脑血管侧支循环评价方法

郝 宁， 王 妮综述， 吕晓红审校

脑血管侧支循环评价方法

郝 宁， 王 妮综述， 吕晓红审校

目前脑卒中在全球致死病因中已成为第二大因素，具有高发病率、高致残率、高复发率的特点。其中缺血性卒中在脑血管病中最为常见，占60%～80%[1]，严重危害人们的健康。近年研究发现良好的侧支循环可以稳定脑血流、减少脑梗死灶的容积，最大限度的挽救缺血半暗带、改善预后、减低复发的风险。因此侧支循环越来越受到人们的重视，寻找准确而完整的评价侧支循环的方法对于缺血性卒中的个体化治疗及预后，制定相应的治疗方案有着极其重要的意义。

1 数字减影血管造影(digital subtraction angiogrphy，DSA)

DSA被认为是评估侧支循环的金标准，基于DSA的评估方法多达数十种，最为常用的评估分级是美国神经介入和治疗神经放射学会/介入放射学会(American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology，ASITN/SIR)侧支血流分级系统，此分级系统将侧支循环血流分为5级，0级：没有侧支血流到缺血区域；1级：缓慢的侧支血流到缺血周边区域，伴持续的灌注缺陷；2级：快速的侧支血流到缺血周边区域，伴持续灌注缺陷，仅有部分到缺血区域；3级：静脉晚期可见缓慢但是完全的血流到缺血区域；4级：通过逆行灌注血流快速而完全的灌注到整个缺血区域[2]。

DSA评估侧支循环其优点是空间分辨率高，能很好的显示各种侧支循环途径，清楚的显示脑缺血后侧支循环的形态和功能。但也存在一定的缺陷：由于血管狭窄形状与成像投影角度的关系，可以造成假阴性；插管和注射造影剂可能会引起血管痉挛，甚至血管损伤；动脉严重狭窄和闭塞后，DSA不显示血管远端情况；DSA是有创检查，对操作者要求较高，并非能随时进行且价格昂贵，患者不易接受。

2 经颅多普勒超声(transcranial doppler，TCD)

2.1 TCD TCD是通过测定大动脉血流速度、方向来评估脑血管侧支循环的。其评价方法为[3，4]：如患者眼动脉(ophthalmic artery，OA)检测到与健侧血流相反，伴低搏动改变，或血流双向，压迫患侧面动脉和颞浅动脉后流速下降，则判断患者颈内动脉系统颅内血供通过颈外动脉代偿；若检测到患侧大脑前动脉(anterior cerebral artery，ACA)反向血流，对侧ACA血流速度增快，压迫对侧颈总动脉(common carotid artery，CCA)时患侧大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)或反向的ACA血流速度下降，则判断为患侧颈内动脉系统颅内血供通过健侧经Willis环前交通动脉(anterior communicating artery，ACoA)侧支循环代偿；若患侧大脑后动脉血流速度升高，高于健侧PCA流速的50%伴有基底动脉流速增快或压迫患侧CCA检测到患侧大脑后动脉(posterior cerebral artery，PCA)的P1段、后交通动脉(posterior communicating artery，PCoA)及基底动脉血流速度增快，则判断患侧颈内动脉系统颅内血供通过同侧PCA经Willis环PCoA侧支循环代偿；若MCA探测区域及探测角度相近的部位，探测到多个流速不同形态各异的血流信号，考虑为新生血管生成。

2.2 经颅彩色多普勒超声( transcranial color-coded duplex sonography，TCCD) TCCD是一种相对较新的显示脑实质和颅内血管结构实时情况的无创性技术。它可以显示小动脉分支和静脉结构，与传统的TCD相比，能更准确的显示血管解剖结构。而有些患者由于颅内动脉仅部分显示或完全不显示，不能获得准确的颅内动脉血流动力学资料，此时可以应用彩色能量多普勒(color doppler energy，CDE)，CDE相对不受血流速度、方向和声速的影响，提高了血管的显示率。

