症状性颅内动脉狭窄患者脑血流动力学变化相关研究进展

丁家园 尹昌浩

[摘要] 脑卒中是造成我国人口死亡和致残的第一位原因，其中缺血性卒中占比高达60%～80%，而动脉粥样硬化造成的血管狭窄是缺血性卒中的重要原因，其中动脉狭窄的程度、动脉狭窄后侧支循环代偿情况、血管顺应性及脑血流动力学变化均与临床症状的严重程度及预后息息相关。通过运用经颅多普勒超声（TCD）、数字减影血管造影术（DSA）、CT血管造影术（CTA）、磁共振血管成像（MRA）等检查手段对血管顺应性、血流动力学变化、侧支循环开放情况进行进一步的评估，这对于制定治疗方案及改善患者预后具有重要意义。

[关键词] 动脉狭窄；血流动力学；侧支代偿；Willis环

[中图分类号] R543.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2018）25-0165-04

[Abstract] Stroke is the leading cause of death and disability in China. The proportion of ischemic stroke is as high as 60% to 80%. The vascular stenosis caused by atherosclerosis is an important cause of ischemic stroke. The extent of arterial stenosis， collateral circulation compensation after arterial stenosis， vascular compliance， and cerebral hemodynamic changes are closely related to the severity of clinical symptoms and prognosis. Further evaluation of vascular compliance， hemodynamic changes， and circulation of collateral circulation was carried out by the application of transcranial Doppler （TCD）， digital subtraction angiography （DSA）， CT angiography （CTA）， magnetic resonance angiography （MRA） and other means of examination. This is of great significance for the development of treatment plans and improvement of patient prognosis.

[Key words] Arterial stenosis； Hemodynamics； Collateral circulation compensation； Willis circle

在亚洲人群中，颅内动脉粥样硬化发病率显著高于欧美人群，进而引发的颅内大动脉狭窄的患者造成的卒中事件更为严重，并且有较高的复发风险[1]。其中动脉狭窄的程度、动脉粥样硬化斑块的性质与特征、侧支循环代偿情况及脑血流动力学变化均与临床症状的严重程度及预后息息相关[2]。因此，从血管病变的形态学改变、侧支循环代偿情况和血流动力学变化等方面对颅内动脉粥样硬化机制进行综合评估，有助于明确症状性颅内动脉狭窄的致病机制，这对于缺血性脑卒中治疗、改善预后及减少疾病负担具有重要的意义。下面，本文将对症状性颅内动脉狭窄患者的血流动力学变化特征进行综述。

1 症状性颅内动脉狭窄（symptomatic intracranial artery stenosis，ICASS）

ICASS在缺血性脑卒中患者中是一种常见的病理改变，ICASS是由于动脉狭窄引起其支配供血区域缺血，从而引起相应缺血性卒中的临床表现[3]。颅内动脉狭窄所致的症状性脑梗死具有易复发，易加重的特点。目前，对于颅内动脉狭窄所致的缺血性卒中研究来说，人们过多关注于其低灌注机制，而忽略了其他致病机制的作用（包括动脉-动脉栓塞、栓子清除率下降、载体动脉堵塞穿支动脉口等）[4]。缺血性脑卒中发病机制的不同影响着疾病复发情况及神经功能损伤程度，也与患者的预后密切相关。这就需要我们对缺血性脑卒中的致病机制进行深入研究，并根据不同的发病机制对患者采用个体化的治疗方案。导致出现血管狭窄最主要的因素是动脉粥样硬化，而动脉硬化性脑梗死要发病必须满足三个要求：血管壁本身病变、血流动力学异常及血液成分异常。近年来，用于诊断症状性颅内动脉狭窄（ICASS）的影像学方法包括磁共振血管成像（Magnetic resonance angiography，MRA）、数字减影血管造影术（Digital subtraction angiography，DSA）、CT血管造影术（CT angiography，CTA）及经顱多普勒超声（Transcranial doppler，TCD）。通过上述检查技术还可对狭窄后血流动力学变化、侧支循环开放情况进行进一步的病因学评估及根源治疗，这对于提高患者血管再通率及获益率具有重要意义。但CTA及DSA是一种有创检测方法，具有一定的风险，临床上并不能广泛使用[5]。相比之下，TCD及MRA更为经济且无创，可为临床脑血管病初筛及复查时使用。

