脑梗死前期脑局部低灌注的CT灌注成像表现及分期（可编辑）

脑梗死前期脑局部低灌注的CT灌注成像现及分期（可编辑） 脑梗死前期脑局部低灌注的CT灌注成像表现及分期 J s t r oke,Feb 2008,Vol 3,N o .2 皿 c hi n ?专题论坛:脑血管病的血液动力学一I I编者按 本刊第l 期主要报道了TCD 在颅内,外狭窄性病变及侧支循环、脑血管储备功 能评价 、诊断右向 左心脏分流及 在颅内动脉 支架成形术 中栓子监测中 的应用。另 外, 还介绍了最新发布的TC D的操作。 本期我们主要报道TC D在镰状细胞病、微栓子监测、出血性脑血管病和功能 性疾病中的应用,介绍了另外一种反映血液动力学变化的技术??灌注cT在脑 梗死前期中的应用,从而为临床早期制定临床决策提供了重要的理论依据。介绍了 一种新的脑动脉狭窄动物模型的建立方法。同时介绍了基于循证医学证据的有关 论坛主持人:王桂红副教授 TCD临床应用的第一篇共识性文件,该文件发布了不同证据及不同推荐级别 下的 gui hongw@ 126 TC D的11项临床用途。 希望通过本刊的专题报道,读者能对TCD 或相关超声检查在神经病学,特别 是脑血管 病的I临 床化应用有一 个全面的、系统 的了解。更为重要 的是如何正确、 合理地应用这种非介人陛、价廉、重复性好及精确度高的设备指导我们的临床实践 及科研工作,则是本刊关注的主题。 王桂红 论坛 主持人简介 : 王桂红,北京天坛医院神经内科副主任医师,《中国卒中杂志》编辑部主任。主要从事神 经病学l | 缶床、教学及科研工作。1 996年获首都医科大学神经病学专业硕士学位,2004 年获首 都医科大学神经病学专业博士学位,2003~2004年在香港中文大学威尔斯亲王医院做访问 学者,2007~2008年参加北京大学工商管理硕士 EM B A 课程学习班。 社会兼职:北京神经病学学术沙龙委员,中国超声医学工程学会颅脑专业委员会委员, 国际动脉硬化学会中国分会北京联络处主任。 主要研究方向:脑血管病的病因学、流行病学、血液动力学、神经影像学研 究,侧重神 经超声 方向的研 究。 学术成绩:在脑动脉狭窄的分布、危险因素、介入治疗的血液动力学评估、脑静脉窦血 栓形成的血液动力学研究及l l 缶床、脑血管病规范化治疗等方向发表论文50佘篇,参与编写专 著5部。中 国 毕 中 杂 志 二 008年 ! 月 第 3卷 第 二 期 圜 脑 梗 死 前 期 脑 局 部 低 灌 注 的 CT灌 注 成 像 表 现 及 分 期 ?高培毅 【关键词】c T灌注成像;脑梗死 bl ood 从脑血流量 cer ebr al fl ow , 作者单位 作用下,神经元代谢紊乱,大量离子流入细胞内, CBF 变化过程看,急性脑梗死的发生经历了3 特别是钙 离子的内流使 细胞超载、线粒 体钙离 善 罢 翟 蓑 ; 附 属 北 京天坛 医院神经 影像 个时期: 首先是由于脑 灌注压下降引起 的脑局 子沉着,发生不可逆神经元死亡,即脑梗死‘3- 7】。 部血液动 力学异常改变; 其次是脑循环 储备力 从c BF变化过程看,脑血流量的下降到急 矗信作者 高培 教 失代偿性 低灌注所造成 的神经元功能改 变;最 性脑梗死的发生经历了3个变化时期:首先是 后,由于CBF下降超过脑代谢储备力发生不可 由于脑灌 注压下降引起 的脑局部血液动 力学异 二 :1 逆转的神经元形态学改变,即脑梗死。笔者将 常改变,其次是脑局部CCR失代偿性低灌注所 前2个时期称为脑梗死前期。脑血管病具有较 造成的神经元功能改变;最后,由于CBF下降 长的潜伏期,进行脑梗死前期的影像学研究具 超过脑代谢储备力发生不可逆转的神经元形 有重要的临床价值。 态学改变,即脑梗死。笔者将前2个时期称为 脑梗死前期。