分水岭脑梗死和脑血管狭窄

分水岭脑梗死和脑血管狭窄 分水岭脑梗死(cerebral watershed infarction，CWI)是指发生在2条或2条以上脑动脉以及深穿支和深穿支供血区之间边缘带的梗死。CWI约占所有脑梗死的10%。近年来，随着神经影像学技术的迅猛发展，临床医生对CWI有了进一步的认识。目前认为，低血压和低血容量是引起CWI的最常见原因;传统卒中危险因素，如高血压、高脂血症、糖尿病和心脏病均是CWI的危险因素。其发病机制包括低灌注和(或)栓子清除障碍。研究明，CWI患者多存在脑动脉狭窄或闭塞，且血管狭窄越严重，越易发生CWI。不同类型CWI可提示不同部位脑动脉狭窄或闭塞。此外，CWI的发生还与侧支循环代偿有关。动脉粥样硬化性疾病是一种慢性全身炎性反应，常常同时存在多发性血管狭窄。因此，对CWI患者进行血管检查时，常发现存在一处主要责任脑血管狭窄，同时合并其他部位脑血管狭窄，如颅内合并颅外动脉狭窄或前循环合并后循环狭窄。研究表明，颅内合并颅外多发性血管病变多见于亚洲人群，且预后较差，多发性血管狭窄患者5年内卒中复发和死亡发生率远高于单发血管狭窄患者。 1 CWI的分型 目前，临床研究中采用较多的是Bogousslavsky和Regli提出的分型方法，其将CWI分为3型:(1)皮质前型:即前分水岭梗死(anterior watershed infarction，AM)，梗死发生于大脑前动脉(anterior cerebral artery，ACA)与大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)皮质支的边缘带，相当于额中回，呈楔状，尖端朝向侧脑室底;(2)皮质后型:即后分水岭梗死(posterior watershed infarction，PWI)，梗死位于MCA与大脑后动脉(posterior cerebral artery，PCA)皮质支的边缘带，常于额顶枕交界处，呈楔状，尖端朝向侧脑室底;(3)皮质下型:即内分水岭梗死(internal watershed infarction，IWI)，梗死发生于MCA皮质支与深穿支的边缘带，主要位于基底节区和侧脑室旁(图1)。这种分型方法能将受累血管与梗死部位很好地结合起来，便于临床分析。 图1 弥散加权成像显示的各种分水岭脑梗死类型 A:前分水岭梗死;B:后分水岭梗死;C:前分水岭梗死+后分水岭梗死;D/E:内分水岭梗死;F:区域性梗死+内分水岭梗死 然而，CWI与血管狭窄的相关性研究结果并不一致，可能与所采用的CWI分型方法不同有关。传统的分水岭模板是Bogousslavsky和Regli根据Damasio的解剖图谱推测而得。最近，有作者对后分水岭区域和内分水岭区域的定位进行了深人研究。Phan等对后分水岭区域进行了重新定位，通过对MCA或PCA闭塞造成的梗死部位进行数字化概率图谱分析发现，PWI常累及壳核后部以及视束，而在传统模板中PWI常累及角回浅表皮质，尖端指向枕角，基底累及浅表皮质。最近的几项研究显示，内分水岭区域在传统模板中的定位也不精确，位于ACA与MCA之间的皮质下区域常被错误地归入内分水岭区，而其实际上位于内分水岭区域之上，但该部位的梗死灶在轴状位MRI图像中难以与IWI相区分。这提示，今后在进行CWI研究时应准确定位CWI区域，并分层探讨不同类型CWI与不同颅内外动脉狭窄的关系。 2 颈动脉疾病与CWI 2.1 颈内动脉(internal carotid artery，ICA)狭窄合并其他部位脑动脉狭窄 脑血管病患者常存在多发性脑动脉狭窄。研究表明，动脉粥样硬化性脑血管病存在种族差异，白人更易出现颅外颈动脉疾病，而亚洲、西班牙和非洲人更易出现颅内动脉疾病。早在1990年，Feldmann等14报道，39%的华裔患者和34.2%的白人患者存在颅外合并颅内血管病变。1996年，Liu等报道，42.2%的中国台湾颈动脉狭窄患者合并颅内动脉狭窄。