幸章力，曾芳，孫斌，佘李嵐，鄭恩雙，段青，薛蘊菁

（福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院影像科，福建 福州 350001）

急性缺血性腦卒中（Acute ischemic stroke，AIS）是由于腦部血管突然狹窄或閉塞導(dǎo)致血流中斷引起腦組織缺血缺氧以致神經(jīng)功能喪失的一種常見腦血管疾病，其發(fā)病率高、致殘致死率高[1-2]。側(cè)支循環(huán)的良好建立能限制卒中后缺血半暗帶的擴大并降低梗死進(jìn)展率，正確評估側(cè)支循環(huán)對于卒中患者的臨床管理及預(yù)后判斷具有重要的意義[3-4]。CTA 目前已廣泛用于側(cè)支循環(huán)的評估[5]，但仍需注射外源性造影劑。區(qū)域性動脈自旋標(biāo)記技術(shù)（Territorial arterial spin labeling，t-ASL）能選擇性地對感興趣的單支血管進(jìn)行標(biāo)記，生成單支血管的血流分布區(qū)域圖，直觀反應(yīng)各支主干動脈的供血區(qū)域，有著無創(chuàng)、無電離輻射、無需注射外源性造影劑等諸多優(yōu)點[6-7]。本研究旨在探討t-ASL 聯(lián)合TOF-MRA 評估急性卒中患者側(cè)支循環(huán)開放情況的可行性，并探討經(jīng)t-ASL聯(lián)合TOF-MRA 評估的側(cè)支循環(huán)開放情況與臨床預(yù)后的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 基本資料

前瞻性收集2019 年1 月—2020 年1 月在我院神經(jīng)內(nèi)科住院并診斷為AIS 的患者為研究對象，納入標(biāo)準(zhǔn)：①根據(jù)中國急性缺血性腦卒中診治指南（2014 年版）[8]，符合腦梗死的診斷標(biāo)準(zhǔn)；②梗死灶位于幕上大腦半球；③受試者對檢測項目知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①伴有腦出血、煙霧病等其他腦血管病；②已接受血管內(nèi)溶栓治療或手術(shù)治療的患者；③存在MR 掃描禁忌癥；④進(jìn)行CTA 檢查的患者存在CTA掃描禁忌癥；⑤圖像偽影較大無法進(jìn)行分析。

1.2 檢查方法

MR 掃描采用GE Discovery 750w 3.0T 磁共振掃描儀（Discovery 750w，GE Healthcare，Wilwaukee，WI，USA），使用32 通道專用顱腦接收線圈。掃描序列包括：軸位高分辨T1（3D T1 BRAVO）、T2、FLAIR、DWI、T2-star、TOF-MRA 以及t-ASL。t-ASL標(biāo)記方式：雙側(cè)頸內(nèi)動脈采用超選擇性動脈自旋標(biāo)記（ss-ASL）技術(shù)，雙側(cè)椎動脈采用血管編碼動脈自旋標(biāo)記（VE-ASL）技術(shù)，掃描參數(shù)：TR：4 538.0 ms，TE：10.8 ms，Number of Excitations（NEX）：1，PLD：1525.0，Slice Thickness：4 mm，Scan Locs：30。

CTA 掃描采用GE Revolution CT 掃描儀（Revolution CT，GE Healthcare，Wilwaukee，WI，USA），包括頭顱CT 平掃和多時相CTA 掃描。對入組患者先行CT 頭顱平掃，平掃完成后進(jìn)行多時相CTA 掃描，使用CT 專用雙筒高壓注射器（Medrad，Stellant，Bayer，Germany），經(jīng)肘靜脈高壓團注非離子型造影劑（碘美普爾注射液-典邁倫，濃度：400 mgI/mg），根據(jù)患者體重，以5 mL/kg 注入50 mL，隨后注入生理鹽水30 mL。多時相CTA 掃描共3 期：動脈峰值期、靜脈峰值期、靜脈晚期。動脈峰值期掃描采用螺旋掃描，掃描參數(shù)：管電壓：120 kV，管電流：300 mAs，層厚：0.625 mm，探測器寬度：80 mm，螺距：0.992：1，螺旋掃描速度：158.75 mm/s，螺旋掃描時間：0.50 s，團注監(jiān)測層面放置于主動脈弓（氣管分叉處）層面，用于探測動脈峰值期，150 HU 的CT 值作為觸發(fā)閾值，延遲2 s 開始觸發(fā)掃描。靜脈峰值期和靜脈晚期采用軸位掃描，掃描參數(shù)：管電壓：120 kV，管電流：300 mAs，層厚：0.625 mm，探測器寬度：160 mm，旋轉(zhuǎn)時間：0.50 s，曝光時間：1.0 s。將得到的圖像傳至后處理工作站（AW4.6 GE Medical Systems），觀察掃描的所有期相，選擇其中的最佳期相進(jìn)行CTA 后處理，重建出最大密度投影圖（Maximum intensity projection，MIP）。

