董倩波,顏 瑾(綜述)，顏立群*(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院東院區(qū)醫(yī)學(xué)影像科，河北 石家莊 050000；2.天津醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)系,天津 300070)

缺血性腦血管從臨床到基礎(chǔ)研究的歷史，就是一部醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)快速發(fā)展和進(jìn)化的歷史。隨著臨床和影像學(xué)對(duì)腦缺血認(rèn)識(shí)的不斷深入，影像學(xué)逐漸從單純的形態(tài)學(xué)，向形態(tài)學(xué)與功能相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變，功能影像學(xué)甚至分子影像學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像對(duì)腦血管病研究的熱點(diǎn)。

1 評(píng)估腦側(cè)支循環(huán)的意義

腦側(cè)支循環(huán)是指當(dāng)主要供血?jiǎng)用}嚴(yán)重狹窄或閉塞或其他局灶或全身情況導(dǎo)致正常血流減少或受限時(shí)，可以用來補(bǔ)償腦血流的輔助血管結(jié)構(gòu)，它對(duì)于確定缺血半暗帶和梗死核心的存在至關(guān)重要。良好的腦側(cè)支循環(huán)可提高急性缺血性卒中的血管內(nèi)治療效果，降低相關(guān)出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)，顯著降低癥狀性卒中復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，醫(yī)學(xué)影像學(xué)在評(píng)價(jià)側(cè)支循環(huán)中發(fā)揮了重要作用，醫(yī)學(xué)影像對(duì)側(cè)支血流良好和精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，是減少缺血性中風(fēng)的梗死數(shù)量和體積，保證和優(yōu)化治療效果的重要前提。

腦側(cè)支循環(huán)血管被公認(rèn)有三級(jí)，初級(jí)側(cè)支血管、次級(jí)側(cè)支血管和三級(jí)側(cè)支血管。初級(jí)側(cè)支血管主要是指Willis環(huán)的動(dòng)脈血流代償；次級(jí)側(cè)支血流是指包括眼動(dòng)脈和軟腦膜小動(dòng)脈在內(nèi)的各種動(dòng)脈遠(yuǎn)端分支之間的末端吻合；三級(jí)側(cè)支血管主要是指在缺血腦區(qū)范圍之外通過新生血管形成的微小血管網(wǎng)絡(luò)[1-2]。最近，有學(xué)者又從病理生理學(xué)的角度提出了腦血流側(cè)支組學(xué)的新概念，它指的是大腦決定調(diào)節(jié)血流和代償能力、反應(yīng)性和應(yīng)對(duì)病理生理學(xué)變化的腦組織中神經(jīng)與血管的結(jié)構(gòu)體，這一理論認(rèn)為當(dāng)腦組織內(nèi)的血流變化時(shí)，整個(gè)區(qū)域的動(dòng)脈、靜脈和微循環(huán)的解剖、生理及組織代謝均會(huì)發(fā)生改變，這是一個(gè)統(tǒng)一體，而且是一個(gè)全新的神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域[3]。面對(duì)缺血性卒中領(lǐng)域如此快速地發(fā)展，神經(jīng)影像也進(jìn)入了超速發(fā)展的新階段。

2 腦側(cè)支循環(huán)評(píng)價(jià)的影像學(xué)方法

腦側(cè)支循環(huán)的影像學(xué)評(píng)價(jià)方法很多，大體分為經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial oppler,TCD)，經(jīng)顱彩色編碼多普勒(transcranial colour-coded duplex sonography,TCCD),動(dòng)脈期(單時(shí)相)螺旋CT掃描(CT angiography,CTA),動(dòng)態(tài)(多時(shí)相)CTA(dynamic CTA)，CT灌注成像(CT perfusion)，傳統(tǒng)磁共振灌注成像(magnetic resonance perfusion，MRP)，磁共振血管造影(MR angiography,MRA)，定量磁共振血管造影(quantitative MRA,QMRA)，動(dòng)態(tài)數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)，氙氣CT成像，單光子發(fā)射CT(single-photon emission CT,SPECT)，正電子發(fā)射斷層成像(positron emission tomography,PET)，動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像(arterial spin labelling,ASL)等。

