大脑中动脉狭窄患者脑血流灌注与脑血流储备的相关性研究

谭 颖 徐忠宝 李继梅 高凤玲 何 青 张婷婷

近年来关于脑血管病发病机制的病理生理研究已成为热点。CVR即在生理或病理刺激作用下脑血管通过小动脉和毛细血管的代偿性扩张或收缩（Bayliss效应）维持脑血流正常稳定的能力［1］。目前评价CVR的影像学方法有PET，SPECT，Xe－CT，CTP，MRI和TCD。评价CVR常需要用到激发试验，常用的有乙酰唑胺（口服、静注），CO2吸入和屏气试验［2，3］。其原理都是通过扩张血管，对比检测干预前后CV（Cerebral Velocity，脑血流速度）的改变程度。TCD较CT，SPECT等检查手段而言，有着简便、易操作、可以重复检查等优点。本试验旨在通过激发试验获得CVR来发现脑血管功能变化，探索血管反应性和脑血流灌注的相关性，从而寻找一种经济简便的方法来预测筛查脑卒中的高危人群。

1 资料与方法

1.1 纳入标准 收集2009年10月～2010年6月北京友谊医院神经内科住院患者入组，均完成头颅CTA，CTP及CO2吸入试验。排除条件：超过85岁、双侧颞窗超声通透窗口不良、不能耐受吸入试验、不签署知情同意书。最后符合条件者31人，其中男19例，占患者总比例61.3%，女12例，占38.7%。年龄在35～85岁，平均年龄为（62.00±9.31）岁。按大脑中动脉狭窄合并灌注下降分为患者组（共15例），未出现大脑中动脉狭窄以及灌注下降为对照组（共16例）。按头颅CTA＋CTP筛选大脑中动脉狭窄合并灌注下降的人群。头颅CTA提示大脑中动脉直径减少超过50%，作为本试验判断大脑中动脉狭窄的标准［4］。头CTP中有一项较健侧改变20%（其中CBF，CBV较对侧下降20%以上，MTT较对侧上升20%以上）为灌注下降作为灌注下降的标准［5］。每例患者至少在发病后2周内完成CO2吸入试验，且完成TCD和CTA＋CTP的时间间隔不超过48 h。

1.2 仪器设备及相关器材 TCD机器为 Multi dop×2 TCD型（德国DWI型），2MHz超声监测探头2个（德国DWI型），4MHz超声检测探头2个（德国DWI型），TCD 8.27版监测软件（德国DWI型），5%CO2和95%O2混合气体储气钢瓶1只，5%CO2和95%O2混合气体40Ml，简易呼吸面罩1个（北京），GE 64排CT扫描仪，Perfusion软件包（GE公司）。

1.3 灌注指标 北京友谊医院放射科使用GE公司的Perfusion软件包计算CTP，使其生成对指定类型分析的定量函数图。选取感兴趣区（ROI，≥5个），由有经验的放射科医师记录灌注下降区的MTT、CBF、CBV数值。

1.4 CO2吸入试验 由熟练操作的TCD医师操作，将2个2MHz探头固定于颞窗，取大脑中动脉为监测血管，取样深度50～60 mm；将面罩置于患者面部，嘱患者用嘴呼吸，流量为7 L／min，并开始计时，使均匀吸入混合气体达2 min；记录两组在平静状态下、吸入混合后1 min、吸入后2 min的CV及PI（Pulse Index，搏动指数），取前后CV的最大变化率作为血管反应性指标。

1.5 统计学处理 使用SPSS 18.0软件包，血管反应性用%表示，计量资料以均数±标准差（±s）表示。两组数据比较采用独立样本t检验，相关度用线性相关分析。显著性差异水准取P＝0.05。

2 结 果

2.1 平静状态下患者组的PI为0.59±0.23，对照组为0.63±0.07，两组不存在显著差异（P＝0.48）。患者组的灌注参数CBF，CBV，MTT与对照组之间均有显著差异（P＝0.001，P＝0.0034，P＝0.004），平静状态下患者组的CV明显高于对照组（P＝0.001）。

