双低剂量320排CT对单侧大脑中动脉狭窄患者脑血流灌注及脑梗死程度的评价

冯 瑞，王志群，祝红线，宋云龙

（1.北京中医药大学东方医院放射科，北京 100078；2.中国人民解放军空军总医院磁共振科，北京 100142）

脑缺血是临床最常见的脑血管疾病，因血管狭窄或阻塞导致供应大脑工作的血流障碍或中断，导致脑组织缺血缺氧坏死及功能障碍。320排CTPI已广泛应用于脑血管疾病的临床诊断和研究中。脑动脉狭窄是缺血性脑卒中的重要危险因素，由于设备、后处理方式不同，以及侧支循环的存在，目前对脑动脉狭窄程度与患侧脑梗死程度、脑灌注血流量降低程度相关性研究结果存在很大差异。本研究通过对缺血性脑病患者血管狭窄情况及脑血流灌注情况分析，探讨单侧大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）狭窄、脑血流灌注情况及与脑梗死关系，评价CTPI及CTA联合应用对缺血性脑病的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2014年3月至2015年10月就诊于空军总医院拟诊为缺血性脑病的单侧MCA狭窄患者38例（实验组），另选7例MCA正常者为对照组；45例中，男31例，女14例；年龄36～88岁，平均（61.13±1.63）岁。实验组临床症状包括昏迷或意识障碍、言语不利、肢体不灵活或乏力、头痛、头晕等。

1.2 纳入与排除标准 单侧MCA纳入标准：①经MRA证实为单侧MCA狭窄；②除一侧MCA狭窄外，其他血管（双侧大脑前动脉、大脑后动脉、基底动脉、双侧椎动脉、双侧颈内动脉）无闭塞、狭窄＜30%；③头颅CT平扫证实脑梗死灶直径＜5 cm；④无肾功能不全、无严重的心肺疾病。排除标准：①对比剂过敏；②严重心肾功能不全；③无法完成CT和MRI检查。

1.3 仪器与方法 45例均采用双低剂量方案行全脑灌注CTPI联合CTA一站式检查。同时行MRI检查。均签署检查知情同意书。

1.3.1 CTPI 使用Toshiba Aqulilion One 16 cm宽探测器320排640层容积CT及高压注射器（美国ACIST公司9900C双筒注射器）、穿刺针（20 G套管针），对比剂为优维显370mgI/mL。对比剂总量35mL，生理盐水30 mL，注射流率6 mL/s。扫描范围为从颅底到颅顶共16 cm，单圈旋转时间为0.5 s，总扫描时间60 s，经前臂静脉注射对比剂同时启动灌注扫描，第7秒采集第1个数据包（80 kV、300 mA），第11～15秒每间隔2 s采集第2～4个数据包（80 kV、150 mA），第17～27秒间隔2 s采集第5～10个数据包，主要为动脉期（80 kV、300 mA），第29～35秒间隔2 s采集11～14个数据包（80 kV、150 mA），第40～60秒增加扫描间隔仅采集3个数据包共17个数据包（80 kV、150 mA）。每个数据包320幅图像，共5 440幅图像。

1.3.2 MRI检查 采用GE 3.0 T Discovery 750 MRI仪及8通道头线圈。扫描序列及参数：①MRA轴位3D-TOF TR minimum，TE 2.2 ms，FOV 22 mm× 22 mm，层厚1.2 mm，翻转角度20°，扫描时间4 min 5 s。②MRI轴位DWI TR 3 000 ms，TE minimum，FOV 24 mm×24 mm，层厚5 mm，层数20层，b值=1 000 s/mm2，扫描时间 42 s；轴位 T2FLAIR TR 8 600 ms，TE 155 ms，FOV 24 mm×24 mm，层厚5 mm，层数20层，扫描时间1 min 44 s。

1.4 图像后处理 将数据传至 Toshiba Aqulilion One 320工作站Vitrea进行处理。利用4D-perfusin软件包，手动选取单侧MCA起始处作为动脉输入，软件自动默认上矢状窦为输出静脉。软件利用奇异值分解法（SVD+）自动生成灌注参数的伪彩图、TDC。选择基底节区至半卵圆中心共5层，每层选双侧MCA 2个供血区为ROI。并对每个供血区采用镜像方法测量ROI。利用对照组测量出CTPI各参数值，即血流量（cerebral blood flow，CBF）、血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通过时间（mean transit time，MTT）、达峰时间（time to peak，TTP）及延迟时间（delay time，DLY）的正常参考范围。

