脑血流储备研究现状及展望

周立春，刘明勇

(首都医科大学附属北京朝阳医院京西院区，北京100043)

脑血流储备(CVR)又称脑血管储备、脑血液动力学储备、脑灌注储备、脑循环储备、脑血管反应性等，是指在生理或病理刺激作用下，脑血管通过扩张来增加脑血流量的能力。在实际操作中常采用外源性扩血管刺激来评价脑血流量的最大增加能力。对于一般的临床医生来说这是一个比较陌生的名词，但是这个反映大脑功能的参数具有十分重要的实际应用意义，我们希望有更多的临床医生了解这个参数，并且应用在自己的临床和科研工作中去。

1 CVR的相关概念

说到CVR，就不得不说说脑储备能力这个更大概念。脑储备能力指的是大脑对抗缺血缺氧损害的能力。反映脑储备能力的指标有5个:脑结构储备、CVR、脑功能储备、脑化学储备和脑代谢储备［1］。①脑结构储备:通过脑血管侧支循环的开放发挥的代偿能力，侧支循环按照级别开放。首先开放一级侧支循环，也就是前交通动脉和后交通动脉。其次开放二级侧支循环，也就是通过眼动脉和软脑膜侧支动脉与颅内动脉沟通，使颅外的血流供应颅内。最后开放三级侧支循环，也就是新生血管的产生。②CVR:指大脑通过血管最大程度扩张来增加脑血流量的能力。一般来讲，通过脑血管最大程度扩张可以增加脑血流30%～75%。③脑功能储备:当灌注压在一定范围内(60～160mmHg)波动时，脑血管通过扩张或者收缩来维持脑血流量恒定不变，这种现象叫Bayliss效应，这种能力叫脑自动调节能力，也可以叫做脑功能储备。临床通过改变血压的方式，观察脑血流量的稳定性，以此反应脑自动调节的能力。这种能力在防御脑灌注不足所致的脑组织缺氧和高血压所致的过度灌注性脑水肿方面均起到重要的作用。④脑化学储备:在反复缺血的时候，局部产生一系列抗缺血、缺氧的化学物质，提高脑组织的抗缺血缺氧的能力。这个过程也称为缺血预适应，或者缺血耐受。⑤脑代谢储备:指的是在血液供应不足的紧急状态下，脑组织通过增加葡萄糖摄取率和氧摄取率，来保持自己正常的功能。

2 CVR的临床应用价值

CVR的临床应用价值主要体现在以下几个方面:①预测脑梗死的发生，尤其对于存在颅内动脉狭窄或者闭塞的高危患者意义更大。②在发病间歇期诊断短暂性脑缺血(TIA)发作，对于血流动力学性TIA意义更大。③术前评估颈动脉内膜剥脱术及脑动脉支架植入术手术适应证，使其手术适应证的确定上升到病理生理学高度，而不再单纯依赖于血管狭窄率，这样更符合临床实际［2］。④预测颈动脉内膜剥脱术及脑动脉支架植入术术后高灌注综合征的发生。⑤评价常染色体显性遗传性脑动脉病患者脑血管的功能。该病累及脑内小动脉，可以造成CVR功能受损。⑥评价阿尔茨海默病的脑血管功能。由于慢性缺血也是阿尔茨海默病的发病机制之一，所以可以观察到该病患者CVR功能受损。⑦评价糖尿病患者的脑血管功能。由于高血糖主要损害微小动脉，所以糖尿病患者可以出现CVR功能受损。⑧评价脑血管病药物的疗效，有报道他汀类药物和尤瑞克林可以提高患者的CVR［3，4］。药物或者其他治疗措施(比如缺血预适应)干预后CVR的改善是今后的一个研究方向。

3 CVR的测定方法选择

临床上通过多种影像学检查结合血管扩张激发试验，即给予乙酰唑胺(ACZ)或升高动脉CO2浓度后的灌注参数与基础状态的初始灌注参数之间的变化来检测CVR功能。正常情况下，激发试验后脑血流量(CBF)明显升高。如果CBF反应减弱或消失，则提示CVR功能受损。

