2020, Vol. 18引用本文 |
| 缺血性脑卒中关键问题与影像学方法选择 |  [PDF全文] |
脑卒中发病率逐年上升, 根据临床特征和影像表现分为出血性卒中和缺血性卒中(ischemic cerebral stroke, ICS), 其致死、致残及复发率极高[1]。ICS是指脑供血动脉严重狭窄或闭塞, 导致脑供血不足、脑组织缺血坏死的一类疾病, 约占脑卒中的70%[2]。神经元对缺血、缺氧损伤耐受性差, 在ICS发生后数分钟内可产生严重病变, 且脑缺血时间及严重程度等对脑卒中预后均可产生不同影响。因此, 明确ICS的关键问题, 选择适当的影像学检查方法, 监测高危人群, 评价危险度, 对该病的治疗及预后具有重要意义。本文就上述问题及研究进展综述如下。
1 ICS病因与分型 1.1 病因ICS是指各种原因引起脑供血动脉严重狭窄或闭塞, 导致脑供血不足、脑组织缺血坏死的一类疾病。根据发病的脑血管可分为小动脉闭塞性脑梗死与大动脉闭塞性脑梗死, 前者占20%~30%, 后者占70%~80%[3]。
1.2 分型ICS的分型较多, 可根据发病时间、影像表现、病变程度及病因分型。
1.2.1 根据缺血时间分型① 短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack, TIA):症状、体征持续时间 < 24h[4]。②可逆性缺血性神经功能损害(reversible ischemic neurological deficit, RIND):神经功能障碍持续时间 > 24 h, 少数患者可达数天或数十天, 最后逐渐完全恢复[5]。脑部可有小的梗死, 大部分为可逆性病变。③完全性卒中(complete stroke, CS):症状较TIA和RIND严重, 不断恶化, 常有意识障碍。脑部出现明显梗死[1], 神经功能障碍长期不能恢复; 根据临床症状又可分为轻、中、重三型。
1.2.2 根据影像学表现分型① 腔隙性梗死(lacunar infarcts, LI):梗死灶直径 < 1.5 cm[6]。②小梗死:梗死灶直径1.5~3.0 cm[2]。③大梗死:梗死灶直径 > 3.0 cm[2]。
1.2.3 根据病变性质与程度分型① TIA:与脑动脉硬化有关, 是脑组织短暂性、缺血性、局灶性损害所致的可逆性功能障碍[7]。②脑血栓形成:多与动脉粥样硬化、各种动脉炎、外伤及其他物理因素有关, 脑血管病变及脑缺血逐渐加重。③脑栓塞:多种疾病产生的栓子进入血液, 阻塞脑动脉诱发脑梗死, 病变突然发生[4]。
1.2.4 根椐病因分型分为以下5种亚型。①大动脉粥样硬化型:具有颅内、颅外大动脉或其皮质分支因粥样硬化所致的明显狭窄(约占50%), 或有血管堵塞的临床表现或影像学表现[8]。②心源性栓塞型:来源于心脏的栓子顺血流栓塞脑大动脉[2]。③小动脉闭塞型:受累血管常为直径100~400 μm的小穿支动脉, 此亚型在其他分型方法中被称为LI[3]。④其他明确病因型:除外以上3种明确的病因, 由其他少见病因所致的脑卒中, 如凝血障碍性疾病、血液成分改变(红细胞增多症)、各种原因引起的血管炎(结核、钩体病、梅毒等)及血管畸形(动静脉畸形、烟雾病等)等。临床和影像学表现为急性ICS, 辅助检查可提示有关病因[2]。但应排除心源性栓塞型和大动脉粥样硬化型。⑤不明原因型:经全面检查未发现病因者、辅助检查不完全者、存在2种或多种病因及不能确诊者[2]。
1.2.5 国际分型国际上使用较广泛的ICS分型方法是以原发脑卒中所致的最大神经功能缺损时的临床表现和体征为依据, 其将急性ICS分为4种亚型[2]:完全前循环梗死型、部分前循环梗死型、后循环梗死和LI。该分型与影像学有较好的对应关系, 为预测ICS的梗死部位和大小提供参考, 为评估ICS的预后提供帮助。
