多模态影像技术在慢性症状性颈动脉闭塞中应用的研究进展

宫新扣 柳承鑫 滕菲 曲力影

(吉林大学第二医院,吉林 长春 130000)

颈动脉闭塞(CAO)多见于颈动脉狭窄基础上的血栓形成或者粥样斑块进展性增厚导致管腔闭塞、突发血管夹层病变、斑块或栓子脱落栓塞、炎性血管病变持续进展形成,最终导致脑灌注量降低及认知功能障碍的一种临床常见疾病,也是引起缺血性卒中的重要原因,一般临床上规定CAO时间超过一个月称为慢性CAO,根据患者有无症状又分为症状性CAO和无症状性CAO,临床上一般以慢性症状性(CS)CAO最为常见〔1,2〕。目前对于有症状CSCAO的诊断方法包括超声、CT及头颈部的磁共振抗血管造影(MRA)或磁共振检查(MR)血管成像等。有研究显示,CT血管造影检测患者血管狭窄程度、斑块表面不规则及经颅多普勒检测到的微栓子信号对预测疾病早期复发风险可能高达20%〔3～7〕。但单一影像学检查技术在诊断过程中均具有本身局限性,单纯血管闭塞只是初诊断,其脑循环代偿和组织灌注情况仍需要依赖多种影像技术共同检查评估才可以有效提高诊断和治疗的精准度。随着影像学技术的发展,多模态影像技术在对多种疾病的治疗方式的选择及手术方案的制定具有重要的指导作用〔8,9〕。

1 CSCAO临床特点

CSCAO是慢性CAO中发病率比较高的一种类型〔10～12〕,随着CSCAO堵塞程度的加重及代偿能力的下降,CSCAO患者会逐渐出现脑缺血症状,根据缺血程度不同可表现为一过性黑矇、永久性失明或颈交感神经麻痹综合征(Horner)征。随着脑梗死范围扩大会出现对侧肢体偏瘫、偏身感觉障碍、同向性偏盲等。优势半球受累可出现失语症,脑梗死范围进一步增大,出现脑水肿,患者可出现意识障碍、生命体征不平稳甚至死亡,脑卒中和死亡风险给患者生活和生命质量带来严重威胁〔1,13,14〕。

随着患者血压严格控制管理、他汀类药物的使用及抗血小板治疗的介入,CAO患者继发脑卒中的预防措施有所改善〔15〕。除了选择药物治疗,还包括颅内外搭桥、颈动脉内膜剥脱术(CEA)及复合手术〔16～18〕,Grubb等〔19〕通过CAO手术研究(COSS)比较颞浅动脉-大脑中动脉(MCA)搭桥术与药物治疗在预防CAO脑卒中的优势,结果显示手术组和内科治疗组患者在2年内不良事件发生率之间没有显著性差异,90%患者血管保持通畅状态。Lee等〔20〕研究显示慢性颈动脉床突段近端闭塞血管内再通技术成功率、主要并发症、1年内再闭塞率分别为89%、0%、0%。另有一项回顾性研究通过对138例慢性CAO患者同侧大脑半球血流灌注受损的血管内介入治疗情况分析,结果显示总体成功率达61.6%,30 d内组中死亡率为4.3%,均表明血管内手术治疗对于慢性CAO患者血管再通成功率较高,具有良好的临床效果〔21〕。但由于大血管闭塞的证据和缺血半暗带的可视化是不可或缺的,手术方案中准确血管栓塞成像是选择治疗方案的重要影响因素。尤其是CSCAO患者,在血压发生波动时,CO2分压会发生变化,其影响会超过血管自主调节的极限,造成颈动脉血流量的减少,导致颅脑神经功能障碍,所以对于CSCAO仅评价其静息状态下的经动脉血流量是不全面的〔22,23〕,因此不能靠单一的影像学检查来评估,多模态影像学技术对疾病制定详细的治疗计划更有指导意义。

