大脑中动脉闭塞FLAIR血管高信号征的血流动力学研究

2017-06-05李婵婵杨艳梅尹乐康张晓雪郝霄竹田家齐姚振威冯晓源

中国医学计算机成像杂志 2017年2期

李婵婵杨艳梅尹乐康张晓雪郝霄竹田家齐姚振威冯晓源

李婵婵杨艳梅尹乐康张晓雪郝霄竹田家齐姚振威冯晓源

目的：探讨大脑中动脉闭塞（MCAO）急性缺血性卒中患者远段FLAIR血管高信号征(FVH)的血流动力学基础。方法：对38例CTA诊断的单侧MCAO急性缺血性卒中患者于发病3天内行MRI和CTP检查。评价MRI T2-FLAIR序列上FVH的显示，分为无远段FVH和远段FVH两组；评价CTP原始图像患侧代偿血流充盈情况，分为无代偿血流、代偿血流充盈顺序混乱和代偿血流逆向逐渐充盈三组；比较FVH的显示与CTP原始图像患侧代偿血流充盈情况。结果：38例单侧MACO急性缺血性卒中患者，16例无远段FVH，其中5例CTP原始图像患侧无代偿血流，6例代偿血流充盈顺序混乱；22例远段FVH，CTP原始图像患侧均显示代偿血流逆向逐渐充盈；共33例患者（86.8%）FVH的显示和CTP原始图像患侧代偿血流（即侧支循环）充盈情况相符。结论：MCAO急性缺血性卒中患者远段FVH的形成可能源于侧支循环。

磁共振成像；大脑中动脉闭塞；卒中；侧支循环

缺血性卒中病变血管的评估对于临床治疗及预后判断极为重要，基于影像学指导的卒中诊断与治疗体系中，不断发展的MRI技术具有十分突出的价值，其中FLAIR序列在临床上得到广泛应用[1-3]。近些年，有学者在临床研究过程中发现急性缺血性卒中患者的T2-FLAIR序列上可以见到异常的动脉高信号，并将其命名为FLAIR血管高信号征（FLAIR vascular hyperintensity，FVH）[3-8]，关于FVH的血流动力学基础，目前尚未完全阐明[3-8]。本研究对38例单侧大脑中动脉M1闭塞（middle cerebral artery occlusion， MCAO）急性缺血性卒中患者的MRI和CT灌注（CT perfusion， CTP）原始图像进行分析，旨在探讨远段FVH的血流动力学基础。

方法

1.研究对象

收集2013年4月至2013年10月复旦大学附属华山医院神经内科急诊收治的MACO急性缺血性卒中患者38例，男25例，女13例，年龄62.47±13.63岁（最小38岁，最大84岁）。为了便于分析MCAO缺血性卒中患者FVH的血流动力学基础，本研究纳入的病例范围按照缺血性卒中、MCAO、未溶栓治疗或介入取栓术这一顺序逐渐缩小范围，所有病例都未经溶栓治疗或介入取栓术，处于自身恢复调节机制与温和临床治疗作用下的进程中，闭塞血管及侧支循环没有经历血管再通所导致的血液重新分布的剧烈变化。入组标准：①卒中症状为前循环症状。②卒中症状发病时间明确且发病3d内行CT和MRI检查。③头颅CT平扫排除颅内合并出血。④MRI检查证实梗死灶位于单侧，对侧脑组织无梗死灶。⑤CT血管成像(CT angiography， CTA)证实梗死侧大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）M1完全闭塞[合并或未合并同侧颈内动脉（internal carotid artery， ICA）完全闭塞]，对侧无头颈部血管闭塞。⑥无合并其他颅脑疾病，如变性、肿瘤、寄生虫、蛛网膜囊肿等，无颅脑手术史。⑦患者无溶栓治疗适应症未行溶栓治疗，也未行介入取栓术。⑧排除对碘对比剂过敏、有磁共振检查禁忌证、检查不能合作等其他原因而导致无法获得清晰完整影像学资料的患者。本研究经医院伦理委员会审核通过，所有患者在检查前均签署知情同意书。

2.扫描方法

所有入组患者先行头颅CT平扫排除颅内合并出血，然后急诊行头颅CTP和CTA检查，在卒中发病72h内行MRI平扫。卒中起病时间距CTP和CTA检查间隔为4.55±2.80h（最短1.5h，最长16h），距MRI检查间隔为27.21±10.16h（最短13h，最长70h）。