2 ICS的分期ICS的范围与供血动脉一致, 其供血动脉称责任血管, 亦称犯罪血管。ICS按时间进展分为4期[8]:①超急性, 发病在6 h内。病理机制为细胞膜Na+-K+- ATP酶功能障碍, 细胞内Na+潴留, 细胞毒性水肿。②急性期, 发病6 h~3 d。病理表现为神经元坏死、血-脑脊液屏障破坏、细胞毒性水肿、血管源性水肿早期。③亚急性期, 发病3 d~2周。病理表现为血管源性水肿明显, 坏死组织吸收, 吞噬细胞增多。④慢性期, 发病2周以上。表现为水肿吸收, 软化灶形成, 为含液囊腔, 周围伴胶质增生。
3 影像学评估的关键问题ICS影像学评估的关键问题有以下几方面:①梗死核心(infarcted core, IC)(亦称中心缺血区), 供血脑组织血流中断致神经细胞坏死、功能丧失。②缺血半暗带(ischemic penumbra, IP), 正常脑组织与梗死灶中心移行区, 血流再灌注可使神经元功能恢复正常。③责任血管, ICS梗死区域对应的主要供血动脉。④侧支循环, 责任血管狭窄或闭塞、脑梗死发生后, 周围侧支血管代偿性供血。如侧支循环供血差, IP范围会逐渐扩大, 不可逆的IC区扩展。因此, 影像学多模态检查评估上述关键问题, 对患者进一步治疗及预后具有重要意义。
4 脑大动脉所致ICS的评估方法选择脑大动脉闭塞所导致的ICS临床症状较重, 常有偏瘫、偏身感觉障碍、偏盲及意识障碍, 是影像学评估的关键。CT、MRI是最常用的影像检查方法, 急性重症ICS患者配合度差时, 应选择CT一站式检查, 包括CT平扫、CT灌注成像(CT perfusion imaging, CTPI)及头颈部CTA; 对能配合检查的ICS患者, 选择MRI多序列检查可获得更多信息。根据所要明确的关键问题选择适当的方法组合至关重要。
4.1 IC与IP的评估IC是发生不可逆性损伤的脑组织, 当局部脑血流量(cerebral blood flow, CBF)降至正常脑组织30%以下区域, CT平扫显示为低密度区[9]。IC的大小与患者预后密切相关, IC越小, 预后良好的可能性越大。IP是指围绕IC的周围缺血性脑组织, 其电活动中止, 但保持正常的离子平衡和结构上的完整[9]。随着研究的进展, 脑缺血演变的新模型也被提出, 有学者[9]将脑缺血部位划分为4个区, 即中心梗死区、弥散异常区、灌注异常区和最外层的良性水肿组织。评估IP常用的方法是灌注成像联合扩散成像。目前最常用的方法是CTPI或DWI/PWI组合评价。
CTPI可有效量化评估局部组织血流灌注量改变, 对诊断超早期脑梗死具有重要意义, 其主要定量参数包括:CBF、脑血容量(cerebral blood volume, CBV)、平均通过时间(mean transit time, MTT)、达峰时间(time to peak, TTP)、残余功能达峰时间(time to maximum of the residual function, Tmax)[10]。在CTPI参数中, IC区CBV、CBF均下降; IP区域CBF下降, 而相应的CBV保持不变甚至增加, 这是IP区侧支循环建立及血管代偿性扩张的结果, 而CBV与CBF不匹配的区域即为IP。目前应用CTPI判定IP的方法中普遍认可的主要有对比法(患侧CBF/健侧CBF)和不匹配法(CBF与CBV不匹配), 由于个体差异, 理论上对比法较不匹配法对IP的判定更准确。有研究[9]证明, 当CBF下降程度 < 50%可认为该组织存在存活的可能性, 下降 > 66%时, 该部分组织死亡可能性增大; 而当CBF下降 > 80%时, 该区域脑组织基本死亡, 提示无可逆IP。有学者[11]提出, CTPI可准确反映IC, 但存在高估"IC+IP"体积现象[10]。TTP及CBF在确定梗死灶方面优于MTT图像, MTT与TTP不匹配可提供急性脑梗死患者的侧支循环血供量[11]。另有研究[12]指出, 用Tmax设置IP阈值可能更合适。总之, CTPI诊断超早期脑梗死具有重要价值和作用, 但提高特异度需对各参数阈值进一步研究。
