脑过度灌注综合征的影像学研究进展

范晓媛，有慧，冯逢*

脑过度灌注综合征（cerebral hyperperfusion syndrome，CHS）是颈动脉血运重建术后少见但严重的并发症，常见于颈动脉内膜切除术（carotid endarterectomy,CEA）和颈动脉支架置入术（carotid artery stenting，CAS）后，也可见于颅内动脉支架置入术后[1]。CHS 是由于术后脑血流量（CBF）急剧增加，致使病人出现严重头痛、癫痫、神经功能障碍、意识障碍等脑水肿相关的临床表现，严重时可发生脑出血[2]。文献[3]报道CHS 是术后出血性卒中的主要原因，发病率多在3%以内，致残率为38.2%，死亡率高达50%。预防和减少CHS 发生的主要措施包括选择合适的手术时机和麻醉方式、控制血压、预防性使用脱水降颅压的药物等。

影像学检查是诊断及预测CHS 发生的重要手段，主要包括单光子发射计算机体层成像（SPECT）、CT、MRI、经颅多普勒（transcranial doppler, TCD）超声等。本文简要介绍CHS 的诊断标椎、危险因素和发病机制，并对CHS 影像学检查方法及研究进展进行综述。

1 CHS 概述

CHS 的临床特征包括术侧搏动性头痛、眼眶痛、癫痫发作、局灶性神经功能障碍和意识障碍，严重时可发生脑出血；影像学表现为术后患侧CBF 增加超过基线检查时的100%，且排除新发颅内缺血灶。结合上述临床特征和影像学表现，可以诊断CHS[2]。仅存在影像学过度灌注而无相关临床症状时，称为脑过度灌注现象。

有研究[4]表明，CHS 最主要的临床危险因素是高血压，包括术前长期高血压和术后血压波动；其他常见临床危险因素包括女性、手术近期在患侧发生大面积缺血性卒中、颈动脉近闭塞（即非常严重的颈动脉狭窄伴远端血管塌陷）、对侧颈动脉狭窄≥70%以及冠心病。CHS 主要的发病机制是长期低灌注导致的脑血管反应性（cerebrovascular reactivity,CVR）受损，由于血运重建术后同侧大脑中动脉血流的平均流速依赖于脑灌注压（cerebral perfusion pressure，CPP），当CPP 快速升高时，术前长期呈低灌注且CVR 受损的区域中，脑小血管则无法有效收缩，从而会引起CBF 明显升高，进而发生脑过度灌注/CHS[2]。

2 CHS 的影像检查技术

2.1 SPECT 在颈动脉血运重建术前通过SPECT进行CVR 的测定能准确预测过度灌注和CHS 的发生[5-8]。CVR 测定是通过注射乙酰唑胺或吸入5%CO2诱发病人颅内脑小血管的扩张，在对血管施加刺激前后分别测量CBF，计算CBF 变化率。正常人在施加血管刺激后CBF 会明显增加，若存在CVR 受损，则CBF 增加不明显甚至无变化[9]。Komoribayashi等[7]通过注射乙酰唑胺测定CVR，发现术前CVR 减低是CEA 术后发生过度灌注的独立危险因素，术前CVR 减低预测过度灌注的敏感度为100%、特异度为89.9%。Nishimoto 等[5]使用SPECT 对223 例行CAS 术的病人在术前测量CVR 和CBF，并在术后1 d 内、3 d 和7 d 多次测量术侧CBF，结果显示发生CHS 的病人在术后1 d 内CBF 便达到高峰，术后3 d开始回落，术后7 d 基本恢复正常，同样观察到了术前CVR 的明显降低。

另外，有研究[8]采用SPECT 测量CAS 术前狭窄侧与对侧大脑半球静息状态下的CBF 比值，发现CBF 比值≤0.915 可以有效预测脑过度灌注。这种方法无需注射药物或吸入CO2，可以避免血管刺激，但预测效果较CVR 有所下降，敏感度为77.8%，特异度为80.2%。

综上所述，SPECT 用于预测及诊断过度灌注/CHS 具有较高的准确性，但注射乙酰唑胺或吸入CO2会引起不良反应，约11%的受试者可出现如呼吸急促、头痛、头晕等短暂发作的症状[9]。另外，SPECT 具有检查耗时、费用昂贵、电离辐射等局限性，也限制了其在临床上的广泛应用。