在脑梗死前期的I 期,由于CCR发 1 脑梗死前期脑局部低灌注概念的提出及其 挥作用,患者几乎没有明显的临床症状;在II 期, 临床意义 局部脑血流量 r C BF 下降到电衰竭阈值以 众所周知,当脑血流灌注压在一定的范围 下,CCR失代偿,细胞膜 的电活动消失,突触传 内波动时,机体可通过小动脉和毛细血管平 递障碍,进入“贫困灌注 m i s er y per f us i on ” 滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对 状态。这 一状态甚至可以 持续数年,临 床上出 稳定。这种小动脉和毛细血管平滑肌的代偿 现头痛、肢体力弱、肢体的轻微抖动和言语欠 性扩张或收缩称为Bayl i ss效应。脑血管通过 流畅等症状,严重时可出现短暂性脑缺血发 Bayl i ss效应维持脑血流正常稳定的能力称为 作 TI A 。我们的资料显 示,同样是I TI A 或脑 c i r c ul at i on 脑循环储备力 cer ebr al r eser ve, 供血不足 患者,其缺血以 及脑局部微循 环障碍 C CR 。当CB F下降到一定程度时,神经元对 的程度却有所 不同。脑梗死前期的 影像学分期 氧和葡萄糖 的摄取率增加,以维持细 胞代谢的 有助于临 床医师了解患者 的实际状况, 从而制 正常和稳定,这种能力称为脑代谢储备力“-’。。 定有针对性的个体化治疗。那种单纯以发 研究证实,CBF减少时首先出现脑电功能 病时间长短来分期的方法忽略了个体侧支循环、 障碍 电衰竭 ,随着CBF进一步减少并持续一 CCR和脑代谢储备力的差异,应引起我们的注 段时间,则出现代谢改变甚至膜结构改变 膜 意。 衰竭 。此时,在分子水平出现一个时间依赖性 总之,脑梗死前期概念的提出 是从影像学 缺血瀑布 瀑布效应 ,特点为脑组织缺血缺 角度出发 ,将脑血液动力 学异 常、脑局 部低灌 氧,造成自由基的产生、兴奋性氨基酸的释放, 注、脑局部缺血和脑梗死的最终发生作为一个 并且在血 小板活性因子 、乳酸中毒、脑 水肿等 整体事件 图1 。脑梗死前期是相对脑梗死发J s t r oke,Feb 2008,VO l 3,N o.2 皿 chi n 生以后而言,既脑梗死前期、超急性期脑梗死、 理变化。 2脑梗死前期脑局部低灌注的影像学分期 急性期脑梗死 、亚急性期脑梗死、慢 性早期脑 我们根据脑局部微循环的变化程度及动 梗死和慢性晚期脑梗死共同构成缺血性脑血 管病的发病过程。TI A 是临床术语,指患者出 态CT灌注成像表现,将脑梗 死前期分为2期4 个亚型 图3 。 现短暂性脑局部缺血发作的症状;脑梗死前 I 期:脑血液动力学发生异常变化,脑血流 期脑局部低灌注指某种原因导致脑局部血流 量的下降 ;脑梗死前期 脑局部缺血为局 部脑组 灌注压在 一定的范围内 波 动时,机体可 以通过 织发生缺血改变,脑梗死前期脑局部微循环 小动脉和毛细血管平滑肌的代 偿性扩张或收 障碍则指从微 循环角度出发,描述微 循环状态 缩来维持脑血流相对动态 稳定。I .期:脑血流 速度发生变化,脑局部微血管尚无代偿性扩张。 图2 。CT灌注成像可以反映上述这些病理生 灌注成像见达蜂时间 TTP 延长,平均通过 时间M TT 、rCBF和局部脑血容量 rCBV 正常。I :期:脑局部微血管代偿性扩张。灌 注成像见TTP和M TT延长,r C BF轻度下降, r CBV 升高。 ?期:脑循环储备力失代偿,CBF达电衰竭 阈值以下 ,神经元的功能 出现异常,机 体通过 脑代谢储备力来维持神经元代谢的稳定。?。期: CBF下降,由于缺血造成局部星形细胞足板肿 图1脑缺血过程中脑血流的变化 胀,并开始压迫局部微血管。