1.3 圖像判讀

選擇多時相CTA 的最佳期相作為判斷側(cè)支血管的標(biāo)準(zhǔn)，分析梗死側(cè)的大腦半球側(cè)支血管顯影情況。進(jìn)行Maas 等學(xué)者研究的側(cè)支循環(huán)量化評分系統(tǒng)[9]，對側(cè)支循環(huán)的開放情況進(jìn)行判斷，通過與正常側(cè)比較，將梗死側(cè)的側(cè)支血管的開放情況分為5 個等級：1 分：梗死側(cè)的側(cè)支未明顯建立；2 分：梗死側(cè)的側(cè)支較對側(cè)稀疏；3 分：梗死側(cè)的側(cè)支與對側(cè)大致相仿；4 分：梗死側(cè)的側(cè)支較對側(cè)多；5 分：梗死側(cè)的側(cè)支豐富，將評分≤2 分定義為側(cè)支循環(huán)開放不佳，評分≥3 分定義為側(cè)支循環(huán)開放良好，見圖1。

圖1a 右側(cè)大腦半球梗死，CTA 示側(cè)支循環(huán)開放不佳。圖1b 右側(cè)大腦半球梗死，CTA 示側(cè)支循環(huán)開放良好。Figure 1a.Ischemic stroke in right hemisphere,CTA shows poor collateral status.Figure 1b.Ischemic stroke in right hemisphere,CTA indicates good collateral circulation.

以多時相CTA 作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合t-ASL 和TOF-MRA，對卒中患者的側(cè)支循環(huán)的開放情況進(jìn)行判斷。

根據(jù)Gao 等學(xué)者對二級側(cè)支循環(huán)的定義[10]，我們將卒中患者的側(cè)支循環(huán)開放的標(biāo)準(zhǔn)判斷如下：①前循環(huán)：顱腦血流分布不平衡，前循環(huán)之間產(chǎn)生血液分流，但不存在前交通動脈（Anterior communicating artery，AcomA），或分流的血液不能由AcomA 解釋；②梗死側(cè)的前-后循環(huán)：顱腦血流分布不平衡，梗死側(cè)的前-后循環(huán)之間產(chǎn)生血液分流，但不存在后交通動脈（Posterior communicating artery，PcomA），或分流的血液不能由PcomA 解釋。

多時相CTA 及t-ASL 圖像的判讀由兩名高年資神經(jīng)放射科醫(yī)師共同完成，當(dāng)觀點不一致時，則商討后共同確定。

1.4 入組急性卒中患者預(yù)后分組

所有入組患者在入院時采用美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表（NIHSS）評分、在出院1 月采用改良Rankin 量表（mRS）評分進(jìn)行神經(jīng)功能評價，2 次評分均由神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師完成。按照患者出院1 月的mRS 評分分為預(yù)后良好組（mRS 評分為0～2 分）與預(yù)后不良組（mRS 評分為3 分及以上），比較兩組的臨床資料、入院NIHSS 評分及側(cè)支循環(huán)建立情況。

判斷患者的梗死區(qū)域是否存在動脈（大腦前動脈A2 段、中動脈M2 段、后動脈P2 段以及上述血管段的近心端）急性狹窄或閉塞（狹窄率≥30%，NASCET 標(biāo)準(zhǔn)[11]），分析伴有動脈急性狹窄或閉塞的卒中患者的側(cè)支循環(huán)的建立對臨床預(yù)后的影響。

2 結(jié)果

2.1 基本資料

共計52 例患者納入本研究，其中19 例患者存在大動脈急性狹窄或閉塞（頸內(nèi)動脈1例，大腦前動脈1例，大腦中動脈16例，大腦后動脈1 例），2 例患者存在一側(cè)頸內(nèi)動脈慢性閉塞，余31 例患者未見明顯大動脈狹窄或閉塞。52 例入組患者的一般臨床資料見表1。其中26 例患者進(jìn)行了多時相CTA 掃描。

