腦供血側支循環的影像學評估

李乾露，楊德雨，劉波，李志偉

改善和恢復缺血部位的血液灌注是治療缺血性腦血管病的關鍵。但是由于存在側支循環，阻塞動脈的供血區仍然會有血液供應，并且決定了缺血半暗帶的范圍。如果腦缺血后可以迅速促進缺血區側支循環的建立，加速缺血區的血流恢復，這將對減少神經功能缺損、改善預后意義重大[1]。因此，最新觀點認為：開啟側支循環是改善腦血流灌注的新途徑?，F對系統的影像學評估做一綜述。

1 腦側支循環的結構

腦側支循環是指顱內、顱外潛在或新生的吻合血管，當腦的供血動脈發生嚴重狹窄或閉塞的時候，這些吻合血管可以發揮代償作用[2]。主要包括腦底動脈環（Willis環）、小血管吻合及新生血管。

1.1 腦底動脈環（Willis環） Willis環主要由雙側大腦前動脈和雙側頸內動脈、雙側大腦后動脈、前交通動脈和雙側后交通動脈構成[3]，當某一供血動脈狹窄或閉塞，大腦動脈環可在一定程度上使血液重分配，以維持腦部血液供應，對突發梗死后缺血區域血液供應情況起著決定性的作用，尤其對調節雙側大腦半球的血流供應起著重要作用[3]。但Willis環完整者約占50%，變異較多，其中最常見的變異血管是后交通動脈[4]，表現為胚胎型大腦后動脈，發生率為25%～32%[5]，不能完成前、后循環間的良好代償作用[6]。

1.2 小血管吻合 腦部動脈也通過許多血管分支及吻合建立側支網絡，在腦血供發生障礙時也起到一定的調節作用。最重要的為腦皮質供血的軟腦膜吻合血管，主要有：大腦前動脈與大腦中動脈前分支、大腦后動脈與大腦中動脈下后支的吻合，小腦后下動脈與腦膜中動脈之間的吻合等。研究表明，軟腦膜的血管吻合主要代償大腦中動脈前部分支和中部分支供血區，而對基底核區代償相對較差[7]。軟腦膜的側支吻合充分建立的卒中患者，進展性卒中的發生率較小，梗死體積也較小，預后也較好[8-9]。

1.3 新生血管 新生血管包括動脈生長和血管發生。前者是指血管平滑肌細胞增殖使原有的側支小血管內腔擴大，使缺血部位供血增加[2，10]。后者是指核心部位的毛細血管增殖、遷移和形成管腔。當腦部供血動脈狹窄程度嚴重時，產生大量血管內皮生長因子，促進動脈的生長和新生血管生成，進而促進側支循環網絡的構建。

2 腦側支循環的影像學評估方法

腦側支吻合網絡對缺血性腦血管病患者的臨床治療結局起著重要的預測作用，影響治療策略的制訂，應該竭力對患者進行全面系統的腦側支循環評估。雖然近年來，影像學評估技術不斷的增加，但是仍然缺乏評估的專用技術，僅可從現有技術中選擇相對合適的技術從不同層面了解缺血性腦血管病患者的側支循環情況。這些影像學技術包括全腦數字減影血管造影術（digital subtraction angiography，DSA）、經顱多普勒超聲（transcranial Doppler，TCD）、計算機斷層掃描血管造影（computed tomography angiography，CTA）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）。

2.1 數字減影血管造影術 目前DSA仍是國際上大多臨床試驗研究判斷腦側支血管完整性的金標準[11-12]，通過對注入造影劑前后兩次圖像進行減影處理，最后得到清晰的血管成像[13]，可反映側支代償的來源、代償血流的方向和速度、側支代償的覆蓋范圍等，更重要的是DSA可以評估腦側支循環的三個主要路徑：Willis環、小血管吻合、新生血管。但國內外現已報道的研究中，腦側支循環評估方法的標準各不相同。有研究者認為，大腦中動脈M2段的幾個退化分支充盈好則提示腦側支血供較好，充盈不佳則提示腦側支循環相對較差[14]。而Higashida等[15]推薦在未來的臨床試驗中用5分制量表評價腦側支血流的情況，即：0級為無側支血流流向缺血部位，1級為慢速且不足的側支血流流向缺血部位邊緣，2級為快速的側支血流流向缺血部位邊緣但僅有部分到達缺血區，3級為缺血區有慢速但完全的造影血流，4級為快速且完全的側支血流到達全部缺血區域的血管床，此文得到美國介入協會、介入放射協會和神經放射治療學支持認可，但對于快速、慢速側支血流填充需統一標準予以界定。最近一項研究通過應用區域血管的造影評分系統對經造影確診的急性大腦中動脈閉塞者進行梗死區域預測，該研究納入44例大腦中動脈閉塞且均有臨床癥狀的患者，其中梗死部位存在完全側支循環的患者11例，存在部分側支循環的患者11例，無側支循環的20例，隨機選擇其中29例患者予以溶栓治療，13例不予溶栓治療，將區域血管造影評分與7～10 d的隨訪CT結果和7～90 d美國國立衛生研究院卒中量表（National Institutes Health of Stroke Scale，NIHSS）評分比較，比較結果發現，血管造影側支循環評分能較準確地預測缺血性卒中，側支造影等級與7～10 d的CT所見梗死體積、7～90 d的臨床預后密切相關，區域側支血流的血管造影評分能夠較準確地預測梗死的部位和程度，證實了側支血流的存在能減小腦梗死的體積，改善預后[16]，但仍需更多的試驗證實這一研究的可行性與有效性。然而，DSA是有創檢查，費用也較高，在急性缺血性卒中患者中未被普遍應用，而且注射對比劑的壓力和劑量的差異可影響遠端血管的顯示。

