急性缺血性卒中梗死核心体积的影像学评估应用进展

刘亚飞，吴亭亭，闫世曦，贾崇，张邯菲，张忠波，武一平

急性缺血性卒中（acute ischemia stroke，AIS）的发病率、致残率、复发率和病死率均居高不下，全球疾病负担研究数据显示，卒中在我国死因中居首位[1-2]。目前，改善AIS预后的有效措施包括超早期静脉溶栓和血管内治疗（endovascular treatment，EVT）[3-4]。梗死核心体积（infarct core volume，ICV）一般是指脑组织发生不可逆性损害的部分，被定义为基线DWI信号强度较对侧组织高3倍标准差的区域所示体积，或CTP上相对脑血流量（relative cerebral blood flow，rCBF）≤30%的区域所示体积[5]。根据检测时间不同，ICV分为初始梗死核心体积（initial infarct core volume，IICV）和最终梗死核心体积（final infarct core volume，FICV），IICV即首次入院时影像所得病灶体积大小，FICV即发病1周内复查DWI显示高亮信号的区域所示体积[6]。IICV发生于AIS的早期阶段，此时脑组织的转归尚不能完全在基线成像上显影，而FICV是组织学证实的坏死组织，在影像上可完全显影。既往研究认为，小ICV（ICV≤70 mL）的AIS患者功能预后相对较好，而大ICV（ICV＞70 mL）的AIS患者即使实现了早期血管再通仍无法获益[7]。2023年的相关研究显示，通过影像学评估，合并大ICV的AIS患者可能能从EVT中获益[8]。影像学确诊的ICV是EVT适应证的筛选指标，为AIS患者提供了治疗抉择及预估临床转归的依据[9-11]。利用影像学技术评估ICV，有望为卒中患者的治疗提供更多指导。

测量ICV的方式多样，既往的量化影像学检查模式主要通过脑血流量（cerebral blood flow，CBF）的变化反映缺血程度，包括氙气-CT、PET和SPECT等[12]。但上述检查由于安全性差、费用昂贵、技术复杂等问题而在临床使用受限，目前非增强CT（non-contrast CT，NCCT）、CTP、DWI是常规用于ICV评估、治疗抉择和预测预后的方法。此外，CTA和扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）也可应用于ICV的评估。

1 NCCT

脑组织发生缺血时在NCCT上表现为低密度，这些低密度区损伤（既往被认为是核心区）在时间窗内通过EV T可能是可逆的。基于CT平扫的ASPECTS是一种评估前循环供血区的半定量方法，可区分活性脑组织和梗死组织，有效预测IICV，其分值越高，IICV范围越小[13]。ASPECTS≥6分被美国心脏学会/美国卒中学会2015年发布的急性缺血性卒中早期血管内治疗指南[14]推荐作为发病6 h内急性大血管闭塞性卒中患者行EVT指征之一，旨在通过ASPECTS筛选出小IICV（小IICV一般以体积＜70 mL界定，也有学者以ASPECTS＞6分或梗死体积＜1/3大脑中动脉供血区定义）的患者。研究显示，对于术前ASPECTS≥6分的患者，EVT后功能预后较好，ASPECTS低是影响发病时间未知的AIS患者临床转归的独立危险因素[15]。ASPECTS越低，IICV越大，EVT后发生出血转化的风险越高，患者预后越差[16]。梗死组织受部分容积均值和血管源性水肿的影响，在CT上的密度值随着缺血时间的延长而下降[17]。依据NCCT评估ASPECTS存在时间依赖性，对超早期梗死组织的检出率低，CT评估的IICV有时并不完全等同于FICV，存在一定的局限性，而多模影像学可提高对ICV的识别能力。

2 CTP

诸多研究发现C T P对I ICV的评估比NCCT扫描更准确[18-20]。CTP通过测量CBF来识别严重的脑缺血区，并非直接测量缺血组织。CTP常用指标包括CBF和脑血容量（cerebral blood velocity，CBV）、残余功能达峰时间（time to maximum，Tmax）、平均通过时间（mean transit time，MTT）等相关参数，并显示为彩色编码的阈值图。在CTP检查中，ICV被定义为CBV或CBF下降严重的区域所示体积（rCBF＜30%）[21]；低灌注区被定义为Tmax＞6 s的区域，为检测低灌注和ICV的一项敏感时间参数。

CTP可在早期评估IICV、计算错配比（低灌注区所示体积/IICV），为超时间窗患者再灌注治疗提供影像学信息[22]。2015年急性神经功能缺损患者扩展时间窗溶栓联合动脉治疗（extending the time for thrombolysis in emergency neurological deficits-intraarterial，EXTEND-IA）研究基于CTP检查，以rCBF＜30%为临界值，纳入IICV≤70 mL的患者，通过影像学排除大ICV的患者，是该试验取得阳性结果的重要原因之一[23]。2018年，DWI或CTP联合临床不匹配对醒后卒中和晚就诊卒中患者使用Trevo装置行神经介入治疗（DWI or CTP assessment with clinical mismatch in the triage of wake up and late presenting strokes undergoing neurointervention with Trevo，DAWN）研究和影像评估筛选缺血卒中患者血管内治疗 3（endovascular therapy following imaging evaluation for ischemic stroke 3，DEFUSE 3）研究纳入的是发病超过6 h的患者，这两项研究通过CTP自动化软件以rCBF降低30%以上来评估IICV的大小[24-25]。DAWN研究入组患者中，最大IICV为51 mL；DEFUSE 3研究则要求在满足错配比基础上，限制入组患者的最大IICV为70 mL，CTP自动化软件作为入选EVT的标准，被证实具有治疗评估价值且患者功能预后良好[24-25]。

