大脑中动脉闭塞患者侧支循环与脑灌注研究

汤文琴， 黎红华， 陈信坚， 邹佳妮



大脑中动脉闭塞患者侧支循环与脑灌注研究

汤文琴1， 黎红华2， 陈信坚3， 邹佳妮3

目的 探讨大脑中动脉(MCA)闭塞患者脑侧支循环建立情况及其对脑灌注的影响。方法 46例单侧MCA闭塞患者，均行320排CT血管成像(CTA)联合CT灌注成像(CTP)检查，根据侧支循环分布状况分为侧支循环丰富组和侧支循环减少组，获取双侧MCA供血区的各项脑灌注参数值，即局部脑血流量(cerebral blood volume，CBV)、局部脑血容量(cerebral blood flood，CBF)、达峰时间(time to peak,TTP)及平均通过时间(mean transit time,MTT),用Rcbv、Rcbf、Rttp、Rmtt表示患侧与健侧各灌注参数的比值。对比分析健患两侧的脑灌注差异及两组患者脑灌注的不同。结果 相比健侧，患侧MCA供血区TTP明显延长(P<0.05)，CBV、CBF略升高(P<0.05)，MTT略延长(P>0.05)。侧支丰富组Rcbv、Rcbf均高于侧支减少组(P<0.05)，Rmtt低于侧支减少组(P<0.05)，Rttp高于侧支减少组(P>0.05)。结论 丰富的脑侧支循环可以有效地改善闭塞MCA远端缺血区脑组织的血流灌注。

大脑中动脉； 侧支循环； 脑灌注； CT血管成像； CT灌注成像

大脑中动脉(MCA)狭窄或闭塞是急性缺血性卒中的重要病理基础。但并非所有MCA狭窄或闭塞患者均会发生急性缺血性卒中事件，即使发生了，不同患者的临床表现及预后亦明显不同，其中重要原因可能就在于不同患者存在不同的脑侧支循环状况。

脑血流灌注是评价脑组织有无缺血的最直接证据，相关脑灌注成像的研究提示，脑灌注状况除受血管狭窄程度影响外，或许还受侧支循环、脑血流自身储备能力及灌注压等多方面因素的影响。因此，本研究选取单侧MCA闭塞患者作为研究对象，对比分析不同侧支循环状况下的脑灌注参数值，定量地探讨侧支循环对脑灌注的影响。

1 对象与方法

1.1 对象 46例2014年9月-2015年9月在广州军区武汉总医院神经内科住院的患者，男35例，女11例，年龄20～82岁，平均年龄(56.59±13.31)岁，临床表现包括头晕、头痛或不同程度的神经功能缺损症状，如言语障碍、偏侧肢体乏力、偏身感觉障碍、认知功能减退等。头部磁共振血管成像(MRA)或经颅多普勒(TCD)检查提示单侧MCA起始处或M1段闭塞。其中21例临床诊断为病变侧MCA供血区急性脑梗死，8例诊断短暂性脑缺血发作(TIA)，4例诊断脑梗死后遗症，13例诊断脑供血不足。入院后均给予抗血小板聚集、改善循环、稳定斑块等基本治疗。按照TOAST缺血性卒中分型标准，21例脑梗死患者分型均为大动脉粥样硬化型(Ⅰ型)。排除标准：(1)对侧MCA或颈内动脉中度以上狭窄或闭塞患者；(2)大面积脑梗死患者；(3)心源性脑栓塞患者。所有患者均于入院后1 w内完成头部320排CT血管成像(CTA)联合CT灌注成像(CTP)检查。

1.2 方 法

1.2.1 影像学检查方法 采用320排容积CT(Toshiba Aquilion ONE，日本东芝公司)扫描仪器，覆盖范围从颈1椎体下缘至颅顶共16 cm，单圈旋转时间0.35 s，重建厚度0.5 mm，扫描管电压80 kV，管电流150 mA。使用双筒高注射器(Em-power 9900P型)经肘静脉注射非离子型对比剂(碘氟醇，320 μg/μl)50 ml，速率5～6 μl/s。注射后7～55 s连续采集9～13(依照血管不同情况)个容积图像。原始数据经减影后导入Vitrea Fx分析软件进行后处理，由软件自动生成头部CT平扫、动态CTA、CT-DSA、CTP等图像。CTP的输入动脉选择健侧的大脑中动脉，由软件自动选取输出静脉。分析软件可自动计算TTP、CBV、MTT、CBF等脑灌注参数值，并根据灌注状态自动形成伪彩色灌注图像。

1.2.2 侧支循环状况评分及分组 于CTA系列图像上观察闭塞MCA远端侧支血管的建立情况，分别为CTA血管重建图像、动态CT-DSA图像(见图1A、图1B)。以健侧MCA各级血管显影为对照，对患侧侧支循环状况进行评分[1]：(1)0%(侧支缺乏)；(2)0%～49%；(3)50%～99%；(4)100%。定义侧支血管≥50%为侧支丰富组;侧支血管<50%为侧支减少组。

