脑血流储备的影像学测定方法及临床应用进展

　　脑血流储备（cerebrovascularreserve，CVR）作为大脑的一项生理机能，指在生理或病理刺激作用下，颅内小动脉和毛细血管代偿性扩张或收缩维持脑血流稳定的能力。CVR是脑血管在低灌注状态下重要的代偿机制，当脑组织的灌注压轻度下降时，通过小动脉扩张可维持正常脑血流量，但随着灌注压逐渐降低，超出其代偿机制时脑血流量和CVR将急剧下降，导致脑缺血事件的发生。因此正确的检测和评价CVR，对中枢神经系统疾病的早期诊断、临床治疗以及预后评价均具有重要意义。

　　在临床工作中，可通过多种影像学方法结合血管扩张激发试验比较基础态与激发态灌注参数值的变化来评价CVR能力。本文主要对检测CVR的常见影像学研究方法及临床应用价值进行总结论述。

　　1.影像学检测手段

　　影像学方法的原理是追踪示踪剂或对比剂浓度随时间的变化，获得时间-密度/信号曲线，计算脑血流量（cerebralbloodflow，CBF）、脑血容量（cerebralbloodvolume，CBV）、平均通过时间（meantransmittime，MTT）、达峰时间（timetopeak，TTP）等参数值，反映局部脑血流变化情况。CVR的计算公式：（激发后CBF-激发前CBF）/激发前CBF×100%，正常值为20%~75%。正常情况下，激发试验后CBF会明显升高，如果CBF反应减弱，提示脑血管自身调节能力降低，脑组织位于临界梗死的边缘。

　　常用技术包括：磁共振灌注加权成像（MRperfusionweightedimaging，PWI）、CT灌注成像（computedtomographyperfusion，CTP）、正电子发射计算机体层摄影（positronemissiontomography，PET）、TCD、单光子发射计算机体层摄影（single-photonemissioncomputedtomography，SPECT）等，下面主要介绍目前较先进、常用的几种影像学检测手段。

　　1．1PWI

　　磁共振成像（MRI）灌注技术没有电离辐射损伤，可重复检查，能够敏感地检出脑血流灌注异常，与常规MRI技术相结合，能够更全面、准确地评估低灌注区的灌注降低程度、位置和范围。主要有以下几种方法。

　　1．1．1动态磁敏感对比增强（dynamicsusceptibilitycontrast，DSC）：是传统的MR灌注技术，是CBV和CBF的标准测量方法。外源性对比剂首过受检组织时，使组织的磁化率发生改变，采用平面回波成像（echoplanerimaging，EPI）序列快速扫描，获得一系列动态图像，计算TTP、MTT、相对CBV、相对CBF等半定量参数值，其原理与CTP相似。DSC可提供详细的血流灌注信息，但受磁场均一性影响较大，容易产生图像变形和伪影，对操作技术要求较高，具有一定创伤性，还有远期致肾纤维化的风险，在临床应用上并未获得广泛推广。

　　1．1．2动脉自旋标记技术（arterialspinlabeling，ASL）：为非对比剂灌注成像方法，标记动脉血中氢质子作为内源性示踪剂，首先利用反转脉冲标记流入成像区域动脉血，引起组织纵向弛豫T1发生变化，然后利用饱和脉冲抑制相同平面动脉血，将标记前后的图像进行减影获得灌注信息，即CBF图。根据标记方法不同分为连续式动脉自旋标记（CASL）和脉冲式动脉自旋标记（PASL）：CASL通过流动驱动绝热翻转实现，施加恒定梯度磁场和低功率射频场连续反转标记动脉血，其信噪比较好，标记区域精确，但需专用线圈，磁化转移效应干扰较大；PASL使用较短双曲正切脉冲反转动脉血自旋厚块使之磁化，相对于CASL简单易行、反转标记率较高，但是信噪比较低。