2.2 經顱多普勒超聲 TCD最重要和最基本的價值是通過檢測顱底動脈血流的方向、血流的速度、頻譜的形態等較為準確地反映腦動脈血管的狹窄程度和腦側支吻合血管的情況。TCD對于評估不同動脈側支循環建立的標準如下：前交通動脈（anterior communicating artery，ACoA）側支通路開放：病變同側A1段血流方向逆轉（朝向探頭）；病變對側A1段血流方向不變，血流速度明顯增加；壓迫對側頸總動脈，病變側A1段和大腦中動脈（middle cerebral artery，MCA）主干（M1段）血流信號明顯減低。后交通動脈（posterior communicating artery，PCoA）側支通路開放：病變側P1段血流速度增加＞20%，基底動脈（basilar artery，BA）平均流速＞70 cm/s；壓迫對側頸總動脈時P1段和BA流速增加更顯著。眼動脈（ophthalmic artery，OA）側支通路開放：病變側眼動脈血流方向逆轉（背離探頭），血流阻力減低（搏動指數≤1.0）。軟腦膜吻合側支通路開放：病變側A1段或大腦后動脈（posterior cerebral artery，PCA）血流速度增快（高于對側35%以上），血流方向無改變[17]。對于頸內動脈（internal carotid artery，ICA）狹窄或閉塞者側支網絡的評估是一種相對可靠的評估工具，其對前交通動脈的評估特異性和敏感性高于后交通動脈[18]。在評估眼動脈的側支吻合網絡時也具有重要價值[19]。李軼等[20]通過利用TCD檢測49例經DSA確診的單側大腦中動脈狹窄患者，計算由TCD監測得到的雙側大腦后動脈收縮期的峰值流速比值及患側大腦前動脈與健側大腦中動脈的比值，觀察分析以上指標與腦側支網絡構建的關系。結果表明TCD所提供的證據能夠反映大腦中動脈發生病變時側支吻合的情況，但不完全。另一項研究選擇了80例經磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）確診的一側頸內動脈閉塞的老年患者，應用TCD技術對眼動脈和Willis環的側支通路進行檢測，TCD結果顯示93%前交通動脈側支開放，51%后交通動脈側支開放，25%眼動脈側支開放，證實了TCD有助于了解頸內動脈閉塞的老年患者的側支吻合血管的代償力[21]。但是，目前尚沒有較好地利用TCD技術完成對側支血管網絡的評估，故應加強對TCD應用的研究，提高應用TCD檢測與分析的技能、充分地發揮其基本作用。經顱彩色雙功能超聲（transcranial colorcoded duplex sonography，TCCD）是一種比較新式的無創性的能夠顯示顱內血管結構實時情況和大腦實質的技術；它能夠顯示靜脈的結構和小動脈的分支，因此與傳統的TCD比較，在觀察血管的結構方面顯得更加準確[22]。對比增強TCCD可增加檢查的敏感性。由于以上檢查具有便捷、無創、廉價等特點，因此可以用于基層醫院初步診斷或人群篩查。但不足之處在于超聲束易穿透不充分及檢查結果受操作者的主觀影響。

2.3 計算機斷層掃描血管造影 CTA是非介入性的血管成像技術，經靜脈注入造影劑，血管中造影劑充盈受損高峰時利用螺旋CT行連續性掃描，計算機處理所得圖像重現血管主體，從不同角度顯示血管結構，可以較準確地評價血管狹窄的程度和側支循環的情況。對Willis環的變異評估方面有較高的準確性（特異性和敏感性都＞90%），但對于發育不良的結構描述上有一定的局限性（敏感性為52.6%，特異性為98.2%）[6]。有研究者分析了用MRI隨訪113例經灌注CT和CTA檢測提示有腦缺血的患者，其中最后診斷為缺血性卒中的有55例，比較灌注CT和CTA在急性缺血性卒中時的不同作用。研究結果顯示，CTA在明確梗死部位方面最準確，灌注CT能對梗死部位的體積做出準確的預測。該研究還表明，灌注CT用于評估可逆的腦組織和梗死的核心部位較好，CTA峰值高信號是量化評估側支循環最好的影像學技術[23]。軟腦膜的側支循環情況對急性缺血性卒中的預后非常重要[24]。有研究者回顧性分析了139例行CTA檢查后確診的大腦中動脈M1段閉塞的缺血性卒中患者，用腦膜區域評分評估軟腦膜的側支循環情況，評分越高者血管內治療效果較好，說明腦膜區域評分所得的參數對急性缺血性卒中者預后的預測有價值[25]。