2.3 超声造影 超声造影的检查与其它造影检查类似，也是通过静脉注射造影剂，来观察颅内动脉及测量血流动力学参数，应用超声造影能克服常规超声存在的颅骨穿透不良、低速血流等影响显示率不足，能更好的对侧支循环作出评价。

综上所述，经颅多普勒超声可客观的反应颅底大动脉的血流及血流动力学改变，有助于了解Willis环侧支循环的情况，其检测前交通动脉侧支循环建立的敏感性为94%，检测后交通动脉的敏感性为86%～88%[5]，具有无创、操作安全、便捷、廉价，并有利于患者长期检测随诊。其局限性在于对小的血管如脉络膜前动脉等不能显示，同时因患者颅骨肥厚导致穿透不良，而且检查结果易受到操作者的主观影响。

3 核磁共振检查

3.1 磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA) MRA是应用磁共振技术对血管和血流的应用描绘及其特征的显示，主要侧重通过血管形态学对血管功能作出诊断，相位对比血管成像(phase-contrast MRA，PC--MRA)和三维时间飞跃法(3D time of flight，3D-TOF)为最常用的序列。PC-MRA法可应用评价Willis环，重点关注大脑前动脉A1段和后交通动脉，并根据大脑中动脉和大脑后动脉内有无血流信号，判断Willis环的血流方向和基本流速，可反映交通动脉开放及血流状态等信息。3D-TOF-MRA则可显示前、后交通动脉的解剖结构，应用TOF法可进行颅内动脉流速的测定，通过各部位动脉血管流速信息推测侧支循环的建立。因此MRA可显示Willis环，包括MCA近段和基底动脉远段，能直接准确的显示Willis环及侧支血流代偿情况[6]。MRA也能显示软脑膜吻合支，表现为吻合支的供血血管增粗，分支变多，阻塞的血管供血区出现逆行血管影(梗死病灶内一般无血管影，因侧支循环的建立，侧支血流供应，在梗死区域内可出现血管影，即为逆行血管影)。MRA可在结构和功能方面显示侧支途径的代偿作用，是一种无创的血管检查技术。

3.2 磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging，SWI) SWI在脑血管病中有诸多应用，不仅能够监测脑梗死后再灌注损伤所致的微量出血，还能清楚显示参与脑梗死侧支循环的软脑膜血管[7]。机制是：急性脑梗死后，脑组织周围血流低灌注、氧摄取分数增加、血氧饱和度降低。使血液中的脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白比例升高，组织间的磁敏感差异性增加，最终导致静脉内的脱氧血红蛋白增多，脱氧血红蛋白具有很强的顺磁性，感效应增强[8]；而当急性脑梗死发生以后，脑梗死周围侧支循环可以很快建立。其中软脑膜侧支循环是重要的组成部分，软脑膜侧支循环为慢流速细小血管，其内血氧饱和度较低，磁敏感效应较强。SWI正是利用这种磁敏感效应，使得梗死区周围软脑膜侧支血管得以清晰显示，闫海燕等[9]研究发现梗死区微血管数目较对侧非梗死区明显减少或消失而恢复期梗死区内微血管数目增多，从而说明梗死区域侧支循环形成。

3.3 液体衰减反转恢复系列(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR) 近年来研究发现在急性卒中患者或慢性颅内动脉狭窄或闭塞患者的FLAIR系列上发现一种微小、异常的点状或线状血管高信号影，通过脑血管造影证实为动脉异常信号，遂被命名为FLAIR血管高信号征(FLAIR vascular hyperintensity，FVH)[6]。研究显示在侧支循环建立的患者中大多可以观察到FVH的征象。Sanossian等[10]对74例急性卒中患者研究发现有53例出现FVH征象，DSA检查发现有丰富的软脑膜侧支循环，Azizyan等[11]的研究同时也证实了FVH征象的出现与血管闭塞后侧支循环形成，内部血流缓慢有关。以上研究说明FVH征象提示侧支循环的形成，这为临床提供了一种简单、便捷、经济的影像学方法来评估患者侧支循环形成情况。