2.1數(shù)字減影血管造影技術(shù) 這些針對(duì)側(cè)支血流的影像學(xué)評(píng)價(jià)方法又可分為形態(tài)學(xué)及結(jié)構(gòu)學(xué)評(píng)價(jià)方法(如CTA和MRA)和功能評(píng)價(jià)方法(如SPECT和ASL)兩大類，在結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)方法中，DSA被公認(rèn)為是腦缺血后側(cè)支循環(huán)結(jié)構(gòu)評(píng)估的金標(biāo)準(zhǔn)，它具有相當(dāng)高的時(shí)間和空間分辨率，可以動(dòng)態(tài)、清晰地顯示各種側(cè)支循環(huán)血管的解剖結(jié)構(gòu)和血流代償范圍，準(zhǔn)確定位動(dòng)脈狹窄或閉塞的錨點(diǎn)，但是DSA具有侵襲性和操作復(fù)雜，價(jià)格昂貴等不利條件，因此在臨床上不易推廣；另外，DSA操作中高壓注射對(duì)比劑對(duì)血管結(jié)構(gòu)、血流動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的影響可能會(huì)影響對(duì)末端細(xì)小側(cè)支血流的評(píng)價(jià)；DSA的最大問題是無法定量的側(cè)支血流，但目前仍有很多基于DSA的腦側(cè)支血流的評(píng)價(jià)量表在臨床使用，他們將DSA的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行分級(jí)和分層來對(duì)側(cè)支血流進(jìn)行顯示和評(píng)價(jià)，如對(duì)急性缺血性腦血管病中風(fēng)使用的改良腦梗死溶栓分級(jí)(modified thrombolysis in cerebral infarction score,mTICI)評(píng)分量表[4]，美國(guó)介入和治療神經(jīng)放射學(xué)會(huì)/介入放射學(xué)會(huì)(ASITN/SIR)側(cè)支循環(huán)評(píng)估量表[5]，它也是急性卒中血管內(nèi)治療臨床試驗(yàn)中使用最廣泛的量表，它將側(cè)支血流分位4級(jí)：在缺血區(qū)域看不到側(cè)支血管的作為0級(jí)；缺血區(qū)域周圍側(cè)支血流緩慢，部分側(cè)支缺損區(qū)域持續(xù)存在的作為1級(jí)；而有快速側(cè)支血流到達(dá)缺血區(qū)域的邊緣位置，但部分缺血區(qū)域持續(xù)存在，部分區(qū)域有側(cè)支血流進(jìn)入者作為2級(jí)；靜脈期側(cè)支血流完全緩慢進(jìn)入缺血區(qū)者定義為3級(jí)；靜脈晚期，缺血區(qū)域通過逆行的血流灌注，血流快速而完全的進(jìn)入整個(gè)缺血區(qū)域者作為4級(jí)。0～1級(jí)為側(cè)支循環(huán)較差，2級(jí)為側(cè)支循環(huán)中等，3～4級(jí)為側(cè)支循環(huán)良好。有多項(xiàng)研究證明ASITN/SIR側(cè)支循環(huán)評(píng)估量表是評(píng)價(jià)缺血性卒中患者腦側(cè)支血流的可靠方法[6-7]。此外，Christoforidis等[8]也提出了一種基于DSA的側(cè)支循環(huán)評(píng)估量表，該標(biāo)準(zhǔn)將側(cè)支循環(huán)狀態(tài)分為5級(jí)：1級(jí)。在整個(gè)閉塞血管遠(yuǎn)端供血區(qū)內(nèi)均可見重建血管；2級(jí)。血管重建發(fā)生在閉塞血管相鄰的近端部分；3級(jí)。在閉塞的血管相鄰的血管節(jié)段遠(yuǎn)端出現(xiàn)血管重建；4級(jí)。側(cè)支血管重建在閉塞血管遠(yuǎn)端兩段重建；5級(jí)。沒有側(cè)支血管重建。但這種側(cè)支評(píng)價(jià)量表在臨床上并不常用。

2.2TCD技術(shù) TCD的最大缺點(diǎn)就是主觀性，它的結(jié)果過于依賴操作者的經(jīng)驗(yàn)和手法，檢查結(jié)果可重復(fù)性差，但TCD可以無創(chuàng)性的實(shí)時(shí)反映腦血流的流速、側(cè)支狀態(tài)和腦血管對(duì)缺血的應(yīng)對(duì)情況，直接測(cè)量血流速度、側(cè)支數(shù)量、血管收縮反應(yīng)，而且操作簡(jiǎn)單。文獻(xiàn)報(bào)道TCD利用分流血流信號(hào)(flow diversion，F(xiàn)D)評(píng)估軟腦膜側(cè)支血流時(shí)的敏感度和特異度分別為81.1%和76.7%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為70.8%和85.2%[9]，在評(píng)估基底動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)時(shí)對(duì)交通動(dòng)脈和側(cè)支血流的敏感度分別為95%和87%，特異度分別為100%和95%[10]。TCD主要反映前交通動(dòng)脈、后交通動(dòng)脈、眼動(dòng)脈及軟腦膜動(dòng)脈的側(cè)支情況，主要對(duì)Willis環(huán)的評(píng)估能力較強(qiáng)。

