应用动态CT 血管成像联合CT 灌注成像研究偏头痛发作期颅内血流量的改变

尹学青，黄瑞，阮新忠，张泳潮，蓝文婷

偏头痛是一种常见的发作性的慢性神经血管性疾病，全球年患病率为15%～18%[1]，通常表现为偏侧中重度搏动样头痛，可伴有视觉异常、恶性呕吐及畏声畏光等，严重影响患者的生活质量，其病理生理及发病机制目前尚不明确。根据有无先兆症状，偏头痛分为有先兆性偏头痛（MA）及无先兆性偏头痛（MO）两种类型。目前诊断偏头痛主要参考国际头痛协会分类标准[2]及相关量表，缺乏客观有效的辅助诊断方法。研究表明偏头痛的发生与脑血流动力学变化有关[3]。为了进一步探究偏头痛发作期颅脑血管状态及血流量改变情况，本研究采用CT血管成像（CTA）及CT 灌注成像（CTP）来分析偏头痛发作时颅内主要血管形态学及血流量变化特征，以期为偏头痛的临床诊断提供有价值的辅助参考，并为偏头痛的病理生理研究提供有效的影像学支持。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016 年1 月至2019 年12 月在宁波市第一院就诊的且在本院进行颅脑动态CTA 扫描的偏头痛患者。纳入标准：（1）符合国际头痛分类第三版偏头痛诊断标准[4]；（2）有偏头痛发作病史至少1 年；（3）动态容积CT检查在发病12 h 以内完成，期间未接受偏头痛药物及其他治疗。排除标准：有明显颅内器质性病变（动脉粥样硬化、动脉瘤、占位）、严重高血压及糖尿病。根据有无先兆症状将收集到的符合要求的患者分为MA 亚组和MO 亚组。选择可获得的偏头痛患者非发作期（症状消失3 d 以上）的颅脑动态CTA检查作为对照组。本研究经医院伦理委员会批准，所有检查者均在检查及碘对比剂使用知情同意书上签字，符合相关医学伦理要求及规范。

1.2 方法 所有患者头颅CT 检查均采用320 排动态容积CT（Toshiba Aquilion One）扫描，覆盖范围为16 cm，扫描层厚为0.5 mm，管电压80 kV，管电流150～310 mA，注射非离子型对比剂50 ml，速率5.0～5.5 ml/s。先进行一次平扫，并在开始注射对比剂5 s 后进行连续多次扫描，总共扫描19期，扫描总时间为50～60 s。

1.3 图像处理 每个容积数据包括320幅图像，一次检查共产生图像6080 幅。将所有数据导入东芝公司4D-DSA头颅软件包进行自动减影，再生成动态血管三维图像，选择容积再现（VR）及最大密度投影（MIP）成像方式多角度存储图像。随后将原始数据导入Vetrea 颅脑4D-Perfusion 软件，进入头颅分析模块，由软件自动生成包含局部脑血流量（rCBF）的全脑CTP 三维图像，均以伪彩图显示。选择圆形ROI 区域，直径均设置为15 mm，选择5 对ROI模块，放置于轴位额叶、颞叶、枕叶、顶叶皮层下区及小脑半球外带区域，手动调节ROI位置，平均每叶选择三个位置，取平均值，尽量避开脑沟及血管区域，当某一脑叶存在肉眼可见血流量异常区域时将ROI放置于此区域（图1）。

图1 CTP 伪彩图及ROI 位置示意图

1.4 图像分析及数据获取 由两名5年以上工作经验的放射医生进行CTA 及CTP 图像观察和诊断。血管痉挛即血管呈短暂或持续收缩状态，表现血管内壁毛糙，管腔明显变细，多粗细不均，偏头痛一般累及较长范围血管，但血管无器质性病变，无偏头痛发作时血管光整无狭窄（图2）。当两名诊断医师诊断结果不一致时，由10 年以上工作经验的第三名放射医师协助诊断。分别统计偏头痛组及对照组不同脑叶的灌注参数rCBF值。对患者CTP 图像各脑叶两侧镜像区域血流量进行不对称性分析，计算镜像配对ROI 区rCBF 的不对称指数（AI）[5]，AI=200×（ROI 左－ROI 右）/（ROI 左＋ROI 右），绝对值︱AI︱＞10%认为两侧镜像ROI 区域血流量不对称。当血流量不对称组中一侧ROI 区域较该患者其他区域rCBF 值增高判定为局部血流量增加，若低于其他区域判断为局部血流量减低。例如，右侧颞叶rCBF 均值为36.9 ml·100 g·min，左侧颞叶rCBF 均值为32.5 ml·100 g·min，则︱AI︱=12.7%，其他脑叶rCBF 均值为35.3～37.4 ml·100 g·min，其中左侧颞叶rCBF 均值均低于其他脑叶，则判断左侧颞叶血流量减少。

