盧 潔

(1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學(xué)科，北京 100053；2.磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100053)

缺血性腦血管病具有高發(fā)病率、高致殘率及高死亡率，其在我國(guó)的發(fā)病率居世界首位，是成人死亡的第一位原因，致殘率高達(dá)70%～80%，嚴(yán)重危害國(guó)民生命與健康，早診斷、早評(píng)估缺血性腦血管病，以實(shí)現(xiàn)早治療、早康復(fù)，降低致殘率和致死率，是當(dāng)前研究熱點(diǎn)[1]。缺血性腦血管病所致腦血流及代謝異常通常早于形態(tài)學(xué)異常，而其惡化、進(jìn)展與臨床預(yù)后密切相關(guān)。近年來(lái)CT、MRI及PET等影像學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，可獲取腦血管結(jié)構(gòu)及腦組織血流、代謝等綜合信息，現(xiàn)已成為無(wú)創(chuàng)、精準(zhǔn)評(píng)估缺血性腦血管病的重要手段。了解相關(guān)影像學(xué)檢查的獨(dú)特價(jià)值，針對(duì)實(shí)際情況合理選擇影像學(xué)手段、制定個(gè)體化治療方案對(duì)于臨床至關(guān)重要。

1 影像學(xué)綜合評(píng)估腦血流及代謝狀態(tài)

評(píng)估腦血流及代謝主要針對(duì)腦血管結(jié)構(gòu)儲(chǔ)備(側(cè)支循環(huán))、腦組織血流儲(chǔ)備(小血管、毛細(xì)血管)及代謝儲(chǔ)備(葡萄糖代謝、氧代謝)?？赏ㄟ^直接法(血管結(jié)構(gòu)評(píng)估)和間接法(灌注功能評(píng)估)兩種方式測(cè)定顱內(nèi)外動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)開放程度。評(píng)估腦血流指標(biāo)包括腦血流量(cerebral blood flow, CBF)、腦血容量(cerebral blood volume, CBV)、達(dá)峰時(shí)間(time to peak, TTP)及平均通過時(shí)間(mean transit time, MTT)等。腦代謝分為葡萄糖代謝及氧代謝，葡萄糖代謝率(cerebral metabolic rate of glucose, CMRGlc)反映神經(jīng)元代謝活躍程度；腦氧代謝率(cerebral metabolic rate of oxygen, CMRO2)和氧攝取分?jǐn)?shù)(oxygen extraction fraction, OEF)則為腦氧代謝的重要參數(shù)。

無(wú)創(chuàng)評(píng)估腦血流及代謝的影像學(xué)手段包括經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial Doppler, TCD)、CT、MRI、SPECT和PET等[2]，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。TCD可用于床旁檢查，連續(xù)進(jìn)行多次重復(fù)檢測(cè)，適用于早期篩查和監(jiān)測(cè)療效；CT成像包括平掃CT、CT血管成像(CT angiography, CTA)、CT灌注(CT perfusion, CTP)及氙CT等，成像快速，可為個(gè)體化診療急性期患者提供重要影像學(xué)依據(jù)。MRI具有分辨率高、無(wú)輻射等優(yōu)勢(shì)，多序列成像能夠提供腦血流與代謝的多參數(shù)信息。SPECT和PET均可進(jìn)行腦血流灌注顯像，PET還可獲得全腦或局部CMRGlc測(cè)量值，是定量測(cè)量CBF及腦代謝的金標(biāo)準(zhǔn)。作為近年新興的分子影像學(xué)技術(shù)，一體化PET/MR可經(jīng)一次檢查完成MR和PET同步掃描并實(shí)現(xiàn)兩種圖像的精準(zhǔn)融合，進(jìn)而獲得相同生理狀態(tài)下腦側(cè)支循環(huán)、血流及代謝等綜合信息。

