评估。影像学技术能确定患者的血管闭塞部位和闭塞特征,评估侧支循环、梗死核心及缺血半暗带,衡量患者行机械取栓治疗的获益风险比,对于了解患者的血管解剖结构、血栓特征、决定治疗手术方案、进一步改善患者预后具有重要意义。