许开喜 徐行茹 陈新建 王金 马先军 左涛生 陈宇辰 顾宝东孟云 殷信道

1南京中医药大学连云港附属医院 南京医科大学康达学院附属连云港市中医院影像科，连云港 222004；2南京中医药大学连云港附属医院 南京医科大学康达学院附属连云港市中医院脑病科，连云港 222004；3南京医科大学附属南京市第一医院医学影像科，南京 210006

慢性大脑中动脉闭塞（CMCAO）患者临床症状差异很大，患侧通过软脑膜血管维持远端皮质供血区域代偿。CMCAO 的区域脑血流量（rCBF）随着其代偿程度、rCBF 情况与梗死灶大小及预后密切相关。近年来，高分率3.0T 磁共振的三维时间飞跃法磁共振血管成像（TOF-MRA）、磁敏感加权血管成像（SWAN）的不对称脉静脉血管征（AVS）［1-3］和三维伪连续动脉自旋标记（3D-pcASL）的CBF［4］变化对急性大脑中动脉闭塞（AMCAO）广泛应用，区域性软脑膜侧支（rLMC）评分［5］仅包括前循环侧支循环评分，对大脑后动脉（PCA）和侧脑室体旁的不对称深髓质静脉（DMV）参与CMCAO 区域供血侧支循环未见包含在侧支循环评分之中。鉴于此，本研究通过改良SWAN-rLMC 评分和CMCAO 患者患侧供血区域的AVS和CBF变化，并分析其与CMCAO的侧支循环及预后的相关性研究。

资料与方法

1.一般资料

本回顾性分析以2017年1月至2022年1月南京中医药大学连云港附属医院收治的35 例CMCAO 患者为研究对象，其中男21 例、女14 例，年龄46～90（66.57±10.28）岁，临床表现为头痛、头晕、头昏、肢体不利、短暂性缺血发作（TIA）、语音不清等，有高血压21 例，高血脂21 例，糖尿病12 例，饮酒9 例，吸烟8 例。纳入标准：⑴年龄＞40 岁；⑵完成头颅多参数磁共振成像（MRI）检查；⑶MRA 显示单侧大脑中动脉（MCA）M1段闭塞；⑷头颅磁共振多参数检查及临床资料结果完整、无缺失。排除标准：⑴陈旧性脑梗死范围大于相应供血区直径20 cm 引起MCA 闭塞；⑵肿瘤、烟雾病、血管炎、夹层动脉瘤；⑶弥散加权成像（DWI）显示多发脑梗死灶；⑷危急重昏迷患者。对确定为CMCAO 患者进行电话随访，专科门诊复查，记录有无新发脑梗死、TIA，特别是闭塞血管供血区域梗死。发病至入院时间、出院时改良Rankin量表（mRS）评分及入院时血压，入院第2天空腹静脉血检查结果，包括血脂、血糖、糖化血红蛋白等指标水平。纳入本研究患者进行1、3、5 年随访（采用专科门诊电话随访和/或住院随访），随访期间患者MCA 供血区TIA、脑梗死、死亡。

本研究经南京中医药大学连云港附属医院伦理委员会审批通过［批准文号：（KY）-02］，回顾性分析免除受试者知情同意。

2.方法

采用美国GE Discovery 750 3.0T MR扫描仪，32通道相控阵头部线圈，所有患者均行常规T1WI、T2WI、T2FLAIR、DWI、ADC、TOF-MRA、SWAN和3D-pcASL检查。MRI扫描参数：T1WI 为重复时间（TR）/回波时间（TE）=1 750.0 ms/21.8 ms；T2WI 为TR/TE=3 598.0 ms/107.3 ms；T2FLAIR 为TR/TE=8 400.0 ms/87.0 ms；DWI 的b 值1 000 s/mm2，TR/TE=6 000.0 ms/73.5 ms；TOF-MRA 为TR/TE=22.0 ms/2.6 ms，反转角15°，视野（FOV）24 cm×24 cm，矩阵320×224，层厚1.6 mm，间距0 mm，扫描时间155 s，带宽31.25 kHz；3D SWAN 为TR/TE=37.4 ms/22.9 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩阵224×320，层厚2.0 mm，间距0 mm，采集次数1，激励次数（NEX）0.70，带宽62.5 kHz，反转角20°，扫描时间215 s；3D-pcASL 扫描参数：标记后延迟时间（PLD）2 525 ms，TR/TE=5 327.0ms/10.5 ms，FOV 24 cm，矩阵320×224，层厚4.0 mm，层间距1.5 mm，NEX 3次，扫描时间309 s。