图2 CTA 示意图

1.5 统计方法 采用SPSS 22.0 软件进行数据分析，计数资料采用2检验；符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，采用t 检验；不符合正态分布的资料以中位数（上、下四分位数）表示，采用Mann-Whitney U 检验；血流异常区域分布与临床症状之间的相关性分析采用Bayes 判别分析。P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病例及CTA 结果 最终纳入符合标准的偏头痛患者93 例，其中男40 例，女53 例；年龄17～55 岁，中位年龄31岁；MA 49 例，MO 44 例。偏头痛组19例（20.4%）出现颅内主要动脉及其分支的痉挛，两名影像医生评价结果一致。M0 亚组血管痉挛者发生率（36.3%，16例）较MA组（6.1%，3）高（2=14.25，P＜0.05）。收集到对照组25 例，其中男14例，女11 例；年龄15～53 岁，中位年龄34 岁；对照组颅内动脉动态CTA均未见明显异常改变。

2.2 偏头痛组和对照组灌注参数比较偏头痛组27 例出现rCBF增高，46 例出现局部rCBF 减低。其中MA 亚组出现rCBF 增高23 例（46.9%），MO 亚组rCBF增高者4 例（9.1%），两亚组差异有统计学意义（2=16.121，P＜0.001）。MA亚组16 例（32.6 %）出现低血流量区，MO 亚组30 例（68.1%）出现血流量区，两亚组差异有统计学意义（2=6.171，P＜0.015）。见表1。

表1 偏头痛组临床资料及对应血流量情况 例（%）

2.3 偏头痛组与对照组两侧AI 分析对照组CTP 图像均无明显肉眼可见脑血流量异常。对照组两侧镜像区域各脑叶（125 对）rCBF AI 为2.33%±1.79%（0.94%～4.12%）。各脑叶脑灌注参数rCBF 为（26.4±10.5）ml·100 g·min。偏头痛组总共对比了465 对ROI 灌注参数，总体AI为21.9%±10.6%（1.35%～27.2%），其中64 例（68.8%）中有105 对rCBF 的︱ AI ︱＞10%。偏头痛组AI与对照组差异有统计学意义（t=6.738，P＜0.05）。偏头痛组︱AI︱＞10%的各脑叶rCBF 值与对照组同部位差异均有统计学意义（均P ＜0.05）。除外64 例存在两侧各脑叶︱AI︱＞10%的患者，9 例出现两侧脑叶对称性减低或增高，即rCBF 异常区ROI 两侧︱ AI ︱＜10%，包括5 例两侧枕叶血流量减低，2例两侧额叶及颞叶血流量减低，2 例两侧颞叶及顶叶血流量增加。见表2。

表2 偏头痛组中各脑叶镜像ROI 区血流量︱AI︱＞10%的rCBF 比较ml·100g·min

2.4 偏头痛血流量异常与头痛部位的相关性 偏头痛组疼痛位于右侧47 例（50.5%），左侧疼痛35例（37.6%），两侧或交替疼痛的11 例（11.8%）。偏头痛组右侧血流量异常23 例（24.7%），其中rCBF增高9 例（9.7%），左侧血流量异常14 例（15.1%），其中rCBF增高4 例（4.3%），双侧血流量异常36例（38.7%），均与偏头痛位置无相关性（均P ＞0.05）。