DWI/PWI组合可用于判定IP, DWI诊断超急性期脑梗死的特异度和敏感度均较高, 能敏感地反映急性期缺血脑组织损伤情况; PWI借助对比剂进行体外团注首过成像, 来反映脑组织血流灌注情况, 能敏感地反映组织血流灌注情况。脑缺血发作后数小时内, DWI呈异常高信号、ADC图呈低信号。同CTPI一样, 通过定量CBF、CBV、MTT、TTP等关键性指标评估脑血供状态, 发现早期缺血较DWI更敏感。根据弥散-灌注异常体积大小主要分为4型[13]:1型(DWI < PWI), DWI与PWI不匹配区域为IP, 对IP及时有效治疗可使该区域血流灌注恢复; 2型(DWI≈PWI), 多为缺血较晚期, 提示IP不存在; 3型(DWI > PWI), 提示发生再灌注, 有效微循环得到改善; 4型(异常DWI、灌注正常), 与3型类似, 虽异常脑组织出现再灌注, 但缺血区域已发生梗死。
4.2 责任血管的评估明确ICS责任血管闭塞或狭窄程度有利于临床采取合理的治疗方法。MRA可直观显示血管是否狭窄、管壁是否光滑, 可反映动脉狭窄程度、远端分支血管状态及侧支循环情况, 是脑血管疾病检查的有效方法。但也存在对细小血管分支显示不良及伪影等问题导致图像质量不高。CTA一站式血管成像, 成像速度快、图像质量高, 弥补了MRA的不足。因此, MRA虽是缺血性脑血管病及高危人群筛查的首选检查方法, 但在责任血管或可疑血管不好明确是否狭窄或评估狭窄程度时, CTA检查可更好地补充。另外, 更先进的4D-CTA[14]、4D-MRA[15], 均可显示缓慢通过血栓的正向血流及血栓累及的具体部位, 对指导个性化临床治疗方案具有重要意义。
4.3 侧支循环的评估包括侧支血管的显示和侧支血流量的计算。
4.3.1 侧支血管的显示① DSA法:是显示侧支血管的金标准, 可直观、动态显示侧支血管状况, 但为有创性检查。②CTA法:多期CTA是最常用的方法, 在对比剂达到脑动脉峰值时行脑动脉CTA, 后依次行脑动脉晚期、脑静脉期、脑静脉晚期扫描, 利用后3期行MIP可直观显示脑侧支血管情况, 侧支血管愈丰富, 侧支循环量也愈多[14]。③MRA法:如利用流入增强的TOF-MRA、利用流动引起相位变化的PC-MRA及基于动脉自旋标记(arterial spin labeling, ASL)技术的零回波时间MRA(zTE-MRA)。这些MRA的共同特点是基于不同成像方式来反映活体状态下的血管状况, 从而反映血流信息。这与DSA、CTA及对比增强MRA(CE-MRA)有本质不同。利用外源性对比剂的血管成像反映血管的解剖路径, 而TOF-MRA、PC-MRA及zTE-MRA反映的是活体状态下的血流信息。当血管壁斑块形成, 管腔血流改变可能不明显, 但斑块致管壁粗糙使得血流状态可能会有很明显的改变。另外, 目前常用的TOF-MRA存在夸大狭窄、对细小病变显示不足等问题, 而zTE-MRA不仅可明确血管狭窄及狭窄程度, 还可最大化降低磁敏感效应影响(零TE时间), 这对评估支架治疗后疗效具有明显的优势。
4.3.2 侧支血流量的计算CT平扫阿尔伯塔脑卒中早期CT评分有助于评价大脑中动脉梗死后病变的严重程度, 最高为10分, 评分越低, 梗死越重; 但其评价侧支血流存在较大争议[16]。有学者[17]采用DWI联合该评分对急性卒中患者进行评分, 发现联合评分与侧支循环评分呈正相关, 并有助于评估预后。