Tmax与低灌注区外界阈值直接相关，有研究认为Tmax＞6 s的区域所示体积与FICV最相符[26]。也有研究认为Tmax＞16 s的区域所示体积与FICV相关性最强[27]。一项回顾性研究显示基于CBF和CBV的ASPECTS是预测FICV大小的可靠指标，两者辨别预后的最佳阈值分别为6分和9分[28]。且多项研究证实CBF值越低，IICV越小，经血管再通治疗后的FICV越小，患者预后越好[29-30]。此外，基于CTP研究数据显示，ICV增长与时间呈非线性的增长曲线，而FICV与灌注成像-灌注治疗时间呈正相关，灌注成像-灌注治疗时间越长，ICV增长越快，FICV越大，患者预后越差[31-33]。有学者对CTP评估ICV的准确性提出质疑，认为CTP会高估前循环ICV，低估后循环ICV[34]。CTP评估ICV的阈值受多重因素影响，包括心脑血管基础病、侧支循环、再灌注治疗的方式等，而通过使用深度学习法计算ICV可精确评估AIS的缺血程度[35]。自动化CTP的未来研究方向可能包括贝叶斯算法、神经网络以及根据大脑不同区域、灰质和白质使用不同的阈值以提高对ICV的评估。

3 DWI

在缺血性卒中发病的最初阶段，由于细胞毒性水肿而在MRI上表现为弥散受限，最早11 min后在DWI上显影高亮信号，揭示IICV相关信息[36-37]。IICV可前瞻性预测预后，为EVT提供依据。在DWI检查中，ICV定义为表观扩散系数＜620×10-6mm2/s[38]。研究表明，DWI检测ICV在卒中发病后3 h和6 h的敏感度分别是73%～92%、95%～100%[39]。当发病时间超过6 h，血脑屏障受到破坏，患者出现血管源性水肿，ICV所在区域DWI高亮信号开始向低信号转变，此阶段影像可与发病6 h内的超急性期影像进行区分[40]，为选择治疗方案提供相应依据。根据再灌注治疗的速度和质量，受细胞毒性水肿影响的区域可发展为完全梗死、部分梗死或正常组织。Labeyrie等[41]研究发现，早期静脉溶栓治疗后DWI高信号区的病灶可得到一定程度的逆转。由于DWI高信号部分可逆，随访时DWI成像显示的FICV被视为评估脑组织坏死的“金标准”。数据显示基于DWI，rCBF＜25%为预测FICV的最佳阈值，校正后阈值下降至20%，但对于灰质和白质部分FICV的阈值也有差异，分别为rCBF＜35%和rCBF＜20%，经校正阈值分别下降至25%、15%[42]。研究表明，DWI阳性病灶体积是预测弥散-灌注不匹配的最佳指标，显示出MRI在指导超时间窗患者再灌注治疗方面的优势[43]。基于MRI检查技术评估ICV和血流动力学是可行的，MRI检查通过自动化软件及质量改进等措施可以明显缩短入院到MRI的检查时间，可以达到与CT相同的扫描速度（约6 min），且DWI显示ICV优于其他检查，为卒中治疗提供支持[44]。

4 其他

相关研究把CTA和DKI作为ICV的评估手段。CTA作为EVT的影像学技术，一方面可识别闭塞的血管，另一方面可评估脑血管侧支循环水平。研究发现脑血管侧支循环水平影响ICV大小，良好的侧支循环对应较小的ICV和较高的错配比[45-46]。侧支循环是挽救缺血半暗带、限制ICV增大的保护性因素，侧支循环水平良好的AIS患者需要较长时间形成ICV，反之亦然[47]。基于CTA的卷积神经网络可以预测前循环缺血性卒中的ICV[48]。研究表明，对超时间窗的AIS患者，通过CT和CTA简化成像方案评估ICV选择取栓的结果与CTP选择的结果相似[49-50]。DKI技术通过探查水分子非高斯分布扩散特征，提供水分子扩散方向的信息，得到特征性的峰度参数如径向扩散峰度、扩散峰度、平均扩散峰度（mean kurtosis，MK），较传统弥散成像技术更能准确全面地把握组织微结构的变化[51]。研究发现，DKI界定的ICV更准确，MK升高区域与FICV更接近[52-54]。DKI参数在预测AIS预后转归方面也有更大的优势[55]。DKI技术因较少受到血管源性水肿的影响而具有较高的特异性，但常规DKI扫描时间较长，限制了其在临床中的应用。

5 小结

将影像学作为筛选手段最重要的目的是尽可能可靠准确地测量梗死组织，但同时也应认识到这些测量存在不确定性。这些不确定性是由于ICV的概念存在3个基本问题：第一，脑组织对缺血的耐受性受细胞组织类型、持续时间、缺血程度、年龄、并发症等因素多重影响，影像学评估在卒中发病早期无法准确区分梗死组织和非梗死组织。第二，急性卒中的治疗决策是由多种因素决定的，因此，包括影像因素在内的单一变量相对重要性降低。第三，ICV和临床预后之间往往存在差异。由于EVT的有效性具有高度时间依赖性，过度检查会延误诊疗时间，因此如何合理选择上述检查方法成为当前临床工作中应该思考的问题。当前影像评估手段存在很大的局限性，未来开发新技术准确测量梗死组织的最大挑战在于数据采集参数及其后处理等问题，期待出现更精准评估ICV的手段，以有效指导相关临床工作。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突。