　　伪连续标记动脉自旋标记ASL（pseudocontinuousASL，PCASL）克服了CASL标记效率低下和PASL信噪比低的缺点，通过切换梯度场及多个短脉冲组合实现CASL的长脉冲效果，在二者之间取得平衡。原来ASL的采集序列主要为EPI序列，现在快速自旋回波序列（FSE）、螺旋桨和3D采集技术逐渐开始应用。新型3DPCASL技术使用3DFSE采集信号，具有完善背景抑制、较高信噪比、高效数据采集以及准确定量分析等特点，该技术采用螺旋式方式填充K空间，减少对运动的敏感性，采集时间更短，避免产生模糊效应和几何变形。

　　Bokkers等用ASL结合乙酰唑胺试验检测颈动脉狭窄患者和健康志愿者的脑灌注情况，所有受试者注射乙酰唑胺后脑血流灌注明显增加，但颈动脉狭窄患者的增加幅度明显低于健康志愿者。ASL不需对比剂、无创安全、可重复性强、图像处理简单、较精确显示灌注异常，在脑疾病的诊断中具有良好的应用前景。

　　1．1．3体素内不相关运动（intravoxelincoherentmotion，IVIM）成像：是无创评价体素微观运动的MRI新技术。原理为使用多个扩散敏感因子（b值）的DWI进行扫描，应用双指数模型，得到在毛细血管床中流动的水分子（即灌注）及组织中自由扩散的水分子（即扩散）的运动信息，使同一体素的扩散和灌注分离。公式为Sb/S0＝（1-f）·exp（-b·D）+f·exp（-b·D＊），其中Sb、S0分别代表b≠0及b＝0时的信号强度；扩散系数D，代表慢速运动成分，即扩散；流量参数fD＊（flow-relatedparameter）代表水分子在血管中顺压力梯度的运动，反映灌注信息；假扩散系数D＊（pseudodiffusioncoefficient），与MTT的倒数相关；灌注分数f（perfusionfraction），代表快速运动成分的体积分数，反应血管腔内血容量（CBV）。

　　IVIM灌注能够反映高氧合所致血管收缩及高碳酸血症所致血管扩张改变，健康人吸入CO2后行IVIM成像，f、D＊、fD＊明显升高，D未见明显改变。近年来IVIM成为脑部磁共振研究的热点，用于定量分析脑肿瘤、表皮样囊肿、脑血管病、认知功能损害等疾病的脑血流灌注异常，极具发展前景。

　　1．2CTP

　　CTP将形态学与功能学信息相结合，在注射碘剂同时进行动态扫描，根据时间-密度曲线获得CBV、CBF、MTT等量化灌注参数值和脑灌注血流图，基本原理是CBF＝CBV/MTT。CVR下降是脑灌注降低的重要原因。颈动脉狭窄或闭塞的患者因脑灌注降低而导致脑缺血，继而引起相应临床症状的发生，狭窄程度越严重，脑灌注异常和脑血管储备能力下降越明显。

　　Ma等研究发现，单侧颈动脉狭窄或闭塞的患者同侧CVR受损，在给予乙酰唑胺前后，患侧大脑半球的CBF、CBV均较健侧显著降低，MTT较健侧显著增加，以上参数的改变反映局部脑组织的缺血程度和血流动力学损害情况，并可区分可逆和不可逆缺血区域，为指导临床治疗脑血管病提供帮助。CTP在评价短暂性脑缺血发作（TIA）患者脑血流动力学情况、颈内动脉狭窄患者脑血流灌注情况及脑血管储备能力等方面具有重要价值。

　　CTP具有设备普及率高、检查时间短、后处理简便、时间和空间分辨率高、获得参数全面、费用相对较低等诸多优势。

　　1．3PET

　　使用超短半衰期的放射性核素标记人体生物物质作为示踪剂，从分子水平定量分析脑组织血流灌注、氧摄取分数、细胞活力、氧和葡萄糖的代谢率等功能信息。可检测急性血管闭塞时自动调节期、少血期、缺血期及再灌期的血流动力学变化。常用的示踪剂有13N-氨水、15O-H2O等。Rosenspire等研究证实，13N-氨水通过血脑屏障进入脑组织2min内血液的放射性90%由13N-氨水产生，3~5min后18%~50%转变为13N-谷氨酰胺等代谢产物。