3.图像处理

MRA 图像采集原始数据传输到GE 的4.6 工作站上应用后处理软件，分别对MRA、SWAN原始图像进行最小强度投影（MinIP）和CBF 伪彩图，选择为感兴趣区（ROI），测量rCBF值，ROI为50 mm2，测量时避开脑室、脑沟等结构，与同层面镜像区对比。基于rLMC［5］评价病变侧MCA 区侧支循环情况在SWAN 进行图像MinIP 处理后的幅值图进行改良SWAN-rLMC 评分，增加PCA 供血区的不对称皮质静脉征（CVS）、DMV，原9 个区域改为11 个区域共计24 分，即SWAN-rLMC 评分，具体评分方法如下：M1～6、大脑前动脉（ACA）、基底节区、PCA、DMV 供血区（0 分：未见，1 分：较对侧少或等于，2 分：多于对侧相应区域）和外侧裂区（0 分：未见，2分：较对侧少或等于，4分：多于对侧相应区域）。当患侧CBF与健侧CBF比率在0.9～1.1时为等灌注，比率＞1.1时为高灌注，比率＜0.9时为低灌注。低灌注为不良侧支循环，等及高灌注为良好侧支循环。偏侧ACA、PCA 定义为MRA 像上CMCAO 患侧ACA、PCA 较健侧增粗、增多、延长的供应缺血区域。AVS 阳性定义为SWAN 影像上病变侧MCA 供血区的CVS 和DMV 条带状低信号影较对侧增粗、增多。图像分析：有2名15年工作经验以上副主任医师分别独立阅片，意见不一致者协商决定。

4.统计学方法

采用SPSS 26.0 软件进行描述性统计，符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验、Mann-WhitneyU检验，计数资料以例（%）表示，行χ2检验。利用受试者操作特征曲线（ROC）下的面积（AUC）大小来评估不同序列rLMC 评分判断不良预后的预测能力，AUC 值越接近1，预测价值越大，AUC 之间比较利用MedCalc 15.0 软件采用Hanley&McNeil 法进行分析。假设检验统一使用双侧检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1.影像学表现

35 例CMCAO 患者MRI 显示无腔隙性脑梗死23 例（65.71%），同侧腔隙性脑梗死9 例（25.71%），对侧3 例（8.58%）。MRA 显示右侧MCA 闭塞15 例（42.86%），左侧20例（57.14%），均有偏侧ACA及PCA 28例（80.00%），单独偏侧ACA 4例（11.43%），单独偏侧PCA 3例（8.57%）。SWAN显示PCA的CVS 26例（74.29%），其右侧9例、左侧17例。DMV 21例（60.00%），其右侧7例、左侧14例，均显示DMV 和PCA的CVS 扩张19 例（54.29%），均无DMV 和PCA 的CVS 扩张9 例（25.71%），单独PCA 的CVS 扩张7 例（20.00%）。有6 例亚急性血栓，右侧1例、左侧5例。见图1、图2。

图1 男，72岁，头痛、头晕2 h，SWAN-rLMC 评分良好。A：DWI示脑实质未见异常病灶；B：MRA 示右侧MCA 的M1段闭塞，右侧ACA、PCA远端增粗延长；C～E：SWAN-rLMC评分11分；F：3D-pcASL示双侧CBF未见改变，出院mRS评分为0分

图2 男，62岁，反复头晕、头昏1个月，SWAN-rLMC 评分不良。A：MRA 示左侧MCA 的M1段闭塞，左偏侧优势ACA；B：SWAN 示左侧基底节区DMV（短红箭头）、CVS 阳性（长红箭头）；C～D：SWAN 示左侧DMV（短红箭头）、CVS 阳性（长红箭头），SWAN-rLMC 评分18 分；E：3D-pcASL示左侧额顶颞枕叶CVS扩张的区域低灌注为38.586 ml·100 g-1·min-1；F：DWI示左侧半卵圆中心急性腔梗，出院mRS评分为1分