2.1 CTP和CTA检查：CT成像设备为（Brilliance i CT； Phillips Medical Systems，Cleveland， Ohio， USA）256层扫描仪。

使用Phillips JOG灌注模式连续扫描13回合，先扫描侧位定位图，使用双腔高压注射器以5ml/s的速度通过肘正中静脉注射50ml非离子型碘对比剂（Ultraist， Iodine 370mgI/ml， Bayer Healthcare，Berlin， Germany），注射对比剂同时启动机器扫描，参数为：球管电压120kV，电流150mAs，准直128×0.625mm，视野220mm，矩阵512×512，层厚5mm，每一回合24层，覆盖范围12cm，扫描延迟时间5s，扫描时间0.4s/r，获得312（24×13）幅图像。

CTP检查完成患者休息约10min之后进行CTA检查。再次注射50ml对比剂，然后用30ml生理盐水溶液以相同速度注射冲洗。采用自动触发技术，注射对比剂8s后启动自动追踪触发扫描，参数如下：球管电压120kV，电流150mAs，层厚9mm，准直64×0.625mm，螺距0.7，视野220mm，矩阵512×512，尾向头扫描，扫描范围从颅底至颅顶。

2.2 MRI平扫：MRI成像设备为（Verio，Siemens AG， Erlangen， Germany）3.0T超导磁共振扫描仪。T2-FLAIR采用反转恢复序列，TR/ TE＝8600ms/120ms，TI=2370ms，average=1，扫描时间96s。T1-FLAIR采用自旋回波序列，TR/ TE＝1780ms/120ms，TI＝860ms，average＝1，扫描时间60s。弥散加权成像（diffusion weighted imaging， DWI)采用单次激发平面回波脉冲序列，TR/TE＝4800ms/74ms，average=1，弥散敏感系数（b）值为0和1000s/mm2，扫描时间37s。所有序列视野240mm×240mm，矩阵256×256，横断面扫描范围从颅顶至枕骨大孔，层厚6mm，间隔2mm，层数16层。

3. 图像处理方法及分析

3.1 CTA图像：CTA原始图像由256 CT自带的Phillips Brilliance Workspace portal软件进行后处理及重建，分别以最大密度投影和容积再现技术显示，重建出覆盖全脑的容积CTA图像。

3.2 T2-FLAIR图像：由两位神经影像学医师对T2-FLAIR图像进行分析，根据FVH出现的解剖部位，区分为无远段FVH组（包括无FVH、近段FVH）和远段FVH组，意见不一致时经讨论达成一致。无FVH定义为T2-FLAIR序列上无FVH，近段FVH定义为T2-FLAIR序列上FVH仅位于MCA M1或M2，远段未见；远段FVH定义为FVH位于MCA M3或以远的皮质血管，如MCA全程均存在FVH则属于远段FVH[6]。

3.3 CTP图像：按照扫描先后顺序将CTP分为早早期、早期、早中期、中期、中晚期、晚期6个期相[9]，对每一个期相的CTP原始图像患侧代偿血流进行分析，分为代偿血流逆向逐渐充盈、无代偿血流和代偿血流充盈顺序混乱三组。和健侧正常血流对比，患侧MCA M1完全闭塞后代偿血流（即侧支循环）由远段向近段“逆向逐渐充盈”需满足的条件是：①患侧代偿血流充盈始终晚于健侧正常血流。②患侧远侧皮质血流在较早的期相（早早期、早期、早中期）首先充盈（此时近段MCA主干无充盈），随时间推移血流逐渐向侧裂池和皮质深部充盈（此时近段MCA主干仍无充盈或有少许充盈），在较晚的期相（中期、中晚期、晚期）MCA主干逆向充盈（此时远侧皮质血流基本消失或持续充盈，健侧正常血流已经消失）。对于所有期相患侧始终无血流充盈，即所有期相代偿血流和近段MCA主干均无显影，归类于“无代偿血流”。对于患侧代偿血流充盈顺序混乱，如远段皮质血流与近段MCA主干在较早期相同时充盈、远段血流向近段充盈过程存在较大范围显影断续、MCA M1或M2充盈而远侧皮质始终无充盈等情况，归类于“代偿血流充盈顺序混乱”。

由两位神经影像学医师（不同于对T2-FLAIR图像进行分析的两位神经影像学医师）对CTA和CTP图像进行分析，意见不一致时经讨论达成一致。

4. 统计学分析

采用SPSS 17.0软件对无远段FVH和远段FVH两组间临床变量差异进行统计分析，其中计量资料采用t检验，计数资料采用Fisher确切概率法。两位医师对FVH分析的一致性、另两位医师对CTP图像分析的一致性、FVH显示与CTP原始图像患侧代偿血流充盈情况的一致性均采用Kappa检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

