颈动脉海绵窦瘘介入治疗前后的DSA血流动力学参数评价

蔡清源，曹稳福，蔡 驰，郑屏萍，朱玲玲，陈济铭

（1.福建医科大学医学技术与工程学院影像系，福建 福州 350004；2.福建医科大学附属第一医院介入科，福建 福州 350005）

数字减影血管造影（DSA）是诊断颈动脉海绵窦瘘（Carotid cavernous fistula，CCF）的“金标准”。不但可以明确瘘口的大小、瘘血的来源及引流方向，而且还可以经导管进行栓塞治疗。随着介入放射学的发展，CCF介入栓塞治疗技术越来越成熟。本文收集2006年6月—2011年3月行栓塞治疗的CCF患者22例作为研究对象，应用Photoshop软件研究栓塞治疗前、后在颈内动脉、脑组织及上矢状窦3处感兴趣区（Region of interest，ROI）的血流动力学变化并进行半定量分析，初步探讨血流动力学参数与脑组织血流灌注之间的关系，报告如下。

1 材料与方法

1.1 临床资料

男18例，女4例，年龄28～57岁，平均39.4岁。所有患者均为一侧CCF，并有头部外伤史。临床主要表现为：颅内杂音、突眼、眼球搏动、眼球运动障碍、眼球疼痛、视乳头水肿、视网膜血管扩张等。

1.2 技术方法

采用Seldinger技术股动脉穿刺插管，常规使用5F椎动脉导管行选择性全脑血管造影，造影剂为300 mgI/mL碘海醇，用高压注射器团注，注射速率：颈动脉为5 mL/s，每次总量为7 mL；椎动脉为3 mL/s，每次总量为5 mL。以10 f/s速率采集9～12 s，充分显示动脉期、毛细血管期、静脉期的血管影像。诊断明确后，经造影导管送入携带球囊的微导管至瘘口处或海绵窦内，解脱球囊，闭塞瘘口或海绵窦，术后造影复查，了解栓塞效果及血流动力学情况，导管位置与术前一致。

1.3 DSA图像的处理与分析

1.3.1 DSA图像处理

对正位图像进行参数提取、研究，应用Windows系统截图工具对系列图像进行单张提取。按DSA采集图像时间分别测量每幅图像患侧颈内动脉 （海绵窦段）、脑组织内（大脑前、中动脉供血交界区）和上矢状窦（取正位上矢状窦轴位像）的灰度K值（图1），并测量3次取其平均值。因图像的成像速度为10 f/s，所以可以用脑循环各期所跨越的图像帧数来代表其所用时间。然后将读取的K值输入Microsoft Excel软件，获取时间-密度曲线（Time-density curve，TDC）（图2）。具体方法：应用Photoshop软件，打开DSA图像，在菜单栏中选取窗口，点击下拉菜单中导航器，选取信息，在K：区域点击跟踪实际颜色值小图标，在下拉菜单中选取灰度，用工具栏中的吸管工具，读取ROI的K值。图像纯白区K值为0%，图像纯黑区K值为100%。脑组织内ROI的选择尽量大，但是要避开大血管；颈内动脉ROI的选择尽量小，但是必须保住血管轮廓；上矢状窦ROI的选择应避开脑组织的影响。

1.3.2 参数的提取分析

①最高强化值（Peak value，PV）：脑组织时间－密度峰值，DSA参数性成像所得到的TDC的最高点，也就是其PV；②对比剂出现时间（Time of appearance，TA）：TDC上升点所对应的时间；③相对平均通过时间 （Relative mean transit time，RMTT）：ROI对比剂开始出现到TDC下降至最高强化值一半的时间；④达峰时间 （Time to peak，TP）：ROI TDC最高点对应时间减去TDC开始升高对应的时间；⑤相对脑循环时间 （Relative time of cerebral circulation，RTCC）：用上矢状窦ROI对比剂开始出现的时间减去颈内动脉ROI对比剂开始出现的时间。

1.4 数据统计与分析

各组参数应用SPSS 11.5统计软件，数据以均数±标准差（±s）表示，均采用配对t检验，P<0.05视为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CCF栓塞治疗前、后的DSA图像比较

图1 a 黑箭头示颈动脉ROI，白箭头示脑组织ROI。 图1b 灰箭头示上矢状窦ROI。 图2 Photoshop软件处理CCF DSA图像。Figure 1a. The ROIs in the carotid artery and the brain tissue were marked by the black arrow and white arrow respectively. Figure 1b. The superior sagittal sinus was marked by the gray arrow. Figure 2. The DSA imaging of CCF was processed and edited by photoshop software.