2003年，Lee等报道，47.9%的韩国颈动脉狭窄患者合并颅内动脉狭窄。2010年，一项针对中国香 港地区急性缺血性卒中患者的研究显示，约40%(172/428)的患者合并颅外和颅内血管病变。2010年，周立新等对中国患者进行的研究显示，在198例ICA起始端重度狭窄患者中，172例(86.8%)合并其他颅内外动脉狭窄，123例(62.1%)合并至少1条颅内血管狭窄，其中以MCA狭窄最多见;26.3%的患者合并串联病变(同侧ICA虹吸段或MCA狭窄)，68.2%的患者合并至少1条颅外其他动脉狭窄，其中以对侧ICA狭窄或闭塞最多见，提示中国ICA狭窄患者合并串联性颅内动脉狭窄或广泛性颅内外动脉狭窄的可能性较高。最近的一项韩国研究显示，在30例IWI患者中有23例存在颅外合并颅内血管狭窄，提示颅外合并颅内血管狭窄与IWI密切相关。因此，在探讨颈动脉狭窄与CWI的关系时，应将颈动脉狭窄合并其他颅内外脑动脉狭窄的情况考虑在内。 2.2 ICA病变与不同类型CWI 目前，有关ICA病变与CWI类型的相关性研究较多。尸检研究显示，ICA病变所致CWI多见于半卵圆中心(centrum semiovale，CSO)和皮质分水岭区域。Del Sette等认为，IWI是重度颈动脉狭窄的标志。对ICA病变与CWI关系进行的研究提示，梗死类型多为内分水岭合并皮质分水岭梗死;当合并存在对侧ICA病变时，无论侧支循环代偿是否良好均可能引起AWI;而当存在椎基底系统病变或胚胎型PCA时，则容易引起PWI。 单侧ICA病变常引发同侧半球梗死。Chen等对62例同侧颈动脉重度狭窄所致急性脑梗死的发病机制和梗死类型进行的研究显示，29例脑梗死由同侧ICA颅内段重度狭窄引起，与ICA颅外段重度狭窄所致梗死类型相比，ICA颅内段重度狭窄患者更易出现单发皮质分水岭梗死、IWI以及合并皮质分水岭梗死的混合型脑梗死，提示ICA颅内段重度狭窄较颅外段重度狭窄更易导致CWI(图2)。Li等对IWI的临床和影像学特点及其与颈动脉系统病变的关系进行探讨发现，在27例IWI患者中，14例为融合型(confluent IWI，C-IWI)，13例为单个型(partial IWI， P-IWI)，22例(82%)伴有颈动脉系统严重狭窄或闭塞。C-IWI患者ICA病变发生率高于P-IWI患者，而P-IWI患者MCA病变发生率高于C-IWI患者，提示IWI与颈动脉系统病变存在比较确切的关系，而且C-IWI和P-IWI的受累血管存在一定的差异(图3)。 图2 1例有症状右侧颈内动脉颅内段狭窄患者接受支架置入术治疗前后的神经影像学表现 A:弥散加权成像示右侧内分水岭梗死;B:磁共振血管造影示右侧颈内动脉颅内段床突上段重度狭窄;C:数字减影血管造影示右侧颈内动脉颅内段床突上段80%狭窄;D:数字减影血管造影示支架成形术后6个月无再狭窄 图3 弥散加权成像显示的侧脑室旁融合型(A)和单个型(B)内分水岭梗死 一侧ICA病变导致的脑梗死不仅可见于同侧半球，而且还可能见于对侧。Lee等对8例ICA闭塞合并对侧半球梗死患者进行的分析显示，4例为多发性分水岭梗死伴或不伴区域性梗死，2例为非分水岭区多发性梗死，2例为内分水岭区单个微小梗死;在所有8例患者中，有5例患者的梗死灶位于CSO，CSO梗死的高发率提示闭塞的ICA对侧半球内分水岭区对低灌注尤为敏感。研究还显示，CWI多位于前循环，推测这是由于狭窄同侧大脑半球通过Willis环的前交通动脉从对侧盗血，从而导致对侧半球灌注不足。 临床上双侧ICA狭窄或闭塞并不少见，此时将导致更为严重的低灌注状态。以往研究很少将双侧与单侧ICA狭窄分开考虑，无法准确反映该类患者血流动力学的真实状况。因此，区分单侧与双侧ICA狭窄并对其与CWI的关系进行分层评价具有重要意义。Hong等对21例双侧ICA重度狭窄患者的梗死类型进行的分析显示，10例为皮质分水岭梗死，7例为IWI，4例为区域性梗死;除1例患者出现双侧梗死外，单侧梗死患者中4例病灶位于狭窄相对较轻的一侧，其余均位于狭窄较为严重的一侧。