表1 52 例入組患者的一般臨床資料

2.2 t-ASL 聯(lián)合TOF-MRA 判斷卒中患者側(cè)支循環(huán)：與多時相CTA 比較

26 例患者同時進(jìn)行了MR 及CT 掃描，其中15例患者存在大動脈狹窄或閉塞。對伴有大動脈病變的患者進(jìn)行側(cè)支循環(huán)的比較，在15 例患者中，CTA判斷側(cè)支開放良好有12例，開放不良有3例，t-ASL聯(lián)合TOF-MRA 判斷側(cè)支開放10例，未見明顯開放5例，結(jié)果顯示：以多時相CTA 為標(biāo)準(zhǔn)，t-ASL 聯(lián)合TOF-MRA 評估側(cè)支循環(huán)開放情況的Cohen’s Kappa系數(shù)值為0.667，95%CI 為0.261～1.073，P＜0.05，具有中等強度一致性，見表2。

表2 15 例伴有大動脈狹窄或閉塞的卒中患者側(cè)支循環(huán)開放情況比較

2.3 影響卒中患者側(cè)支循環(huán)開放的因素

在52 例卒中患者中，21 例患者伴有大動脈的狹窄或閉塞，在該21 例患者中，t-ASL 聯(lián)合TOFMRA 顯示側(cè)支開放10例，側(cè)支開放的臨床資料對比見表3，側(cè)支循環(huán)開放組的患者年齡較低，具有統(tǒng)計學(xué)差異（P=0.042）。對于一級側(cè)支循環(huán)，盡管已是在卒中后血流動力學(xué)發(fā)生病理改變的狀態(tài)下，其開放情況仍然受到先天血管因素（Willis 環(huán)解剖學(xué)形態(tài)）的影響，當(dāng)雙側(cè)A1 段直徑大致相等時，即使AcomA 存在，但AcomA 卻并未開放以產(chǎn)生血液分流（圖2），AcomA 存在但未有血液分流共計16 例；而當(dāng)梗死側(cè)的A1 段直徑較對側(cè)大時，梗死側(cè)頸內(nèi)動脈（ICA）反而會通過AcomA 向?qū)?cè)分流（圖3），梗死側(cè)血液向?qū)?cè)分流共計23 例；在一側(cè)頂葉發(fā)生梗死后，若梗死側(cè)的PcomA 存在，則ICA 仍會對同側(cè)的枕葉進(jìn)行供血（圖4），共計15 例。

圖2 50 歲女性患者，入院1 天前突發(fā)言語不能，右側(cè)肢體無力，持物不穩(wěn)，行走不穩(wěn)，無法理解他人語言。DWI：左側(cè)頂葉片狀梗死，TOF-MRA：左側(cè)M2 段中度狹窄，雙側(cè)A1 段直徑大致相仿，AcomA（+），PcomA（-）；t-ASL：顱腦血流分布平衡，未見側(cè)支循環(huán)開放，提示AcomA 并未開放。Figure 2.A 50-year-old female patient with sudden speak inability,right limb weakness,unstable holding,unsteady walking,and inability to understand the language 1 day before admission.DWI shows the presence of infarction in left parietal lobe,TOF-MRA shows moderate stenosis of left M2 segment,both A1 segments have similar diameters,AcomA(+),PcomA(-),t-ASL indicate balanced blood flow,and no collateral suggesting that AcomA is not open.

圖3 43 歲男性患者，入院1 天前突發(fā)反應(yīng)遲鈍、語言困難，12 小時余前出現(xiàn)視物重影。DWI：左側(cè)顳頂葉片狀梗死，TOF-MRA：左側(cè)M2 段中度狹窄，A1 左＞A1右，AcomA（+），PcomA（-）；t-ASL：左側(cè)ICA 血液向右側(cè)分流（由于Willis 環(huán)先天血管因素導(dǎo)致）。Figure 3.A 43-year-old male patient with sudden retardation and speech difficulties 1 day before admission and double vision 12 hours ago.DWI shows the presence of infarction in left temporo-parietal lobe,TOF-MRA shows moderate stenosis of left M2 segment,and the diameter of the left A1 segment is larger than that of the contralateral side,t-ASL indicates left-to-right unbalanced blood flow because of congenital variation.

