低剂量CT脑灌注及SPECT在颈动脉狭窄性短暂性脑缺血发作的应用进展*
2016-02-05程瑞年
郑 义 芦 钺 程瑞年
低剂量CT脑灌注及SPECT在颈动脉狭窄性短暂性脑缺血发作的应用进展*
郑 义①芦 钺②*程瑞年③
我国正在步入老龄化社会,高血压、动脉粥样硬化的发病率逐年增高,颈动脉狭窄性短暂性脑缺血发作(TIA)的患者发病率也逐年上升。颈动脉的狭窄或闭塞能够引起局部脑组织灌注减少从而导致TIA的发生。CT脑灌注成像和SPECT能够在早期发现颈动脉狭窄性TIA的慢性低灌注状态,及早预测发生风险系数、干预治疗和防止脑梗塞的发生,评价颈动脉内膜剥脱术和颈动脉支架置入术的手术疗效,监测脑血流动力学变化情况具有重要价值。本研究在文献评阅的基础上,综述CT脑灌注成像、SPECT在颈动脉狭窄性TIA技术的应用,具备血流灌注情况、优势、疗效评估及发展趋势。
CT;脑灌注;SPECT;短暂性脑缺血发作;颈动脉狭窄
[First-author's address] CT/MRI Room, Chengde Central Hospital, Chengde 067000, China.
短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack,TIA)是以短暂的局灶性神经功能障碍,症状在24 h内完全消失,不遗留神经系统阳性体征为特点的脑缺血发作。在美国,每年约500万人有短暂性脑缺血发作病史,这类人群缺血性脑卒中的发生率远远高于正常人群。
近年来,由于我国人民生活水平提高,饮食结构发生改变,动脉粥样硬化的发病率呈逐年上升趋势,进而引起颈动脉狭窄或闭塞所致的TIA比例也呈逐年上升趋势,其脑血液动力学改变和血管狭窄的程度以及侧枝循环形成相关。TIA是发生缺血性脑卒中尤其是前循环脑卒中的征兆,应及时给予诊断和治疗以降低发生风险[1]。对于颈动脉狭窄造成的急性脑卒中和短暂性脑缺血发作患者而言,应用血管成像技术手段可以对卒中发生机制和未来卒中复发概率做出评估[2]。
CT灌注(CT perfusion,CTP)成像和SPECT是评估责任狭窄动脉供应的脑组织血流动力学变化以及局部脑组织血流灌注状态的两种影像学方法,能够在一定程度上评估卒中的发生风险系数,同时给予治疗而减少或避免卒中的发生。基于此,就两者在颈动脉狭窄性TIA患者诊疗过程中的应用进展进行讨论。
1 低剂量脑CTP成像技术原理及参数意义
动态CTP成像是指在静脉注射碘对比剂的同时对选定的层面进行连续多次扫描,以获得这一层面内每一个像素的时间-密度曲线(time-density curve,TDC),以此来评价组织器官的血流灌注状态。灌注是指血液在毛细血管水平上的传输,因此,CT灌注成像反映的是局部组织器官生理功能的改变,是一种功能成像,在进行定量测量时,灌注通常用“ml/100 g·min”单位测量。具体到脑CT灌注成像时,通过肘正中静脉对比剂团注并不是用于观察常规增强扫描时的血管外渗所引起的强化,而是作为观察脑组织血流灌注的示踪剂。即团注对比剂应以CT扫描可观测到的脑组织动态CT值变化为标准。既往研究证实,过多的对比剂会导致对比剂的再循环,干扰血流灌注参数的计算。此外,对比剂剂量的增加也会导致患者肾脏排泄负荷及相应不良反应风险性的增加。同时,为了减少患者的辐射风险,目前多采用低剂量CT灌注成像。在控制图像质量的同时,通过适当地调整管电流、管电压及扫描时间等条件,进一步降低辐射剂量。
目前,全脑CTP成像检查辐射剂量为5.1 mSv、6.7~7.5 mSv及11.2 mSv等不同的报道[3]。动态脑组织CTP成像能够提供多种功能参数,其中以脑血流(cerebral blood flow,CBF)、脑血容量(cerebral blood volume,CBV)、平均通过时间对比剂达峰时间(transit time to the peak,MTT)及达峰时间(transit time to the peak,TTP)较为重要,CBF及CBV图可用于观察脑组织的血流量和血容量,尤其对于CBV而言,在缺血的脑组织中,局部脑组织血容量的变化反映了受损脑组织的可恢复程度,当组织发生中等程度的低灌注时,常引起局部脑血容量的增加。