2.3多層螺旋CT成像技術(shù) 隨著螺旋CT技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)的軟件系統(tǒng)也在不斷變革，其中的CTA技術(shù)也是一種相對(duì)無創(chuàng)的側(cè)支血流評(píng)價(jià)手段，它在評(píng)估解剖結(jié)構(gòu)，尤其是Willis環(huán)的結(jié)構(gòu)中具有很高的準(zhǔn)確性，與DSA的一致性為90%，但是傳統(tǒng)的單時(shí)相CTA由于側(cè)支血流的延遲到達(dá)，所以對(duì)側(cè)支血流的顯示能力比順向血流要差[11]，因此，臨床目前更多應(yīng)用的為多時(shí)相CTA成像技術(shù)來評(píng)估腦側(cè)支血流的情況，但其相對(duì)增加的輻射劑量仍然在某種程度上限制了其在臨床上的廣泛推廣。根據(jù)多期螺旋CT的CTA成像，按照艾伯塔省中風(fēng)項(xiàng)目早期CT評(píng)分(alberta stroke program early CT score，ASPECTS)進(jìn)行的一項(xiàng)評(píng)估血栓切除的國(guó)際多中心隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)研究顯示側(cè)支循環(huán)良好的急性缺血性卒中患者，及時(shí)給與血管內(nèi)治療可以改善腦神經(jīng)功能缺損的狀況，降低病死率[12]。由于CTA簡(jiǎn)單及快捷的掃描方式，出現(xiàn)了多種基于CTA掃描技術(shù)的針對(duì)腦側(cè)支循環(huán)的評(píng)價(jià)手段，其中包括Tan等[13]的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，這種方法主要基于單期CTA成像及最大密度投影技術(shù)來評(píng)估軟腦膜的側(cè)支循環(huán)血流狀態(tài)，0～1分定義為側(cè)支循環(huán)較差，2～3分定義為側(cè)支循環(huán)良好；大腦前動(dòng)脈-大腦中動(dòng)脈和大腦后動(dòng)脈-大腦中動(dòng)脈區(qū)域側(cè)支循環(huán)評(píng)分系統(tǒng)[14]，該系統(tǒng)是評(píng)估大腦中動(dòng)脈M1段閉塞伴有或不伴有頸內(nèi)動(dòng)脈顱內(nèi)段阻塞患者的二維多平面重組的動(dòng)態(tài)CTA影像，與正常側(cè)半球相比較，患側(cè)半球大腦前動(dòng)脈-大腦中動(dòng)脈區(qū)域和大腦后動(dòng)脈-大腦中動(dòng)脈區(qū)域的側(cè)支循環(huán)評(píng)分均為0～5分，總分是10分；Mass側(cè)支循環(huán)分級(jí)系統(tǒng)[15]是Mass等分析患側(cè)和正常側(cè)半球的側(cè)裂池動(dòng)脈血管和軟腦膜血管，并將其進(jìn)行分級(jí)，另外還將前交通動(dòng)脈與后交通動(dòng)脈的狀態(tài)進(jìn)行了分級(jí)；Miteff側(cè)支分級(jí)系統(tǒng)，是Miteff等[16]利用單期CTA圖像三個(gè)軸面(軸位，冠狀位及矢狀位)的最大密度投影圖像中側(cè)支血管的狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)。

