CT 灌注成像定量評(píng)估煙霧病手術(shù)療效的初步研究

韋丹 趙靜 江利 黃穎倩 謝焱釗 梁豐 林麗萍 李新春

煙霧?。╩oyamoya disease，MMD）是以雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端及大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈起始部慢性進(jìn)行性狹窄或閉塞為特征，并繼發(fā)顱底異常血管網(wǎng)形成的一種腦血管疾?。?，2］。MMD 目前病因不明，可能由腦動(dòng)脈先天發(fā)育不良引起，導(dǎo)致腦血流灌注嚴(yán)重受損，并導(dǎo)致復(fù)發(fā)性缺血和/或出血性中風(fēng)［3-5］。2012 年日本MMD 診療指南指出煙霧病患者行血管重建術(shù)能改善血流動(dòng)力學(xué)，增加局部腦組織血供，血管重建術(shù)亦能有效預(yù)防煙霧病患者中風(fēng)。MMD 患者行血管重建術(shù)后的影像學(xué)評(píng)價(jià)方法主要有CT 腦血管成像（CT angiography，CTA）、MR 腦血管成像（MR angiography，MRA）、DSA、CT 腦灌注成像及MR 腦灌注成像等，腦血管成像及DSA 檢查只能評(píng)價(jià)手術(shù)后血管及側(cè)支血管是否通暢及再生情況，無法評(píng)價(jià)腦實(shí)質(zhì)血流灌注情況，MRI檢查時(shí)間較長(zhǎng)，且受呼吸機(jī)、心電監(jiān)護(hù)儀、顱內(nèi)金屬插管等限制，部分患者不宜行MRI。

隨著CT 灌注成像（CT perfusion imaging，CTP）和一站式CTP 技術(shù)（NCCT-CTA-CTP）的問世，CT 在煙霧病患者術(shù)前及術(shù)后腦血流動(dòng)力學(xué)變化評(píng)估方面的實(shí)用性已明顯增強(qiáng)，與PET、SPECT 和MRI 相比，具有檢查速度快、半定量、參考價(jià)值高等特點(diǎn)［6-9］，對(duì)患者來說，是一種無創(chuàng)、相對(duì)安全的檢查方法。采用一站式CTP 技術(shù)進(jìn)行定量分析。選取行顳淺動(dòng)脈-大腦中動(dòng)脈搭橋術(shù)（superficial temporal arterymiddle cerebral artery bypass，STA-MCA）的患者，對(duì)術(shù)前和術(shù)后的CTP 參數(shù)進(jìn)行分析，探討CTP 在煙霧病行STA-MCA 后顱腦灌注改變情況，評(píng)價(jià)手術(shù)效果。

資料與方法

1.一般資料

回顧性收集2016 年1 月～2020 年1 月臨床確診為煙霧病并行搭橋手術(shù)的患者31 例（44 個(gè)大腦半球），男20 例，女11 例，平均（33±14）歲，年齡范圍6～53 歲。行雙側(cè)搭橋手術(shù)患者13 例，單側(cè)18 例，術(shù)前、術(shù)后均行CTP 檢查，共44 側(cè)（44 個(gè)大腦半球）。具體納入標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）均符合《2012年煙霧病（Willis 環(huán)自發(fā)性閉塞）診斷治療指南（日本）的解讀》［5］中相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，均經(jīng)全腦血管造影（digital substraction angiography，DSA）確診；（2）均行顳淺動(dòng)脈-大腦中動(dòng)脈搭橋手術(shù)；（3）術(shù)前和術(shù)后均行一站式CTP；（4）臨床資料完整（包括Suziki 分級(jí)和Matsushima 分型），復(fù)查DSA，評(píng)價(jià)搭橋血管通暢情況及側(cè)支循環(huán)的代償情況。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）CTP 源圖像偽影較明顯，影響CTP 結(jié)果評(píng)價(jià)（n=2）。（2）術(shù)前CTP 大面積腦出血，影響數(shù)據(jù)定量評(píng)估（n=3）。