2.2 CT 手术近期在患侧发生较大面积的缺血性卒中是脑过度灌注的高危因素，术前CT 可提示这一高危因素的存在，但对于其他高危因素（如CVR受损、侧支循环不足等）显示欠佳。术后CT 检查主要用于排除弥漫性脑水肿和脑出血，即CHS 晚期表现；CHS 早期在CT 上可无异常表现，故术后CT 影像学表现正常也无法排除脑过度灌注或CHS 的发生。因此，常规CT 不能很好地预测CHS 的发生。

CT 灌注（CT perfusion，CTP）成像通过单次注射对比剂，可获得多个血流动力学参数，包括脑血容量（CBV）、CBF、达峰时间（TTP）和平均通过时间（MTT）。CTP 可预测脑过度灌注和CHS 的发生。一项研究[10]显示在颈动脉血运重建术前，CTP 影像上的CBF 减低和MTT 延长与CHS 相关，可预测CHS的发生，CBF 减低和MTT 延长的曲线下面积（AUC）分别为0.837 和0.896。另有研究[11]发现，与未发生CHS 的病人相比，发生CHS 的病人术前狭窄侧MTT、TTP 均更长，2 组差异具有统计学意义。该结果反映狭窄侧的脑组织灌注的受损，可用于预测CHS 的发生。另外，注射乙酰唑胺后在CTP 上测量MTT 也可以预测CHS。Yoshie 等[10]在乙酰唑胺激发试验前后分别测量静息态和激发后的CBF、CBV 和MTT，发现激发后的MTT 预测CHS 的效果最好（敏感度为88.9%、特异度为83.7%），其次是静息MTT（敏感度为77.8%、特异度为90.4%）。

总之，CTP 与SPECT 相比，辐射剂量小、方便快捷，单次扫描即可获得多个血流动力学参数，且经济成本低，更适合临床应用。但CTP 仍需要注射外源性对比剂且存在辐射，不适合短时间内随访和多次扫描。

2.3 MRI 与CTP 类似，动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast，DSC）灌注加权成像（PWI）可通过定量多个血流动力学参数（如CBF、CBV 和MTT）来预测脑过度灌注/CHS 的发生。Fukuda 等[12]采用DSC PWI 测量术前CBF、CBV，同时通过SPECT 测量术前及术后CBF 来计算CBF 变化，结果显示术前DSC PWI 上测量的CBV 与术后CBF变化呈显著正相关，术前CBV 位于正常范围内的病人均未发生过度灌注，术前CBV 升高是术后过度灌注发生的独立预测因子（敏感度100%，特异度87.3%）。

动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）MRI技术以动脉血中的水分子为内源性示踪剂，无需对比剂即可进行脑灌注成像。以15O-H2O PET 为金标准，ASL MRl 定量得到的CBF 较为准确，可无创地实现脑灌注的定量评估[13]。ASL 技术种类较多，常见的包括单期ASL、多期ASL 和区域选择性ASL 技术，这些技术可用于预测过度灌注或CHS。Lin 等[14]采用单期ASL 技术（标记后延迟时间为2.0 s）计算CBF 空间变异系数，超选择ASL 技术计算颈动脉灌注体积，结果显示CBF 空间变异系数增高、全脑灌注体积比减小均与CHS 相关，同侧颈动脉灌注体积比和双侧颈动脉灌注体积比与CHS 的关系为边缘显著。Fan 等[15]利用单期ASL 评估动脉通过伪影，从而对侧支循环进行半定量评估，发现基于动脉通过伪影的ASL 评分与狭窄程度、Willis 环完整性和软脑膜侧支的开放相关，可以很好地预测脑过度灌注的发生（敏感度94.1%,特异度88.4%）。此外，基于多期ASL 制定的灌注分级，在3 个标记后延迟时间（1.0、1.5 和2.5 s）下评估脑灌注可以获得CPP、顺行早到血流和逆行晚到的侧支循环等信息，同时可定量测得校正的CBF 值和ATT 值，获得更详细的脑血流动力学信息，预测过度灌注的效果也较好（敏感度93.3%，特异度92.2%）[16]。与仅使用临床信息相比，联合多期ASL 技术对脑过度灌注的预测能力显著提升（AUC：0.98 和0.78）[16]。

总之，ASL 技术主要优势在于无创、无需注射外源性对比剂、无辐射；其既可在术前评估脑过度灌注的发病风险，也能用于术后脑灌注变化的监测，是预测脑过度灌注/CHS 的有效工具。但ASL 广泛应用也存在困难，主要是成像技术原理、后处理算法和参数设置的多样性。若能在不同平台和机构之间协调统一硬件和软件方法，建立规范化操作流程，则能进一步推进ASL 技术在临床上的开展。