2 CSCAO多模态影像技术研究进展

2.1经颅多普勒(TCD) TCD是一种基于超声的非侵入性血流动力学评估技术。研究证明TCD 用于实时检测颅内血管闭塞或血栓栓塞性病变具有重要作用〔24〕。 TCD 可以检测颅内侧支的血流方向和健壮性,特别是在CAO患者中,CSCAO患者经常显示颈外动脉(ECA)和颈内动脉(ICA)之间的侧支吻合,并常规显示眼动脉血流逆转。TCD还可以确定和量化可能起源于近端狭窄闭塞病变的远端血管中的微栓子信号(MES)或高强度瞬时信号(HITS)〔25〕。此外,使用 TCD 实时评估血管运动反应性以确定脑血管储备和血流动力学不稳定性,可对颈动脉狭窄病变和CSCAO患者横断面和纵向研究,TCD 上血管运动反应性受损与颈动脉狭窄病变、CSCAO患者的认知损害有关。

2.2颅脑CT 血管造影(CTA)或CT灌注成像(CTP) CTA可用于检测大中型血管的闭塞,并可用于血管内手术前确定血栓的位置。为了更好地评估颈内动脉的骨内节段,缓制Hounsfield衰减曲线,推荐首选多平面2D灰阶图像而不是3D图像〔26〕。为了提高闭塞病变实际位置的预测价值,利用CTA采集的数字化信息,实现三维图像显示全方位,多角度观察闭塞血管情况及斑块位置。钙化斑块的形态畸形可能会进一步增加伪影,高估颈动脉的狭窄程度。有研究报道一种新的基于 CTA 的方法在自发性CAO患者中区分急性闭塞(<7 d)和慢性闭塞(>30 d),结果显示:颈动脉壁的外周造影环强化或“颈动脉环征”在管腔内有无低密度血栓可作为评估慢性症状性CAO患者缺血症状和治疗决策的潜在标志物。

CTP是目前评估脑血管灌注最常用的影像手段,通过反映单位时间内每像素或体素内对比剂浓度的变化,间接反应组织灌注情况。在 CTP 脑组织灌注情况检查中,通过数学模型可以计算出血流量(CBF)、脑血容量(CBV)、对比剂通过时间(MTT)及对比剂峰值时间(TTP)。并与健侧对比,判断出某区域脑组织内的血流灌注情况。对于慢性CAO或患者梗死区域来讲,CBF、CBV常常表现明显下降,MTT 显著增长。对于缺血半暗带来说,CBF可出现显著下降,但CBV保持正常或略有下降趋势,因此临床上可以通过 CBF、CBV的关系来判断患者是否存在缺血半暗带。

2.3数字减影血管造影(DSA) DSA在CAO诊断上具有金标准作用,明确诊断后的临床治疗,才是我们临床诊疗的最终目的。据报道,非侵入性成像手段误诊了一些慢性CAO的患者,在CTA或MRA上观察到的假性闭塞或假性夹层经常需要 DSA证实〔27〕。然而,仔细评估各种 CTA 模式,可以在不使用侵入性成像方式的情况下增加慢性CAO患者疾病亚型的诊断概率〔28〕,在临床上,尽可能明确疾病病因对疾病治疗具有重要意义,对于血管闭塞的原因判断仅依赖DSA是不够的,需要结合高分辨率磁共振成像(MRI)、颈动脉血管超声等多模态影像技术在内的检查结果综合判断,且DSA在CSCAO中的研究仍不足,需进一步深入研究。

2.4MRI

2.4.1MRA 一种依赖血流的非侵入性血管成像方法,与DSA相比,MRA诊断颅内狭窄和闭塞的敏感性分别为70%和87%〔29,30〕。颈部MRA不需要造影剂,虽然准确性有待提高,其对患者的诊断实时动态监测血管狭窄情况更敏感,为严重的颈动脉狭窄患者提供有效的筛查〔31,32〕。在脑大血管闭塞的血管治疗中,颈部MRA是一种常用的评估通路的方法被广泛应用于颈动脉狭窄或者CAO的筛查。

2.4.2高分辨率磁共振血管壁成像(VM-MRI) 通过抑制血管内流动的血液信号获取血管壁等周围静态组织图像的一种成像方法。能对血管壁直接成像,评估血管病变或者动脉粥样硬化斑块形态、成分情况。DSA作为颈内血管病变诊断的“金标准”,其对血管壁本身的情况诊断有限,对血管非特异狭窄或闭塞情况的诊断具有局限性,而联合VM-MRI技术手段可以互补DSA的不足,提高了颅内血管狭窄或闭塞等疾病的诊断准确性。目前已经研究出各种新型血管壁成像技术,这些技术不仅可以识别颅外血管中脑卒中的病因,还可以显示动脉粥样斑块情况,并已经被应用到包括CSCAO、非狭窄动脉粥样硬化性病变或血管炎中〔33〕。VM-MRI 对慢性颈动脉狭窄或CAO斑块内出血情况、血管内外及斑块的边界、颈动脉斑块稳定性和血管腔能清晰显示,使慢性CAO诊断的准确性得到提高。VM-MRI技术可以对CSCAO斑块的形态进行详细分析,对疾病的研究及分型具有重要的科研和临床价值,这是其他影像学技术不具有的,在CSCAO疾病研究中具有很好的前景。