3.4 动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)灌注成像技术 ASL技术是利用射频脉冲将血液中的水分子进行反转，到达目标层面后进行信号采集，再对未加视频脉冲的同一层面进行信号采集，2次采集的图像进行剪影，就可得到脑血流图像。而在ASL上通常存在动脉内穿行伪影(arterial transit artifact，ATA)这一特殊现象，是由于动脉内血流速度减慢，被标记的血液滞留在血管内，经采集后出现在脑表面的高信号。有学者对ATA进行研究并根据患者随访结果推断ATA的出现可能与软脑膜动脉吻合形成的侧支循环有关。Zaharchuk等[12]发现ATA出现的强度在判断侧支循环的有无及出现的程度上与DSA具有中度一致性。

供血区动脉自旋标记(territorial arterial spin labeling，TASL)，也称血管标记动脉自旋标记(vessel-encoded arterial spin labeling，VE-ASL)是以ASL原理为基础但只对单根血管进行标记。这种方法可以直接观察到每根供血动脉的供血范围，对动脉交通支的开放及二级侧支循环是否建立能较为明确的显现[13]。

3.5 动态对比增强MRI(dynamic contrast enhancement MRI，DCE MRI) DCE-MRI的理论基础是侧支循环形成时，新生脑膜吻合支发育不成熟，毛细血管网的血脑屏障不完善，使得低分子量的对比剂从血管中漏出，导致纵向弛豫率升高，在T1序列中信号强度升高。研究发现在对侧支循环进行评分时渗透性的增高程度与DSA具有良好的一致性。

3.6 动态磁敏感灌注加权成像(dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion-weighted imaging，DSC-PWI) PWI有4个常用的参数分别为脑血容量(cerebral blood volume，CBV)、脑血流量(Ccerebral blood flow，CBF)、平均通过时间(mean transition time，MTT)、达峰时间(time to peak，TTP)。其中CBV代表单位体积脑组织的血管床容积；CBF表示单位时间内流经一定脑组织血管结构的血流量；MTT表示血液流经感兴趣区域血管结构的时间；TTP表示感兴趣区域从开始注射对比剂到浓度达到峰值的时间。有研究表明在颅内动脉狭窄或闭塞的患者中，侧支循环良好建立表现为MTT及TTP延长，CBV增加，CBF正常。其中MTT和TTP的延长主要因为缺血状态下侧支循环形成，使脑血流需要更长的时间到达病灶处。相反CBV及CVF明显下降则表明侧支代偿不足或无侧支循环形成[6]。kim等[14]对PWI原始图像后处理后建立了侧支血流图，其侧支血流图评级与DSA评分具有良好的一致性。在PWI若CBF降低，CBV增高，MTT延长者则提示半暗带存在。侧支循环可明显改善缺血半暗带的转归，因此对缺血半暗带的评价可以间接反映局部侧支循环形成情况。

MR侧支循环的成像方法有很多，评价标准不一，其中广泛应用临床的主要是灌注成像。其中ASL是目前侧支循环研究领域的热点之一。但成像方法的多样性则带来了评价标准的不统一。MR在评价侧支循环评价中缺乏金标准，许多研究仅仅是方法学之间一致性的研究。