CT灌注(computed tomography perfusion, CTP)技術(shù)屬于功能成像技術(shù)[17]，在注射對(duì)比劑(常用碘制劑)后對(duì)興趣區(qū)進(jìn)行多期連續(xù)掃描，獲得感興趣區(qū)域的時(shí)間-密度曲線，經(jīng)過計(jì)算得到平均血流量(cerebral blood flow,CBF)(指每100 g腦組織中每分鐘的血流毫升數(shù)),平均血容量(cerebral blood volume,CBV)(每100 g腦組織中含血量),達(dá)峰時(shí)間(transit time to the peak,TTP)(對(duì)比劑到達(dá)腦區(qū)的主要?jiǎng)用}時(shí)開始直至對(duì)比劑達(dá)到最大量的時(shí)間)和平均通過時(shí)間(mean transit time,MTT)(對(duì)比劑從顱內(nèi)動(dòng)脈到達(dá)顱內(nèi)靜脈所需要的時(shí)間)這四個(gè)參數(shù)指標(biāo)，這四個(gè)指標(biāo)的不同組合，分別對(duì)應(yīng)腦血流的不同狀態(tài)，如TTP增加，MTT正常，相對(duì)腦血流量(regional cerebral blood flow,rCBF)減少，相對(duì)腦血容量(regional cerebral blood volume,rCBV)正常指向腦灌注不足；TTP及MTT延長(zhǎng)，rCBF正?；蛟黾?，rCBV正常這指向側(cè)支循環(huán)良好；TTP及MTT增加，rCBF明顯減少，rCBV正常或增加，與rCBF不一致，這種狀態(tài)指向腦梗死的缺血半暗帶，有可挽救的腦組織；TTP及MTT增加，rCBF和rCBV都明顯減少，則指向腦梗死核心區(qū)等等。近年來，CTP技術(shù)參與和支持了多項(xiàng)經(jīng)典的國(guó)際多中心研究項(xiàng)目[18-19]，是一種適合臨床推廣的也是目前臨床上應(yīng)用最廣的評(píng)價(jià)腦血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的功能成像技術(shù)。

2.4氙氣CT成像技術(shù) 氙是一種無色、無味、無臭及化學(xué)性質(zhì)極不活躍的稀有氣體，為元素周期表中第十八族元素之一，它具有較高的X線吸收率，人們發(fā)現(xiàn)吸入氙氣后，氙氣會(huì)跟隨血流迅速進(jìn)入腦組織內(nèi)，不同的血流量和分布就有不同的氙氣含量，依據(jù)這種特性，針對(duì)氙氣反映腦血流的研究也逐漸開展起來，隨著氙穩(wěn)定性同位素的發(fā)現(xiàn)，氙氣CT成像逐漸應(yīng)運(yùn)而生，早在1977年，就嘗試?yán)秒瘹鈦頊y(cè)量腦血流CBF，1978年就報(bào)道了利用氙氣作為對(duì)比劑進(jìn)行CT的CBF測(cè)量[20]。隨著計(jì)算機(jī)、螺旋CT及相關(guān)應(yīng)用軟件的快速發(fā)展，逐漸開發(fā)出商用的氙氣CT掃描系統(tǒng)，后處理系統(tǒng)將采集到的利用氙氣作為示蹤劑的影像數(shù)據(jù)計(jì)算后得到不同區(qū)域的腦CBF值來反映血流的變化。氙氣CT血流分析的最大優(yōu)點(diǎn)在于它能夠定量的分析不同腦區(qū)的血流變化和腦血流儲(chǔ)備能力，并且對(duì)設(shè)備硬件要求不高，掃描速度快。但是氙氣CT僅僅能反映CBF這一血流指標(biāo)，而無法進(jìn)行腦代謝研究，另外，氙氣CT的采集對(duì)操作人員和接受者具有很高的要求，受試者要嚴(yán)格配合檢查者，受試者的狀態(tài)要求也較為嚴(yán)格，氙氣CT還是在多個(gè)研究中心得到使用[21]，但近年氙氣CT在臨床和科研領(lǐng)域應(yīng)用逐漸減少。

