神經科重要「 IP」—缺血半暗帶:影像學上這樣來判定

2020-11-24 丁香園論壇

「IP」,目前最熱門的時尚語言,各種「小說 IP」、「動漫 IP」、「熱門 IP」在各大媒體上席捲浪潮,為諸位看官科普一下,此處的「IP」指的可不是地址,而是「intellectual property」的縮寫, 意思是智慧財產權。

殊不知,「IP」在我們醫療人士尤其是神經內科醫生眼裡,可是價值連城的香餑餑——「缺血半暗帶」,即「ischemic penumbra」,它的存在,意味著急性缺血性腦梗死患者存在可挽救的腦組織,意味著溶栓取栓時間窗的存在,意味著我們能做更多……

那麼如何通過影像學手段來更好輔助我們早期診斷是否存在 IP 並界定 IP 的範圍,進而正確指導臨床工作呢?且聽下文一一道來。

IP 最初於 1977 年由 Astrup 等提出,指圍繞梗死中心的周圍缺血性腦組織,其電活動中止,但保持正常的離子平衡和結構上的完整。隨著研究的進展,腦缺血演變的新模型也被提出,國外學者將腦缺血部位劃分為四個區,即中心梗死區、彌散異常區、灌注異常區和最外層的良性水腫組織。

基於新的缺血模型,彌散-灌注不匹配的區域才被稱之為真正的缺血半暗帶,而各種模式的 CT 和核磁共振檢查也應運而出,為缺血半暗帶的快速判定提供影像學支撐依據。

CTP

CTP 應用於急性缺血性腦卒中患者診斷時,關鍵在於各個循環參數的改變,而正常腦組織、缺血半暗帶、梗死核心區的腦血流變化會導致循環改變,進而輔助我們綜合各項參數以判定分析缺血半暗帶。

CTP 的常見參數有:CBV  腦血容量;rCBV 相對腦血容量;CBF 腦血流量;MTT 平均通過時間; rMTT 相對平均通過時間;rDT 相對延遲時間。

在 CTP 灌注參數中,核心梗死區在 CBV、CBF 方面均下降,IP 區域的 CBF 下降而相應的 CBV 保持不變甚至增加,這是 IP 區側支循環建立及血管代償性擴張的結果,而 CBV 與 CBF 不匹配的區域即為 IP。

目前應用 CTP 判定缺血半暗帶的方法中普遍認可的主要有對比法(患者 CBF/健側 CBF)和不匹配法(CBF 與 CBV 不匹配),由於患者的個體差異,理論上對比法較不匹配法對半暗帶的判定更準確。

有研究證明,當 CBF 下降程度小於 50% 可認為該組織存在存活的可能性,當其下降大於 66% 時,該部分組織死亡可能性增大;而當 CBF 下降大於 80%,該區域腦組織基本死亡,提示無可逆缺血半暗帶。

Wintermark 等研究認為,rMTT 小於 145% 為判定缺血組織的最佳閾值,而 rCBV 小於 2.0 mL/100 g 腦組織可確定核心梗死區,rMTT 與 rCBV 不匹配即為 IP。Bivard 等認為,rDT 大於 2s 為判定低灌注時間的閾值,同時,CBF 與對側相比小於 40% 聯合 rDT 大於 2s 可區分核心梗死區與半暗帶組織。

大量數據表明不同研究者統計得到的 CTP 參數閾值的特異性和敏感性均不同,故受試者操作特徵(ROC)曲線才能幫助我們得到更加準確的梗死後腦灌注參數閾值。

Pan 等研究利用 ROC 分析得出劃分半暗帶和梗死區範圍的最佳閾值為:rMTT ≥ 150% 及 rCBV ≤ 60%。而當前,由於缺血區新模型概念的深入,考慮傳統方法未考慮 CT 灌注成像時對比劑循環延遲和擴散造成的影響,存在過度計算 IP 的可能,即「IP 區域」包含最外層良性水腫組織,或增加溶栓後出血轉化風險。

Kamalian 等進行大樣本研究後認為,當 rMTT 大於 150% 或 MTT 絕對值大於 13.5s 時,可有效區分缺血組織和良性水腫組織。

與 MR 相比,基於 CTP 掃描時間短、無需考慮金屬移植物偽影影響、檢查費用相對低廉等特徵,其優勢顯而易見。然而,CTP 的實際應用中也存在一定問題,受掃描機器、後處理方法、數學算法及患者個體差異影響,不同參數判定 IP 和核心梗死區的閾值也存在差異,可比性較差,難以實現統一的診斷標準。

MRI

1. 彌散加權成像

彌散加權成像(DWI)是診斷急性腦梗死最重要、最基礎的序列,是發病早起測量腦梗死範圍的最為有效的方法。大多數學者認為,DWI 的高信號界定了梗死範圍,而相關參數表觀擴散係數(ADC)的定量分析提示了 ADC 值可以在能量代謝衰竭之前,即腦組織完全梗死之前下降,說明 DWI 的升高不僅僅代表核心梗死區,也存在提示半暗帶的潛力。

有研究報導,ADC 值比 DWI 更能精確反應梗死灶,但 ADC 測量梗死範圍具有一定閾值。DWI 能在超急性期顯示出梗死範圍,通過與不同序列進行參照對比,根據梗死中心區與梗死周邊 ADC 值差異可分別出不可逆及可逆性缺血組織(IP),進而指導臨床進行有效治療 。