灌注成像见TTP、 M TT延长以及r CB F下降,rCBV 基本正常或 轻度下降。?:期:星形细胞足板明显肿胀并造 成脑局部微血管受压变窄或闭塞,局部微循 环障碍。灌注成像见TTP、M TT延长,r CBF和 r CBv下降。 3 脑梗死前期研究与其他研究的不同点及其 病理生理基础 利用各种影像学检查方法对急性脑梗死 图2 脑梗死前期脑局部低灌注、缺血和微循环障碍的关系 梗死区和缺血半暗带进行区分是近年研究的 热点哺‘1 31。本分型一改传统的研究方向,将重 点放在脑梗死前期的影像学研究上。在脑梗 死前期的I 。期,局部脑血液动力学异常表现 为脑血流时间延长。此时,脑局部微血管尚无 代偿性扩张,CT灌注成像见l TTP延长,M TT、 r CB F和r C BV 正常。我们的资料显示,该期患 者均在TI A缓解期行C T灌注检查,且检查时 图5脑梗死前期脑局部低灌注影像学分期 间距发作期在2周以上,最长的1例距TI A 发作中 国 卒 Lf I 杂 志 20 8年 2月 第 3卷 第 2期 皿 r CB F和r C BV 明显下降,则提示进入了脑梗死 时间有2个月。我们认为此期TTP延长而M TT、 r C BF和rCBV 正常说明了在TI A缓解期或脑 阶段。脑 局部缺血区星形 细 胞肿胀可加 剧局部 缺血的最 早期,由于脱 落的微栓子堵塞 某一小 的缺血缺氧,加重局部的缺血改变 图5 。 动脉所引起的继发性小动脉反射性痉挛已经 4 缓解,或由于局部足够多的溶栓酶释放使得 脑梗死前期脑局部低灌注中几个重要参数 血管再通,因此病变区的r C B F和r CB V 已经恢 的评价 在C T灌注成像的4个参数 r C BF、r C BV 、 复或基本恢复到正常水平。但造成微栓塞的 I 近端大动脉管壁的病灶依然存在 TO AST M TT和TTP 中,TTP最为敏感。K oeni g等”驯 型 ,所支配区域的血流速度减慢,因此TTP 认为TTP的延长是侧支循环建立或血流速度减 慢的结果。我们所作l 例患者的脑血管造影清楚 灌注图像上可清楚的显示血流异常区域。在 大动脉粥样硬化或者血管相当程度狭窄的基 地显示了 一侧大脑中动 脉水平段明显狭 窄,同 础上,低 血压或血压波动 时可出现该血 管支配 时伴有同 侧大脑中动脉远 端的端吻合, 表明侧 区域血流 速度显著下降 。此时,动脉硬 化的大 支循环建立的很好,但其各个参数图均无异常。 因此,我们认为TTP延长的主要原因可能为血 血管由于缺乏弹性,不能进行正常的自动调节 使脑血流速度保持恒定。虽然近端大血管病 流速度的减慢。反过来,TO A ST I 型病例C T 变造成血 流速度的下降 ,其所属远端微 小血管 灌注成像阴性,说明脑局部侧支循环建立得很 仍可通过自动调节使该 区域r CB F和r CB V保 好,无需行血管成形术。此外,我们的研究还显 示TTP比值升高的程度与脑梗死前期的分期有 持基本正常或接近正常水平。在I :期,由于机 体的CCR发挥作用,致使r CBV 增加从而维持了 一定的关系 图2 ,即I 期时TTP比值多1- 4 0, r CBF的稳定。CT灌注成像除了TTP延长以外, 根据中心容积定理 CBFCBV /M TT ,此期 出现M TT延长。当脑灌注压进一步下降造成 CCR失代偿时则进入脑梗死前期的?期。此时, r CBF逐渐下降 ,r CBV 正常或轻度下降 。在?. 期,CBF中等程度的下降,脑组织由于缺血出 现局部星 形细胞足板肿 胀,并开始压迫 局部微 血管131。灌注成像见『r TP、M TT延长以及r CBF 下降,r CBV 轻微下降或正常。当脑梗死前期进 图4 大鼠脑局部缺血模型A :TTc染色正常,提示瑗模型没有 入?,期时,星形细胞足板明显肿胀并造成脑局 出现 梗死区 ;B:cT灌注成 像示右侧 半球大 面积低 灌注 蓝 色 区域 ;c:星 形细胞足 板明显 肿胀,压 迫毛细血 管致使管 腔 部微血管受压变窄或闭塞,形成局部微循环 狭窄;D :正常神经元 障碍 图4 。