范曉媛,有慧,馮逢*
腦過度灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome,CHS)是頸動脈血運重建術(shù)后少見但嚴(yán)重的并發(fā)癥,常見于頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)(carotid endarterectomy,CEA)和頸動脈支架置入術(shù)(carotid artery stenting,CAS)后,也可見于顱內(nèi)動脈支架置入術(shù)后[1]。CHS 是由于術(shù)后腦血流量(CBF)急劇增加,致使病人出現(xiàn)嚴(yán)重頭痛、癲癇、神經(jīng)功能障礙、意識障礙等腦水腫相關(guān)的臨床表現(xiàn),嚴(yán)重時可發(fā)生腦出血[2]。文獻[3]報道CHS 是術(shù)后出血性卒中的主要原因,發(fā)病率多在3%以內(nèi),致殘率為38.2%,死亡率高達50%。預(yù)防和減少CHS 發(fā)生的主要措施包括選擇合適的手術(shù)時機和麻醉方式、控制血壓、預(yù)防性使用脫水降顱壓的藥物等。
影像學(xué)檢查是診斷及預(yù)測CHS 發(fā)生的重要手段,主要包括單光子發(fā)射計算機體層成像(SPECT)、CT、MRI、經(jīng)顱多普勒(transcranial doppler, TCD)超聲等。本文簡要介紹CHS 的診斷標(biāo)椎、危險因素和發(fā)病機制,并對CHS 影像學(xué)檢查方法及研究進展進行綜述。
CHS 的臨床特征包括術(shù)側(cè)搏動性頭痛、眼眶痛、癲癇發(fā)作、局灶性神經(jīng)功能障礙和意識障礙,嚴(yán)重時可發(fā)生腦出血;影像學(xué)表現(xiàn)為術(shù)后患側(cè)CBF 增加超過基線檢查時的100%,且排除新發(fā)顱內(nèi)缺血灶。結(jié)合上述臨床特征和影像學(xué)表現(xiàn),可以診斷CHS[2]。僅存在影像學(xué)過度灌注而無相關(guān)臨床癥狀時,稱為腦過度灌注現(xiàn)象。
有研究[4]表明,CHS 最主要的臨床危險因素是高血壓,包括術(shù)前長期高血壓和術(shù)后血壓波動;其他常見臨床危險因素包括女性、手術(shù)近期在患側(cè)發(fā)生大面積缺血性卒中、頸動脈近閉塞(即非常嚴(yán)重的頸動脈狹窄伴遠(yuǎn)端血管塌陷)、對側(cè)頸動脈狹窄≥70%以及冠心病。CHS 主要的發(fā)病機制是長期低灌注導(dǎo)致的腦血管反應(yīng)性(cerebrovascular reactivity,CVR)受損,由于血運重建術(shù)后同側(cè)大腦中動脈血流的平均流速依賴于腦灌注壓(cerebral perfusion pressure,CPP),當(dāng)CPP 快速升高時,術(shù)前長期呈低灌注且CVR 受損的區(qū)域中,腦小血管則無法有效收縮,從而會引起CBF 明顯升高,進而發(fā)生腦過度灌注/CHS[2]。
2.1 SPECT 在頸動脈血運重建術(shù)前通過SPECT進行CVR 的測定能準(zhǔn)確預(yù)測過度灌注和CHS 的發(fā)生[5-8]。CVR 測定是通過注射乙酰唑胺或吸入5%CO2誘發(fā)病人顱內(nèi)腦小血管的擴張,在對血管施加刺激前后分別測量CBF,計算CBF 變化率。正常人在施加血管刺激后CBF 會明顯增加,若存在CVR 受損,則CBF 增加不明顯甚至無變化[9]。Komoribayashi等[7]通過注射乙酰唑胺測定CVR,發(fā)現(xiàn)術(shù)前CVR 減低是CEA 術(shù)后發(fā)生過度灌注的獨立危險因素,術(shù)前CVR 減低預(yù)測過度灌注的敏感度為100%、特異度為89.9%。Nishimoto 等[5]使用SPECT 對223 例行CAS 術(shù)的病人在術(shù)前測量CVR 和CBF,并在術(shù)后1 d 內(nèi)、3 d 和7 d 多次測量術(shù)側(cè)CBF,結(jié)果顯示發(fā)生CHS 的病人在術(shù)后1 d 內(nèi)CBF 便達到高峰,術(shù)后3 d開始回落,術(shù)后7 d 基本恢復(fù)正常,同樣觀察到了術(shù)前CVR 的明顯降低。