2.2 吸入CO2前后两组的CV均有明显变化（图1）。患者组的 CVR为（9.73±7.54）%，明显低于对照组 CVR（33.97±17.59）%，两组有显著差异（P＝0.0000）（表1）。

图1 两组吸入CO2前后的CV变化

表1 两组吸入CO2前后的CV以及CVR值

2.3 患者组的CBF与CVR的相关系数r为0.747，其r在0.01水平上呈显著正相关，而灌注损伤组的 MTT与CVR的r为－0.538，其r在0.05水平上呈显著负相关。灌注损伤组的CBV与CVR的r为0.428其无显著相关性（表2）。

表2 CVR与灌注CT各参数的相关性

3 讨 论

人脑通过四种机制发挥调节作用：（1）脑结构储备；（2）脑代谢储备；（3）脑血流储备；（4）脑功能储备。血流储备能力下降提示血管最大扩张能力丧失、自动调节功能衰竭，一定程度上意味着脑卒中风险增加。对慢性缺血性脑血管病的患者而言，评估CVR宜选用灌注CT成像。但由于需要静脉注射对比剂，许多患者因为顾虑过敏、肾损伤等导致临床应用有限［6］。

当大脑中动脉发生狭窄时，狭窄远端脑组织会发生灌注不足的情况，通过TCD研究发现狭窄处的血流速度增快，狭窄远端的血流速度为低流速、低搏动的。此时不仅出现侧枝循环的建立，脑动脉血管还会扩张，脑血流储备开始发挥作用，为脑提供保护［7］。CTA是公认的、能够较准确反应颅内外血管形态的检查手段。本研究选取50%作为大脑中动脉明显狭窄的参考标准，是考虑到要避免CTA在血管轻度狭窄时可能出现的漏诊或过分评估。另外，目前有很多国内外研究资料将CTP参数作为对脑组织进行血流动力学评估的指标，但绝大多数处在定性分析的阶段。如高培毅等根据灌注参数和变化，将脑梗死前期分为2期4个亚型。对本试验选取狭窄远端（靠近狭窄处）的血管进行CO2吸入试验，患者组血流增幅明显少于对照组，说明当两组大脑中动脉的最大血流储备能力已经出现明显差别，其机制可能为在大脑中动脉局灶性狭窄的发展过程中远端脑组织慢性灌注不良，狭窄血管远端动脉已经处于被动扩张的状态，出现了CVR损耗。

在进行CO2吸入试验时本研究发现，对照组患者在恢复呼吸正常气体时先出现高阻的频谱形态改变及平均血流速度下降，呈一过性，持续约数秒。这一变化与王俊芳等研究结果［9］符合，可能提示在恢复正常呼吸早期出现一过性CO2分压骤变、脑血管收缩、血管阻力增高，随着再次达到CO2分压的平衡，脑血管的阻力和血流速度恢复原有的情况。有文献指出，用TCD测得的患者PI值与CVR之间有相关性，即PI将影响CVR［8］。本实验的两组患者之间不存在显著的PI值差异（P＝0.48），排除了PI值对CVR的影响。

患者组的灌注参数都发生明显改变。相关度分析提示CVR与CBF呈显著正相关，意味着CVR的下降与CBF一致，而灌注损伤组的MTT与CVR呈显著负相关，意味着MTT的延长与CVR的降低有关。CBF与CVR的相关系数更大，本研究认为CBF较MTT与CVR有更好的关联性。这与Grandin等认为MTT对区分正常脑组织和缺血脑组织非常敏感，但对缺血损害的程度以及发生脑梗死危险性的评价上不如CBF和CBV有着一致性［9，10］。

人们对灌注改变的区域进行过研究，根据PET［12］，CBF轻度下降（约25至 50 ml·100－1g·min－1时），血管扩张增加，CBV变化不大以保证血流灌注，CBF再度下降（小于25 ml·100－1g·min－1）时临床上可能出现神经功能异常并出现症状，CBV在正常范围内升高，此时脑组织相当于缺血半暗带期，即有可能发展为脑梗死，但若此期脑组织灌注得到恢复，该组织是可以被挽救的。一旦CBF再下降（12～15 ml·100－1g·min－1），不能通过自身调节和侧枝循环代偿而导致CBV下降。Schaefer等认为，CT的CBF比率是反映缺血区域是否最终梗死的最理想指标，是缺血区CTP－CBF下降大于66%，对于梗塞灶有大于95%的阳性预测值（95%的特异性）；即使未经过血管再通干预，缺血区域CTP－CBF下降少于50% 也能够较好地预测组织成活，约有90%的阳性预测值（95%的敏感性）。即CBF减少超过66%提示不可逆半暗带，而CBF下降少于50%提示良性缺血区［12］。