此外，常规MRI 序列、液体衰减反转恢复（FLAIR）序列和MR 血管成像（MRA）可在手术前后评估脑灌注异常。术后CHS 病人常规MRI 上主要表现为脑白质水肿，常累及枕叶和顶叶，也可表现为脑实质出血。MRI 上一旦出现上述异常表现，往往已提示病情进展较为严重；但常规MRI 序列表现正常也不能排除脑过度灌注/CHS 的发生[17]。Fan 等[18]在术前常规MRI 序列上使用Fazekas 评分评估白质高信号，同时记录腔隙性梗死灶的数量，结果表明Fazekas 评分＜3 分且腔隙灶＜2 个的病人基本不会发生过度灌注（阴性预测值90.6%）。在一项纳入了17 例行颅内动脉支架置入术病人的研究[19]中发现，术前FLAIR 序列上的血管高信号与术后过度灌注相关，FLAIR 血管高信号预测支架置入术后脑灌注增加超过50%的敏感度为100%、特异度为80%。但该研究样本量较小，相关结果需要更大规模的研究证实。Andereggen 等[20]分析CEA 术前和术后的相位对比MRA 影像，结果显示颈内动脉和大脑中动脉的术后与术前脑血流量比值对CHS 有较好的预测价值，其中大脑中动脉脑血流量比值≥1.53 是预测CHS 的最佳参数，AUC 为0.94，敏感度为100%，特异度为90%。

目前关于常规MRI 序列对脑过度灌注或CHS预测的研究较少，尤其是在接受CEA 手术的颈动脉狭窄病人中。常规MRI 序列扫描时间短，临床上易于获得，但能提供的血流动力学信息有限，联合MRI 灌注成像能获得更全面的信息。

2.4 TCD TCD 是临床上监测及评估CHS 的一种常用检查方法。TCD 使用多普勒超声探头，以颅骨薄弱部位（颞骨嶙部、枕骨大孔、眼眶等）为检查声窗，可以快速、无创、实时地测量大脑中动脉血流动力学变化，包括平均血流速度、峰血流速度、微栓子数目、搏动指数等，可提示术前脑低灌注、CVR、术后过度灌注和微血栓形成。

在TCD 上，发生CHS 的病人通常显示术后同侧大脑中动脉血流速度较基线增加150%～300%[21]。研究[22]采用TCD 测量术侧大脑中动脉平均血流速度，结果显示术后24 h 大脑中动脉平均血流速度较术前增加＜100%的病人发生CHS 的概率极低（阴性预测值99%）。在术前、术中夹闭状态下和松开钳夹后，采用TCD 多次测量大脑中动脉血流速度和搏动指数也能预测CHS 的发生。有研究[23]发现，与未发生CHS 的病人相比，发生CHS 的病人术前大脑中动脉的平均血流速度更慢，而在术中松开钳夹后10 s 内、5 min 后和完成皮肤缝合后这3 个时间点的血流速度更快，上述3 个时间点测得的血流速度增加率均能高效地预测CHS，最佳预测值分别为≥110%、≥55%和≥50%，AUC 分别为0.854、0.839 和0.858，阴性预测值均＞99%。另有研究[24]以CEA 术中颈动脉钳夹闭状态下平均大脑中动脉血流速度为基准，测量松开钳夹后的平均血流速度和术后2 h 血流速度，对CHS 的阳性预测值分别为13%及41%。Ogasawara 等[25]在夹闭状态及松开钳夹后立即测量大脑中动脉峰值血流速度，松开钳夹后流速增加至2.0～2.2 倍，对CHS 预测的敏感度和特异度均达100%（以SPECT 为金标准），假阳性率为33%。

综上，TCD 具有无创、可床旁操作的特点，在术前、围手术期和术后各个阶段均可广泛使用，其不足之处在于操作者依赖性高、主观性强，并有10%～20%的病人因骨窗观察不足而失败，且对于存在颅内大脑中动脉狭窄或闭塞的病人也不适用。

3 小结

影像学技术是诊断和预测CHS 的重要手段，尽管目前已证实多种影像技术对CHS 具有预测效能，但由于每种技术都有其局限性，尚未将具体某种技术纳入临床诊治的常规流程。未来的研究方向一方面可集中于成像技术的改进，另一方面可联合应用多种影像技术，以求预测、诊断CHS 效能及效率最大化。此外，人工智能技术的发展为神经系统疾病的诊断、治疗策略和风险预测提供了新的研究方向，但关于影像学结合人工智能技术在CHS 预测方面的研究还未见报道。因此，利用多模态影像学联合人工智能技术构建CHS 的早期预警体系也是令人期待的。