由软件自动减影得到CTA、4D-DSA图像，结合MRP、MIP、VR，任意角度旋转、修剪去除干扰血管，观察血管狭窄部位及血管形态。

1.5 图像分析 ①血管狭窄程度评估。根据北美症状性颈内动脉内膜切除术实验协作组标准［1］，将脑动脉狭窄程度分4级：无狭窄、轻度狭窄、中度狭窄、重度狭窄。所有CTA图像均由2位工作10年以上的资深影像医师分别评定。②梗死程度评估。选定松果体、胼胝体压部、基底节区、胼胝体体部至半卵圆中心共5层，层厚5 mm。在双侧MCA供血区以3 cm为直径画圆圈，镜像测量，轻度脑梗死：每层任意一个圈内无直径＞1.5 cm梗死灶，病灶散在，梗死灶数＜5个/圈；重度脑梗死：至少3层有直径＞1.5 cm梗死灶，病灶成簇，梗死灶数＞15个/圈；介于两者之间的为中度脑梗死。③CTPI的灌注评估。根据高培毅对梗死前期的分法［2］，设定正常脑组织CBF值正常低限为45mL/（100g·min）；Ⅰ类：DLY、TTP轻度升高，CBF、CBV近乎正常或轻度升高，CBF为35～45 mL/（100 g·min）；Ⅱ类：DLY、TTP升高，CBF、CBV轻度降低，CBF下降至25～35 mL/（100 g·min）；Ⅲ类：DLY、TTP升高，CBF、CBV明显降低，CBF下降至15～25 mL/（100 g·min）。

1.6 辐射剂量计算 根据头部剂量长度乘积（doselength products，DLP）计算有效剂量（effective-dose，ED），公式为ED=DLP×k，k为权重因子。本研究采用美国医学物理学家协会（American Association of Physicists in Medicine，AAPM）推荐的成人头颅k= 0.002 1，DLP=2 120 mGy·cm，ED=4.4 mSv。

1.7 统计学分析 采用SPSS 13.0统计软件，单侧MCA狭窄程度、脑梗死程度、灌注减低程度之间的相关性采用Kendall’s tau_b秩和检验或Spearman等级相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 血管狭窄程度、脑梗死程度、灌注减低之间的相关性 Kendall’s tau_b秩和检验表明，患侧血管狭窄与患侧脑梗死程度无相关性（P=0.313）（表1，图1），与患侧低灌注比例无相关性（P=0.848）（表2）；患侧灌注降低程度与患侧脑梗死程度呈正相关（P=0.000）（表3）。

表1 患侧MCA狭窄与患侧脑梗死程度相关性 例

表2 患侧MCA狭窄与患侧灌注异常相关性 例

2.2 单侧MCA狭窄与梗死单双侧关系 实验组单侧MCA狭窄出现双侧脑梗死30例，单侧梗死8例，其中轻度狭窄组为双侧14例；中度狭窄组单侧1例，双侧9例；重度狭窄组单侧7例，双侧7例，三者差异有统计学意义（χ2=11.223，P=0.004）。分割分析显示，仅轻度与重度狭窄组差异有统计学意义（χ2= 9.333，P=0.003）。

表3 患侧灌注异常与患侧脑梗死程度相关性 例

图1 女，53岁，头痛、头晕，血管重度狭窄而无梗死 图1a MRA示左侧大脑中动脉M1段重度狭窄 图1b T2FLAIR示双侧未见脑梗死图1c DWI未见异常 图1d，1e 脑血流量（CBF）及血容量（CBV）图未见异常 图1f 平均通过时间（MTT）图无明显差异 图1g，1h 达峰时间（TTP）及延迟时间（DLY）图，示左侧脑区TTP、DLY明显延长，属梗死前期

3 讨论

脑缺血是临床最常见的脑血管疾病，脑动脉狭窄是缺血性脑卒中的重要危险因素。CTPI利用示踪原理计算脑血流灌注量，可准确反映脑组织血流灌注情况。320排CT探测器宽16 cm，是目前CT设备最宽探测器之一，一次扫描能实现全脑CTPI及CTA一站式成像。所谓的“双低”CTA技术即同时采用低辐射剂量及低对比剂用量的CTA技术，需在保证图像质量的基础上降低CT检查中患者所受辐射剂量及对比剂用量。本研究最大DLP为2 120 mGy·cm，ED为4.4 mSv，小于目前64排、256排CTPI辐射剂量。本研究使用35 mL对比剂，少于文献［3］报道的50 mL。