2.4 磁共振成像 MRI主要通過MRA和MRI液體衰減反轉恢復序列（fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR）的作用預定義側支循環并評估卒中的預后。MRI-FLAIR上呈現的高信號血管征（hyperintense vessel sign，HVS）可能為缺血性卒中后側支循環形成[26]。腦血管閉塞后代償性回流的軟腦膜側支是FLAIR血管高信號征形成的病理生理基礎[27]，故FLAIR血管高信號征可用來評估缺血性卒中患者的側支循環。一項選擇52例經MRI確診為大腦中動脈閉塞且未經溶栓治療的患者，觀察其在預治療期間缺血損傷的體積、灌注損傷的體積和血管閉塞的情況，NIHSS評分作為臨床嚴重性的評估標準。結果顯示：在FLAIR中血管的遠端高信號非常明顯的為46%，高信號較明顯的為27%，沒有高信號的為27%，血管的遠端顯示高信號的患者初始缺血性損傷體積、24 h的缺血性損傷體積和亞急性的缺血性損傷體積比沒有高信號的患者小，所對應灌注血流量多的患者梗死灶的最終面積比沒有高信號的患者小，在FLAIR中血管遠端有顯著高信號者經溶栓治療后的2 h再通率為48%，24 h再通率為74%，NIHSS評分比沒有顯著高信號的患者小[12]。雖然MRI-FLAIR能夠間接顯示側支的血供情況，但是所提供的信息有限。MRA可利用標志物的方式——血液中的質子泵，讓周圍的組織與血管形成鮮明的對比，不需要造影劑，在計算機的處理下顯現血管的形態，是探測Willis環解剖結構敏感性較高的技術，但是基于MRA的成像原理，信號的變化較復雜，容易產生偽影，MRA可能不能真實地反映側支循環的情況[6]。血管編碼的動脈自旋標記磁共振成像（vessel-encoded arterial spin 1abeling，VE-ASL）技術將區域灌注情況同解剖結構聯系起來，通過一種內生示蹤物標記供血血管內的動脈水質子，可以選擇性地顯示主要血管供血區域灌注情況，包括側支循環血管供血區，在時間和空間分辨率上均優于目前所有其他無創性檢查技術[11，28-29]。Chng等的一項DSA和MRA-ASL對照研究[11]，入選18例合并有顱內外血管狹窄的缺血性卒中患者，所有患者均完成DSA和MRA-ASL檢查，結果顯示兩種評估方法在顯示側支血管方面一致性很好，DSA和ASL在血管的評估上準確率分別是98%和89%，ASL對側支情況的評估方面所得到的影像學信息與DSA相當，而且可以在常規行MRI檢查時運用，所以MRA-ASL技術或許可以運用于不能行DSA檢查的患者評估側支供血情況，但仍需進一步的研究證實。MRA存在有一定局限性：對腦膜淺表血管、眼動脈、脈絡膜的前動脈等小動脈顯示不佳，對血流速度不敏感。由于血管的角度、血管的走行、血流的緩慢及不規則問題，有時結果會表現假陽性或者假陰性。

DSA是目前評估側支循環的金標準，可以準確判斷血管的狹窄部位和梗死范圍，清晰顯示側支血管的分布和所代償的供血區域，但由于是有創的檢查，限制了一部分患者的臨床應用。相對于DSA，TCD能測量側支循環的血流速度、確定血流方向等，其無創、經濟、簡便等優點使之成為臨床上用于初步評價側支血供的方法。CTA也是無創性的評估技術，能顯示腦血管的三維結構，可從任何角度對顱內血管行動態觀察，利于顯示解剖結構和病變的細微之處，并且可以同時顯示椎基底動脈系統Willis環和頸動脈系統，因其速度快、穩定性較好等優點，可用于評估急性發病的卒中患者的側支情況，但同樣需要注入造影劑，且低時間分辨率會導致其對側支供血情況做出過高的評估。MRA無需注射造影劑，可以顯示成像范圍內全部主要的血管及其分支，但對軟腦膜的側支血供方面評估能力較低，可借助MRAASL這一新技術彌補此缺陷，也許以后有望取代DSA等有創方法對側支血供進行全面的評估。目前，針對各種檢查技術的優劣及檢查的時機與腦側支吻合血管情況的關系，仍然缺乏大規模的對照試驗研究。

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【點睛】

本文較全面地介紹腦側支循環的影像學評估方法，有助于選擇合理評估方式，以制訂最佳方案發揮側支循環在改善和恢復缺血區腦血流灌注的作用。