2. 灌注-擴散成像不匹配成像

灌注加權成像(PWI)常採用動態磁敏感對比增強(DSC)成像技術,通過對對比劑團注追蹤技術進行動態增強掃描,依靠對比劑磁化率改變引起信號變化的原理成像,是最早應用評估缺血半暗帶的磁共振序列。經處理後可得出相應灌注成像的參數如腦血流量(CBF)、腦血容量(CBV)、平均通過時間(MTT)、達峰時間(TTP)等。

研究表明,CBF 下降和 MTT 延長是組織缺血的相對敏感指標,但存在過分估計最終梗死面積的可能性;TTP 圖上腦灰、白質之間無明顯區別,可以清楚顯示病變的範圍可邊界,也是研究 IP 常用的參數。

目前,灌注-擴散不匹配(PDM)視為臨床判斷 IP 的「金標準」,可以對缺血範圍、程度、類型作出評價。一項回顧性研究認為,PWI 的病灶面積比 DWI 病灶面積大 2.6 倍時早期再灌注的治療效果最好。

DIAS、DEDAS 等大型臨床試驗均顯示,儘管是在一個更遲的時間窗(3~9 h)內,基於 PDM 理論的溶栓仍是安全有效的;另有兩個多中心研究 DEFUSE 和 EPITHET 顯示對於症狀發生後 3~6 h 內存在 PDM 不匹配的患者進行早期溶栓治療可提高獲得良好臨床療效的概率,而不存在的患者似乎不能從溶栓中受益。

這提示:可用 PDM 來選擇適合早期溶栓的患者,排除不能從溶栓中受益者。但是與 CTP 類似的是,目前劃分梗死核心、缺血半暗帶的參數劃分及預估均存在人為誤差,缺少精確化、標準化指標。

3. 磁敏感成像

磁敏感成像(SWI)是對含鐵血黃素和脫氧血紅蛋白等順磁性物質極為敏感的技術,所以可以檢出腦缺血發生後局部腦組織的血流速度、代謝率及脫氧血紅蛋白含量的變化,顯示缺血灶及其周圍異常血管改變,從而間接反映缺血腦組織的血流灌注狀態。

SWI 可以提示缺血半暗帶的機制為:急性腦缺血時,受累血管狹窄或閉塞,側支循環大量開放,處於梗死核心周圍的缺血半暗帶,處於低灌注狀態,血流速度相對緩慢,組織氧攝取分數(OEF)增高,進而脫氧血紅蛋白含量顯著增高,血氧飽和度相應減低,SWI 因對脫氧血紅白蛋白等的高敏感性,可以增強靜脈血管與周圍組織的對比,顯示側枝循環血管。

Hung-wen 等人對比較 DWI、PWI 和 SWI 在急性腦梗死患者中的應用,認為 DWI-SWI 和 PDM 之間有類似的表現。

4. 動脈自旋標記

動脈自旋標記法(ASL)利用動脈血內水分子作為內在自由彌散標記物,利用脈衝序列將 ROI 上遊的質子標記,經過一定反轉恢復時間,對 ROI 關注後進行成像,得到標記像,將此圖像與未標記圖像進行剪影,獲得 rCBF 圖像。相對 DSC 技術而言,ASL 無創、非侵襲性、無需外源性對比劑,雖然只有 CBF 一個參數,卻可精確顯示病變部位血流灌注情況。

Bivard 等研究表明,DWI 和 ASL 不匹配區域可以顯示急性腦卒中患者潛在的可恢復功能的腦組織(IP)。有國外研究顯示,ASL 技術對顯示腦梗死高灌注及低灌注邊緣高信號(提示側支循環)可能更敏感,因此可作為急性腦卒中患者評價 IP 的常規 MRI 檢查,為臨床治療方案提供有價值的信息。

5. 磁共振波譜成像

磁共振波譜(MRS)是利用核磁共振現象和化學位移作用進行特定原子核及其化合物定量分析的方法,與 MRI 不同的是 MRS 主要檢測組織內的一些化合物的含量和代謝物的濃度,從而反應組織細胞的代謝狀況。

腦梗死時 MRS 所測定的代謝產物包括:N-乙醯基天門冬氨酸(NAA)、肌酸複合物(Cr)、膽鹼複合物(Cho)、Lac 等。Beauchamp 等認為急性腦梗死發現 Lac 峰,NAA 峰正常或略低,而 T2WI 無異常時提示存在缺血半暗帶,患者仍能從溶栓治療中獲益。

近期研究證明,MRS 在急性腦梗死時的特徵變化是早期出現 Lac 峰,升高程度反應腦缺血的嚴重程度。NAA 是成熟神經元的內標記物,反應神經元的數量及功能狀態,NAA 的減少標誌著神經元的喪失和功能受損。

國內鍾高賢等人研究結果提示,Lac 濃度升高和 NAA 水平下降是超早期腦梗死核心區最主要表現,Lac 升高而 NAA 正常或輕度下降(<14%)的區域可能為缺血半暗帶,而 Lac 升高 NAA 明顯降低(16%~34%)的區域為不可逆損傷區。

在臨床操作中,CTP 具備便捷、高效的特徵,但 MRI 的各個模式卻更有專業性,且似乎更為準確,到底如何選擇合適的影像學判定方法,還需結合各個醫院的實際情況而定,但總而言之,對於廣大的「神經人」而言,臨床經驗結合影像學指導,才能更好的評估 AIS 患者,進而為更多的卒中患者謀取利益。

僅以此文獻給那些在急診與我們一起奮鬥的影像科醫生們。


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