而MTT及TTP等时间曲线可以观察脑组织强化开始和其到达峰值的时间情况。MTT增加意味着脑循环减慢,大多是脑灌注压下降或者脑血管阻力的增加,如血管狭窄甚至闭塞等原因导致。因此对于组织灌注异常,通常在MTT最明显,其次为TTP及CBF。关于脑组织灌注异常MTT具有良好预测性,尤其对于局限性的严重缺血,在早期阶段,由于MTT反映了对比剂通过组织毛细血管的速度,因此是十分敏感的用以显示血管远端局部灌注压降低的指示剂,能够显示灌注成像前后的变化,这点在检测较小缺血灶或无症状性缺血性TIA方面作用更大。CBF是脑血流动力学最为重要的参数,直接、准确地反映脑组织的灌注状态,在诊断脑组织灌注异常方面具有很高的稳定性和敏感度。达峰时间能够部分地描绘脑组织病变区域的位置和范围,有助于在初始及随访研究中异常灌注区的视觉比较,并可用来确定自发的或治疗后的再通,以及再通对脑组织的影响情况。
2 低剂量脑CTP评价颈动脉狭窄性TIA血流动力学改变
国内、外学者研究认为,颈动脉狭窄所致的TIA进展到急性脑卒中发生,从CBF变化过程来看经历了3个时期[4]。有研究报道,CTP可敏感地显示颈动脉狭窄引起的血流动力学改变。鉴于不同设备、不同条件下测量的灌注参数的绝对值有差异,通常选择两侧脑灌注参数的相对比值作为评价指标,如此可避免在两侧颈动脉狭窄时,出现两侧脑组织灌注降低程度相同或接近而导致低估灌注异常发生率的情况[5]。He等[6]研究指出,颈动脉狭窄患者TTP较对侧延迟4 s则表明血流动力学已受到影响。郑彩端等[7]在应用CTP评估颈动脉狭窄性TIA患者时发现,观察组中灌注异常者占83.3%,且多数为TTP延迟和CBV增加,分析可能是初期灌注压改变引起脑组织代偿性扩张小动脉而维持血流量所致。且在随访观察中发现,CTP显示脑血管代偿良好的患者即使存在重度颈动脉狭窄,其脑血流动力学改变也未必受到明显的影响,反之在脑血管代偿能力较差的患者,即使颈动脉狭窄程度较轻,脑血流动力学也会受严重影响,从而增加了卒中的发生风险,CTP所反映的脑血管代偿能力对预测TIA患者远期卒中风险方面有一定参考意义,这与文献报道相符[8]。
目前,颈动脉狭窄的程度主要按照北美症状性颈动脉内膜剥脱术试验协作组标准(公式1)和欧洲颈动脉外科试验协作组的标准进行判断(公式2):
NASCET血管狭窄程度=(1-颈内动脉狭窄部血管直径÷狭窄部远心端正常血管管腔直径)×100%[9](1)
ECST狭窄程度=(1-颈内动脉管腔最窄处的血管直径÷颈内动脉正常处血管直径)×100% (2)
上述两种方法都将颈内动脉狭窄程度分为4级:①轻度狭窄,动脉直径变窄<30%;②中度狭窄,动脉直径变窄为30%~69%;③重度狭窄,动脉直径变窄70%~99%;④100%为完全闭塞[10]。
杨玉婵等[11]的研究发现,不同狭窄程度的TIA发作患者,在对各组间额叶、颞叶、基底节、前后分水岭区灰质以及白质等解剖部位的局部脑血流(regional cerebral blood flow,rCBF)、局部脑血容量(regional cerebral blood volume,rCBV)比较显示,不同狭窄程度的对照组间差异无统计学意义;rTTP、rMTT组间差异有统计学意义。TTP和MTT均可反映血流动力学异常变化的敏感参数,并评价脑血管侧支循环代偿程度,这与相关的研究成果一致[12-13]。程晓青等[14]研究认为,对于经过初级侧支循环代偿的脑组织,脑血流动力学损伤轻微,如果发生次级侧支循环代偿,表明血流动力学严重受损。此外,Jongen等[15]认为,Willis环的开放与否对颈动脉狭窄的脑血流动力学改变无影响。在唐健等[16]的研究中表明,Willis环通道的开放与否在颈动脉中度狭窄(50%~69%)患者的脑灌注参数之间并无统计学意义。但在重度狭窄或闭塞(≥70%)患者中Willis环通道不开放的脑血流rTTP明显延长,与Willis环通道开放的脑血流rTTP之间具有显著统计学差异,初级侧支通道的建立与否仅在颈动脉血管阻塞≥70%时意义重大,颈动脉血管阻塞≥70%时脑血管自身调节能力将失代偿,如果此时初级侧支通道又不能建立,则发生缺血性卒中风险非常高。