2.一站式CTP 檢查

采用Canon 320 排640 層螺旋CT（Aquilion ONE，Toshiba Medical Systems）行動(dòng)態(tài)容積全腦NCCT-CTA-CTP 檢查：在肘靜脈埋置18 G 靜脈留置針，采用雙通道高壓注射器，將40 ml 非離子對(duì)比劑（碘普羅胺，370 mg I/ml，拜耳）注入肘靜脈，流率為5 ml/s，后續(xù)以30 ml 生理鹽水沖管；掃描參數(shù)：80 kV，150 mAs，層厚0.5 mm，延遲7 s 開始掃描，11～34 s 為動(dòng)脈期掃描，間隔時(shí)間為2 s，37～60 s為靜脈期掃描，間隔時(shí)間為5 s，掃描總時(shí)間60 s，覆蓋范圍16 cm，平均有效劑量：5.25 mSv。

3.一站式CTP 圖像后處理和灌注參數(shù)分析

NCCT 圖像分析:術(shù)前NCCT 圖像分析腦實(shí)質(zhì)的密度變化，有無腦梗死、腦出血、腦軟化、腦萎縮等改變。術(shù)后NCCT 圖像分析手術(shù)前后病灶密度、范圍的變化。

CTA 圖像分析:CTA 后處理的VR 圖像以及MIP 圖像能夠多角度清楚的顯示顱內(nèi)血管的解剖結(jié)構(gòu)、MMD 病側(cè)側(cè)支血管和累及范圍。除了煙霧病的情況，CTA 圖像最主要是對(duì)術(shù)后搭橋血管的分析，吻合口是否通暢。本研究納入所有患者搭橋術(shù)后，CTA 顯示所有的搭橋血管未見明確狹窄或閉塞。

CTP 圖像后處理和定量分析:采用后處理工作站灌注軟件（Vital Images VES Client 6.9.2，Vital Images，Minnetonka，MN）對(duì)動(dòng)態(tài)容積灌注圖像行后處理。手動(dòng)選擇輸入動(dòng)脈和輸出靜脈，選擇基底動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈，上矢狀竇或直竇為輸出靜脈，由分析軟件自動(dòng)獲得興趣區(qū)的時(shí)間－密度曲線，利用SVD+去卷積算法生成灌注參數(shù)圖，包括腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、平均通過時(shí)間（mean transit time，MTT）、達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）及延遲達(dá)峰時(shí)間（delay time to peak，Delay－TTP）。每個(gè)灌注參數(shù)圖層厚為5 mm。

在灌注圖像上自動(dòng)及手動(dòng)繪制興趣區(qū)（region of interest，ROI），盡量避開梗死灶、出血灶、蒼白球鈣化灶、手術(shù)后術(shù)區(qū)硬膜下積液、積血、積氣等區(qū)域。手動(dòng)繪制腦白質(zhì)ROI，放置在基底節(jié)至放射冠連續(xù)4 個(gè)層面的腦白質(zhì)區(qū)域（大腦中動(dòng)脈供血區(qū)域），自動(dòng)及手動(dòng)繪制腦皮質(zhì)ROI，放置在基底節(jié)至放射冠連續(xù)4 個(gè)層面的腦皮質(zhì)區(qū)域（大腦中動(dòng)脈供血區(qū)域），取各參數(shù)平均值。數(shù)據(jù)均由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)影像診斷醫(yī)師采用盲法獨(dú)立完成測(cè)量（圖1～4）。

4.統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)分析采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用重復(fù)測(cè)量的方差分析確定大腦皮層和白質(zhì)在搭橋術(shù)前后的縱向灌注改變。數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1.臨床資料、NCCT 和CTA 結(jié)果

31 例患者中缺血型15 例，出血型16 例。術(shù)前NCCT 提示腦梗死或軟化灶者21 例，NCCT 陰性10 例，其中2 例術(shù)前NCCT 陰性，術(shù)后7 d 新發(fā)梗死灶，3 例術(shù)后梗死灶范圍較術(shù)前擴(kuò)大，1 例術(shù)后新發(fā)腦出血。其中CTA 發(fā)現(xiàn)MMD 合并動(dòng)脈瘤3 例。手術(shù)前Suziki 分期：3 期19 例，2 期11 例，1期1 例；術(shù)前Matsushima 分型：6 型16 例，3 型12例，2 型3 例。納入患者的臨床資料見表1。