本组22例中，完全盗血3例，不完全盗血19例。完全盗血栓塞前造影不能显示患侧脑血流的动脉期、毛细血管期、静脉期及上矢状窦期血流影像，而栓塞后造影复查能清楚显示上述各期血流灌注影像（图3）。不完全盗血栓塞前造影显示患侧脑血流的动脉期、毛细血管期、静脉期及上矢状窦期的血液灌注不良影像（图4），并绘制出栓塞前患侧颈内动脉、脑组织和上矢状窦的TDC（图5）；栓塞后造影复查显示上述各期血液灌注良好影像（图6），并绘制出栓塞后患侧颈内动脉、脑组织和上矢状窦的TDC（图7）。

2.2 栓塞治疗前、后患侧脑组织ROI内各参数比较

患侧脑组织ROI内PV、TA、TP、RMTT、RTCC栓塞治疗前、后差异均有统计学意义 （t值分别为9.26、8.12、5.00、5.30、9.97，P值均<0.05）（表1）。

2.3 栓塞治疗前、后患侧颈内动脉ROI内各参数比较

患侧颈内动脉ROI内PV、TP栓塞治疗前、后差异均有统计学意义 （t值分别为4.60、3.69，P值均<0.05）；颈内动脉ROI内TA、RMTT栓塞治疗前、后差异无统计学意义 （t值分别为2.45、1.33，P值均> 0.05）（表2）。

Table 1.The parameters in the ROI in brain tissue of the affected side before and after the operation(±s)

Table 1.The parameters in the ROI in brain tissue of the affected side before and after the operation(±s)

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图3 男，28岁，右侧CCF栓塞治疗前后。图3a～3d：栓塞治疗前右颈内动脉造影显示血液通过瘘口进入右侧海绵窦，大脑前中动脉及分支、脑组织、上矢状窦无造影剂灌注。图3e～3h：栓塞治疗后造影复查，显示脑血流灌注恢复，脑循环改善。 图4 男，37岁，栓塞治疗前左侧颈内动脉造影。图4a，4b：显示血液通过海绵窦瘘口进入左侧海绵窦，经岩上窦、岩下窦、颈内静脉引流，左侧大脑前、中动脉及分支因盗血显示不清；图4c：实质期脑组织灌注不足；图4d：造影显示上矢状窦密度减低，缺乏血流灌注。Figure 3. A 28-year-old male with right CCF before and after embolization.Figure 3a～3d:Right internal carotid artery DSA images before embolization depict a right CCF resulting in opacification of right cavernous sinus with no opacification of the anterior and middle cerebral arteries and their branches,brain tissue,superior sagittal sinus.Figure 3e～3h:A subsequent follow up DSA images showed the restoration of cerebral perfusion and the improvement of cerebral circulation. Figure 4. A 37-year-old male underwent left internal carotid artery angiography before embolization.Figure 4a,4b:The left cavernous sinus was opacified due to ipsilateral CCF draining into the superior petrosal sinus,inferior petrosal sinus and internal jugular vein,with the left anterior cerebral artery,middle cerebral artery and their branches not being clearly opacified owing to“steal phenomenon”through the fistula.Figure 4c:The angiography showed the cerebral hypoperfusion in substance phase.Figure 4d:DSA showed faint opacification of the superior sagittal sinus indicating low blood flow.

图5 与图4同一患者。栓塞治疗前颈内动脉、脑组织和上矢状窦TDC。Figure 5. The same patient as Figure 4.The preoperative TDC of internal carotid artery,brain tissue and superior sagittal sinus were shown.

Table 2. The parameters in the ROI in internal carotid aetery of the affected side before and after the operation(±s)

Table 2. The parameters in the ROI in internal carotid aetery of the affected side before and after the operation(±s)

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2.4 栓塞治疗前、后上矢状窦ROI内各参数比较

上矢状窦ROI内TDC均为快速上升过程，但由于实际图像采集的局限，未能完整显示静脉窦血液循环，故缺乏PV、TP、RMTT值；TA值不存在统计学意义；RTCC配对t检验得出（1.825±0.299）s，t值为12.224，P<0.05，存在统计学意义。

图6 与图4同一患者。栓塞治疗后左侧颈内动脉造影。图6a，6b：瘘口闭塞，动脉相未见海绵窦显示，左大脑前、中动脉及分支血流充盈良好；图6c：脑组织恢复血流灌注，密度明显增加；图6d：造影显示静脉期密度增高，血流灌注改善。Figure 6. The same patient as Figure 4 for whom the left internal carotid artery angiography was done after embolization.Figure 6a, 6b:The fistula was occluded with no opacification of cavernous sinus in artery phase.Good filling of left anterior and middle cerebral arteries and their divisions were seen.Figure 6c:Perfusion was restored within brain tissue resulting in hyperdensity.Figure 6d:Increased opacification of superior sagittal sinus was revealed in venous phase owing to improved circulation.