2.4.3磁共振波谱成像(MRS) 是医学影像学近年来发展的新的无创性检查手段,可以对人体组织内的一些化学物质进行很好的监测,可以对活体组织代谢、生化变化及化合物定量分析情况进行有效评价。磁共振波谱和MRI是研究CAO及缺血性脑卒中引起的解剖和代谢改变的有力工具〔34〕。由于CSCAO患者血管闭塞程度有时与患者脑组织缺血程度不完全平行,在血管堵塞后一段时间内,所在区域脑组织可能长期处于慢性缺血代偿期,如果能在缺血的脑组织发生形态学改变之前对患者进行早期诊断,将对预防患者脑卒中的发生起到重要意义。

2.4.4磁共振扩散张量成像(DTI)是一种描述大脑结构的新的MRI技术 它可以定量分析水分子在三维空间中的扩散运动,并根据水分子在组织中扩散运动的各向异性特征进行成像,揭示脑组织和血管有关的细微反常变化〔35～38〕。DTI是扩散加权弥散成像序列(DWI)的发展和深化,是当前唯一的一种有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法,可以显示血管闭塞缺血后导致的颅脑神经受累情况和确定脑损害的程度〔39〕。对于脑组织缺血变化的诊断相对于传统的 MR 具有早发现和诊断的优势。弥散张量成像在CSCAO的应用研究较少,随着技术的提高和更好的后期处理分析,DTI 对于慢性颈动脉狭窄或CAO疾病颅脑神经损伤诊断和治疗仍具有广阔前景。

2.4.5DWI 其高空间分辨率对于检测外周血管栓塞具有较好的灵敏度,已被证实在检测缺血灶时比标准分辨率更高〔40〕。DWI已成为CAO引起的脑卒中早期诊断和定性诊断的重要MRI方法〔41〕。早期报道显示,急性脑梗死在DWI上表现为高信号,由于在CSCAO后几分钟内水表观扩散系数(ADCw)降低,反映出早期能量代谢中断和细胞毒性水肿。对于检测CSCAO血栓发生率具有重要作用。

2.4.6磁敏感加权成像(SWI) 与常规梯度回波序列相比在显示脑内小静脉及出血方面的敏感性更有优势〔42〕,早期主要应用于脑内小静脉的显示。CSCAO主要由于颈内动脉粥样硬化或动脉夹层导致的颅脑血液灌流减少,导致短暂性脑缺血发作(TIA)、视力下降、躯体运动或感觉障碍及脑卒中等一系列临床症状〔43〕,SWI通过对脑内血管缺血或出血情况在MR图像上有所体现,对CSCAO早期诊断具有重要影像学意义。SWI在显示出血,甚至是细小出血方面能够比常规梯度回波序列更具敏感性,在诊断脑血管畸形、脑血管病及某些神经变性病等方面具有较高的诊断价值及应用前景。但目前SWI对于CSCAO的影像学研究较少,仍需进一步深入。

综上,CSCAO部位不同、病因不同,可呈现不同的临床病程,相应的影像表现各不相同,因此,对于CSCAO的诊断和治疗,多模态成像可以在多个方面、多个角度和多维度成像,呈现病灶多方面的病理生理信息,尽可能做到定位、定性、定量和定期,应用多种影像学技术的多模态影像技术对于提高患者诊断准确率及手术方案效率具有重要科研和临床意义。然而,到目前为止,部分影像学技术,尤其是DTI技术在CSCAO中的相关基础研究较少,限制了多模态影像学技术在该病中的临床应用和推广。未来需要努力增加多模态影像技术的基础和临床研究数量,提高研究质量,尽可能提高和改进当前的共识诊断指南,并允许临床医生结合经验和专业培训确定用于诊断的最佳方法。