圖4 45 歲女性患者，入院前3 天晨起后突發(fā)左側(cè)肢體無力，伴言語含糊，頭部悶脹痛。DWI：右側(cè)基底節(jié)區(qū)片狀梗死；TOF-MRA：右側(cè)M1 段以遠(yuǎn)重度狹窄，AcomA（+），PcomA（+），A1 左＞A1 右；t-ASL：前循環(huán)左向右分流，梗死側(cè)后向前分流的同時也存在前向后分流，右側(cè)ICA 仍然向同側(cè)的枕葉進(jìn)行供血。Figure 4.A 45-year-old female patient with a sudden onset of left limb weakness,slurred speech,swelling and pain in the head 3 days before admission.DWI shows the presence of infarction in right basal ganglia,TOF-MRA shows severe stenosis beyond the right M1 segment,AcomA(+),PcomA(+),and the diameter of the left A1 segment is larger than that of the right side,t-ASL indicates left-to-right unbalanced blood flow,and on the infarcted side,unbalanced anterior-to-posterior blood flow and unbalanced posterior-to-anterior blood flow exist at the same time.The right ICA still supplies blood to the occipital lobe on the same side.

表3 側(cè)支循環(huán)開放組與未開放組的患者臨床資料對比

2.4 側(cè)支循環(huán)與卒中患者臨床預(yù)后的Logistic 回歸分析

在伴有急性動脈狹窄或閉塞的19 例卒中患者中，預(yù)后不良的患者有11 例（57.89%），這部分患者的臨床資料對比見表4。

表4 19 例伴有急性動脈狹窄或閉塞的AIS 患者臨床預(yù)后資料對比

患者的年齡、側(cè)支循環(huán)開放情況及入院NIHSS評分在伴有急性動脈狹窄或閉塞的卒中患者臨床預(yù)后中，具有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05，入院NIHSS 評分為0.05）。調(diào)整干擾因素（包括年齡和入院NIHSS 評分）后，Logistic 回歸顯示側(cè)支循環(huán)不是患者出院1 月預(yù)后良好的獨立預(yù)測因素（P=0.063），見表5。

表5 19 例伴有急性動脈狹窄或閉塞患者臨床預(yù)后的Logistic 回歸分析

3 討論

CTA 是目前評價卒中患者側(cè)支循環(huán)應(yīng)用最廣泛的方法之一，多時相CTA 優(yōu)于單時相CTA，在注射造影劑后能得到全腦軟腦膜吻合支的充盈信息以及軟腦膜動脈造影劑的動態(tài)排泄過程，并能體現(xiàn)腦灌注壓的動態(tài)變化[5，12]，在AIS 患者中，多時相CTA的側(cè)支分級與DSA 側(cè)支分級有著很好的一致性，并已作為預(yù)測最終梗塞體積、梗死進(jìn)展及溶栓治療后臨床效果的預(yù)測工具[13]。但電離輻射及注射外源性造影劑仍是CTA 不可避免的缺陷。t-ASL 作為ASL技術(shù)的延續(xù)，在ASL 的各種成像基礎(chǔ)上施加額外的梯度場或使用相位變化對感興趣的血管進(jìn)行選擇性標(biāo)記[14-15]，生成單支血管供血區(qū)域的血流分布圖，可以直觀地觀察主干動脈的血流分布區(qū)域，與傳統(tǒng)影像技術(shù)通過血管的解剖形態(tài)學(xué)判斷側(cè)支循環(huán)不同，t-ASL 通過與標(biāo)準(zhǔn)血流圖譜進(jìn)行對比，以血流分布區(qū)域的改變來判斷側(cè)支循環(huán)是否存在。t-ASL 所反映的感興趣單支血管的血流分布信息是其他影像技術(shù)不能實現(xiàn)的。目前使用t-ASL 研究側(cè)支循環(huán)的報道多集中于慢性缺血性腦血管病[7，16-18]。

Willis 環(huán)作為一級側(cè)支通路，其完整性是一級側(cè)支代償?shù)幕A(chǔ)，我們發(fā)現(xiàn)在一側(cè)頂葉（MCA 供血區(qū)域）發(fā)生梗死的卒中患者中，當(dāng)梗死側(cè)A1 段直徑與對側(cè)A1 段直徑大小相仿時，即使AcomA 存在，但AcomA 也未必會開放（圖2），而當(dāng)梗死側(cè)的A1段直徑較對側(cè)A1 段直徑大，梗死側(cè)的血液反而通過前交通支分流至對側(cè)（圖3），而當(dāng)梗死側(cè)的PcomA存在時，ICA 仍會向同側(cè)的枕葉進(jìn)行供血（圖4），因此，在卒中發(fā)生后血流動力學(xué)產(chǎn)生改變的病理狀態(tài)下，Willis 環(huán)的生理解剖結(jié)構(gòu)仍是影響一級側(cè)支開放的重要因素。腦動脈狹窄程度越重，側(cè)支循環(huán)開放程度越高，我們發(fā)現(xiàn)大動脈存在狹窄或閉塞是建立二級側(cè)支重要的條件之一，因此時Willis 環(huán)已不能夠維持正常的腦灌注，二級側(cè)支循環(huán)啟動，這與沈、Ozgur等[19-20]的觀點一致。