图7 与图4同一患者。栓塞治疗后颈内动脉、脑组织和上矢状窦TDC。Figure 7.The same patient as Figure 4.The postoperative TDC of internal carotid artery,brain tissue and superior sagittal sinus were shown.

3 讨论

3.1 DSA参数性成像原理及其应用现状

近年来，介入栓塞在治疗对于外伤等原因所致的CCF方面应用较广[1-2]，但关于DSA治疗CCF的 TDC方面研究较少。由于目前国内外普遍使用的DSA设备无法进行视频密度定量分析，使DSA图像诊断的定量分析受到很大限制，目前主要以目测的方法经验性的判断来指导CCF的介入诊疗，虽然具有方便、快捷等优点，但这只是提供了大体形态上的信息，对CCF栓塞治疗前后的血液动力学缺乏定量分析，易受主观因素的影响。Photoshop图像处理软件可以读取ROI的灰度值，间接反映脑组织灌注密度或X线衰减的变化，绘制出CCF栓塞治疗前后DSA图像的TDC，进行血流动力学分析。因此，对CCF栓塞治疗前后DSA图像TDC的分析，评价CCF栓塞治疗前后脑血流灌注的变化具有重要的意义。

3.2 患侧脑组织及颈动脉ROI各参数的意义

随着经导管释放球囊栓塞瘘口技术的发展，脑血管球囊栓塞术已成为治疗CCF的主要手段，更增加了手术的安全性。对比栓塞治疗前、后DSA参数的变化，脑组织PV栓塞治疗前小于治疗后，RTCC栓塞治疗前小于治疗后，脑灌注的改善通过栓塞治疗后PV的增加、RTCC延长体现出来；脑组织TA栓塞治疗前小于治疗后，脑组织RMTT栓塞治疗前小于治疗后及颈内动脉、脑组织的TP均延长，都说明栓塞治疗后血流速度降低，此变化趋势与文献报道[3-4]的经颅多普勒血流参数的变化趋势一致。上述结果表明对于单侧CCF，球囊栓塞治疗后，DSA参数性成像技术所得到的参数的变化基本能够反映出脑灌注的改变，与其他研究方法所得到的结果有较好的一致性。

对比栓塞治疗前、后DSA参数的变化，栓塞治疗后患侧颈内动脉PV大于栓塞治疗前，表明术后颈内动脉血流灌注改善，这与上述图像反映内容一致。栓塞治疗前、后患侧颈内动脉TA无显著性差异，可能是因为颈动脉ROI采集点过于靠近瘘口位置，以致对TA并未产生太大影响。栓塞治疗前、后患侧颈内动脉造影剂RMTT无差异，可能原因：栓塞治疗后血流速度降低，且栓塞治疗后血流量肯定明显增加，可能在这两种原因同时作用下，没有在血流速度降低的同时颈动脉RMTT减慢，也没有在血流量增加的同时颈动脉RMTT增快，反而在两个因素的相互影响下，颈动脉RMTT没有较栓塞治疗前明显变化。

综上所述，DSA参数性成像技术在CCF上的应用，显示出其独特的优势，减影图像直接为血管图像，其动态图像能直接显示出脑血流从动脉期、毛细血管期到静脉期的变化，给人一种整体观。治疗前后，通过对各项参数的分析，脑组织RTCC、TP等客观指标能准确、客观的评估疗效，并为CCF的脑血流灌注及血流动力学的关系提供有价值的依据。

3.3 本研究方案的优势与不足

本课题所涉及的参数与居克举等[5]的CCF多普勒血流动力学特征有所差异，居克举等主要是对CCF患者行TCD检查，比较各血管的平均速度、脉动指数和血流频谱形态，分析其血流动力学变化。而本课题所涉及的参数主要是通过测定脑组织内各部位的灰度和时间的关系，分析其血流灌注变化。本课题相对于居克举等的研究具有直观、方便、操作性好等优点。通过术后造影复查可观察并测量到脑各部位的血流灌注情况，术者可根据TDC的变化对患者进行再栓塞或制定其他治疗方案。当然本课题尚存在很多不足，比如无法测及血流速度和频谱等，需进一步研究。虽然Photoshop图像处理软件已在医学影像学方面得到广泛应用[6-8]，但是Photoshop图像处理软件K值取值范围为0%～100%，灰阶级数较少，不能够满足临床使用，如果能够增加至1000个灰阶，效果会更好，有待于进一步的研究。

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