CT灌注成像对急性缺血性脑卒中半暗带的评估

尹 峰, 綦书抑, 朱 静, 韩 辉

尽早恢复缺血区血液供应,挽救可逆性损伤是急性脑梗死治疗的核心。目前研究认为缺血半暗带(ischemic penumbra,IP)是早期脑梗死动脉内溶栓治疗的病理学基础,在溶栓治疗过程中确认 IP区和不可逆梗死区对改善患者的预后非常重要[1],超早期溶栓治疗就是朝着这个方向努力。CTPI能反映脑缺血的范围与缺血性半暗带的大小,我们应用多层螺旋 CT脑灌注成像研究急性脑梗死患者治疗前后即脑缺血病灶再灌注前后的局部血流量的变化,并从中分析脑缺血半暗带的范围以及阈值。

1 材料与方法

1.1 临床资料 选择 2007年 5月 ～2008年12月在我院行 CTPI检查的急性缺血性脑卒中患者21例,发病时间 2.5～20h。其中男性 8例,女性 13例,年龄 41～77岁,平均年龄 63.04岁。主要临床表现为:一侧或部分患肢运动障碍;一侧肢体无力或肌张力下降,部分患者言语不清和构音不良,鼻唇沟变浅。主要体征有一侧 Babinski、Gordon、Hoffmann征(+)等。所有患者分别行 CT平扫和 CTPI检查,并于 1w后复查 CTPI。21例患者入院后分别进行了扩张脑血管、改善微循环、降纤、抗凝、神经保护等综合治疗,其中有 7例进行了溶栓治疗。

1.2 CT扫描方法 平扫检查:嘱患者仰卧位,避免移动头部,平静呼吸,用固定带较好地固定患者。采用 SIEMENSSomatom Sensation 16型螺旋 CT进行常规 CT扫描,自颅底区向上扫描至颅顶,颅底区层厚为 4.5mm,以上层厚和层距为 9mm,重建距阵为 512×512,管电压为 120k V,管电流为 200mA。

CTPI检查:根据平扫后 CT表现确定可疑的病变区或根据临床表现及病理定位体征确定扫描层面。扫描条件:80KV、300mA、层厚 6mm、矩阵 512×512、扫描野 200mm×200mm。开始扫描 4s后从患者前臂浅静脉以 4.5ml/s,总量为 50ml注入优维显300造影剂,同步扫描速度 1层/s,持续 40s,获得连续动态图像 160幅。

1.3 图像的后处理 将图像传入 SIEMENS Syngo Navigator工作站,用 perfusion CT/VA10B软件进行处理图像。获得脑血流灌注图(cerebral blood flow map,CBF图),脑血容量图(cerebral blood volume,CBV),平均通过时间(mean transit time,MTT)。在治疗前 CTPI图与复查图像上(同一扫描层面)分别勾画出脑血流异常灌注区,将两区域不重叠的部分,即有脑血流灌注异常而最终存活的区域确定为缺血半暗带区,重叠的部分即为最终梗死区。分别在梗死区、半暗带区、周围正常区(对照区)各取 5个双侧对称性感兴趣区(region of interest,ROI),记录每个 ROI的相对脑血流量 rCBF(rCBF=病侧/健侧);相对脑血容量 rCBV(rCBV=病侧 /健侧)。

2 结 果

2.1 CT灌注脑血流功能图的表现 所有患者的灌注 CT图像皆有明确的异常灌注区,其中 14例有较明显的半暗带区(发病时间 ＜9h)。病灶中梗死区 CBF下降,CBV下降,MTT明显延长;半暗带区CBF下降,CBV下降或正常,MTT明显延长(见图1)。

2.2 CT灌注脑血流功能图对缺血半暗带的评估 在治疗前灌注图与复查图像上分别勾画出脑血流异常灌注区,将两区域不重叠的部分即有脑血流异常而最终存活的区域确定为缺血半暗带区,重叠的部分即为最终梗死区(见图2)。对比治疗前后两次 CT灌注图像可见梗死区 rCBF、rCBV无变化(P＞0.05),与健侧相比,相对血流量及相对血容量极低,治疗后的最终梗死灶几乎无血流灌注;而半暗带区治疗前后 rCBF明显改善(P＜0.05),rCBV变化不明显(P＞0.05),半暗带区 rCBF的可信区间为0.425～0.582(见表1、表2)。

表1 患者治疗前后的rCBF的比较±s)

表1 患者治疗前后的rCBF的比较±s)

注:α=0.05

梗死区半暗带区对照区0.037±0.0210.467±0.0240.963±0.0980.013±0.0060.952±0.0170.987±0.035 P＞0.05 P＜0.05 P＞0.05

表2 患者治疗前后的rCBV的比较±s)

表2 患者治疗前后的rCBV的比较±s)

注:α=0.05

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3 讨 论

Hakim[2]从临床干预治疗方面将缺血半暗带定义为“基本上可逆”的缺血组织,挽救可逆性损伤是脑缺血治疗的核心,而确定半暗带则成为关键。虽然美国国立卫生研究院(NIH)的结果提示 t-PA治疗时间应在 3h内,而其它溶栓治疗研究提示应在6h内。对于急性脑缺血性卒中的治疗虽然有指导的治疗时间窗,但却没有明确的关于缺血半暗带的判定的指导。