2.5磁共振成像技術(shù) 當(dāng)前隨著磁共振技術(shù)的日新月異，以磁共振腦灌注成像為代表的神經(jīng)功能成像技術(shù)在臨床與相關(guān)科研領(lǐng)域深入開展，依靠其多模態(tài)、多序列、多參數(shù)的特點(diǎn)，MR成像已經(jīng)成為腦側(cè)支循環(huán)評(píng)價(jià)的重要工具。最先應(yīng)用于腦灌注研究的是采用平面回波成像(echo planar imaging，EPI)序列的動(dòng)態(tài)磁敏感增強(qiáng)腦灌注成像(dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion weighted imaging,DSCPWI)，也叫T2*灌注或者神經(jīng)灌注，對(duì)比劑多采用離子型非特異細(xì)胞外對(duì)比劑-二乙烯三胺五乙酸釓(gadolinium diethylenetriamine pentaacetic acid,Gd-DTPA)在快速注射順磁性對(duì)比劑后，對(duì)比劑進(jìn)入興趣區(qū)腦組織的血管床后導(dǎo)致局部的磁敏感性增加，引起局部磁場(chǎng)的變化，導(dǎo)致局部臨近氫質(zhì)子的共振頻率變化，利用快速成像序列記錄并檢測(cè)混有對(duì)比劑的血液首次流入興趣區(qū)腦組織時(shí)，得到的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，分析曲線，計(jì)算每個(gè)像素得到rCBF、rCBV、MTT及TTP等指標(biāo)，通過這些指標(biāo)反映腦血流動(dòng)力學(xué)的變化，對(duì)側(cè)支循環(huán)的評(píng)估方法類似CTP，當(dāng)血腦屏障完整時(shí)，對(duì)比劑在血管內(nèi)，可以較為準(zhǔn)確的評(píng)估血流，但是當(dāng)血腦屏障不完整的時(shí)候，可形成增強(qiáng)的T1弛豫效應(yīng)，導(dǎo)致腦組織內(nèi)信號(hào)增高，造成rCBV被低估。T1動(dòng)態(tài)增強(qiáng)灌注成像(dynamic contrast enhanced,DCE)是另一種基于Tofts模型的通過注射對(duì)比劑的MR灌注成像方法，它主要是利用T1權(quán)重的序列(自旋回波序列或梯度回波序列)通過對(duì)比劑縮短組織T1值來造成興趣區(qū)內(nèi)的T1信號(hào)增高，在通過連續(xù)的動(dòng)態(tài)掃描，生成時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，來計(jì)算相應(yīng)的半定量參數(shù)，如相對(duì)強(qiáng)化率，TTP，T0，最大強(qiáng)化倍數(shù)等等，通過這些指標(biāo)來分析評(píng)估血流動(dòng)力學(xué)變化及其預(yù)后。滲透性分析DCE是另一種注射對(duì)比劑基于兩室模型和三室模型的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)灌注，它與上面的T1-DCE的最大不同就是它以檢測(cè)和定量評(píng)估微循環(huán)為主。該方法多采用梯度回波序列，一般對(duì)時(shí)間分辨率要求較高，它定量檢測(cè)的參數(shù)有容量轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Ktrans)，速率常數(shù)(Kep)，血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)(Ve)，血管內(nèi)容積(Vp)等，這種灌注成像主要應(yīng)用在對(duì)盆腔(如子宮及前列腺)和鼻咽癌的評(píng)估中。Lebihan等[22]開發(fā)出另一種基于雙e指數(shù)模型的可同時(shí)獲得灌注和擴(kuò)散加權(quán)信息的灌注成像方法-體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)成像(intra voxel incoherent motion，IVIM),IVIM運(yùn)動(dòng)是指在給定體素內(nèi)和測(cè)量期間呈現(xiàn)方向和(或)振幅速度分布的平移運(yùn)動(dòng)。假設(shè)隨機(jī)定向毛細(xì)血管中的血流模擬了偽擴(kuò)散過程，因此它可以被用來估計(jì)組織中的灌注，IVIM不需要注射對(duì)比劑，目前相關(guān)研究已經(jīng)在腫瘤灌注研究領(lǐng)域得以開展。