现阶段,在颈内动脉的狭窄或者闭塞病变下所引发的TIA患者脑血流动力学变化研究中,在脑CTP成像中所反映的感兴趣区选择上尚无统一标准,Trojanowska等[17]将感兴趣区锁定在大脑中动脉分布区和分水岭区,而Waaijer等[18]将大脑中动脉皮质分布区当作感兴趣区。国内部分学者将感兴趣区扩展到大脑前动脉(anterior cerebral artery,ACA)区、大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)区、基底节区及前后分水岭区,将涉及面对称扩展,认为这样可以更全面地评估和分析脑血流动力学的变化情况[11]。
3 SPECT基本原理及在评估颈动脉狭窄性TIA中的应用
随着CT和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)[19]等以解剖及形态显示为主的影像学技术的普及,与疾病相关的各种功能成像成为现代医学影像技术的发展方向,其中,单光子发射体层计算机成像是目前最主要的功能显像技术之一,其基本原理就是利用同位素示踪原理进行显像,通过体外采集放射性核素分布信息,间接显示各种疾病的相关功能、代谢及受体改变情况。对于缺血性脑血管病而言,SPECT提供了脑血流灌注、脑组织代谢和受体表达等多种功能层面信息,在早期诊断,病情监测和治疗评估等多个方面可弥补CT、MRI和数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)技术等的不足,其优势在于提供脑血流灌注方面的信息;便于操作,时间短,能在完成治疗前评估后及早进入紧急治疗程序。
SPECT获得的脑组织内放射性分布可以反映rCBF,能较好地反映脑血流量状况,监测脑血管功能。颈动脉狭窄引起的TIA,因为只是短暂缺血,CT 及MRI等可能无明显异常,而24 h内rCBF多显著降低,部分患者存在较长时间的rCBF改变。TIA发作患者临床症状消失时的rCBF研究是预防TIA复发或继之形成脑梗塞的关键。
既往的研究证实,通过负荷试验可以提高检出率。部分TIA或缺血性脑卒中患者,在给予乙酰唑胺(ACZ)[20]和腺苷[21-22]等之后,正常脑组织的rCBF增加,病变部位的rCBF增加减少,出现rCBF“相对”减低病灶,使可疑病灶更加明显,提升对疾病诊断的阳性率。检测rCBF对于早期发现TIA的慢性低灌注状态,预防不可逆性脑梗塞的发生具有重要意义。Imasaka等[23]研究发现,应用乙酰唑胺脑负荷试验SPECT灌注成像,可以提高颈动脉或颅内动脉狭窄闭塞性病变的低灌注检出率,有效地降低心脏手术过程中缺血性卒中高风险率。
颈动脉狭窄会引起脑血流动力学发生改变,继而引发脑血管储备力的下降,脑血管储备(cerebrovascular reserve,CVR)功能的受损是脑卒中发生的独立危险因素,测定CVR可以预测出卒中的发生[24]。正常情况下全脑血流量约为50 ml/(100 g·min);病变情况下,局部脑血流量维持在正常的50%以上时,虽然脑缺血,但无临床症状;在rCBF值<23 ml/(100 g·min)时,就会引起患者产生相应的临床症状,SPECT能够显示相应部位的放射性核素下降或缺失,但CT及MRI等形态学检查常为阴性;只有当rCBF<8 ml/(100 g·min)时,会引起局部脑组织发生变化,CT及MRI检查才能够发现阳性结果。张翼等[25]的研究通过分析颈动脉狭窄TIA患者群SPECT感兴趣区低灌注程度与半年后是否进展为脑梗塞、既往TIA发作次数以及TIA发作持续时间等的关系,发现随着低灌注程度的增加,发作的频率和次数也会增多,如果发作的持续时间越长,脑梗塞发生的概率就越大。根据TIA后局部脑血流灌注减少的程度来推断患者复发和进展为脑梗塞的风险大小,对于判断预后,进一步调整治疗方案具有一定的指导意义。但不能因为TIA发作后无神经系统症状及体征而忽视了治疗的必要性。
4 低剂量脑CTP与SPECT评估CEA及CAS术后疗效应用