本实验观察到，有很多存在大脑中动脉主干狭窄的患者，TCD检测提示狭窄近端和远端低流速、低搏动，狭窄处血流速度增快，声频明显异常。此时因为远端血流灌注量不足、血管被动扩张及动用脑血管侧枝循环储备，CVR虽轻度下降但仍可以一定程度内起到维持血流动力学正常的作用，灌注成像上表现为MTT延长，CBF不变或轻度下降。若此时通过CVR观察到并及时予以适当处理，可能为患者争取到一些避免发生脑卒中的机会。但遗憾的是本试验未将患者组按灌注受损轻重做进一步分组，进行CVR的对比。也许这将从侧面证实CVR预测的可靠性。

从数据上看，当CVR消失时，通过扩充血容量、靶向扩张可能不会达到理想的效果，故提倡在CVR开始变化的早期采用有力的干预治疗，以防止狭窄进一步加重，使CVR耗竭，进入改善灌注的治疗被动期。此外，TCD可以作为一项简便可靠的手段对缺血性脑卒中患者进行随访，评价治疗效果等。

1 刘明勇，王拥军，脑血流储备的临床意义和测定方法，国际脑血管病杂志，2006，10（4）：745－750.

2 Ronda RP，Jeffrey RB，cerebrovascular reserve in patients with carotid occlusive disease assessed by stable xenon－enhanced CT cerebral blood flow and transcranial Doppler Stroke，2001，32：1811－1817.

3 Rim NJ，Kim HS.Which CT perfusion parameter best reflects cerebrovascular reserve？Correlation of acetazolamide－challenged CT perfusion with single－photon emission CT in moyamoya patients，AJNR，2008，29（9）：1658－1663.

4 Bernd Skutta，Gu¨nter Fu¨rst，Intracranial Stenoocclusive Disease：Double－Detector Helical CT Angiography versus Digital Subtraction Angiography，AJNR，1999，5（20）：791－799.

5 程晓青，田建明，CT灌注联合血管成像分析单侧大脑中动脉狭窄或闭塞患者脑血流代偿机制，中国医学影像技术，2009，25（11），1988－1991.

6 Richard E，Mark，Latchaw.Alberts，J，Recommendations for Imaging of acute ischemic stroke.A scientific statement from the american heart association，Stroke （published online），2009，9（24）：起－止页码.

7 邵 渊，徐 运.脑血管储备的临床意义及检测方法，中国卒中杂志，2007，2（8）：684－689.

8 高培毅，脑梗死前期脑局部低灌注的CT灌注成像表现及分期.中国卒中杂志，2008，3（2），115－119.

9 王俊芳，王得新.经颅多普勒血管搏动指数与脑血管反应性的关系，临床神经病学杂志，2008，21（1）：12－14.

10 Cécile B，Grandin，T Duprez，P.Which MR－derived perfusion parameters are the best predictors of infarct growth in hyperacute stroke comparative study between relative and quantitative measurements，Radiology，2002，223（5）：361－370.

11 Wintermark，M.Sincic，R.Cerebral perfusion CT：Technical and clinical applications，journal of Neuroradiology，2008，35（期）：253－260.

12 Wintermark M，Thiran JP，Maeder P，et al.Simultaneous measurement of regional cerebral blood flow by perfusion CT and stable xenon CT：a validation study，Am J Neuroradiol，2001，22（期）：905－914.

13 Schaefer，et al.First－pass quantitative CT perfusion identifies thresholds for salvageable penumbra in acute stroke patients treated with intra－arterial therapy，AJNR ，2006，27（1）：20－25.