本研究尚存在不足之處，首先，樣本例數(shù)較少，伴有大動脈狹窄或閉塞的患者僅有21例，這可能是矯正干擾因素后經(jīng)t-ASL 聯(lián)合TOF-MRA 所評估的側(cè)支循環(huán)不是預(yù)測患者預(yù)后的獨立因素的重要原因。

其次，本研究中掃描的t-ASL 序列僅使用了單一標(biāo)記后延遲時間（Post labeling delay，PLD），t-ASL作為ASL 技術(shù)的延伸，PLD 是t-ASL 成像中最重要的參數(shù)之一[21]，代表著血液經(jīng)標(biāo)記后到成像之間的時間，常用的PLD 為1.0～2.5 s，目前有學(xué)者通過不同的PLD 時間（多PLD）對卒中患者進(jìn)行3D-ASL成像，認(rèn)為使用多個PLD 成像能提高側(cè)支循環(huán)的檢出[22]，本研究僅使用了一個PLD 值（PLD=1.5 s），可能會漏掉某些血流動力學(xué)信息，會對側(cè)支循環(huán)的評價存在一定程度的低估。多PLD 成像不僅有助于側(cè)支循環(huán)的檢出，對于提高AIS 及短暫性腦缺血發(fā)作（TIA）的診斷效能，多PLD 的ASL 成像也有其獨到的優(yōu)勢[23-24]。

此外，本研究沒有定量測量腦血流量（Cerebral blood flow，CBF）值，t-ASL 的本質(zhì)仍是利用血液中反轉(zhuǎn)的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑進(jìn)行顱腦灌注成像，但它缺乏傳統(tǒng)3D-ASL 參數(shù)的定量對比，根據(jù)pcasl 技術(shù)原理，ASL 灌注圖=標(biāo)記相-控制相，計算CBF 的公式為[25-26]：

最后，t-ASL 目前只能進(jìn)行頸部大動脈的標(biāo)記，即雙側(cè)頸內(nèi)動脈和雙側(cè)椎動脈，因此，t-ASL 并不能完全展示顱內(nèi)二級側(cè)支，如大腦前動脈與大腦中動脈之間的軟腦膜吻合支，而多時相CTA 反映的是全腦軟腦膜吻合支的動態(tài)變化情況，包括了顱腦動脈各級分支末端的吻合網(wǎng)，因此，t-ASL 聯(lián)合TOFMRA 并不能完全匹配多時相CTA，我們得出的Cohen’s Kappa 系數(shù)值一致性強度僅為中等（Cohen’s Kappa=0.667）。已有學(xué)者使用t-ASL 技術(shù)成功標(biāo)記出頸外動脈在顱內(nèi)的供血區(qū)域，發(fā)現(xiàn)腦膜瘤患者、煙霧病患者及一側(cè)ICA 慢性閉塞的患者存在頸外動脈供血的情況[29-31]，所以，我們也嘗試進(jìn)行梗死側(cè)頸外動脈的標(biāo)記，試圖標(biāo)記出顱內(nèi)-外吻合支，但均未成功，推測其原因，在發(fā)生急性腦梗時，Willis 環(huán)和顱內(nèi)的軟腦膜吻合支立即開始產(chǎn)生相應(yīng)的血流動力學(xué)改變以限制缺血進(jìn)展，此時顱內(nèi)-外吻合支（眼動脈等）尚未開放，可能需數(shù)天才能建立。隨著脈沖序列的進(jìn)一步發(fā)展，t-ASL 在未來有望能單獨標(biāo)記顱內(nèi)分支動脈及顱外動脈，能展現(xiàn)不同動脈之間的吻合支，更加全面的評估軟腦膜側(cè)支循環(huán)，而不僅僅局限于標(biāo)記頸部大血管。