CTPI的主要临床应用之一是用于急性脑缺血缺血程度的判定、梗死分期、识别缺血半暗带及梗死灶，并指导溶栓治疗，判定预后。动态CTA能有效确定脑血管狭窄或闭塞血管部位、程度及侧支血管的建立效性。CTPI联合CTA能在一定程度上显示慢性脑缺血存在的脑血流动力学异常及血管异常，具有重要的临床意义［4］。

本研究中血管狭窄程度与灌注降低程度及脑梗死程度均无相关性。推测原因主要为：①与侧支循环代偿有关。脑的侧支循环有3个主要通路：Willis环是血流改道的重要因素。颅内外的交通支是潜在的通路，软脑膜吻合支及新生的小血管是重要途径，它可连接脑动脉远端的微小动脉，血液根据血流动力学及代谢需双方向流动。特别是急性脑血管病时，闭塞的血管远端血压瞬间下降，软脑膜血管压力相对正常，即可产生一个血流压力梯度，这些侧支通路逐渐开放重新分配血流，若侧支血管代偿良好，脑血管狭窄侧脑组织CBF不下降或轻微下降，甚至出现明显高灌注状态，即“奢华灌注”；若侧支循环建立良好，同时脑血管通过自身代偿调节保持脑CBF稳定，能够完全或大部分代偿该供血区脑组织，在无不稳定斑块栓子脱落时，狭窄血管相应的供血区脑组织不会出现脑梗死。②本研究纳入者是以中老年人为主的慢性脑缺血病患，MCA主要是动脉硬化性狭窄，而MCA硬化狭窄是一个相对较长的过程。因侧支血流的建立个体差异很大，与多种因素，如年龄、高血压、动脉硬化性狭窄闭塞及动脉狭窄的严重程度有关。是否出现梗死与患者年龄相关［5］，年龄越大，侧支血管的代偿能力越差。慢性高血压、慢性渐进性动脉狭窄或闭塞者侧支血管形成较动脉突然阻塞患者明显增多［6］。急性脑缺血患者的侧支循环也会影响半暗带区脑组织的存活情况［7］。研究［8］认为，动脉狭窄是造成脑灌注下降的直接原因，灌注分级与性别、狭窄程度、代偿途径、临床症状无相关性。杨潮萍等［9］认为，CTPI出现异常与责任血管狭窄程度有相关性，但并未说明降低程度与梗死程度的相关性；王苇等［10］对203例症状性MCA M1段狭窄的研究认为，狭窄率与血流失代偿期的相对脑CBF呈正相关，与代偿期脑组织灌注无相关性。总之，侧支循环开放状态与缺血性脑血管病发生密切相关［11］。

本研究中灌注降低程度与梗死程度呈正相关，灌注降低越明显，梗死可能越重。主要机制是脑血管狭窄时，脑灌注压在一定范围内波动，机体通过小动脉及毛细血管的收缩或扩张，维持CBF及CBV的稳定，CBF下降到一定程度达到梗死阈值时，因不能维持细胞对氧及葡萄糖的摄取，脑组织缺氧导致代谢紊乱，代谢产物氧自由基、乳酸及自由离子堆积而产生细胞毒性，致使神经元细胞不可逆的死亡，即脑梗死。故血流灌注量降低越多，梗死越可能发生，梗死程度可能越严重。CTPI参数最佳阈值取决于从图像采集到再灌注的时间，而与从发病到CTPI检查的时间无关［12］，故当CBF降低到梗死阈值之前，尽早治疗达到再灌注对临床预后非常重要。

本研究推测健侧血管的脑梗死是因患侧血管狭窄，健侧血管通过侧支循环向患侧供血，当患侧血管狭窄越来越重时，CBF越来越少，健侧血流向患侧分流也逐渐增多，而自身侧血流减少，当达到代偿极限时，健侧血流不能满足自身侧脑组织血流供应出现缺血梗死。因代偿程度不同及血流动力学所处阶段不同，故健侧梗死程度不同。本研究不足：鉴于DSA的有创性及辐射剂量较高，经DSA证实的例数较少；与MRI脑灌注相比，CTPI辐射剂量仍较高；例数有限，需扩大样本量进一步研究。

综上所述，慢性脑缺血患者的脑动脉狭窄与缺血程度并不成正比。脑动脉狭窄并不能准确预测是否存在脑血缺及缺血程度。手术指征的判定不能单独依据血管狭窄或闭塞，还需根据侧支代偿及责任血管供血区血流动力学及微循环综合分析评价。

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