急性缺血性卒中腦水腫影響因素的影像研究

趙玉嬋， 袁濤， 許蕾， 全冠民

腦水腫為腦組織內(nèi)過(guò)量水分的病理性積聚，是急性缺血性卒中后的嚴(yán)重并發(fā)癥，與5%的患者死亡有關(guān)[1]。經(jīng)典的急性缺血性卒中后腦水腫分為早期的細(xì)胞毒性水腫及較晚期的血管源性水腫。除了細(xì)胞膜及血腦屏障功能障礙，近年來(lái)也認(rèn)為其與腦脊液流動(dòng)有關(guān)[2]。據(jù)病變程度急性缺血性卒中后腦水腫可分為3級(jí)[3]：Ⅰ級(jí)，腫脹腦組織占半球1/3以下；Ⅱ級(jí)，腫脹腦組織占半球的1/3以上且無(wú)中線移位；Ⅲ級(jí)，腫脹腦組織導(dǎo)致中線移位。一般將臨床癥狀迅速惡化或?qū)е滤劳黾癈T示透明隔或松果體中線移位≥5 mm的腦水腫稱為惡性腦水腫[4]。急性缺血性卒中后腦水腫評(píng)估的價(jià)值在于預(yù)測(cè)治療時(shí)間窗、評(píng)價(jià)病情、判斷臨床預(yù)后等。

由于急性缺血性卒中后腦水腫發(fā)展迅速、病死率高，認(rèn)識(shí)急性缺血性卒中后腦水腫的影響因素及早期采取有效措施可延緩腦水腫進(jìn)程，降低惡性腦水腫發(fā)生率及死亡率等。影像學(xué)是評(píng)估腦卒中病情及制定治療方案的重要方法及依據(jù)，研究已證實(shí)急性缺血性卒中后腦水腫的發(fā)生、發(fā)展與多種因素有關(guān)，如梗死體積、動(dòng)脈高密度征、閉塞血管再通、側(cè)支循環(huán)狀態(tài)及顱內(nèi)腦脊液體積等。本文對(duì)影響急性缺血性卒中后腦水腫形成與發(fā)展的影像學(xué)相關(guān)因素研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

梗死病灶體積

急性缺血性卒中梗死病灶由中心壞死區(qū)及其周圍的缺血半暗帶組成。梗死病灶體積較大時(shí)血腦屏障破壞范圍廣泛且程度較重，腦水腫風(fēng)險(xiǎn)較高。如Castro等[5]認(rèn)為梗死體積與急性缺血性卒中后腦水腫獨(dú)立相關(guān)(P<0.001)。Bevers等[6]發(fā)現(xiàn)隨著梗死體積增大腦水腫的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加(r2=0.22，P=0.013)。Cheripelli等[7]123例行靜脈溶栓的急性缺血性卒中研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)梗死體積>50 mL時(shí)腦水腫風(fēng)險(xiǎn)顯著增加(OR：5.4，95%CI：2～14；P<0.01)。另一項(xiàng)153例急性大腦中動(dòng)脈近端閉塞的急性缺血性卒中研究[8]當(dāng)梗死體積超過(guò)80ml～85ml時(shí)幾乎均出現(xiàn)惡性腦水腫(敏感度100%，特異度94%)。病理學(xué)上當(dāng)梗死范圍較大時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞釋放的炎細(xì)胞因子數(shù)量足以達(dá)到引起血腦屏障開放的閾值，致使白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞經(jīng)開放的血腦屏障進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)加劇星形膠質(zhì)細(xì)胞及小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，水通道蛋白開放等[9]引起梗死核心病灶周圍的腦組織迅速腫脹。