2.手術(shù)前后CTP 灌注指標(biāo)的變化（圖1、2）

腦白質(zhì)區(qū)灌注改變：大腦白質(zhì)區(qū)TTP 和Delay－TTP 值術(shù)后明顯降低，TTP 值從術(shù)前的（15.13±4.72）s降至（12.99±2.42）s（P=0.007），Delay－TTP值從術(shù)前的（4.11±2.21）s 降至（3.22±1.50）s（P=0.024）。CBV 值從術(shù)前的（2.74±0.90）ml/100 mg下降至術(shù)后的（2.38±0.67）ml/100 mg（P＜0.001）。MTT 值從術(shù)前的（4.37±0.94）s 稍下降至（4.02±0.73）s（P=0.022）。CBF 值亦呈明顯下降趨勢(shì)，從（38.08±10.24）ml/100 mg·min 下降至（36.66±9.08）ml/100 mg·min，但其變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

腦灰質(zhì)區(qū)灌注改變：大腦皮層的灌注值變化與大腦白質(zhì)近似，大腦皮層TTP 和Delay－TTP 值術(shù)后明顯降低，TTP 值從術(shù)前的（14.34±4.68）s降至（11.81±2.51）s（P=0.003），Delay－TTP 值從術(shù)前的（3.45± 2.40）s 降至（2.40±1.29）s（P=0.012）。MTT值、CBF 值和CBV 值也稍有變化，但其變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。MTT 值從術(shù)前的（4.38±0.90）s 降至（4.07±0.60）s。CBF 值從術(shù)前（49.24±12.50）ml/100 mg·min 升至（49.78±10.95）ml/100 mg·min（P=0.004）。CBV 值從（3.49±0.76）ml/100 mg 下降至（3.29±0.62）ml/100 mg。納入患者的腦白質(zhì)及腦皮質(zhì)CTP 灌注參數(shù)見表2。

表1 入組患者的臨床和影像資料（n=31）

腦灌注變化的時(shí)間閾值：在31 例（44 個(gè)大腦半球）患者中，將35 組數(shù)據(jù)作為長(zhǎng)期點(diǎn)（手術(shù)后行NCCT-CTA-CTP 檢查時(shí)間范圍為3 個(gè)月～3 年）進(jìn)行測(cè)量。計(jì)算術(shù)后與術(shù)前各CTP 灌注參數(shù)的比值，觀察其隨時(shí)間的變化。然而，術(shù)后第3.5 個(gè)月、7 個(gè)月、11 個(gè)月、16 個(gè)月、24 個(gè)月、32 個(gè)月和36個(gè)月的時(shí)間點(diǎn)分別只有一個(gè)樣本。納入28 組數(shù)據(jù)（3 個(gè)月:7 個(gè)樣本；4 個(gè)月:4 個(gè)樣本；5 個(gè)月:4 個(gè)樣本；6 個(gè)月:3 個(gè)樣本；8 個(gè)月:3 個(gè)樣本；12 個(gè)月:7個(gè)樣本）進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪，并計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)各CTP灌注參數(shù)的平均值。MTT 和TTP 的變化趨勢(shì)相似，CBF 和CBV 的變化趨勢(shì)相似（圖5）。

圖1 男，47 歲，煙霧病。a)術(shù)前CTA 提示雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端及大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈起始部對(duì)稱性狹窄，并繼發(fā)顱底異常血管網(wǎng)形成；b)～f)分別是術(shù)前CTP 后處理TTP、MTT、CBF、CBV、Delay-TTP 圖，與正常腦白質(zhì)相比較，CBF 值稍降低，MTT、TTP、CBV、Delay-TTP值增高 圖2 a)左側(cè)腦血管搭橋術(shù)后，搭橋血管通暢，顱底異常血管網(wǎng)較術(shù)前減少；b)～f)與術(shù)前相比較，術(shù)后大腦白質(zhì)區(qū)TTP、Delay-TTP 均呈顯著降低趨勢(shì)，MTT 值均略有降低，CBF、CBV 均顯著降低