1.2.3 脑灌注参数采集 首先在CTP伪彩图上观察每1例患者左右脑灌注是否对称，然后根据动脉和供血区的对应关系，在双侧基底节及放射冠等层面,选择TTP对比显著的MCA供血区皮质作为感兴趣区(region of interest,ROI)，采用人工手动勾勒方法确定ROI大小，注意避开梗死区、大血管及钙化灶，读取患侧与健侧镜像区的各项脑灌注参数值(CBV、CBF、MTT、TTP)，均取平均值(见图1C～图1F)，最后计算患健两侧各灌注参数比值(Rcbv、Rcbf、Rttp、Rmtt)分别为CBV、TTP、CBF、MTT灌注参数图像。脑血管的成像质量及病变情况由2～3名有经验医师共同评价。

2 结 果

2.1 单侧MCA闭塞患者患侧与健侧脑灌注状态比较 相比健侧镜像区，患侧MCA供血区TTP明显延长，CBV、CBF略升高，差异均有统计学意义(P<0.05)，MTT略缩短，差异无统计学意义(P>0.05)(见表1)。

2.2 侧支丰富组与侧支减少组间健患两侧脑灌注差异比较 46例单侧MCA闭塞患者，侧支丰富组27例(58.7%)，侧支减少组19例(41.3%)，两组患者临床诊断急性脑梗死者分别为10例和11例(40.6% vs 57.9%，P=0.16)。侧支丰富组Rcbv、Rcbf高于侧支减少组，Rmtt低于侧支减少组，差异均有统计学意义(P<0.05)；侧支丰富组Rttp高于侧支减少组，差异无统计学意义(P>0.05)(见表2)。

表1 单侧MCA闭塞患者患侧与健侧脑灌注状态比较

与健侧比较差异有统计学意义*P<0.05

表2 侧支丰富组与侧支减少组间健患两侧脑灌注差异比较

与侧支减少组比较差异有统计学意义#P<0.05

3 讨 论

大脑中动脉(MCA)狭窄或闭塞是急性缺血性卒中的重要病理基础。然而，不同患者的临床表现及预后常存在明显的个体差异。研究表明[2]，脑血管严重狭窄或闭塞后其供应的脑组织仍可以通过侧支循环得到足够的血液供应从而避免急性缺血性卒中的发生。侧支循环的存在，特别是软脑膜侧支循环，是影响缺血性卒中患者预后的重要独立因素[3,4]。按照先后级别，脑侧支循环分3级[4]：1级侧支即Willis环；2级侧支包括软脑膜侧支、眼动脉侧支等；3级侧支则指1、2级侧支循环无法代偿的情况下新生出的血管。脑血管重度狭窄或闭塞后，先天存在的侧支循环(native collaterals)首先开放，并通过动脉重构(arteriogenesis)不断得以丰富，当其仍无法代偿缺血区脑组织的血流供应时，血管再生(angiogenesis)则启动[5]。本研究纳入46例MCA闭塞患者，其中27例(58.7%)可见丰富的侧支血管，19例(41.3%)表现为侧支血管稀少，尚未见1例侧支血管评分=0者，提示MCA闭塞后，绝大多数患者可建立不同程度的侧支循环。两组患者中临床诊断急性卒中者分别为10例和11例(40.6% vs 57.9%，P=0.16)，提示丰富的侧支循环不一定能降低卒中的风险，卒中的发生机制复杂多样。另发现，MCA闭塞后，由于不受Willis环的影响，患侧MCA供血区的脑血流主要靠2、3级侧支循环代偿供应，而部分患者进一步行脑血管造影(DSA)后亦证实这种侧支血管主要是源自大脑前动脉(ACA)或大脑后动脉(PCA)的软脑膜侧支。

脑灌注成像能直观地反映脑血流动力学变化，是评价脑组织有无缺血的最直接证据。脑血管狭窄会导致血流动力学改变，但由于受到狭窄程度、侧支循环、脑血流自身调节等多方面因素的影响，并非所有患者均会出现脑低灌注表现[6]。Campbell等学者[7]提出，脑血管狭窄程度和侧支循环状况均为影响血流动力学的关键因素。为较准确评估侧支循环对脑灌注的影响，本研究仅选取MCA闭塞患者作为研究对象。近年来，随着医学影像技术的发展，脑灌注成像方面的研究相继涌现，但目前脑灌注各项参数的准确性仍存在争议，各个参数亦没有公认的阈值，这可能与不同的研究单位、器械、分析软件、患者治疗方案等多项因素有关[8]。以往关于侧支循环对脑灌注影响的研究较少，且大多是先行DSA检查观察侧支血管情况，然后行脑灌注成像检查。但脑血管病变时，特别是急性脑缺血后，脑血流动力学变化是动态的过程，两项检查间存在的时间差异可能对研究结果产生一定影响。且DSA为有创检查，费用高，又有引起血管痉挛、斑块脱落等并发症的风险。320排CTA及CTP检查能同步完成，打破了这样的时间局限，并且具有分辨率高、检查时间短、风险小的优势[9]，因而较易被患者接受。