目前,引起缺血性脑血管病的一个重要原因是颈动脉狭窄,而颈动脉内膜剥脱术(carotid endarterectomy,CEA)和颈动脉支架置入术(carotid artery stenting,CAS)是治疗颈动脉狭窄的两种有效方法[26]。虽然DSA是诊断颈动脉狭窄的“金标准”,能够直接显示颈动脉及其分支狭窄的部位、程度和范围,但由于颅内外血管存在丰富的侧支循环代偿可以改善局部血流,使得狭窄部位和程度相同的病变所引起的缺血范围和程度可能不同。低剂量脑CTP成像及SPECT脑血流灌注显像对缺血病灶比较敏感,且由于功能性改变先于器质性病变发生,两者常可发现CT和MRI等常规影像学检查无法发现的缺血区域。在行CEA或CAS的颈动脉狭窄患者中,CTP及SPECT均广泛应用于术前、术中及术后脑血流动力学的监测。
5 展望
低剂量脑CTP成像与SPECT属于无创成像技术,与其他影像学检查相比较,具有扫描时间短、操作简单、分辨率高以及可获得多参数的脑血管的血流动力学信息等优点,可早期发现颈动脉狭窄性TIA的慢性低灌注状态,及早干预治疗、预测和防止脑梗死的发生,对于评价CEA或CAS手术疗效、监测脑血流动力学变化情况发挥着不可替代的关键作用。
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China is entering into an aging society, and the incidence of hypertension and atherosclerosis were increased year by year. The incidence of transient ischemic attack (TIA)patients with carotid stenosis increased year by year. Carotid artery stenosis or occlusion can cause reduction of local brain tissue perfusion resulting from TIA. CT cerebral perfusion imaging and SPECT could detect earlier the chronic hyper fusion of carotid stenosis TIA, forecast risk coefficient and intervention and prevent the occurrence of cerebral infarction, to evaluate effect of carotid endarterectomy and carotid s carotid artery stenting. It is very important to monitor cerebral hemodynamic changes. The technology has the features of blood infusion situation, advantages, curative effect evaluation and development trend in carotid stenosis TIA reviewed by CT perfusion imaging and SPECT.
CT; Cerebral perfusion; SPECT; Transient ischemic attack; Carotid stenosis
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A
10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.08.040
郑义,男,(1978- ),硕士,副主任医师。承德市中心医院CT室,从事影像诊断工作。
承德市科学技术研究与发展计划(20151005)“低剂量CT脑灌注成像及SPECT在颈动脉狭窄性TIA的应用”
①承德市中心医院CT室 河北 承德 067000
②承德市中心医院超声诊断科 河北 承德 067000
③承德市中心医院急诊科 河北 承德 067000
149517690@qq.com
2016-01-20