從1992年Detre等首次使用連續(xù)脈沖標(biāo)記頸動(dòng)脈而獲得大鼠的腦部灌注圖，到2012年國(guó)際醫(yī)學(xué)MRI協(xié)會(huì)、歐洲動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像(arterial spin labeling,ASL)和癡呆研究中心正式撰寫了ASL技術(shù)及應(yīng)用的白皮書為止，ASL技術(shù)逐漸的從實(shí)驗(yàn)推廣到了臨床，到目前為止，ASL技術(shù)適用的領(lǐng)域包括腦血管疾病、癡呆和腦腫瘤。實(shí)踐證明，ASL技術(shù)是一項(xiàng)無創(chuàng)、可重復(fù)強(qiáng)，簡(jiǎn)單快捷的灌注成像技術(shù)，它的基本原理是利用血液流入腦組織時(shí)改變了腦組織的磁化狀態(tài)，利用MR設(shè)備獲取這一變化。采用飽和及反轉(zhuǎn)脈沖序列來標(biāo)記血液，被標(biāo)記后的血液類似于一種內(nèi)源性的示蹤劑，通過跟蹤和捕獲這種內(nèi)源性示蹤劑的動(dòng)態(tài)變化，獲得量化腦血流量(cerebral blood flow,CBF)的演變信息。ASL的優(yōu)勢(shì)不僅僅在于它不需注射外源性對(duì)比劑，更重要的是它采用了全新的灌注成像原理及方法，它采用180度脈沖在頸內(nèi)動(dòng)脈水平標(biāo)記血液內(nèi)的質(zhì)子，這些被標(biāo)記后的質(zhì)子通過一定的時(shí)間流入事先選定的識(shí)別采集區(qū)進(jìn)行采集，之后得到標(biāo)記圖像和控制圖像，用控制圖像減去標(biāo)記圖像即得到顱腦血流灌注圖像。根據(jù)標(biāo)記脈沖序列的不同，ASL可以分為連續(xù)式標(biāo)記，脈沖式標(biāo)記及偽連續(xù)式標(biāo)記。由于pCASL具有SAR值低，信噪比高及灌注均勻等特點(diǎn)，所以當(dāng)前臨床主要使用pCASL成像方法。根據(jù)圖像的采集模式不同，ASL又可分為2D、3D及4D等類型，其中3D pCASL是2012年ASL技術(shù)及應(yīng)用白皮書中推薦的掃描方式。在2016年，Lyu等[23]采用多PLD的3DpCASL技術(shù)成功的定量和評(píng)估了腦內(nèi)側(cè)支循環(huán)，并將其結(jié)果與ASITN/SIR側(cè)支循環(huán)評(píng)估量表進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果顯示其研究結(jié)果中采用的能代表側(cè)支循環(huán)能力的晚期逆向到達(dá)血流比率與ASITN/SIR有很好的相關(guān)性，這種對(duì)于顱內(nèi)動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的定量方式，是一種全新的研究和臨床應(yīng)用方法，在未來具有很好的推廣前景，但到目前為止這種多PLD的3DpCASL技術(shù)仍有諸如相關(guān)后處理軟件有待完善、相關(guān)指標(biāo)為數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)值、無法絕對(duì)個(gè)性化指標(biāo)的準(zhǔn)確性和精確性等局限性。

由于ASL技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)，目前在科研領(lǐng)域出現(xiàn)了包括血管編碼動(dòng)脈自旋標(biāo)記(vessel-encoded ASL,VEASL)技術(shù)、超選擇性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(superselective PCASL)、靜脈血氧飽和度測(cè)量探測(cè)技術(shù)，如TRUST技術(shù)和QUIXOTIC技術(shù)在內(nèi)的多項(xiàng)基于ASL技術(shù)的新領(lǐng)域、新研究，這些技術(shù)都能夠更精確地測(cè)量興趣區(qū)腦質(zhì)內(nèi)的CBF及定位供血?jiǎng)用}下游的供血區(qū)域。VEASL技術(shù)與傳統(tǒng)的ASL技術(shù)不同的是它可以同時(shí)對(duì)單獨(dú)的血管進(jìn)行標(biāo)記，來計(jì)算和顯示單獨(dú)血管供血區(qū)的CBF進(jìn)而形成生動(dòng)形象地展示不通血管供血區(qū)域的血流狀態(tài)的腦血流分布圖，這種成像技術(shù)為評(píng)估不同的病理狀態(tài)下腦循環(huán)的平衡機(jī)制提供了更多有用的信息，這種技術(shù)是在標(biāo)記層面內(nèi)額外施加一個(gè)橫向的梯度場(chǎng)，從而改變了不同位置的標(biāo)記狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，它可以同時(shí)對(duì)多支血管進(jìn)行標(biāo)記，區(qū)域動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(territorial ASL，T-ASL)就是通過VEASL技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，但是VEASL技術(shù)也有后處理復(fù)雜、血流標(biāo)記效率不穩(wěn)定及仍不能直接量化血流等限制[24]。與VESAL不同，PCASL成像通過在施加垂直于標(biāo)記層面的梯度磁場(chǎng)，產(chǎn)生一個(gè)焦點(diǎn)，這種梯度磁場(chǎng)隨時(shí)間而變化，來實(shí)現(xiàn)單只動(dòng)脈血管的選擇性自旋標(biāo)記，它的主要優(yōu)勢(shì)是即便在感興趣動(dòng)脈附近有非常鄰近的血管時(shí)仍然能夠精確地標(biāo)記興趣區(qū)內(nèi)的血流而實(shí)現(xiàn)興趣血管供血區(qū)的腦血流圖，但是它需要更長(zhǎng)的掃描時(shí)間，而且需要事先使用MRA成像對(duì)每只血管進(jìn)行定位及制定掃描計(jì)劃[25]。基于自旋標(biāo)記的T2馳豫時(shí)間(T2 relaxation under spin tagging,TRUST)測(cè)量與相位對(duì)比技術(shù)與氧攝取及組織消耗定量(quantitative imaging of extraction of oxygen and tissue consumption,QUIXOTIC)技術(shù)是兩種基于T2馳豫測(cè)量來計(jì)算靜脈血氧飽和度的成像方法，評(píng)價(jià)靜脈血氧飽和度是評(píng)估正常及病理狀態(tài)下腦血流、腦代謝及腦組織代償能力的有效方法[26]。