另外,有研究[8]采用SPECT 測量CAS 術(shù)前狹窄側(cè)與對側(cè)大腦半球靜息狀態(tài)下的CBF 比值,發(fā)現(xiàn)CBF 比值≤0.915 可以有效預(yù)測腦過度灌注。這種方法無需注射藥物或吸入CO2,可以避免血管刺激,但預(yù)測效果較CVR 有所下降,敏感度為77.8%,特異度為80.2%。
綜上所述,SPECT 用于預(yù)測及診斷過度灌注/CHS 具有較高的準(zhǔn)確性,但注射乙酰唑胺或吸入CO2會引起不良反應(yīng),約11%的受試者可出現(xiàn)如呼吸急促、頭痛、頭暈等短暫發(fā)作的癥狀[9]。另外,SPECT 具有檢查耗時、費用昂貴、電離輻射等局限性,也限制了其在臨床上的廣泛應(yīng)用。
2.2 CT 手術(shù)近期在患側(cè)發(fā)生較大面積的缺血性卒中是腦過度灌注的高危因素,術(shù)前CT 可提示這一高危因素的存在,但對于其他高危因素(如CVR受損、側(cè)支循環(huán)不足等)顯示欠佳。術(shù)后CT 檢查主要用于排除彌漫性腦水腫和腦出血,即CHS 晚期表現(xiàn);CHS 早期在CT 上可無異常表現(xiàn),故術(shù)后CT 影像學(xué)表現(xiàn)正常也無法排除腦過度灌注或CHS 的發(fā)生。因此,常規(guī)CT 不能很好地預(yù)測CHS 的發(fā)生。
CT 灌注(CT perfusion,CTP)成像通過單次注射對比劑,可獲得多個血流動力學(xué)參數(shù),包括腦血容量(CBV)、CBF、達峰時間(TTP)和平均通過時間(MTT)。CTP 可預(yù)測腦過度灌注和CHS 的發(fā)生。一項研究[10]顯示在頸動脈血運重建術(shù)前,CTP 影像上的CBF 減低和MTT 延長與CHS 相關(guān),可預(yù)測CHS的發(fā)生,CBF 減低和MTT 延長的曲線下面積(AUC)分別為0.837 和0.896。另有研究[11]發(fā)現(xiàn),與未發(fā)生CHS 的病人相比,發(fā)生CHS 的病人術(shù)前狹窄側(cè)MTT、TTP 均更長,2 組差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。該結(jié)果反映狹窄側(cè)的腦組織灌注的受損,可用于預(yù)測CHS 的發(fā)生。另外,注射乙酰唑胺后在CTP 上測量MTT 也可以預(yù)測CHS。Yoshie 等[10]在乙酰唑胺激發(fā)試驗前后分別測量靜息態(tài)和激發(fā)后的CBF、CBV 和MTT,發(fā)現(xiàn)激發(fā)后的MTT 預(yù)測CHS 的效果最好(敏感度為88.9%、特異度為83.7%),其次是靜息MTT(敏感度為77.8%、特異度為90.4%)。
總之,CTP 與SPECT 相比,輻射劑量小、方便快捷,單次掃描即可獲得多個血流動力學(xué)參數(shù),且經(jīng)濟成本低,更適合臨床應(yīng)用。但CTP 仍需要注射外源性對比劑且存在輻射,不適合短時間內(nèi)隨訪和多次掃描。
2.3 MRI 與CTP 類似,動態(tài)磁敏感對比(dynamic susceptibility contrast,DSC)灌注加權(quán)成像(PWI)可通過定量多個血流動力學(xué)參數(shù)(如CBF、CBV 和MTT)來預(yù)測腦過度灌注/CHS 的發(fā)生。Fukuda 等[12]采用DSC PWI 測量術(shù)前CBF、CBV,同時通過SPECT 測量術(shù)前及術(shù)后CBF 來計算CBF 變化,結(jié)果顯示術(shù)前DSC PWI 上測量的CBV 與術(shù)后CBF變化呈顯著正相關(guān),術(shù)前CBV 位于正常范圍內(nèi)的病人均未發(fā)生過度灌注,術(shù)前CBV 升高是術(shù)后過度灌注發(fā)生的獨立預(yù)測因子(敏感度100%,特異度87.3%)。
動脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling,ASL)MRI技術(shù)以動脈血中的水分子為內(nèi)源性示蹤劑,無需對比劑即可進行腦灌注成像。以15O-H2O PET 為金標(biāo)準(zhǔn),ASL MRl 定量得到的CBF 較為準(zhǔn)確,可無創(chuàng)地實現(xiàn)腦灌注的定量評估[13]。ASL 技術(shù)種類較多,常見的包括單期ASL、多期ASL 和區(qū)域選擇性ASL 技術(shù),這些技術(shù)可用于預(yù)測過度灌注或CHS。Lin 等[14]采用單期ASL 技術(shù)(標(biāo)記后延遲時間為2.0 s)計算CBF 空間變異系數(shù),超選擇ASL 技術(shù)計算頸動脈灌注體積,結(jié)果顯示CBF 空間變異系數(shù)增高、全腦灌注體積比減小均與CHS 相關(guān),同側(cè)頸動脈灌注體積比和雙側(cè)頸動脈灌注體積比與CHS 的關(guān)系為邊緣顯著。Fan 等[15]利用單期ASL 評估動脈通過偽影,從而對側(cè)支循環(huán)進行半定量評估,發(fā)現(xiàn)基于動脈通過偽影的ASL 評分與狹窄程度、Willis 環(huán)完整性和軟腦膜側(cè)支的開放相關(guān),可以很好地預(yù)測腦過度灌注的發(fā)生(敏感度94.1%,特異度88.4%)。此外,基于多期ASL 制定的灌注分級,在3 個標(biāo)記后延遲時間(1.0、1.5 和2.5 s)下評估腦灌注可以獲得CPP、順行早到血流和逆行晚到的側(cè)支循環(huán)等信息,同時可定量測得校正的CBF 值和ATT 值,獲得更詳細(xì)的腦血流動力學(xué)信息,預(yù)測過度灌注的效果也較好(敏感度93.3%,特異度92.2%)[16]。與僅使用臨床信息相比,聯(lián)合多期ASL 技術(shù)對腦過度灌注的預(yù)測能力顯著提升(AUC:0.98 和0.78)[16]。
總之,ASL 技術(shù)主要優(yōu)勢在于無創(chuàng)、無需注射外源性對比劑、無輻射;其既可在術(shù)前評估腦過度灌注的發(fā)病風(fēng)險,也能用于術(shù)后腦灌注變化的監(jiān)測,是預(yù)測腦過度灌注/CHS 的有效工具。但ASL 廣泛應(yīng)用也存在困難,主要是成像技術(shù)原理、后處理算法和參數(shù)設(shè)置的多樣性。若能在不同平臺和機構(gòu)之間協(xié)調(diào)統(tǒng)一硬件和軟件方法,建立規(guī)范化操作流程,則能進一步推進ASL 技術(shù)在臨床上的開展。
此外,常規(guī)MRI 序列、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(FLAIR)序列和MR 血管成像(MRA)可在手術(shù)前后評估腦灌注異常。術(shù)后CHS 病人常規(guī)MRI 上主要表現(xiàn)為腦白質(zhì)水腫,常累及枕葉和頂葉,也可表現(xiàn)為腦實質(zhì)出血。MRI 上一旦出現(xiàn)上述異常表現(xiàn),往往已提示病情進展較為嚴(yán)重;但常規(guī)MRI 序列表現(xiàn)正常也不能排除腦過度灌注/CHS 的發(fā)生[17]。Fan 等[18]在術(shù)前常規(guī)MRI 序列上使用Fazekas 評分評估白質(zhì)高信號,同時記錄腔隙性梗死灶的數(shù)量,結(jié)果表明Fazekas 評分<3 分且腔隙灶<2 個的病人基本不會發(fā)生過度灌注(陰性預(yù)測值90.6%)。在一項納入了17 例行顱內(nèi)動脈支架置入術(shù)病人的研究[19]中發(fā)現(xiàn),術(shù)前FLAIR 序列上的血管高信號與術(shù)后過度灌注相關(guān),F(xiàn)LAIR 血管高信號預(yù)測支架置入術(shù)后腦灌注增加超過50%的敏感度為100%、特異度為80%。但該研究樣本量較小,相關(guān)結(jié)果需要更大規(guī)模的研究證實。Andereggen 等[20]分析CEA 術(shù)前和術(shù)后的相位對比MRA 影像,結(jié)果顯示頸內(nèi)動脈和大腦中動脈的術(shù)后與術(shù)前腦血流量比值對CHS 有較好的預(yù)測價值,其中大腦中動脈腦血流量比值≥1.53 是預(yù)測CHS 的最佳參數(shù),AUC 為0.94,敏感度為100%,特異度為90%。