2 血流动力学变化

英国学者Thomas Willis提出在脑缺血时，脑内血管具有侧支循环代偿功能。Willis环是一个整体，担负着调节脑内前、后、左、右血液循环的重要作用，也是动脉狭窄或闭塞后的主要侧支途径。当发生脑缺血事件时，由于脑内灌注压力的变化，血流可从高压处流向低压处，这时首先开放一级侧支循环（前交通动脉和后交通动脉）；其次开放二级侧支循环（眼动脉、“滑车上动脉”和软脑膜血管的吻合代偿等）；最后开放三级侧支循环（新生血管）[6]。

当颅内动脉严重狭窄或闭塞时，血流可通过Willis环、眼动脉和软脑膜血管或新生血管出现侧支循环，使缺血组织得到不同程度的灌注代偿。而良好的侧支循环代偿也会使患者有良好的预后情况。以往，我们认为在血管长期狭窄的情况下，侧支循环是逐渐生长发育形成的，但越来越多的研究表明血管急性狭窄或闭塞后出现的血流剪切力能够促进新生血管也就是三级侧支循环的快速形成，这有助于提高患者治疗的成功率，也可一定程度上改善患者的预后，使患者拥有更好的临床结局[7]。惠品晶等[12]在研究颈内动脉狭窄与Willis环侧支循环建立的关系时发现：①有Willis环进行代偿的患者临床症状相对较轻；②具有前交通动脉者较具有后交通动脉代偿者血流情况更好；③同时具有前交通动脉、后交通动脉的患者其临床症状较单纯具有前交通动脉者更轻、血流更好。一些国外研究[13，14]表明在出现单侧颈内动脉狭窄或闭塞时，前交通动脉的作用更占优势，而前交通动脉的出现与分水岭梗死出现的概率及大小明显相关。在动物试验的基础上Cuccione等[8]已经证实，在缺血性脑卒中超急性期（甚至在入院前），促进侧支循环的形成（或已存在侧支循环）联合神经保护治疗或血管内再通治疗可以更好地保护缺血半暗带。目前，促进已有侧支循环的开放和新生血管的形成已经成为临床上用于治疗急性缺血性脑卒中的关键和热点。

3 影像学方法评估血流动力学

随着影像学技术的发展，脑侧支循环评估、分级及相关干预治疗研究不断取得进展，这促进了缺血性脑卒中个体化诊断及精准治疗方案及模式的发展。因此，优化脑侧支循环的评估方法、进行动态脑血流分析等对于评估缺血性脑卒中临床结局具有重要意义。

3.1 经颅多普勒超声（Transcranial doppler，TCD）

TCD是近年来广泛应用于脑血管疾病诊断的检查方法，对于颅内前循环血管狭窄的诊断与CTA及DSA具有较高的一致性，并越来越多地应用于血运重建治疗中脑动脉的评估，通过掺入动脉管腔的解剖界定而提高了诊断精确度[9，10]，已得到临床医学的验证和支持。TCD可以检测Willis环上各个主要动脉血流动力学变化及各血流生理参数，提供实时血流信息、侧支代偿情况、栓子形成及盗血现象的证据，为一些结构影像结果补充相关信息，具有无创、经济、简便、可反复操作等优点。在经颅多普勒的诊断中，中度及重度狭窄部位的血流频谱表现为血流速度增快并伴有涡流、湍流，同时存在粗糙声频或鸥鸣样声音；极重度狭窄或闭塞部位的血流频谱表现为血流速度减慢，与相邻血管发生血流次序改变，血流信号连续性消失；狭窄部位远端的血流频谱则表现为呈相对低流速低搏动血流信号改变或血流信号连续性欠佳及消失[11]。除此之外，TCD对评价颅内狭窄动脉侧支循环开放情况及血流动力学变化具有特殊意义，尤其是对于二级侧支循环中眼动脉及“滑车上动脉”的评估是其他检查所无法代替的，但是其缺点是结果一定程度上受患者声窗、操作者水平等影响，且无法直观的观察到狭窄血管及侧支血流。