图3 35例CMCAO患者SWAN-rLMC评分与预后交互点图

2.CMCAO患者侧支循环的SWAN评分与CBF关系

经交互点图分析，SWAN-rLMC 评分预测CMCAO 不良预后的最佳截断点为12分，此时灵敏度为83.3%，特异度为88.2%，具有良好的区分度，将SWAN-rLMC 评分＞12分定义为侧支不良组，≤12 分为侧支良好组。35 例CMCAO 患者的SWAN-rLMC评分良好组18例（51.43%），其等、高灌注66.67%（12/18）；不良组17例（48.57%），其低灌注94.1%（16/17）。经独立样本t检验显示，SWAN-rLMC 评分的侧支不良组患侧CBF 低于侧支良好组，差异有统计学意义（t=3.296，P＜0.05）。经χ2检验，侧支良好组与不良组患侧低灌情况比较，差异有统计学意义（χ2=16.431，P＜0.001）。 经Mann-WhitneyU检验，侧支良好组灌注优于不良组，差异有统计学意义（Z=3.660，P＜0.001）。见表1、图1～3。

表1 两组CMCAO患者的SWAN-rLMC评分与CBF的关系

3.CMCAO患者侧支循环的SWAN-rLMC、CBF与预后关系

35 例CMCAO 患者在随访中17 例发生不良预后，其中6 例发生脑梗死（随访10 个月后大面积脑梗死，mRS 评分4 分），1 例11 个月后脑出血死亡（mRS 评分6 分），10 例发生TIA；随访1 年中预后不良11 例，占64.7%（其中4 例急性脑梗死、1 例脑出血、TIA 6 例）；随访3 年预后不良4 例，占23.5%（其中急性腔隙性脑梗死1 例、TIA 3 例）；5 年随访中预后不良2 例，占11.8%（其中1 例急性脑梗死、1 例TIA）。mRS 评分0 分29 例，1 分4 例，4 分1 例，6 分1 例。SWAN-rLMC 评分侧支良好组的良好预后比率高于侧支不良组，等及高灌注组的良好预后比率高于低灌注组，差异均有统计学意义（均P＜0.001）。SWAN-rLMC 评分预测不良预后的灵敏度为83.3%，特异度和阳性预测值均为88.2%。CBF 灌注预测不良预后的灵敏度为100.0%，特异度为76.5%，阳性预测值81.8%（表2）。SWAN-rLMC 评分和CBF灌注判断不良预后均具有良好的识别能力。将SWAN-rLMC 评分与CBF 灌注相结合判断不良预后预测能力有了一定提高，与AUCSWAN-rLMC相比差异有统计学意义（Z=2.145，P=0.032），与AUCCBF相比差异无统计学意义（Z=1.616，P=1.106）（图4）。

表2 两组CMCAO患者的SWAN-rLMC评分、CBF灌注与预后的关系（例）

图4 35例CMCAO患者SWAN-rLMC评分、CBF灌注判断预后的ROC

讨论

随着MRI 与MRA 广泛应用临床，检查出CMCAO 患者越来越多。MRA 能够反映血管形态学改变，不能反映血管内成分、脑氧代谢、CBF 变化。SWAN 是采用高分辨率、三维、完全速度补偿梯度回波技术，利用组织间磁敏感度差异和BOLD 效应成像的MRI 新技术，反映血氧代谢情况。CMCAO 脑组织的缺血耐受及侧支循环代偿程度通过影响缺血区域毛细血管和引流静脉脱氧血红蛋白含量，脱氧血红蛋白增多改变局部磁化率，导致CVS和DMV显示。rLMC评分仅考虑AMCAO 患者的前循环所有区域，CMCAO 患者有后循环参与供血和侧脑室旁DMV 改变。本组中PCA 的CVS供血占74.29%，DMV 供血占60.00%，在rLMC 基础上对CMCAO-rLMC 评分进行改良，增加PCA 供血区的CVS 和DMV，由原9 个区域改为11 区域共计24 分，根据交互点图得到的截断值将SWAN-rLMC 评分≤12 分为侧支良好组，＞12分定义为侧支不良组。