目前關(guān)于常規(guī)MRI 序列對腦過度灌注或CHS預(yù)測的研究較少,尤其是在接受CEA 手術(shù)的頸動脈狹窄病人中。常規(guī)MRI 序列掃描時間短,臨床上易于獲得,但能提供的血流動力學(xué)信息有限,聯(lián)合MRI 灌注成像能獲得更全面的信息。
2.4 TCD TCD 是臨床上監(jiān)測及評估CHS 的一種常用檢查方法。TCD 使用多普勒超聲探頭,以顱骨薄弱部位(顳骨嶙部、枕骨大孔、眼眶等)為檢查聲窗,可以快速、無創(chuàng)、實時地測量大腦中動脈血流動力學(xué)變化,包括平均血流速度、峰血流速度、微栓子數(shù)目、搏動指數(shù)等,可提示術(shù)前腦低灌注、CVR、術(shù)后過度灌注和微血栓形成。
在TCD 上,發(fā)生CHS 的病人通常顯示術(shù)后同側(cè)大腦中動脈血流速度較基線增加150%~300%[21]。研究[22]采用TCD 測量術(shù)側(cè)大腦中動脈平均血流速度,結(jié)果顯示術(shù)后24 h 大腦中動脈平均血流速度較術(shù)前增加<100%的病人發(fā)生CHS 的概率極低(陰性預(yù)測值99%)。在術(shù)前、術(shù)中夾閉狀態(tài)下和松開鉗夾后,采用TCD 多次測量大腦中動脈血流速度和搏動指數(shù)也能預(yù)測CHS 的發(fā)生。有研究[23]發(fā)現(xiàn),與未發(fā)生CHS 的病人相比,發(fā)生CHS 的病人術(shù)前大腦中動脈的平均血流速度更慢,而在術(shù)中松開鉗夾后10 s 內(nèi)、5 min 后和完成皮膚縫合后這3 個時間點的血流速度更快,上述3 個時間點測得的血流速度增加率均能高效地預(yù)測CHS,最佳預(yù)測值分別為≥110%、≥55%和≥50%,AUC 分別為0.854、0.839 和0.858,陰性預(yù)測值均>99%。另有研究[24]以CEA 術(shù)中頸動脈鉗夾閉狀態(tài)下平均大腦中動脈血流速度為基準(zhǔn),測量松開鉗夾后的平均血流速度和術(shù)后2 h 血流速度,對CHS 的陽性預(yù)測值分別為13%及41%。Ogasawara 等[25]在夾閉狀態(tài)及松開鉗夾后立即測量大腦中動脈峰值血流速度,松開鉗夾后流速增加至2.0~2.2 倍,對CHS 預(yù)測的敏感度和特異度均達100%(以SPECT 為金標(biāo)準(zhǔn)),假陽性率為33%。
綜上,TCD 具有無創(chuàng)、可床旁操作的特點,在術(shù)前、圍手術(shù)期和術(shù)后各個階段均可廣泛使用,其不足之處在于操作者依賴性高、主觀性強,并有10%~20%的病人因骨窗觀察不足而失敗,且對于存在顱內(nèi)大腦中動脈狹窄或閉塞的病人也不適用。
影像學(xué)技術(shù)是診斷和預(yù)測CHS 的重要手段,盡管目前已證實多種影像技術(shù)對CHS 具有預(yù)測效能,但由于每種技術(shù)都有其局限性,尚未將具體某種技術(shù)納入臨床診治的常規(guī)流程。未來的研究方向一方面可集中于成像技術(shù)的改進,另一方面可聯(lián)合應(yīng)用多種影像技術(shù),以求預(yù)測、診斷CHS 效能及效率最大化。此外,人工智能技術(shù)的發(fā)展為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷、治療策略和風(fēng)險預(yù)測提供了新的研究方向,但關(guān)于影像學(xué)結(jié)合人工智能技術(shù)在CHS 預(yù)測方面的研究還未見報道。因此,利用多模態(tài)影像學(xué)聯(lián)合人工智能技術(shù)構(gòu)建CHS 的早期預(yù)警體系也是令人期待的。