焦力群等的研究显示，在126例重度ICA狭窄或闭塞合并对侧狭窄的脑梗死患者中，38例为双侧ICA闭塞，36例为患侧重度狭窄伴对侧狭窄，单侧闭塞伴对侧狭窄者最多见(52例)，且梗死多发生于狭窄侧，同时该类患者多见前交通动脉代偿，其可能的机制是单侧ICA闭塞时该侧残端压力较低，虹吸现象使得对侧血流通过前交通动脉大量进入闭塞侧，因此通过狭窄处的血流压力较高，不断冲击斑块使之易于脱落，进而导致脑梗死。前交通动脉代偿时的梗死发生率高于后交通动脉代偿时。 近期研究表明，颈动脉系统串联病变与CWI类型有关。Man等的研究显示，在109例多发性脑血管狭窄患者中，83例存在串联病变，且串联病变患者较非串联病变患者更易出现症状;约64%的串联病变患者存在多个类型梗死灶，而且更易出现穿支动脉梗死(perforating artery infarction， PAI)+CWI以及PAI十CWI+皮质梗死(pial infarction，PI);34%的串联病变患者血管狭窄程度, 70%，48%的串联病变患者1处血管狭窄程度,70%，18%的串联病变患者所有血管狭窄程度均,70%，后者更容易出现PAI+CWI+PI。倪冠中等的研究显示，ICA合并同侧MCA狭窄者的P-IWI发生率高于C-IWI，提示ICA系统串联病变可能更易引发P-IWI。同时，在ICA和(或)MCA狭窄合并同侧PCA狭窄的病例中，P-IWI 发生率也高于C-IWI，推测可能与PCA狭窄导致由后循环向前循环代偿减少，从而引发更严重的血流动力学异常有关。这与Caplan等报道的结果一致。 总之，ICA病变与CWI的发生密切相关。不同血管病变部位，如单侧ICA、双侧ICA狭窄以及颈动脉系统串联病变等，导致的CWI类型也存在差异。 3 MCA病变与CWI 3.1 MCA狭窄患者合并其他部位脑动脉狭窄 MCA狭窄常常合并其他部位脑动脉狭窄。Man等的研究显示，在104例合并颅内和颅外血管狭窄的患者中，71例仅合并1处颅内血管病变，33例合并?2处颅内血管病变;约70%的单发血管病变患者和90%的多发血管病变患者出现症状;合并多处颅内血管狭窄者的病死率显著高于仅合并1处颅内血管病变者。泰国的一项研究表明，在756例缺血性脑血管病患者中，53%存在颅内血管病变，其中35例(8.8%)同时存在颅外血管病变。另一项对163例急性脑梗死和(或)短暂性脑缺血发作患者的研究显示，9.2%的颅内血管狭窄患者同时存在颅外血管病变。因此，在探讨MCA与CWI的关系时，MCA合并其他颅内外血管狭窄的情况不容忽视。由于针对CWI的研究对象多为西方人，而西方人颅内血管(尤其是MCA)的动脉粥样硬化性疾病较亚洲人少见，因此，MCA与CWI关系的研究总体而言相对较少。 3.2 MCA病变与不同类型的CWI MCA狭窄患者的梗死机制可多种多样，血栓形成导致分支动脉闭塞可引起“腔隙样梗死”，狭窄部位血栓栓子脱落造成远端小动脉栓塞会引起PI，血流动力学改变引起的低灌注以及微栓塞与低灌注共同作用可导致CWI。 CWI的发生部位和形态与MCA狭窄部位和程度有关。Lee等的研究显示，MCA中到重度狭窄以及闭塞引发的CWI常伴有PAI或PI(图4)。而且，另有研究表明，MCA主干远端狭窄或许只引起上层放射冠区CWI，特别是玫瑰花样或点状的窄条状分布，而MCA主干近端闭塞则可引起融合的宽条样分布的CWI。徐盎然等将81例IWI患者分为单纯性IWI组和合并其他梗死模式的混合性IWI组，然后进一步将混合性IWI组分为IWI+ PI、IWI +PAI以及IWI+PI+PAI等3个亚组，分别与单纯性IWI组进行比较。结果显示，混合性IWI组患者往往存在重度脑血管狭窄和(或)闭塞病变;对于存在MCA病变者，混合性IWI更多发生于MCA闭塞，而单纯性IWI更多发生于MCA重度狭窄。 既往研究显示，IWI多由ICA狭窄和(或)闭塞引起。