表2 大腦皮質(zhì)及白質(zhì)CTP 灌注參數(shù)變化

圖3 a)術(shù)前CTA 提示雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端及大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈起始部對(duì)稱性狹窄，并繼發(fā)顱底異常血管網(wǎng)形成；b)～f)分別是術(shù)前CTP 后處理TTP、MTT、CBF、CBV、Delay－TTP 圖，與正常腦皮質(zhì)相比較，TTP、Delay－TTP 明顯延長(zhǎng)，MTT、CBF 輕度減低，CBV 值輕度增高圖4 a)左側(cè)腦血管搭橋術(shù)后，搭橋血管通暢，顱底異常血管網(wǎng)較術(shù)前減少；b)～f)與術(shù)前相比較，術(shù)后大腦皮層TTP、Delay－TTP 呈顯著降低趨勢(shì)，MTT 均稍降低，CBF 稍增高，CBV 稍呈下降趨勢(shì)

圖5 術(shù)后和術(shù)前各CTP 灌注參數(shù)比值曲線中，MTT 和TTP 的變化趨勢(shì)相似，CBF 和CBV 的變化趨勢(shì)相似。第3、4、5 個(gè)月時(shí)，CBF 比值大于1，MTT 比值和TTP 比值小于1。6 個(gè)月時(shí)MTT 和TTP 比值首次大于1。但MTT 比值在第8 個(gè)月時(shí)降至小于1，12 個(gè)月時(shí)略有升高，接近1。TTP 比率繼續(xù)下降，第8 個(gè)月開始下降不到1。第6 個(gè)月和第8 個(gè)月時(shí)，CBF 比率小于1，但第12 個(gè)月時(shí)，CBF 比率再次大于1。CBV 值在第3 個(gè)月小于1，第4 個(gè)月增加（＞1）。在第6 個(gè)月和第8 個(gè)月時(shí)，CBV 比率小于1，但在第12 個(gè)月時(shí)又增加到大于1 。第3～7個(gè)月時(shí)，Delay－TTP 比值大于1，第8 個(gè)月時(shí)Delay－TTP 比值小于1

討論

煙霧病是一種少見的腦血管疾病，其特征是在雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端及Willis 環(huán)內(nèi)慢性進(jìn)行性狹窄或閉塞［2］。MMD 的病程進(jìn)展不定，可以是慢性或急性起病，間歇性起病及神經(jīng)功能迅速下降罕見。MMD 以反復(fù)發(fā)作腦缺血或顱內(nèi)出血為特征，與血流動(dòng)力學(xué)改變密切相關(guān)。Suziki 分級(jí)［10］和Matsushima 分型［11］也廣泛應(yīng)用于臨床來評(píng)價(jià)MMD的側(cè)支循環(huán)的代償作用及發(fā)病嚴(yán)重程度。

1.手術(shù)前后大腦皮層及腦白質(zhì)CTP 灌注指標(biāo)的變化

本研究回顧性納入31 例MMD 患者（44 個(gè)大腦半球），通過分析其臨床和NCCT-CTA-CTP 影像資料發(fā)現(xiàn)，與術(shù)前CTP 各參數(shù)相比，術(shù)后大腦白質(zhì)區(qū)TTP 值明顯降低，CBV 值及MTT 值輕度降低；術(shù)后大腦皮層的灌注值變化與大腦白質(zhì)近似，大腦皮層TTP 值手術(shù)后明顯降低，MTT 值、CBF 值和CBV 值也稍有變化，但其變化暫未出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

煙霧病患者術(shù)前CBF 值降低，MTT、TTP、CBV 值增高，提示腦實(shí)質(zhì)灌注降低，這些血流動(dòng)力學(xué)變化由腦灌注壓降低和相關(guān)的血管舒張引起［12-16］。本研究利用CTP 評(píng)價(jià)煙霧病患者腦血流動(dòng)力學(xué)手術(shù)前后變化情況，視覺評(píng)估結(jié)合定量分析CBF、CBV、TTP 和MTT 值。