表1 无远段FVH和远段FVH两组间临床变量比较

结果

38例MACO缺血性脑卒中患者，在T2-FLAIR序列上，16例无远段FVH（其中6例无FVH，10例近段FVH），22例远段FVH（其中7例MCA全程均可见FVH）（k=0.862，P=0.021）。无远段FVH和远段FVH两组间临床变量进行比较，差异均无统计学意义（表1）。

表2 FVH与CTP原始图像患侧代偿血流充盈情况对比

图1 男性，56岁，左侧大脑中动脉闭塞(MCAO)急性缺血性脑卒中。A.CTA后重建图像，左侧大脑中动脉(MCA) M1完全闭塞。B.T2-FLAIR图像，左侧大脑中动脉(MCA)分布区未见FVH，属于无远段FVH。C～H.CTP原始图像，CTP原始图像早早期(C)、早期(D)、早中期(E)、中期(F)、中晚期(G)、晚期(H)6个期相显示患侧无代偿血流。I～L.CTP伪彩图，CBV(I)、CBF(J)、MTT(K)、TTP(L)显示患侧低灌注。

38例MACO缺血性卒中患者，在CTP原始图像上，5例患侧无代偿血流，6例患侧代偿血流充盈顺序混乱，27例患侧代偿血流逆向逐渐充盈（k=0.873，P=0.014）。在CTP伪彩图像上，脑血容量(cerebral blood volume， CBV)、脑血流量(cerebral blood flow， CBF)、平均通过时间(mean transit time， MTT)、达峰时间(time to peak，TTP)38例均显示患侧低灌注。

16例无远段FVH，其中5例CTP原始图像患侧无代偿血流（图1），6例代偿血流充盈顺序混乱；22例远段FVH，CTP原始图像患侧均显示代偿血流逆向逐渐充盈（图2）。共33例（86.8%）FVH的显示和CTP原始图像患侧代偿血流显示情况相符（k=0.689，P＜0.001）（表2），具有较高的一致性。

讨论

关于FVH形成原因的研究颇多，其确切的形成原因尚未阐明，目前“缓慢血流”学说和“血管内血栓形成”学说是争议最大的两种学说[10]。“缓慢血流”学说是指由于缺血区域血管内血流缓慢，在MRI上表现为“流空效应”的消失，在FLAIR序列上表现为高信号。国外学者通过对急性卒中患者的数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）的观察已证实这一机制存在[8]。也有学者提出“血管内血栓形成”学说，认为在慢性闭塞性脑血管疾病中血管内血栓的形成是FVH形成的主要原因。Maeda等[3]通过对1例FVH阳性卒中患者尸检发现，在出现FVH的血管内发现有血栓形成。近段FVH的形成目前普遍认为与血管内血栓形成有关[10]，然而值得注意的是，在很多卒中发生的超急性期，闭塞血管的远段还未来得及形成血栓，这也就无法解释在卒中的超急性期闭塞血管远段为什么有FVH的存在。

图2 男性，67岁，左侧大脑中动脉闭塞急性缺血性卒中。A. CTA后重建图像，左侧大脑中动脉(MCA) M1完全闭塞。B～F.T2-FLAIR图像，左侧大脑中动脉(MCA)M1至M3以远段均可见FVH（白箭），属于远段FVH。G～L.CTP原始图像，CTP原始图像早早期(G1～3)、早期(H1～3)、早中期(I1～3)、中期(J1～3)、中晚期(K1～3)、晚期(L1-3)6个期相（白箭）显示患侧代偿血流由远段向近段逆向逐渐充盈。M～P.CTP伪彩图，CBV(M)、CBF(N)、MTT(O)、TTP(P)显示患侧低灌注。