4 CT检查

4.1 CT血管造影(computed tomography angiography，CTA) CTA是通过静脉注射碘化造影剂后，经螺旋CT扫描进行血管重建成像，CTA在评估Willis环的解剖变异时准确性较高，但在描述发育不良的结构时存在一定局限性。而临床上CTA常常用于对软脑膜侧支循环的评估。包括区域软脑膜评分(regional Leptomeningeal Score，rLMC)[15]和软脑膜侧支评分[16](pial collateral score)。rLMC评分基于对软脑膜动脉和豆纹动脉的分级(0分：无；1分：较少；2分：等于或多于对侧相应区域)，评估的区域即为Alberta卒中项目早期CT评分(Alberta Stroke Program Early CT Score，ASPECTS)中的10个区域包括核团层面的M1-M6及岛叶、豆状核、尾状核和内囊后肢。外侧沟的软脑膜评分为0、2或4。软脑膜侧支评分是基于在延迟血管造影图像上闭塞动脉支配区内血管的逆行对比模糊效应，分级为：1分：闭塞血管的远端部分有侧支循环重建(例如：若大脑中动脉M1段闭塞，则M1闭塞远端的部分被重建)；2分：侧支重建血管出现在与闭塞血管相邻的近端部分(例如：若大脑中动脉M1段闭塞，血流重建出现在M2近端)；3分：侧支重建血管出现在与闭塞血管相邻的远端部分(例如：如果大脑中动脉M1段闭塞，重建血管与M2段远端相连)；4分：侧支重建血管出现在闭塞血管两段远端(例如：如果大脑中动脉M1段闭塞，侧支重建血管与M3段的分支相连)；5分：闭塞血管支配区无或仅有较少的侧支血管重建。常规CTA侧支血流强弱的评估很大程度上取决于采集时间和速度，往往易丢失脑血流动力学重要信息。4D-CTA是以CT灌注数据为基础，依据时间密度曲线，融合动、静脉期时相做最大密度投影获得，生成的4D-CTA能反应对比剂自动脉流入至静脉流出的全过程，可显示常规CTA未能显示的侧支循环[17]。有研究发现非时变CTA血管成像技术(time-invariant computed tomography angiography，TI-CTA)能更好的评估侧支循环的真实水平，不受延迟对比影响，在血管轮廓、中小动脉的能见度及整体成像质量方面优于其他成像方法[18]。

4.2 CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP) CTP原理同PWI类似，包括CBV、CBF、TTP、MTT4个重要的参数，而其参数的判读及评估侧支循环的方法也与PWI相同，即MTT及TTP延长，CBV增加，CBF正常表明侧支循环建立良好；若CBV及CVF明显下降则表明侧支代偿不足或无侧支循环形成；若CBF降低，CBV增高，MTT延长者则提示半暗带存在。

通过血流灌注情况评价侧支循环情况还包括：氙增强CT( Xenon-enhanced computed tomography，Xe-CT )、单光子发射CT(single-photon emission computed tomography，SPECT)、正电子发射断层成像术(positron emission tomography，PET)等，这些评估方法各有优势及不足，分别从不同角度反映侧支循环情况。

5 球囊闭塞试验(ballon occlusion test，BOT)

BOT是一种经皮经血管用球囊闭塞颈内动脉，以评估脑血管代偿供血能力的技术，由Serbinenko于1974年首次报道，由于其定位明确、操作简便、测量直观、结果可靠，被广泛用于评价颅内侧支循环。基本方法[19]是在脑血管造影过程中利用不可脱球囊在一段时间内临时阻断目标动脉，通过对患者临床症状和数字减影血管造影术(DSA)影像分析，评估该动脉闭塞后患者可能出现的相应血液动力学改变。由于其具有有创性一般只用于颈内动脉自身病变，颈内动脉走行区域邻近病变，需要将其结扎牺牲或长时间阻断的术前评估。

综上所述，随着检查技术的不断创新与发展，脑血管侧支循环的检查方法也越来越多，大体分为了直接法和间接法，直接法包括：DSA、MRA、CTA、TCD，间接方法包括：CT灌注、MR灌注、FLAIR、SWI、PET、SPECT、Xe-CT等。但是每种检查技术均存在各自的优缺点，均不能用单一的方法准确而完整的评价侧支循环的形成情况，也就不能更好的指导临床治疗和及时判断患者预后情况，给临床医生及患者诸多不便。因此，我们寄希望有一种更好的方法在给患者带来最小的痛苦及费用的前提下能全面而系统的对脑血管侧支循环做出评估。但在现有的技术条件下，则可以通过2种或多种技术联合以达到理想的结果。

[1]Higashida RT，Furlan AJ，Roberts H，et al. Trial design and reporting standards for intra-arterial cerebral thrombolysis for acute ischemic stroke[J]. Stroke，2003，34(8)：109-137.