大腦中動(dòng)脈高密度征

大腦中動(dòng)脈高密度征(hyperdense middle cerebral artery sign，HMCAS)，指CT上梗死病變近側(cè)大腦中動(dòng)脈密度增高，與大腦中動(dòng)脈M1段血栓形成有關(guān)，是CT上急性缺血性卒中的早期診斷特征之一[10]。目前認(rèn)為影像上存在HMCAS預(yù)示著急性缺血性卒中后腦水腫的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。Strbian等[3]943例急性缺血性卒中研究發(fā)現(xiàn)水腫組HMCAS顯示率明顯高于無(wú)水腫組，HMCAS與急性缺血性卒中后腦水腫獨(dú)立相關(guān)(33.3%和13.0%；P<0.001)。Thoren等[11]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)HMCAS發(fā)生率與腦水腫的級(jí)別有關(guān)：當(dāng)腦水腫級(jí)別為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)時(shí)HMCAS發(fā)生率分別為34.3%、38.5%、44.4%(P<0.001)，多因素回歸分析顯示隨著腦水腫級(jí)別的增加，HMCAS對(duì)腦水腫的比值比也隨之增大(OR：2.09，2.13，2.51；P<0.001)。Muscari等[12]也發(fā)現(xiàn)HMCAS與急性缺血性卒中后腦水腫獨(dú)立相關(guān)(OR：4.12；P=0.0001)且多在發(fā)病4 d后出現(xiàn)。HMCAS與急性缺血性卒中后腦水腫有關(guān)，這可能是因?yàn)榇竽X中動(dòng)脈是最粗大的腦動(dòng)脈，供血范圍廣泛且當(dāng)HMCAS出現(xiàn)時(shí)表明栓塞位置為大腦中動(dòng)脈近心端，致使最大范圍的腦組織處于低灌注缺血缺氧區(qū)并產(chǎn)生大量的炎癥介質(zhì)及活性氧等導(dǎo)致血腦屏障通透性增加，促進(jìn)腦水腫的形成。

閉塞血管再通

對(duì)于治療時(shí)間窗內(nèi)的急性缺血性卒中患者，目前提倡盡早行閉塞血管再通治療。然而，閉塞血管再通對(duì)于急性缺血性卒中后腦水腫的形成具有雙重作用。一方面，閉塞血管早期再通可及時(shí)挽救缺血半暗帶組織，延緩梗死核心進(jìn)一步增大，降低腦水腫發(fā)生率；另一方面，再通治療可能引起缺血再灌注損傷[13]從而抵消腦血流量重建的收益，使腦水腫發(fā)生率及腦水腫等級(jí)與無(wú)再通患者差別并不明顯，甚至進(jìn)一步加重腦水腫的發(fā)生與發(fā)展。

Thoren等[14]發(fā)現(xiàn)閉塞血管再通后腦水腫的發(fā)生率較無(wú)再通組明顯降低(13.0%和23.6%；P<0.001)。據(jù)報(bào)道CT圖像上急性缺血性卒中病灶核心的凈吸水率與腦水腫的嚴(yán)重程度有關(guān)，凈吸水率每增加1%，惡性腦水腫的可能性即增加1.27倍[8,15,16]。Broocks等[17]194例前循環(huán)大血管閉塞的急性缺血性卒中研究表明閉塞血管再通組的凈吸水率較持續(xù)性大動(dòng)脈閉塞組降低了6.3%(95%CI：3.7%～9.0%；P<0.001)，提示閉塞血管再通可有效減輕急性缺血性卒中后腦水腫的嚴(yán)重程度，降低惡性腦水腫發(fā)生率。廖等[18]進(jìn)一步對(duì)78例靜脈溶栓再通急性缺血性卒中的研究發(fā)現(xiàn)急性缺血性卒中1～3 h內(nèi)再通組腦水腫發(fā)生率顯著低于3～4.5 h組(23.26%和48.57%，P<0.05)。因此，急性缺血性卒中后閉塞血管再通可顯著降低腦水腫發(fā)生率及進(jìn)展為惡性腦水腫的可能性，且越早進(jìn)行再通治療腦水腫發(fā)生率越低。病理學(xué)早期再通可及時(shí)挽救缺血半暗帶組織，阻止或延緩急性缺血性卒中病灶增大，減少血腦屏障破壞，進(jìn)而降低了急性缺血性卒中后腦水腫發(fā)生率及進(jìn)展為惡性腦水腫的可能性。