2.術(shù)后大腦皮層及腦白質(zhì)CTP 灌注參數(shù)隨時(shí)間的演變

研究發(fā)現(xiàn)，與術(shù)前CTP 各灌注參數(shù)相比，術(shù)后無論是大腦白質(zhì)還是皮層TTP、MTT 值均呈降低趨勢(shì)，以TTP 值下降為著。TTP 和MTT 圖對(duì)腦灌注改變相當(dāng)敏感，TTP、MTT 值降低常代表灌注增加，提示手術(shù)后腦實(shí)質(zhì)灌注較手術(shù)前好轉(zhuǎn)。煙霧病是一種以慢性進(jìn)行性狹窄和閉塞為特征的腦動(dòng)脈血管病，腦血流供血不足，腦灌注壓降低合并責(zé)任血管舒張，進(jìn)而引起腦缺血和腦出血［17］?；颊咝蠸TA-MCA 手術(shù)后，腦實(shí)質(zhì)血供從中獲益，進(jìn)而TTP、MTT 值均呈顯著降低［18-21］。在這項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)術(shù)后腦皮質(zhì)CBF 值呈上升趨勢(shì)，腦白質(zhì)CBF 值呈輕度下降趨勢(shì)，腦皮質(zhì)及腦白質(zhì)CBV 值均呈下降趨勢(shì)。一般來說，血運(yùn)重建術(shù)的主要缺點(diǎn)是術(shù)后側(cè)支循環(huán)建立延遲。Calamante 等［22］和Shimizu等［23］認(rèn)為術(shù)后腦血流動(dòng)力學(xué)并不是立即產(chǎn)生的，因?yàn)檠苄枰?～4 個(gè)月的時(shí)間才能發(fā)育，在這期間可能發(fā)生圍手術(shù)期腦缺血。然而，本研究結(jié)果顯示MMD 患者手術(shù)后腦白質(zhì)CBV 值有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Ohmori 等［24］采用與人類慢性低灌注腦血管病（如MMD）更為相似的大鼠模型，評(píng)價(jià)間接旁路手術(shù)的血管生成作用，結(jié)果表明，手術(shù)21 d 后大腦皮層、蛛網(wǎng)膜、纖維組織之間的界限模糊，在邊界區(qū)發(fā)現(xiàn)許多新生小血管延伸到皮質(zhì)和白質(zhì)。Zhao 等［25］認(rèn)為，MMD 搭橋手術(shù)后3～6 個(gè)月時(shí)大腦半球的新生血管覆蓋率不理想，動(dòng)脈新生血管的形成基本在搭橋術(shù)后6 個(gè)月內(nèi)完成，而在1 年時(shí)覆蓋率明顯增加?；谖墨I(xiàn)及前期研究基礎(chǔ)，嘗試尋找手術(shù)后腦灌注變化的時(shí)間閾值，研究發(fā)現(xiàn)顱腦的灌注在6～8 個(gè)月降到最低，而1 年左右恢復(fù)到術(shù)前水平。因此推測(cè)早期癥狀的改變可能與缺血皮質(zhì)區(qū)毛細(xì)血管吻合有關(guān)，從而減少煙霧病代償增生的血管負(fù)荷，為了解煙霧病搭橋術(shù)后長(zhǎng)期灌注演變奠定基礎(chǔ)。

本文的研究存在局限性：（1）輻射在灌注CT中，暴露是不可避免的，需要進(jìn)一步研究確定是否可以減少輻射劑量，在我院進(jìn)行的一站式NCCTCTA-CTP 掃描，可減少平均有效劑量。（2）病例數(shù)較少，未雙盲、隨機(jī)分組對(duì)統(tǒng)計(jì)分析會(huì)產(chǎn)生一定的影響。（3）患者術(shù)前及術(shù)后復(fù)查的多次CTP 圖像繪制的ROI 精確度受限，因此，比較術(shù)前術(shù)后CTP圖像，對(duì)ROI 進(jìn)行“區(qū)域?qū)^(qū)域”的對(duì)照測(cè)量方法，盡量減少個(gè)體差異。

一站式CTP 可評(píng)估煙霧病患者搭橋術(shù)后顱腦、搭橋血管及腦灌注的動(dòng)態(tài)變化，在隨訪過程中，隨著搭橋時(shí)間的延長(zhǎng)，顱腦的灌注在6～8 個(gè)月降到最低，而1 年左右恢復(fù)到術(shù)前水平；從長(zhǎng)期來看搭橋術(shù)后顱腦的灌注水平同術(shù)前水平相仿。

致謝：感謝廣東省卒中學(xué)會(huì)的支持。