与诸多研究采用Bogousslavsky分型方法不同，Kim等通过对IWI进行准确定位，探讨了对颅内外血管狭窄与IWJ的联系。结果显示，在30例IWI患者中，7例由单独的MCA病变所致，其余23例多存在颅外合并颅内血管狭窄和(或)闭塞，相对于中度以上的ICA狭窄，中度以上的MCA狭窄是IWI最为重要的预测因素，提示MCA狭窄和(或)闭塞对IWI的影响要大于ICA狭窄和(或)闭塞(图5)。Kumral等的研究显示，在49例CWI患者中，约71%伴有同侧ICA和(或)MCA重度狭窄或闭塞，1/5的AWI患者以及1/3的IWI患者存在近端MCA重度狭窄，证实单独的MCA闭塞和(或)狭窄或合并颅外大动脉病变均可导致CWI。 总之，MCA合并不同颅内外血管狭窄与CWI类型关系的研究较少，有待进一步研究。 图4 动脉粥样硬化性大脑中动脉病变导致的不同梗死模式 A:弥散加权成像(DWl)显示皮质梗死+穿支动脉梗死，磁共振血管造影(MRA)显示左侧MCA Ml段显影不佳;B:DWI显示皮质梗死+穿支动脉梗死，MRA显示右侧MCA M1段显影不佳;C:DWI显示皮质梗死+穿支动脉梗死+分水岭梗死，MRA显示左侧MCA远端血管显影不佳 图5 伴或不伴颈内动脉病变的大脑中动脉病变导致的分水岭脑梗死 A:磁共振血管造影(MRA)显示左侧大脑中动脉重度狭窄(白色箭头)(a)(而无左侧颈内动脉病变(c)，弥散加权成像(DWI)显示侧脑室旁多发链条样小梗死灶(b，d);B:MRA显示左侧大脑中动脉远端纤细(箭头)(a)，伴左侧颈内动脉近端重度狭窄(c)，DWI亦显示侧脑室旁多发链条样小梗死灶(b，d) 4 侧支循环与CWI 颈动脉系统血管狭窄时，脑动脉狭窄程度以及侧支代偿情况都是影响血流动力学状况的关键因素。初级代偿为Willis环的前交通和后交通动脉，次级代偿为眼动脉和软脑膜血管。对于ICA狭窄和(或)闭塞患者，主要的侧支代偿途径为Willis环，只有在Willis环代偿不充分时才会开放次级代偿。因此，Willis环被认为是预防发生CWI的保护性因素。研究证实，在单纯ICA颈动脉狭窄时，Willis环代偿是主要方式;而当合并颅内动脉狭窄时，联合代偿成为重要途径。目前，对于多发性脑动脉狭窄的侧支代偿特点的研究较少。焦力群等的研究显示，当双侧ICA狭窄或闭塞时，各种方式的综合代偿最为常见，如后交通动脉与PCA软膜吻合代偿;单纯依赖Willis环代偿者较少，但在单侧闭塞伴对侧狭窄患者中，前交通动脉代偿较多，可能是由于一侧闭塞导致该侧ACA残端压力较低，促使对侧增加向闭塞侧供血，潜在的前交通动脉大量开放。然而，当前的研究结论并不完全一致。Jongen等的研究提示，侧支代偿的类型对于脑灌注量的改善并不十分重要。因此，侧支循环与CWI的关系有待深入探讨。 近年来，脑血管反应性与侧支代偿的关系已引起重视。Bokkers等应用动脉自旋标记灌注磁共振成像检测脑灌注和脑血管反应性，对16例近期有症状动脉粥样硬化性ICA患者进行了研究。结果表明，与健康对照组相比，病变对侧脑组织脑血管反应性显著降低;闭塞同侧非ICA供血区脑血管反应性较对侧亦显著降低，以闭塞同侧脑血管反应性受损最为严重。因此，在评估侧支代偿的有效性时，不能仅仅观察侧支代偿是否开放，还要评估被侧支血管所代偿区域的血流动力学状况。 我们通过对以往相关文献进行整合发现，诸多研究结论并不一致，推测原因如下:(1)影像学检查的异质性:仅少数研究进行弥散加权成像，难以区分急性与慢性脑梗死;由于脑动脉供血区存在个体差异，因此难以仅凭MRI显示的病灶来判定CWI类型;目前CWI的定位问题也有待进一步研究来明确。(2)许多文献关注ICA狭窄，而较少关注MCA狭窄，而血管狭窄程度和评价方法差异较大。(3) CWI的异质性:许多研究未区分IWI或皮质分水岭梗死，大多数研究采取预先假定二者机制相同的方式，还有一些研究仅选择IWI或皮质分水岭梗死，从而导致结果偏倚。因此，对CWI进行分层研究势在必行。