本研究结果显示， 无论侧支循环状况如何，患侧MCA供血区TTP均较健侧明显延长，提示TTP为反映脑缺血最敏感的指标，这与以往脑灌注相关研究结果一致[10～13]。而CBV、CBF较健侧略升高(P<0.05)，MTT略缩短(P>0.05)，后两者与以往一些灌注研究结果存在一定差异[11,13]。CBV指单位体积脑组织的血管床体积(包括毛细血管和大血管在内)；CBF指单位时间流经一定脑组织血管结构的血流量；MTT则指血液流经一定脑组织血管结构的平均时间。高培毅[9]等学者认为，脑梗死前期缺血区脑血管出现代偿性扩张，因而CBV常保持不变甚至代偿性升高。观察后发现，既往相关研究多以急性脑梗死患者为研究对象，320排CT检查的时间常选择在发病12 h或24 h内。而本研究选择MCA闭塞者为研究对象，且行CTA联合CTP检查的平均时间为入院后的第3天，这期间的抗血小板聚集、调控血压、稳定斑块等治疗以及患者自身启动的血管调节能力，均可能有效提高患侧的灌注压，增加患侧的血流，因而使血液通过ROI的平均时间(即MTT)缩短。而根据CT灌注成像的中心容积定理[13]：CBF=CBV/MTT，当CBV不变或者升高，MTT缩短时，CBF则表现为升高。 侧支丰富组Rcbv、Rcbf高于侧支减少组，Rmtt稍低于侧支减少组，且均有统计学意义，提示丰富的侧支循环能有效代偿MCA闭塞后缺血区域脑组织的血流灌注。正是这种代偿血供，限制了脑梗死的范围，维持了部分脑组织的正常功能，为后续积极的救治提供了重要基础[14]。而侧支良好组与侧支减少组比较，Rttp未见统计学差异，提示侧支循环对TTP影响小，或者说TTP在反映侧支循环状况方面特异度低。TTP指感兴趣区对比剂从开始注射至浓度达到峰值的时间,反映血液到达ROI的通路，MCA闭塞后，血液只能经远端的侧支路径到达MCA各供血区，TTP自然延长,但侧支血管越丰富，ROI区对比剂浓度达到峰值的时间可能越少，因而，相比侧支循环减少者，侧支循环丰富者TTP可能延长不明显。侧支循环对脑血流灌注的代偿作用举例(见图1)。

图1A、B显示:该患者左侧MCA自起始段闭塞，但远端血管显影良好，属侧支循环丰富组;图1C～F分别显示:与健侧镜像区比较，该患者左侧颞叶TTP延长(21.8 vs 15.7)，CBV稍下降(1.6 vs 1.8)，CBF升高(42.2 vs 26.7)，MTT缩短(2.4 vs 4.7)，即闭塞MCA远端供血区灌注时间延迟，血容量基本不变，血流量明显代偿性升高，提示侧支循环对脑血流灌注的代偿作用

图1 侧支循环丰富组某患者的CTA联合CTP图像

总之，良好的侧支循环能有效改善MCA闭塞患者缺血区脑组织的血流灌注，进一步深入研究侧支循环建立的具体机制及其与脑血流灌注的相关性将为诊治这一类患者提供新的方向。

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Studies of collateral circulation and cerebral blood perfusion in patients with middle cerebral artery occlusion

TANG Wenqin,LI Honghua,CHEN Xinjian,et al.

(The Southern Medical University,Guangzhou 510515,China)

Objective To explore collateral circulation in patients with middle cerebral artery (MCA) occlusion and its effects on cerebral blood perfusion.Methods 320 row CT angiography (CTA) combined with CT perfusion imaging (CTP) were performed in 46 patients with unilateral MCA occlusion.According to the distribution of collateral circulation,46 patients were divided into abundant collateral circulation group or collateral circulation reduced group.Each perfusion parameters’ value at the supply area of MCA,including regional cerebral blood volume (CBV),cerebral blood flood (CBF),time to peak (TTP) and mean transit time (MTT),were then achieved.Calculate each parameter ratios of side-to-side aaccording to the hypofusion areas while haven’t didn’t developed to infarct (Rcbv,Rcbf,Rttp,Rmtt).Compared and analyzedsis the blood perfusion (BP) on either side of braian and the difference of BP between two groups.Results TTP at the hypofusion areas extended obviously,CBV and CBF increased slightly compared with the contralateral areas,all with statistically significant difference (P<0.05),while MTT extended slightly(P>0.05).Abundant collateral circulation group had higher Rcbv and Rcbf (P<0.05),shorter Rmtt (P<0.05) and longer Rttp (P>0.05) than that of collateral circulation reduced group.Conclusion Abundant cerebral collateral circulation can effectively improve the blood perfusion of ischemic brain tissue where MCA is occluded.

Middle cerebral artery； Collateral circulation； Cerebral perfusion； CT angiography； CT perfusion imaging

1003-2754(2016)06-0517-04

2016-02-12；

2016-05-28

(1.南方医科大学，广东 广州 510515；2.南方医科大学附属广州军区武汉总医院神经内科,湖北 武汉 430070； 3.南方医科大学附属广州军区武汉总医院影像科，湖北 武汉 430070)

黎红华，E-mail：Lihonghua567@aliyun.com

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