对于半暗带的判定,近年来国内外许多学者都做了大量的研究,作为动力学半暗带概念的一个重要的推论是:在进展为完全梗死前的任何一个时间点,使动脉重新开放,都应该能挽救现存的半暗带。动物实验表明局部血流值为 5ml/100g·min-1时,神经细胞可持续存活 30min,而当血流增至 10ml/100g·min-1,其存活时间可延长 2倍。Heiss[3]等认为,半暗带的存在时间具有种属特异性,且与缺血的严重程度有关,猫比猴更接近于人,可达 16h,甚至长达 48h。Hoffner等[4]在颈动脉内膜切除术中,患者CBF低于 16～18ml/100g·min-1时脑电波变得低平。Thijs等[5]认为,仅根据灌注减低区的大小而不考虑灌注减低的程度可能出现误导,因缺血范围较大而程度较低时,可能仅有小范围的组织会发生梗死。以上研究可以说明半暗带的判定仅看缺血时间和范围是片面的,还应该与血流灌注减少的程度相关,即使缺血时间 ＞6h,但可能会由于缺血程度较轻,细胞未达到膜衰阈竭域值,如果及时改善血流灌注,神经细胞仍有恢复正常的可能。

急性脑缺血性卒中的治疗时间窗应依据患者个体情况而定,判断 IP理想的根据是由从病理组织学改变及病理生理学变化来判断,但很难应用于实际工作中,影像学技术如能提供 IP存在的证据,那么溶栓治疗将不会拘泥于古板的治疗时间窗,就能够有效的减少梗死面积,这有着重大的临床意义。CT灌注成像的理论基础来源于核医学的放射性示踪剂稀释原理和中心容积理论,能够追踪注射到肘静脉后到达脑组织的对比剂的流入和流出情况,对于急性缺血性脑卒中具有很高的应用价值[6,7]。本实验中可见所有患者的 CTPI图像都有异常灌注区,病灶中梗死区 CBF下降、CBV下降、MTT明显延长,半暗带区 CBF下降、CBV下降或正常、MTT明显延长。CTPI对急性脑梗死有着很高的敏感性,而对于各种灌注成像参数,许多学者认为 CBF具有较高的敏感性[8],所以本文也是重点关注 rCBF的变化。

Konig[9]等研究发现,CBF比值 ＜0.20提示不可逆性损伤,CBF比值为 0.20～0.35,则提示可逆性损伤,可进行溶栓治疗。Konig等[9]从纤溶组非梗死区获得的灌注最低值 rCBF=0.29。在本研究中,14例患者治疗前后的 CTPI中存在半暗带,其中有 3例 ＞6h,表明 CTPI不仅局限于应用在脑梗死超急性期,对于那些发病时间 ＞6h的患者也有着重大的意义。研究中患者治疗前半暗带区 rCBF的均数为 0.467±0.024,95%可信区间为 0.425～0.582,比国外学者的数值略偏大,这可能与样本数不同,且由于实际操作的困难,未能对患者缺血区进行连续动态监测,因此对于半暗带临界值判定有所不同。

图1 急性缺血性脑卒中 CTPI图

图2 急性缺血性脑卒中治疗前后 CBF图白色勾勒区为缺血区,可见治疗前后有不匹配区即为半暗带区

CT灌注成像相对于 PET检查来说快速简便、图像空间分辨率较高,而且还适用于体内植有金属或需急救措施而不能行核磁共振检查的危重患者,因此 CT灌注成像具有重要的临床价值、良好的发展前景。近年来,由常规 CT、CTPI、CT血管造影原始图三者结合的一站式多模式 CT的研究兴起,但其中动物实验研究居多,期待临床大样本的调查研究,为临床医师提供半暗带存在的影像学证据。即使缺血时间超出了传统时间窗(6h),只要其 rCBF证明其有挽救价值,就仍可进行溶栓治疗,这对于挽救患者生命、提高患者的生存质量有着十分重大的意义。

[1] Provenzale JM,Jahan R,Naidich TP,et al.Assessment of the patient with hyperacute stroke:imaging and therapy[J].Radiology,2003,229(2):347-359.

[2] Hakim AM.Ischemic penumbra:the therapeutic window[J].Neurology,1998,51(suppl 3):544-546.

[3] Heiss WD.Ischemic penumbra:evidence from function imaging in man[J].Cereb Blood Flow Metab,2000,20(9):1276-1293.

[4] Hoffner EG,Case I,Jain R,et al.Cerebral perfusion CT:technique and clinical applications[J].Radiology,2004,231:632-644.

[5] Thijs VN,Adami A,Neumann-Haefelin T,et al.Relationship between severity of MR perfusion deficit and DWI lesion evolution[J].Neurology,2001,57:1205-1211.

[6] Koenig M,Klotz E,Ldka B,et al.Perfusion CT of the brain:diagnositc approach for early detection ischemic stroke[J].Radiology,1998,209(1):85-93.

[7] 李永秋,刘 娜,李瑜霞.CT灌注成像视觉评估在急性大脑中动脉脑梗死溶栓治疗中的指导作用[J].中风与神经疾病杂志,2007,24(6):694-696.

[8] Kloska SP,Nabavi DG,Gaus C,et al.Acute stroke assessment with CT:do we need multimodal evaluation[J].Radiology,2004,233:79-86.

[9] Konig M.Brain perfusion CTin acute stroke:current status[J].Eur J Radiol,2003,45(Suppl 1):11-22.