CT灌注成像见TTP、M TT延长, r C BF和r C BV 下降。我们 认为,根据r CB F和 脑局部cB F下降 r CB V 的关系可判断出脑组织局部低灌注所引 脑局部血管扩张 B a yl 怫效应 起微循环障碍的程度,即r C B F下降伴r C B V 正 星形细胞足板肿胀 贫困灌注 常或轻度下降表明缺血区微血管管腔受压变 形、闭塞的程度较轻;当r CBF比值进一步下降, 脑局部微循环障碍 同时伴有r CBV 比值中度下降时,常常提示微 图5脑局部微循环障碍示意图 A :右 侧半球脑 局部脑血 流 血管管腔 闭塞程度和微循 环障碍的加重 。如果 量 cB F 下降;B:星形细 胞足板肿胀后6h后局部c B F下降J s t r oke,Fe b 2008,V O I 3,No.2 _圜ch i I I 而?期的TTP比值则多1.40。M TT是脑血液 升高定为脑梗 死前期的I 2期,此期由于Bayl i s s 动力学的 重要参数之一。 G r andi n等隅J ”认为 效应致使CC R发挥作用 图6~8 。r C BF和 M TT对区分正常脑组织和缺血脑组织非常敏感, r C BV 是非常重要的血液 动力学参数,根据 但对缺血损害的程度以及发生脑梗死危险性 r CB F和r C BV 比值下降的程度可以区分出可逆 的评价上不如r C B F和r C B vo Rohl 等”21认为可 的缺血脑组织和不可逆的脑梗死“驯。在脑梗死 以把M TT看作脑灌注压的测量指标,当M TT 前期状态下,r CBF比值的下降提示CCR失代偿, 比值1.63时应给予治疗,我们的研究结果显示, 脑的代谢储备力开始发挥作用。当r CBV 比值下 脑梗死前期I 降时则提示脑局部微循环发生障碍。 2、?。和?2期时,M TT比值均有升 高,但在升高 的程度上差别不明显。 我们赞同 总之,低灌注是所有脑缺血病因机制的最 Rohl 等的观点,M TT比值升高提示脑灌注压的 后通路,采用动态C T灌注成像可以清楚的显 下降。但是,由于每个人的循环储备力和代谢储 示脑梗死 前期的血液动力 学异常,并可 以根据 备力的差异,仅凭M TT比值的高低很难对由于 各种参数的比值及相互关系提供相关的脑血 灌注压下降所 造成的脑组织功能改变 作出准确 液动力学的功能信息。脑梗死前期的影像学分 的判断。我们认为,根据r CBF、r CBv、TTP和 期可以区分脑局部低灌注的病理生理学状态, M TT的关系可以判断出CC R是否发挥作用。我 具有重要的l 临床应用价值。 们将TTP’M TT延长伴CBF轻微下降以及CB V 图7脑梗死前期脑局部缺血12期表现 ^1~ 4为 T , w J 图像 , 图6 脑梗死前期脑局邵缺血12期表现A 1~5为FL A J 兄图像,B l ~5为T,w J B1~4为FLA 吼图像,cl ~4、D 1 ?4为cT灌注成像,从左至右依 图像,c1~4、D 1? 4分别为治疗后cT灌注成像中cBF、 cBV .M TT和TTP参 次为cBF、cBv、M TT和TTP参数图 ;E1、2为c T血管成像。 M R未 图 。M R FL^| R图 和T。w 旧仅 见左额深部 多发斑块样 慢性缺血性 脱髓 见明 显异常。 cT灌注成 像显示 右侧额、 顶叶M cA分布区cBF轻 鞘改变。 cT灌注成像显 示左倜额、顶 叶M cA 分布区 cBF轻度下降, cBV 升 度下降 ,cBV 升高, M T啊酊TP延 长,提示脑局 部缺血改变 。cT 高,M TT和TTP延长,提 示为脑局部缺 血改变 血管成像见右侧M cA 水平端近端狭窄