2 CT便捷評(píng)估腦血流狀態(tài)

CT是評(píng)估缺血性腦血管病血流異常的一線檢查手段，簡(jiǎn)單、快速，臨床應(yīng)用廣泛。CTA可直接顯示W(wǎng)illis環(huán)的交通動(dòng)脈代償(初級(jí)側(cè)支循環(huán))、顱內(nèi)外動(dòng)脈和軟腦膜動(dòng)脈代償(次級(jí)側(cè)支循環(huán))及新生血管形成的側(cè)支循環(huán)。由于顱內(nèi)小血管側(cè)支循環(huán)血流速度低、顯影延遲，單期CTA易低估側(cè)支循環(huán)開放程度。多期CTA僅需一次注射對(duì)比劑而完成3次及以上掃描，實(shí)現(xiàn)包括動(dòng)脈期、靜脈早期及靜脈晚期在內(nèi)的多期相血管成像，更全面地顯示軟腦膜側(cè)支分布范圍[3]。CTP可提供CBF、CBV、TTP及MTT等多種血流灌注參數(shù)，為臨床診療提供客觀的影像學(xué)依據(jù)[4-5]。“一站式”CT檢查方案能夠在15 min內(nèi)完成CT平掃、CTP、CTA聯(lián)合掃描，獲得腦血流灌注及供血?jiǎng)用}的全面信息。利用人工智能腦灌注分析軟件，可于5～7 min自動(dòng)生成定量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算梗死核心和缺血半暗帶體積，提高影像評(píng)估效率，助力臨床制定決策，已越來(lái)越多地用于建設(shè)腦卒中中心的影像單元[6-7]。

3 MRI提供腦血流和代謝多參數(shù)信息

MRI無(wú)電離輻射，適用于隨訪觀察；聯(lián)合應(yīng)用MR血管成像(MR angiography, MRA)、動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)(dynamic susceptibility contrast, DSC)成像、動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling, ASL)、血氧水平依賴(blood oxygenation level-dependent, BOLD)成像及OEF序列，可獲得多參數(shù)信息。根據(jù)DSC所示腦灌注信息，可采用動(dòng)脈遠(yuǎn)端逆向血流充盈度間接評(píng)估小血管側(cè)支開放程度，且評(píng)估結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)DSA高度一致，由此實(shí)現(xiàn)早期預(yù)估臨床預(yù)后，并建立腦血管病影像學(xué)分期標(biāo)準(zhǔn)，有助于臨床篩查高危患者[8-9]。ASL是無(wú)創(chuàng)、無(wú)需對(duì)比劑的腦灌注成像方法，不僅能評(píng)價(jià)腦血流灌注，還可顯示因血流速度減緩、到達(dá)時(shí)間延遲所致的動(dòng)脈通過偽影，進(jìn)而反映側(cè)支循環(huán)代償狀態(tài)[10-11]。血管選擇性ASL可顯示特定供血區(qū)血流灌注分布情況，且與DSA結(jié)果具有良好一致性[12]?；贏SL的4D-MRA時(shí)間和空間分辨率高，能實(shí)現(xiàn)血管特異性可視化、真實(shí)反映自然生理血流動(dòng)力學(xué)狀況，顯示外周動(dòng)脈效果相比時(shí)間飛躍法(time of flight, TOF)-MRA更好[13]。BOLD可根據(jù)氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的磁化矢量的差異間接測(cè)量腦活動(dòng)，且測(cè)量結(jié)果與負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果顯著相關(guān)[14]。OEF指血液流經(jīng)毛細(xì)血管床后被組織攝取氧的百分比，可在個(gè)體水平定量人腦組織氧利用率與氧傳遞率的比值，從而直接反映腦組織能量代謝活躍程度，揭示腦功能活動(dòng)的氧分子代謝機(jī)制，故OEF序列成像可用于定量評(píng)估腦氧代謝水平[15]。YIN等[16]研發(fā)的OEF動(dòng)態(tài)成像新序列能夠顯著提高采集時(shí)間分辨率，可利用腦氧代謝改變監(jiān)測(cè)腦功能變化；且正常人腦灰質(zhì)OEF信號(hào)較BOLD信號(hào)更強(qiáng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)個(gè)體化分析具有重要價(jià)值，對(duì)理解腦梗死患者功能重塑具有重要意義。