[2]Liebeskind DS，Cotsonis GA，Saver JL，et al. Collateral circulation in symptomatic intracranial atherosclerosis[J]．J Cereb Blood Flow Metab，2011，31(5)：1293-1301.

[3]柳 标，赵宝珍，姥 义，等. 经颅彩色多普勒超声对颈内动脉闭塞患者颅内侧支循环及血供的研究[J]. 中华超声影像学杂志，2006，15(4)：289-292.

[4]中国医师协会超声医师分会. 血管超声检查指南[J]. 中华超声影像学杂志，2009，18(10)：911-920.

[5]Hou WH，Liu X，Duan YY. Evaluation of transcranial color-coded duplex sonography for cerebral artery stenosis or occlusion[J]. Cerebrovasc Dis，2009，27(5)：479-484.

[6]吕晋浩，娄 昕. 脑侧支循环的MRI研究进展[J]. 中华放射学杂志，2016，50(7)：556-558.

[7]杨志宏，伍建林. 磁敏感加权成像对脑梗死侧支循环的临床应用价值[J]. 临床放射学杂志，2011，30(11)：1586-1589.

[8]Nandigam RNK，Viswanathan A，Delgado P，et al. MR Imaging Detection of Cerebral Microbleeds：Effect of Susceptibility-Weighted Imaging，Section Thickness，and Field Strength[J]. American Journal of Neuroradiology，2009，30(2)：338-343.

[9]闫海燕，郗红艳，王红梅，等. 磁敏感加权成像技术在诊断急性大面积脑梗死出血转化和评估侧支循环重构中的价值[J]. 中国综合临床，2015，31(7)：618-620.

[10]Sanossian N，Saver JL，Alger JR，et al. Angiography reveals that fluid-attenuated inversion recovery vascular hyperintensities are due to slow flow，not thrombus [J]. American Journal of Neuroradiology，2009，30(3)：564-568.

[11]Azizyan A，Sanossian N，Mogensen MA，et al. Fluid-attenuated inversion recovery vascular hyperintensities：an important imaging marker for cerebrovascular disease [J]. American Journal of Neuroradiology，2013，32(10)：1771-1775.

[12]Zaharchuk G，Do HM，Marks MP，et al. Arterial spin-labeling MRI can identify the presence and intensity of collateral perfusion in patients with moyamoya disease[J]. Stroke，2011，42(9)：2485-2491.

[13]吴 冰，王 晶，郭 佳，等. 血管编码动脉自旋标记MR脑灌注成像初步研究[J]. 中华放射学杂志，2008，42(11)：1151-1154.

[14]Kim SJ，Son JP，Ryoo S，et al. A novel magnetic resonance imaging approach to collateral flow imaging in ischemic stroke[J]. Ann Neurol，2014，76(3)：356-369.

[15]Liebeskind DS，Cotsonis GA，Saver JL，et al. Collaterals dramatically alter stroke risk in intracranial atherosclerosis[J]. Ann Neurol，2011，69(6)：963-974.

[16]王 崇，董瑞国. Alberta卒中项目早期CT评分系统及其应用[J]. 国际脑血管病杂志，2010，18(11)：854-859.

[17]陈军法，袁建华，宋 琼，等. 320排动态容积CT成像评估单侧大脑中动脉闭塞患者侧支循环的应用价值[J]. 介入放射学杂志，2016，25(6)：469-472.

[18] Smit EJ，Vonken EJ，van Seeters T，et al. Timing-invariant imaging of collateral vessels in acute ischemic stroke[J]. Stroke，2013，44(8)：2194-2199.

[19]黎劭学，陈锦华，黄胜平. 球囊闭塞试验的适应证以及相关并发症的预防[J]. 中华耳鼻喉头颈外科杂志，2011，46(4)：350-352.

1003-2754(2017)09-0849-03

R743

2017-05-10；

2017-08-21

(吉林大学白求恩第一医院神经内科和神经科学中心，吉林长春 130021)

吕晓红，E-mail：lvxiaohong. student@sina. com