3.2 磁共振血管成像（Magnetic Resonance Angiography，MRA）

MRA是目前广泛应用于脑血管病诊断的一种核磁共振成像技术。该技术无需注入对比剂，是一种无创性检查，同时还提供了关于血管参与的位置、范围和程度的详细信息[15]，可以观察到患者脑动脉分支，使其在某些方面能够替代传统有创的血管造影检查（例如DSA）。目前，TOF法血管成像（time-of-flight magnetic resonance angiography）应用最广，分为2D-TOF、3D-TOF法2种[17]。有通过利用3D时间飞跃法磁共振血管成像（3D time-of-flight magnetic resonance angiography，3D TOF MRA）的研究结果表明大脑中动脉主干部位狭窄且远端分支血流信号强度严重减少的患者，其狭窄血管同侧脑区域一年内卒中复发的风险明显增高，且与分水嶺梗死相关[18]。国内多项研究表明与数字减影血管造影术（DSA）相比，MRA对于诊断血管狭窄而言其灵敏度、特异度、准确度均有较高的一致性[17，19，20]。但MRA在检查时需要患者长时间保持不动，而且在脑动脉狭窄诊断的后期图像处理中，如果对比度调节不当将会出现假阳性影响结果正常判断[16]；颅内细小或蜿蜒迂曲的动脉易形成湍流，会造成血管信号消失，且无法对血流动力学变化进行实时监测及前、后交通动脉进行精确判断。目前，MRA对于症状性颅内动脉狭窄患者侧支开放情况及血流动力学评估具有一定局限性。

3.3 CT血管造影术（CT angiography，CTA）

CTA是一种基于CT技术的非介入性血管成像技术，其原理是经静脉注入造影剂后，血管中造影剂充盈受损高峰时利用螺旋CT进行连续性扫描，计算机处理所得图像从不同角度显示血管构造。有研究结果显示[22，23]，除Willis环的相互代偿外，二级、三级侧支循环是否开放对急性缺血性卒中的预后非常重要，因此，CTA通过分辨其是否存在峰值高信号的变化来评估、检测侧支循环具有十分重要的价值。其优点是可以较精确评估颅内血管解剖结构、血管狭窄部位及程度、侧支循环代偿情况等，尤其是近年来发展迅速的256层螺旋CT，具有更强的时间及空间分辨率，使得图像也更加清晰、明显，三维立体感更强[21]。但是，其缺点在于CTA属于一种静脉微创检查，一些碘剂过敏或心脏、肾脏功能较差者难以耐受，短期内也不能进行反复检查，同时在成像上难以完全分开动、静脉血管，使静脉血管的影像学干扰难以排除，血管为重度狭窄时存在夸大效应[24]，虽然能显示脑骨性结构、血管形态及分支动脉，但不能实时反映血流动力学变化，并且使用传统的单时相CTA可能会低估侧支循环的程度。

3.4 数字减影血管造影术（Digital subtraction angiography，DSA）

DSA目前仍是國际上应用于诊断脑血管狭窄及评估侧支循环情况的金标准。通过对前后两次注入造影剂的图像进行减影处理，最后得到清晰的血管图像，可动态显示血管走行、狭窄血管部位及程度、狭窄远端血流状况及侧支循环代偿情况等[25]，为临床治疗提供实时数据。其优点是空间分辨率高，可反映侧支代偿的来源（特别是软脑膜支、颈外-颈内动脉小血管支、肌间支等）、代偿血流的方向和速度，同时还可观察不同时相的血液动力学改变情况[26，27]。基于DSA检查评估侧支循环可分为5级[28]，0级：不存在到达缺血区域的侧支血流；1级：存在缓慢的侧支血流可以到达缺血周边区域；2级：有快速的侧支血流到达缺血周边区域，但仅有部分到达缺血区域；3级：可见缓慢但是完全的血流到达缺血区域；4级：通过逆行灌注可见侧支血流快速而完全的灌注到整个缺血区域。DSA除了在诊断脑血管病时作为一种优势影像学方法外，还可以作为急性缺血性脑卒中患者血管内介入治疗的一种重要技术手段。但DSA属于有创检查且价格昂贵，不能短期内反复操作，故限制了一部分患者的临床应用。

4 展望

颅内动脉狭窄是动态可变的，其中血管的血流动力学改变与缺血性卒中的发生密切相关，有些患者存在严重的动脉硬化性狭窄甚至闭塞，但不一定引起相应的临床症状。这就为患者的临床治疗方案及远期预后观察提供了重要线索，因此，对缺血性脑卒中患者脑血流动力学变化的实时监测就显得尤为重要。现在对于脑血流调节的研究也层出不穷，可分为静态脑血流调节和动脉脑血流调节。由于TCD监测具有安全、无创、且能得到脑血流实时动态变化信息的优势，所以可通过TCD测定脑血流速度，同时联合动脉血压监测来动态记录脑血流自动调节时血流量的变化，并通过后期处理及计算最终反映脑血管的调节能力，这已成为目前研究热点。

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（收稿日期：2018-05-08）