脑血管内血流动力学与脑血管形态改变之间相互影响，尤其当狭窄程度≥50%时，可导致脑组织的血流动力学改变［6］，当颅内血管狭窄或闭塞后，使动脉内压力梯度增加，导致脑血流缓慢顺行或逆行的软脑膜侧支进入到小侧支吻合口［7-9］，绕过狭窄，导致侧支内皮上的动脉内液体剪切应力增加［10-11］、侧支血管壁增厚［12］，随着侧支长度增加，最终新直径、长度［13］和重塑侧支血管适应血流量的增加［14］。同时通过自动调节和氧摄取分数（OEF）增加代偿反应，导致脱氧血红蛋白增加，通过这些互补机制，恢复脑组织血氧水平，防止或控制脑损伤。CMCAO 后的脑组织灌注区域血氧供需不平衡，CBF 继续降低，脑组织血氧水平恢复缓慢或不能恢复，导致脱氧血红蛋白升高，SWAN 显示AVS 和/或DMV 扩张。AVS 在大血管严重狭窄或闭塞患者中常见，并出现脑灌注不足，反映了脑组织和脑血管中的氧饱和度，是评估血流动力学的神经影像学标志物，此外，观察到AVS在血运重建后显著减轻［15-16］。颅内动脉狭窄或闭塞患者即使没有明显的神经缺陷，脑血灌注和血管储备仍然减少［17］。

3D-pcASL 从标记血管内水分子开始到大脑中完成交换的信号，获得可量化和可视化的全脑灌注图［18-19］。CMCAO 患者可长期处于慢性缺血代偿期，侧支循环主要通过软脑膜血管支配脑组织供血，达到支配脑组织区域供血时间延长［20］。我们选择3D-pcASL 的PLD=2 525 ms 检查，反映的是延迟的动脉血流到达，能够真实反映缺血脑组织灌注状态及二级侧支循环代偿，这与文献报道一致［21］。在正常体温和正常氧的条件下，CBF保持在50～60 ml·100 g-1·min-1，以满足大脑的代谢需求，CBF低于50 ml·100 g-1·min-1时，处于缺血状态［22］。CBF 降至22 ml·100 g-1·min-1以下，通常就会发生缺血性损伤，CBF 在10～20 ml·100 g-1·min-1之间，神经元功能可能丧失，在CMCAO 中，血流动力学严重受损时，卒中的年风险高达35.6%～41.4%［23］。本组35 例CMCAO 患者中，SWAN-rLMC 评分的侧支不良组患侧CBF（31.76±10.72）ml·100 g-1·min-1，低于侧支良好组的（48.82±18.63）ml·100 g-1·min-1，差异有统计学意义（P＜0.05）。经Mann-WhitneyU检验，侧支良好组的灌注优于不良组，差异有统计学意义（P＜0.001）。在SWAN-rLMC 评分良好组有低灌注占33.33%，不良组有等灌注占5.9%，经SWAN-rLMC评分与CBF灌注相结合判断不良预后的预测能力有了一定提高，差异有统计学意义（P＜0.05）。在CMCAO 患者缓慢出现AVS 和DMV 扩张及持续加重，这说明患侧灌注压力严重减低，正常血管收缩功能逐步消失，自我调节功能障碍，血管内缺血、缺氧，CBF 下降，导致AVS扩张。此时，处于贫困灌注期，细胞结构的完整性存在，积极有效改善血流可使其恢复，否则，引起脑卒中发生，甚至死亡风险。同时，长期处于低灌注状态，引起脑细胞代谢、认知障碍、老年痴呆发生。

局限性：⑴单中心小样本量的回顾性研究。⑵初步应用改良SWAN-rLMC 评分和3D-pcASL 的CBF 评估CMCAO的侧支循环、血管内氧代谢状态和CBF改变来预测预后，缺乏CTP、MRP 和DAS 对比研究，将进一步联合CTP、MRP 和DSA检查来验证CMCAO侧支循环、CBF与预后关系。

改良CMCAO-SWAN-rLMC 评分和3D-pcASL 可以直观反映脑氧代谢、脑灌注水平和侧支循环变化，为临床预防、治疗、预后评估提供个体定量依据，同时提供简单、无辐射、无对比剂和随访复查判断侧支循环影像学方法。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明 许开喜：酝酿和设计试验，起草文章，对文章的知识性内容作批评性审阅；徐行茹：采集数据，统计分析；陈新建、马先军：采集数据；王金：酝酿和设计试验，采集数据，对文章的知识性内容作批评性审阅；左涛生：采集、分析/解释数据；陈宇辰、顾宝东：采集、分析/解释数据，统计分析；孟云：酝酿和设计试验，对文章的知识性内容作批评性审阅；殷信道：酝酿和设计试验