本研究所采用的T2-FLAIR抑制了在常规T2WI上表现为高信号的脑脊液信号，因为是较慢的成像序列，扫描时间约96s，正常血管内快速流动的血液质子不能同时接受90°脉冲和180°重聚脉冲的激励，不能产生信号，表现为流空，血流速度减慢或淤滞时，缓慢流动或淤滞的质子能同时接受两个脉冲的激励，产生信号，不表现为流空。本研究入组的38例MCAO急性缺血性卒中患者，其中22例可见远段FVH且CTP原始图像上患侧均显示代偿血流由远段向近段逆向逐渐充盈，因此推测远段FVH的形成原因可能是来自侧支血管内流速较慢的血流。值得提出的是本研究中FVH在T1-FLAIR上显示不佳，可能的原因是T1-FLAIR成像速度较快，扫描时间约60s，而且重复时间和反转时间均较短，导致磁化饱和和血液信号被抑制。本研究也显示MACO缺血性卒中患者无远段FVH和远段FVH两组间临床变量差异无统计学意义，和文献结果相符[11]，提示只有导致血流动力学发生重大变化的情况，如大血管严重狭窄或闭塞可能是远段FVH形成的前提。

国外学者通过对缺血性卒中FVH和DSA对比研究发现，DSA动脉晚期可见来自大脑凸面脑膜动脉网流速较慢的侧支循环血流，此慢血流的来源是软脑膜侧支循环的逆行血流，所以推测FVH形成的血流动力学基础是脑血管闭塞后代偿性回流的软脑膜侧支循环[10]。本研究对MACO缺血性脑卒中患者的FVH和CTP原始图像进行对比，结果显示两者有较高的一致性，存在远段FVH的患者其CTP原始图像上患侧均显示代偿血流由远段向近段逆向逐渐充盈，这对“FVH形成的血流动力学基础是脑血管闭塞后代偿性回流的软脑膜侧支循环”从侧面提供了证据。

本研究亦存在一定的局限性。首先，本研究中未采用侧支循环评价金标准的DSA作为对照[12]，主要是由于入组患者均为急诊病例，抢救时间宝贵且有限，所以采用CTP原始图像作为侧支循环的检测手段，其有限的分辨率可能对侧支循环的显示有所妨碍，并且，在灌注的相关研究中，大动脉闭塞后维持其供血区脑组织灌注的动脉来源是无法确凿证实的。其次，本研究病例CTP和MRI检查并非在一个时间点完成，且鉴于FVH的存在呈时间依赖性[10]，本研究未针对FVH出现的时间特征进行分类探讨。再次，本研究是单中心、小样本的前瞻性研究，结论仍有待于进一步的大样本研究支持。

综上所述，本研究结果提示MCAO急性缺血性脑卒中远段FVH的形成与局部血管内缓慢血流有关，且这种慢血流可能源于侧支循环。

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The Study on the Hemodynamics of FLAIR Hyperintensity in Acute Ischemic Stroke Patients with Middle Cerebral Artery Occlusion

LI Chan-chan, YANG Yan-mei, YIN Le-kang, ZHANG Xiao-xue, HAO Xiao-zhu, TIAN Jia-qi, YAO Zhen-wei, FENG Xiao-yuan

Purpose:To investigate the hemodynamics of distal FLAIR vascular hyperintensity (FVH) in acute ischemic stroke patients with middle cerebral artery occlusion (MCAO).Methods:MRI and CT perfusion (CTP) were performed within 3 days of symptom onset in 38 acute ischemic stroke patients with MCAO. The images of MRI T2-FLAIR were dichotomized into no distal FVH and distal FVH groups. The ipsilateral collateral circulation was assessed by CTP and classifed into no collateral circulation, collateral circulation confusedly flling and collateral circulation gradually reverse flling three categories. The display of FVHs and the condition of ipsilateral collateral circulation were compared.Results:Of 16 patients with no distal FVH, 5 were classifed as no collateral circulation and 6 were classifed as collateral circulation confusedly flling. All of the 22 patients with distal FVH were classifed as collateral circulation gradually reverse flling. In conclusion, there were 33 patients (86.8%) whose FVHs match the condition of ipsilateral collateral circulation on CTP original images.Conclusion:The distal FVH in acute ischemic stroke patients with MCAO may relate to the collateral circulation.

Magnetic resonance imaging; Middle cerebral artery occlusion; Stroke; Collateral circulation

R445.2

1006-5741（2017）-02-0107-06

2016.11.09;修回时间：2016.11.27)

中国医学计算机成像杂志，2017，23：107-112

复旦大学附属华山医院放射科

通信地址：上海市乌鲁木齐中路12号，上海 200040

杨艳梅（电子邮箱：mifeisite2003@gmail.com）

国家自然科学基金，No.81371521

Chin Comput Med Imag，2017，23：107-112

Department of Radiology, Huashan Hospital, Fudan University.

Address: 12 wulumuqi Rd. Middle, Shanghai 200040, P.R.C.