采用多个标记后延迟时间(post labeling delay, PLD)的三维动脉自旋标记法(3D-arterial spin labeling, 3D-ASL)联合DWI不仅可判断IC及IP, 还可通过多个PLD反映侧支血流储备。短的PLD(如1.5 s)更多反映的是灌注行为和快速侧支循环(由Willis环完成)的代偿能力; 长的PLD(如2.5 s)反映的是灌注结果和血流储备; 两者相减可反映侧支血流量[18]。之前将ASL图像上类似血管迂曲走行的高信号称为动脉到达伪影, 这种现象是血液流速慢未能如期扩散到组织中而停留在血管内所致。目前认为动脉到达伪影表示侧支循环、动静脉短路的分流血管, 提示侧支循环丰富、预后较好。另外, ASL的2期灌注增高提示侧支循环代偿良好, 预后较好[18], 但高灌注应警惕出血风险, 需加行SWI序列明确有无再灌注后出血。近来, 也有学者[19]应用MRI体素内不相干运动来计算超急性期侧支血流量。
5 脑小动脉所致ICS的评估方法选择脑小动脉闭塞所导致的ICS常表现为LI, 是由高血压和脑动脉硬化等原因引起的脑深部穿支小动脉闭塞导致的局部组织的缺血性坏死(直径2~15 mm)[3]。好发部位为基底节区、丘脑及脑干。临床表现与梗死部位有关。多发LI可导致认知功能障碍、多脑区脑梗死发生[6]。目前LI的诊断主要依据CT、MRI等影像学方法及临床表现[20]。CT平扫可显示直径 > 5 mm的梗死灶, 多表现为小片状或类圆形密度减低影, 边界欠清。与CT平扫相比, 对直径 < 5 mm的梗死灶, 常规MRI检出率更高。LI有新旧之分, T2 FLAIR序列上低信号周围环绕稍高信号胶质增生可认为是陈旧性腔梗(也称为腔隙性软化灶); 新鲜病灶T2 FLAIR序列上呈稍高信号。DWI诊断新鲜LI敏感度及特异度最高, 急性期病灶因ADC降低而呈高信号, 表现为扩散受限。SWI可作为常规序列及DWI的补充, 可直观显示直径2~5 mm脑微出血病灶, 对明确梗死灶是否伴脑微出血灶及周围责任血管、评估脑出血风险预测及预后评价有重要意义。脑小动脉闭塞也可伴脑灌注不足。如前所述, MRI灌注成像、3D-ASL或CTPI均可显示脑的血流灌注信息, 从而指导临床治疗。
6 高危人群影像学检查方法动脉粥样硬化和短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack, TIA)是ICS的高危人群。明确动脉粥样硬化发生的部位、斑块是否稳定、血管狭窄程度及脑血流灌注情况是评估的关健。颅内动脉粥样硬化增加了ICS的发病风险, 是导致ICS的主要原因[2]。TIA是脑梗死的先兆事件, 早期干预TIA、改善缺血状况可降低脑血管事件的发生率[4]。目前, MRI管壁定量技术、灌注成像技术在显示AS斑块、评估TIA脑血流灌注方面具有较高的准确率。
高分辨力MRI颅内动脉血管壁成像技术可在早期亚临床阶段检测颅内动脉斑块, 对预测卒中发病有重要意义。MRI管壁成像主要基于自旋回波的多对比黑血序列, 能较好显示管腔-血液和管壁-脑膜的边界, 从而更好地显示血管壁和相关疾病[21]。高分辨力MRI具有亚毫米级的空间分辨率, 能清楚显示颅内主要动脉血管壁特征, 最终识别ICS的责任血管, 尤其对无明显管腔狭窄患者优势巨大[22]。另外, ICS患者的责任血管在MRI颅内动脉血管壁成像上一般具有斑块强化程度变化[23]、血管重构[24]、斑块特定分布等特点[25]。高分辨力MRI评估责任血管斑块的易损性、斑块强化程度、正性重构及斑块分布对预测近期卒中发生有很强的提示意义。此外, 多因素评估责任血管斑块的易损性较单因素评估有更好的稳定性及准确性[26]。
综上所述, 对ICS患者除需明确病因、分型、分期外, 急性及超急性ICS应明确IP、责任血管、侧支循环情况, 慢性ICS应明确脑灌注、脑血管状况和侧支循环情况, 高危患者应明确颈脑动脉斑块性质和脑灌注情况。选择恰当的多模态影像学组合方法检查, 对挽救IP、选择个性化治疗方案、评估并监测高危患者具有重要意义。
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