相反，有研究認(rèn)為急性缺血性卒中后閉塞血管再通對(duì)腦水腫的發(fā)生率及等級(jí)影響并不明顯，甚至?xí)黾幽X水腫的風(fēng)險(xiǎn)。Bevers等[6]發(fā)現(xiàn)當(dāng)急性缺血性卒中梗死核心與對(duì)側(cè)正常大腦半球的表觀擴(kuò)散系數(shù)比≥64%時(shí)，無(wú)論閉塞血管是否再通均不會(huì)影響腦水腫形成(P=0.827)。Cheripelli等[7]123例行靜脈溶栓的急性缺血性卒中研究顯示閉塞血管是否再通與腦水腫級(jí)別無(wú)關(guān)(OR：0.5，P=0.13；OR：1.45，P=0.55)。Paciaroni等[19]506例頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞的急性缺血性卒中研究發(fā)現(xiàn)急性缺血性卒中發(fā)生后及時(shí)行再通治療組腦水腫發(fā)生率較未再通組增加2.7倍(P=0.013)。閉塞血管再通加重腦水腫的原因是再通后缺血腦組織更容易暴露在激活的炎癥介質(zhì)中，加劇了血腦屏障開放和微血管通透性[9,20,21]；腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹，微血管受壓、腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)受損、遠(yuǎn)端微血栓形成導(dǎo)致大血管再通后其所屬的缺血腦組織并不能獲得有效再灌注[20]。

因此，閉塞血管再通對(duì)于急性缺血性卒中后腦水腫的影響可能是雙重性的，再通對(duì)于急性缺血性卒中后腦水腫的正向或反向作用的判定需結(jié)合發(fā)病時(shí)間、影像學(xué)征象、再通治療方式及患者的神經(jīng)功能狀態(tài)等綜合考慮。

側(cè)支循環(huán)狀態(tài)

眾所周知，側(cè)支循環(huán)狀態(tài)是決定梗死核心增長(zhǎng)速度及缺血半暗帶大小的關(guān)鍵因素之一[22,23]。側(cè)支循環(huán)較差者梗死核心體積往往較大，血腦屏障受損范圍廣泛，腦水腫程度嚴(yán)重。Galego等[24]108例接受再灌注治療急性缺血性卒中患者研究中側(cè)支循環(huán)較差者腦水腫程度明顯重于側(cè)支循環(huán)良好者(OR：0.22，95%CI：0.08～0.59；P=0.003)。Broocks等[25]發(fā)現(xiàn)側(cè)支循環(huán)評(píng)分每增加1分，凈吸水率降低1%(95%CI：0.4～1.7%，P=0.03)即側(cè)支循環(huán)越好急性缺血性卒中后腦水腫程度越輕。Kemmling等[26]176例血管內(nèi)血栓切除術(shù)的前循環(huán)急性缺血性卒中研究探討了側(cè)支循環(huán)狀態(tài)對(duì)急性缺血性卒中后腦水腫形成速度的影響，該研究采用水腫進(jìn)展率量化評(píng)估腦水腫形成的速度，進(jìn)展率越大腦水腫形成越迅速；反之，進(jìn)展率越小腦水腫形成越緩慢，側(cè)支循環(huán)良好組的中位水腫進(jìn)展率低于側(cè)支循環(huán)不良組(1.4%/h和5.8%/h；P<0.0001)，側(cè)支循環(huán)評(píng)分每增加1分進(jìn)展率降低1.6%/h(P=0.002)。因此側(cè)支循環(huán)較差者不僅急性缺血性卒中后腦水腫的嚴(yán)重程度更重，進(jìn)展速度也更快，這是因?yàn)閭?cè)支循環(huán)較差者，梗死范圍較大，激活了更多星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞及水通道蛋白，腦水腫程度更重；另外，腦水腫形成后組織間壓力升高，低灌注區(qū)側(cè)支小動(dòng)脈和下游穿通小動(dòng)脈阻力增加、微循環(huán)功能衰竭[27]，形成了側(cè)支循環(huán)下降與腦水腫程度加重的惡性循環(huán)。