3.1 常用的测定CVR设备 ①正电子发射计算机体层摄影术(PET):为临床测定CBF和CVR的金标准，但设备复杂，价格昂贵，有放射性且普及率低。②单光子发射计算机体层摄影(SPECT):操作相对简单，但只能获得半定量参数，且可比性差。③氙CT:设备普及，价格相对低廉，简单、快速、无创，可定量评价，分辨率高，但对运动伪影敏感且氙的吸收对严重肺部疾病患者有害，辐射量也较大。④CT灌注成像:其基本原理是中心容积定理，CBF=脑血容量(CBV)/平均通过时间(MTT)。⑤MRI:无创，成像方法较多，可获得大量的不同信息，但设备较贵，普及性较差，检查时间长，很多患者无法耐受，分辨率也不够理想。⑥经颅多普勒超声检查(TCD):当给予外源性扩血管刺激时，颅内大动脉如大脑中动脉的直径改变不明显，主要是小动脉和毛细血管扩张。这样大脑中动脉横截面积基本恒定不变，就可以用大脑中动脉血流速度的改变来间接反映脑灌注量的改变。用TCD测定CVR时经常会遇到颞窗不良的情况，静脉注射象利显声这样的超声增强剂可以增强TCD的信号，使颞窗不良的患者也可得以进行TCD检查。Dahl等［5］报告，TCD测得的血流速度改变与SPECT测得的血流量变化相关良好。但也有不同意见，Pindzola等比较了TCD和氙CT在测定CVR方面的差异，他们发现当与氙CT相比时，TCD测定CVR的敏感度是33%，特异度为90.6%，阳性结果的预测价值是54.5%，阴性结果的预测价值是80%。他们得出结论说在测定CVR上TCD的敏感性要远远低于氙CT。其原因可能是，有些患者虽然大脑中动脉存在狭窄，但由于他们的大脑中动脉支配区的血流一部分来自侧支循环，这样在TCD测定中测得的大脑中动脉血流变化并不能反映侧支循环供血的情况，测得的CVR衰竭结果会出现假阳性的情况，把正常CVR的患者归入CVR衰竭患者组群中。作者提醒当用TCD来评价CVR时应考虑到TCD测定值与氙CT测定值之间的不一致性。鉴于TCD的无创和易操作性，估计今后有比较大应用价值［6，7］。⑦其他:包括激光多普勒，经颅超声谐波灌注成像和近红外线频谱分析等，实际应用不多。

3.2 常用的激发试验 ①CO2试验:目前CO2是较为广泛采用的刺激脑血管扩张的方法。吸入CO2诱发的高碳酸血症能够扩张脑血管，进而增加CBF。CVR下降患者静息时其脑血管已经扩张，当吸入CO2时其CBF仅能轻度的增加，可以用有关检测手段检测到。浓度6% ～8%的CO2的扩血管作用更强一些，但是需要检测呼吸末二氧化碳分压(PETCO2)，不易在临床上推广。目前最常使用5%CO2和95%O2的混和气体，采用该混合气体可以使不同的健康志愿者呼气末CO2浓度都近似增加1%。这样就可以免除PETCO2的测定，不同人的脑血管储备可以定量的表示为呼吸末CO2浓度升高1%时脑血流量增加的百分数，可以进行相互比较［8］。②屏气试验:屏气后体内CO2潴留导致人为的高碳酸血症，可达到和吸入CO2类似的脑血管扩张。改善实验简单，无需药物，快速，无创，受试者耐受良好。但是需受试者良好的配合，不能用于呼吸功能不全的患者。不同患者屏气后其PaCO2可能以不同的速度升高，这样可能会造成误差。目前由于定量性较差而采用较少。③ACZ试验:由于比CO2试验更安全、更易于操作，ACZ试验测定CVR得到了广泛的应用。国外许多单位已形成常规，称之Diamox试验或ACZ试验。Maren 1977年报道在人体试验中静脉注射10 mg/kg的ACZ即可完全抑制碳酸酐酶的作用。但国外习惯上采用了较大的剂量，一般用1.0 g(14.3 mg/kg，1.0 g/70 kg)其CVR在30%～75%。其正常值变异较大可能与各位作者试验使用的仪器设备及激发试验不同有关。近来也有一些研究采用较低剂量的ACZ(500mg)，发现也可获得满意的CVR测定结果。与吸入CO2比较，静脉注射ACZ扩血管作用更强，因此更适于检测出那些CVR已经衰竭的患者。由于国内针剂无供应，所以有使用口服制剂的报道，但不同人的吸收率不一定一致，口服制剂显然不如针剂的定量性好。④其他:还有采用腺苷试验和握拳试验作为脑血管扩张的刺激试验的报道，临床应用较少。

4 应用展望

CVR是大脑的一项生理机能，有助于对抗外来的缺血刺激，帮助大脑度过危机。CVR的测定方法没有很好的得到规范，鉴于我国的国情，在以后的研究中TCD或者灌注CT联合CO2吸入值得进一步推广。TCD可作为首选方法，广泛适用于常见的研究项目。灌注CT可选择性地应用于定量性要求比较高的研究项目。有脑血管病家族史或者有脑梗死危险因素的患者应力争进行CVR测定(可采用比较简单的TCD法);颈动脉内膜剥脱手术和脑动脉支架植入术术前应当常规进行灌注CT CVR测定。大力提倡药物或者其他干预治疗提高CVR的研究。

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［4］林兴建，过燕萍，徐俊，等.尤瑞克林治疗短暂性脑缺血发作的疗效观察［J］.山东医药，2009，49(1):85－86.

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［6］Pindzola RR，Balzer JR，Nemoto EM，etal.Cerebrovascular reserve in patients with carotid occlusive disease assessed by stable xenonenhanced ct cerebral blood flow and transcranial Doppler［J］.Stroke，2001，32(8):1811－1817.

［7］高庆春.经颅多普勒超声在脑血管储备功能评价中的应用［J］.中国卒中杂志，2008，3(1):39－44.

［8］刘明勇，周立春，王拥军，等.灌注CT联合CO2吸入测定症状性大脑中动脉缺血患者脑血管储备［J］.中华医学杂志，2008，88(3):171－173.