2020年，Kim等[27]在對(duì)一組154例單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈或大腦中動(dòng)脈M1段閉塞8 h內(nèi)的急性腦梗死患者研究中，提出了基于MRA影像數(shù)據(jù)的MR急性缺血性卒中側(cè)支血流評(píng)分系統(tǒng)(MR acute ischemic stroke collateral,MAC)，該評(píng)分系統(tǒng)基于對(duì)比劑注射后MRA的影像數(shù)據(jù)，采用低劑量動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR血管成像，重復(fù)采集從主動(dòng)脈弓延伸至顱頂(包括全腦)的冠狀面原始三維MRA數(shù)據(jù)，根據(jù)大腦中動(dòng)脈和上矢狀竇的信號(hào)強(qiáng)度-時(shí)間曲線得到由動(dòng)脈、毛細(xì)血管、早期和晚期靜脈期相的多時(shí)相血管影像組成的原始數(shù)據(jù)，并經(jīng)過Matlab軟件進(jìn)行計(jì)算得到MR血管造影側(cè)支圖，該評(píng)分系統(tǒng)將側(cè)支血流分為6個(gè)分值，每一個(gè)分支都有相應(yīng)的MRA影像標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)。5分為側(cè)支血流豐富，4分為側(cè)支血流良好，3分是指中等到好的狀態(tài)，2分為中等到差的側(cè)支狀態(tài)，1分為側(cè)支血流差，0分為側(cè)支血流極差或無側(cè)支血流。研究中將次評(píng)分系統(tǒng)與患者的神經(jīng)功能缺損及預(yù)后進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果顯示MAC分級(jí)系統(tǒng)與神經(jīng)功能預(yù)后成線性負(fù)相關(guān)。這種評(píng)估分級(jí)系統(tǒng)在應(yīng)用與臨床前仍需大樣本的深入研究。

目前的二維相位對(duì)比MRI(two-dimensional phase contrast MRI,2D PC MRI)能夠反映動(dòng)脈血管的解剖學(xué)形態(tài)、計(jì)算血流速度及血流壓力梯度等等指標(biāo)，而更新的帶有時(shí)間分辨率的三維相位對(duì)比MRI，也被稱作四維血流磁共振成像(4D flow MRI)能夠得到比二維MRA更先進(jìn)的三維血流圖像，它從多個(gè)方向采集和獲取血流信息，不僅可以顯示血流方向、血流速度，還可以通過后處理計(jì)算得到壁面剪切應(yīng)力和壓力梯度等多種新型指標(biāo)，4D flow MRI應(yīng)用前景廣泛，可以應(yīng)用于包括心臟、腦血管及周圍血管在內(nèi)的血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估。Ando等[28]采用4D flow MRI技術(shù)與單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層儀(single photon emission computed tomography, SPECT)成像相結(jié)合進(jìn)行多參數(shù)分析評(píng)估一組頸內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者的大腦中動(dòng)脈供血區(qū)的平均流量率、動(dòng)脈搏動(dòng)及腦側(cè)支循環(huán)狀態(tài)等多種指標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)這些指標(biāo)與SPECT計(jì)算得到的腦血管儲(chǔ)備(cerebral vascular reserve，CVR)密切相關(guān)。在Holmgren等[29]的一項(xiàng)以研究顱內(nèi)動(dòng)脈搏動(dòng)性對(duì)腦血流產(chǎn)生的影響的實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果顯示4D flow MRI可以成功的評(píng)價(jià)腦動(dòng)脈搏動(dòng)、腦動(dòng)脈的順應(yīng)性及腦血管的阻力。這些最新的研究都是4D flow技術(shù)在未來深入應(yīng)用于腦血流動(dòng)力學(xué)及對(duì)腦側(cè)支血流評(píng)估深入研究的基礎(chǔ)。