2.5 血管痉挛与血流量异常的相关性偏头痛患者中19 例颅内主干血管出现痉挛，其中MO 亚组有16 例（36.3%），MA 亚组有3 例（6.1%），两组血管痉挛发生率差异有统计学意义（P ＜0.001）。血管痉挛的患者均出现了部分脑叶血流量不对称（共30 对），另外45 例无肉眼可见血管痉挛，但存在部分脑叶（共75对）血流量异常，两者差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.6 先兆及伴随症状与血流量关系偏头痛组78.5%的患者存在部分脑叶血流量异常，异常部位分别分布在颞叶39例（53.4%），枕叶28 例（38.4%），顶叶20例（27.4%），额叶10 例（13.7%），小脑8例（11.0%）。伴有视觉异常患者与枕叶异常血流量相关，恶性呕吐、语言障碍与颞叶血流量异常均有相关性（均P ＜0.05），视觉异常与患者枕叶rCBF 减低有相关性（P ＜0.05），畏光畏声与颞叶rCBF 增高有相关性（P ＜0.05），感觉异常及其他症状与脑叶血流量异常区域均无相关性（均P ＞0.05），其他临床症状与rCBF增高或减低均无相关性（均P＞0.05）。见图3。

图3 偏头痛先兆症状及伴随症状与灌注异常区域的关系

3 讨论

先前关于偏头痛的血流动力学及血管周围神经激活机制研究证明偏头痛是脑血流、脑代谢及脑功能三者的相互作用的结果[6-7]，但是血流动力学改变在不同研究中结果存在很大差异。有研究证实偏头痛先兆期大脑半球出现局部rCBF 减低[8]。Olesen 等[9]发现偏头痛先兆期多数患者出现颅脑血流量减少，而发作期部分出现脑组织充血状态。Thie等[10]用大宗偏头痛MRI 样本得出偏头痛患者脑血流增快并血流量增加的结论。本研究将有先兆偏头痛和无先兆偏头痛发作期均与发作间期的血管及血流量情况进行对比，研究不同类型偏头痛的血管舒缩及血流量差异。

本研究选取CT 进行血管及灌注研究是因为CT 扫描是本中心一种可即刻获取的检查手段，可以保证患者在偏头痛发作期间及时进行数据采集。由于偏头痛组部分患者出现脑组织局部血流量增高，部分患者出现血流量减低，且灌注异常部位不固定，所以本研究参照Wiest 等[10]和Hauf 等[11]分析灌注异常的方法，选择镜像ROI 区域AI 指数作为大脑两侧血流量的对比方法，进行定量及定性数据分析。

本研究结果显示78.5%的患者血流量图像较对照组出现异常改变，多数患者出现颅内血流量减低，少部分患者出现血流量增加，这与Totaro等[8]的研究结果一致。本研究选择头痛开始12 h 内的发作期患者，扫描时间窗的差异可能是研究中血流量异常与先前结果不完全一致的原因之一[12]，并且可解释血流量异常区域与先兆或伴随症状的相应功能区未完全相符的结果。经典的偏头痛颈动脉造影研究表明偏头痛发作时脑血流量减少从大脑后部开始，并逐渐向前扩散[13]。所以偏头痛发作开始到CT 检查的时间可能决定了灌注异常的区域或性质。本研究中偏头痛发作12 h 内的患者部分出现血流量增加，部分出现血流量减少，且有先兆症状的患者高灌注比例较无先兆患者更高，均可以用以上研究成果解释。

本研究有19 例存在血管痉挛的患者均出现了部分脑叶血流量不对称，这说明偏头痛发作时颅内不同区域血管痉挛程度不一致。无先兆患者出现血管痉挛的比例较有先兆者高，且出现高灌注比例很少，但多数患者存在低灌注区，且多位于颞枕叶，这与先前De Benedittis等[14]的研究基本一致。

本研究结果显示患者出现异常灌注的区域与先兆症状或伴随症状与之对应的脑功能区基本对应，这提示偏头痛患者头痛发作期与疼痛调节相关的脑功能区域灌注异常，有助于进一步理解偏头痛的病理生理改变[15]。除1例患者（小脑︱AI︱=32.5%）外，其余患者的低血流量区域参数值均未低于正常区域的70%，区别于脑梗，因此检测脑血流量情况可为偏头痛诊断提供客观的影像学依据。

本研究是回顾性设计，从患者头痛发作到CT 检查的时间未能完全统一，可能对研究结果有一定影响，期待后续研究在检查的时机上做统一化处理。由于多期相扫描辐射剂量较大，没有对所有患者进行纵向研究，因此仍需要大规模、多中心研究偏头痛患者CTA及CTP成像特点，并期望后续研究用无放射性的磁共振血管成像和磁共振灌注成像取代CT 成像。