顱內(nèi)腦脊液體積

完整顱腔的容積固定包括腦組織、血液和腦脊液，其中腦脊液作為大腦的“第三循環(huán)”，對(duì)于顱內(nèi)壓升高引起的病理變化具有重要緩沖作用。顱內(nèi)腦脊液體積測(cè)量方法為利用半自動(dòng)分割工具在各成像層面勾畫所有腦室、腦池和腦溝內(nèi)的腦脊液區(qū)域，根據(jù)層厚獲得該層面腦脊液體積，逐層累加即為顱內(nèi)腦脊液體積[4]。研究表明顱內(nèi)基線腦脊液體積及腦脊液動(dòng)態(tài)變化量與急性缺血性卒中后腦水腫密切相關(guān)即顱內(nèi)基線腦脊液體積越低、腦脊液動(dòng)態(tài)變化量越大，腦水腫越顯著。Minnerup等[28]發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)基線腦脊液體積越低越容易發(fā)展為惡性腦水腫(P=0.004)。Dhar等[29]利用基于隨機(jī)森林的機(jī)器學(xué)習(xí)以及腦脊液自動(dòng)分割技術(shù)進(jìn)一步探討顱內(nèi)腦脊液體積與急性缺血性卒中后腦水腫間的關(guān)系，結(jié)果顯示顱內(nèi)基線腦脊液體積、急性缺血性卒中后24 h內(nèi)顱內(nèi)腦脊液減少量(腦脊液)均與腦水腫顯著相關(guān)(P<0.001)，顱內(nèi)腦脊液體積每減少10%，中線移位發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)幾乎增加一倍(OR：1.76，95%CI：1.46～2.14；P<0.0001)。研究報(bào)道年齡較大[30,31]、既往中風(fēng)史[11,32]、腦白質(zhì)病變[12]、腦萎縮[33]等可能是急性缺血性卒中后腦水腫的保護(hù)因素，Broocks等[17]報(bào)道年齡每增加10歲，急性缺血性卒中后病變核心的凈吸水量降低1.2%，其原因可能是上述因素均會(huì)導(dǎo)致顱內(nèi)腦脊液體積增加即顱內(nèi)容積儲(chǔ)備增加，因此更容易抵消水腫引起的顱內(nèi)壓增高。顱內(nèi)基線腦脊液體積及腦脊液動(dòng)態(tài)變化量均影響急性缺血性卒中后腦水腫，這是因?yàn)榧毙匀毖宰渲邪l(fā)病時(shí)已有部分腦脊液沿血管周圍間隙流入腦組織、參與腦水腫形成，此時(shí)顱內(nèi)基線腦脊液體積較?。伙B內(nèi)腦脊液體積較小時(shí)代償腦組織腫脹的能力有限，更容易發(fā)生惡性腦水腫。急性缺血性卒中早期難以在影像上通過(guò)視覺量化腦水腫程度，而腦溝、腦池及腦室的變淺、消失或移位等導(dǎo)致的顱內(nèi)腦脊液減少量可通過(guò)腦脊液自動(dòng)分割技術(shù)實(shí)現(xiàn)早期量化，因此在中線移位等腦水腫征象出現(xiàn)前測(cè)量腦脊液的體積變化即可較早評(píng)估急性缺血性卒中后腦水腫。

小結(jié)與展望

梗死病灶體積、HMCAS、閉塞血管再通、側(cè)支循環(huán)狀態(tài)及顱內(nèi)腦脊液體積等均會(huì)影響急性缺血性卒中后腦水腫的形成與發(fā)展。閉塞血管再通對(duì)急性缺血性卒中后腦水腫的影響可能是雙重性的，需結(jié)合影像學(xué)征象、治療方案及患者的神經(jīng)功能狀態(tài)等多種因素。側(cè)支循環(huán)狀態(tài)與急性缺血性卒中后腦水腫之間存在復(fù)雜的交互影響，側(cè)支循環(huán)較差者急性缺血性卒中后腦水腫進(jìn)展迅速，需要即刻采取治療措施?？傊?，急性缺血性卒中后腦水腫的影響因素眾多且復(fù)雜，未來(lái)研究中需要利用改良的腦水腫評(píng)估方式，建立納入多種因素的多參數(shù)影像學(xué)模型，分析眾多因素之間的聯(lián)系及機(jī)制，綜合評(píng)估急性缺血性卒中后腦水腫的影響因素及其影響程度。