4 SPECT和PET精準(zhǔn)評(píng)價(jià)腦血流及代謝

SPECT和PET均可進(jìn)行腦血流灌注顯像。SPECT腦血流灌注顯像所用脂溶性顯像劑分子量小、不帶電荷，如99Tcm-乙基半胱氨酸二聚體(ethyl cysteinate dimer, ECD)、99Tcm-六甲基丙二基胺肟(hexamethylpropyleneamine oxime, HMPAO)，經(jīng)靜脈注射后可穿透完整的血腦屏障進(jìn)入腦細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)酶水解或構(gòu)型轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄曰驇щ姾傻幕衔?，而不能反向擴(kuò)散出血腦屏障而滯留于腦細(xì)胞內(nèi)。腦血流灌注與腦功能狀態(tài)密切相關(guān)，顯像劑進(jìn)入腦細(xì)胞的數(shù)量與CBF呈正相關(guān)，也與局部腦功能狀態(tài)呈正相關(guān)。PET腦血流灌注顯像可獲得CBF的定量值，主要示蹤劑有15O-H2O、13N-NH3及11C-CO等。15O-H2O PET是定量腦血流及氧代謝的金標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合腦組織時(shí)間-放射性曲線、血漿時(shí)間-放射性曲線及血流動(dòng)力學(xué)擬合模型，可獲得CBF、CBV、OEF、CMRO2和CMRGlc的定量信息；但15O-H2O示蹤劑半衰期短(122 s)，限制了其臨床應(yīng)用。采用半衰期較長(zhǎng)的18F-FDG檢測(cè)CBF，發(fā)現(xiàn)15O-H2O與18F-FDG結(jié)果顯著相關(guān)[17]。由于以上模型均需通過連續(xù)動(dòng)脈采血獲得動(dòng)脈輸入函數(shù)(arterial input function, AIF)進(jìn)行擬合計(jì)算，患者耐受性較差；以人工智能方法自動(dòng)擬合AIF曲線有望替代動(dòng)脈采血法[18]。此外，圖像衍生AIF可將PET圖像與異機(jī)獲取的CTA或MRA圖像相融合，定位頸內(nèi)動(dòng)脈后設(shè)定ROI，提取動(dòng)脈管腔內(nèi)部的放射性計(jì)數(shù)，從而替代傳統(tǒng)AIF計(jì)算CBF及CMRGlc；但異機(jī)來(lái)源的CT、MRI和PET可能導(dǎo)致圖像配準(zhǔn)誤差，使定量分析結(jié)果準(zhǔn)確性下降。

5 一體化PET/MR為腦血流及腦代謝評(píng)估帶來(lái)新機(jī)遇

近年來(lái)，一體化PET/MR已逐漸用于臨床，可經(jīng)一次掃描同步完成MR和PET成像并實(shí)現(xiàn)兩種圖像的精準(zhǔn)融合，獲得相同生理狀態(tài)下的腦側(cè)支循環(huán)、血流及代謝信息，以精準(zhǔn)評(píng)價(jià)腦血管儲(chǔ)備功能，具有重要臨床潛力?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外應(yīng)用一體化PET/MR探討腦血管病血流及腦代謝，主要以定量算法針對(duì)小樣本臨床病例或進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)探討其臨床可行性，雖然為數(shù)尚少，但結(jié)果顯示其能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)外科治療前后慢性缺血性腦血管病患者腦血流、代謝改變，對(duì)臨床篩選高?；颊吆驮u(píng)價(jià)預(yù)后具有重要價(jià)值[19-21]。隨著相關(guān)基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的逐漸深入，未來(lái)一體化PET/MR有望成為精準(zhǔn)定量腦血管病血流及腦代謝的有力手段。

綜上，重視CT、MRI、SPECT和PET的臨床應(yīng)用，制定評(píng)估腦血管病腦血流及代謝異常的影像學(xué)方案，可為揭示腦血管病微循環(huán)狀態(tài)演變的病理生理機(jī)制、評(píng)估患者風(fēng)險(xiǎn)分層提供客觀依據(jù)，為臨床診療提供重要支撐，有助于早期預(yù)警、個(gè)體化精準(zhǔn)診療缺血性腦血管病及改善患者預(yù)后。