2.6單光子發(fā)射CT及正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)與傳統(tǒng)的利用碘和釓制劑作為對(duì)比劑的CT和MRI影像學(xué)評(píng)價(jià)手段不同，SPECT和正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(positron emission computed tomography,PET)是基于放射性示蹤技術(shù)，是一種純粹的功能和代謝成像方法。利用放射性核素或特殊的具有放射性的化合物作為內(nèi)源性對(duì)比劑，隨血流流動(dòng)并且由設(shè)備探測(cè)顯影，這種示蹤劑成像不僅可以用來分析、定位、CBF，而且還可以顯示受體、功能及代謝。平衡法、放射自顯影方法和動(dòng)力學(xué)方法是核素成像中評(píng)估CBF的常用方法，它們主要應(yīng)用于評(píng)估腦血管疾病中腦動(dòng)力學(xué)、半暗帶確定，腦腫瘤的評(píng)估與療效評(píng)價(jià)等等領(lǐng)域，PET或SPECT可以對(duì)患者兩側(cè)大腦半球的灌注機(jī)代謝狀態(tài)進(jìn)行比較和評(píng)估，分析兩側(cè)的差異，從而間接的分析和評(píng)價(jià)腦側(cè)支血流的代償能力。應(yīng)用于腦血流灌注的示蹤劑主要包括親脂并且可以透過血腦屏障的123碘-碘安非他明、可以從親脂轉(zhuǎn)化為親水性，從而保留在大腦中的99m锝-雙半胱乙酯和99m锝-六甲基丙烯胺肟，123碘-碘安非他明反映了掃描時(shí)大腦內(nèi)示蹤劑的分布狀態(tài)，而99m锝-雙半胱乙酯和99m锝-六甲基丙烯胺肟反映的是注射時(shí)示蹤劑的分布，這些示蹤劑與CBF密切相關(guān)。核素腦灌注的主要方法包括定量CBF測(cè)量和基于體素的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算。隨著更新型的示蹤劑不斷的開發(fā)和研制出來，未來的PET和SPECT在腦灌注及腦側(cè)支循環(huán)的評(píng)價(jià)、腦代謝的狀態(tài)等領(lǐng)域的研究會(huì)更加深入[30]。

3 腦側(cè)支循環(huán)影像學(xué)評(píng)估的未來與展望

正如前面所說，對(duì)于腦缺血側(cè)支循環(huán)的基礎(chǔ)與臨床研究的歷史就是一部神經(jīng)影像對(duì)于腦側(cè)支血流從認(rèn)識(shí)、識(shí)別，到形態(tài)、解剖學(xué)評(píng)估，再到功能影像評(píng)估的進(jìn)化和發(fā)展史，期間與醫(yī)學(xué)影像關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破密不可分，很多技術(shù)突破帶來的影像診斷與影像評(píng)估手段的進(jìn)步在以前是無法想象的。尤其是高場(chǎng)強(qiáng)MR設(shè)備在臨床的快速推廣，目前已經(jīng)形成了以功能成像為主，結(jié)構(gòu)成像為輔的高級(jí)腦血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估模式。但是目前對(duì)于影響腦側(cè)支循環(huán)的確切機(jī)制和演變?nèi)杂写钊胙芯?。隨著由更加強(qiáng)大的影像硬件設(shè)備及影像分析軟件支撐的CT或MR功能成像技術(shù)、分子影像學(xué)和諸如4D flow MRI這樣的4D技術(shù)等等高級(jí)成像方法的快速、深入的發(fā)展，一定會(huì)在未來給腦血流動(dòng)力學(xué)的分析帶來全新的形式和方法，在未來會(huì)形成以功能成像及分子影像為主、多種成像手段相結(jié)合的腦血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估模式和方法，這將有可能徹底揭示人類腦血流動(dòng)力學(xué)、腦側(cè)支循環(huán)的機(jī)制和影響因素，為臨床提供更加精準(zhǔn)的影像學(xué)數(shù)據(jù)和評(píng)估手段。