　　乔穗宪等认为13N-氨水PET脑灌注显像无创、安全、灵敏度高、分辨率高、定位准确，当脑血管病变时，局部脑组织缺血、缺氧，脑细胞摄取、清除13N-氨水的功能受损，13N-氨水及其产物相当于化学性微栓子在病变区聚集，在PET显像表现为放射性分布缺损、稀疏区，此为脑缺血、梗死的诊断依据。崔璨和马云川认为，PET能够准确定量脑血流量，是检测脑血流灌注的“金标准”，15OH2O是最佳显像剂，首先，其在人体内不进行生物转化使测量更为简便；其次，15O-H2O半衰期仅122s，可以使CVR快速完成。由于PET设备复杂，价格昂贵，需要放射性核素等问题限制了临床应用。

　　2.激发试验

　　激发试验的机制是升高动脉CO2浓度或给予乙酰唑胺（acetazolamide，ACZ）诱发高碳酸血症，增多的CO2在脑脊液和血浆之间自由弥散，与水结合形成碳酸之后电离为H+和HCO3-，H+为脑小动脉扩张的主要刺激因子。PaCO2是使脑血管扩张、血管阻力减小及脑血流量增加的最重要影响因素。主要有以下几种方法：

　　①CO2吸入试验：一般使用CO2麻醉气囊吸入含5%CO2和95%O2混合气体，导致动脉血Pa-CO2升高，脑血管扩张增加CBF。该试验个体差异较大，可能出现高血压、呼吸道不适等不良反应，且需要特殊设备、操作复杂，限制了临床应用。

　　②屏气试验：与CO2吸入试验原理相同，屏气后体内CO2潴留人为的造成高碳酸血症使血管扩张，经常与TCD联合应用。该方法简单、快速、无创、耐受性好，但需排除呼吸系统疾病及意识不清的患者。

　　③ACZ试验：ACZ是一种碳酸苷酶抑制剂，使碳酸分解为CO2和H2O的速度减慢，造成组织中的PaCO2和H+浓度升高，达到小动脉扩张CBF增加的目的。ACZ是目前应用最多、效果最好、最理想的脑血管扩张激动剂。

　　3.CVR的临床应用价值

　　目前CVR已广泛应用于各种神经系统疾病及相关疾病临床当中，主要体现在以下几个方面：①检测脑缺血患者的CVR功能可预防脑卒中的发生，Gupta等研究发现，颈动脉狭窄或闭塞患者只要CVR功能减低，发生卒中的可能性将增加4~5倍；②预防痴呆的发生，Silvcstrini等研究表明，颈动脉狭窄伴CVR功能减低的患者易出现语言、认知功能障碍，所以早期检测CVR可避免发生痴呆；③有研究认为，CVR是评估颈动脉内膜剥脱术或支架置入术术前适应证及预测术后高灌注综合征的理想检测指标；④阿尔茨海默病、抑郁症、先兆偏头痛、癫痫等患者CVR功能可出现异常；⑤检测TIA患者发作期与间歇期的脑血流动力学情况；⑥评价治疗脑血管病药物疗效，有报道称尤瑞克林可以提高患者的CVR；⑦Jarus-Dziedzic等利用TCD结合CO2吸入试验检测CVR，对保守治疗、血管内栓塞术及手术治疗3种不同方法对蛛网膜下腔出血进行疗效评价。

　　近年来随着多模态医学影像技术快速发展，PET/CT、一站式CTP-CTA等新型影像设备发挥更大了的优势，临床应用价值更高。CVR的多种检测方法各具优势，PET/CT将功能代谢显像和解剖结构显像完美结合，提高空间分辨率，图像质量更清晰；一站式全脑动态容积CTP-CTA成像，一次扫描同时得到CTP及CTA信息，扫描速度更快、辐射剂量更低；PWI为多方法、多参数、多序列成像，对疾病检测更敏感，组织分辨率更高，且无电离辐射损害；TCD结合屏气试验因简便、无创、经济等优点可作为首选检测CVR方法。近些年来，临床医师对CVR重要性认识不断提高，对中枢神经系统疾病早期发现、制定治疗方案及预后评价均有重要的临床应用价值。