下肢缺血的影像學評估及新進展

申軍岳，鄭月宏

(1中國醫學科學院北京協和醫院血管外科，北京 100730；2清華大學醫學院，北京 100084)

下肢動脈缺血是臨床上最常見的外周動脈疾病(peripheral arterial disease,PAD)。影像學檢查對下肢動脈缺血的診斷和評估具有重要的臨床意義。傳統的方法包括雙相超聲、計算機斷層掃描血管造影(computed tomography angiography,CTA)、磁共振血管造影(magnetic resonance angiography,MRA)或數字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)等，它們可以對病變血管的解剖結構進行充分和準確的評估，并指導治療方法的選擇。但一些研究表明，通過上述影像學評估方式成功進行血運重建的嚴重下肢缺血(critical lower extremity ischemia, CLI)的患者， 仍有9%的截肢率[1]和多達18%持續缺血性潰瘍[2]，表明PAD尤其是CLI的預后與肢體的功能灌注水平密切相關，而不僅僅與病變血管的解剖結構相關[3]，因此近年來一些評估血流灌注情況的成像方法逐漸應用于下肢缺血的診斷、治療以及療效評估中，并有了很大的發展。本文將對下肢缺血的影像學評估方法及其新進展進行綜述。

1 超聲

1.1 雙相超聲

雙相超聲因為其操作簡易、價格便宜、檢查時間相對較短，并且無創、無輻射等特點成為評估急性和慢性下肢缺血最常用的影像學檢查方法， 且具有很好的敏感性和特異性[4]。但是超聲檢查一方面受到了檢查者經驗水平的限制，另一方面，在同一區域出現多根血管狹窄時其精確度會存在差異。

1.2 激光多普勒血流儀

激光多普勒血流儀最初由Gahlen等[5]在1975年提出，它可以描述測量區域的包括毛細血管、小動脈、小靜脈和分流血管在內的總微循環血液灌注。Ray等[6]通過激光多普勒血流儀檢測發現，相對于健康對照組，間歇性跛行患者閉塞血管2 min再恢復血運后，激光多普勒流量(laser Doppler flux, LDF)出現的時間存在顯著性延遲，且超過100 s的LDF達峰時間與失敗的血運重建、截肢以及傷口愈合風險增加相關，這證實了激光多普勒血流儀在下肢缺血中的診斷和預后中應用的價值。2007年Ludyga等[7]對癥狀性PAD患者進行跑步機實驗，并分別用傳統多普勒和激光多普勒血流儀檢測踝肱指數(ankle brachial index, ABI)水平，結果表明ABI-多普勒和ABI-激光多普勒與出現跛行的距離具有相近的相關性，但激光多普勒血流儀具有不受使用者技能限制、更快、更簡單的優點。

1.3 超聲造影

超聲造影(contrast enhanced ultrasound, CEUS)技術可以通過對微泡對比劑在造影區域的定量分析，繪制時間強度曲線(time intensity curve, TIC)，實現定量分析下肢骨骼肌的灌注。Duerschmied等[8]注射造影劑后，PAD患者小腿肌肉的造影劑強度達峰時間明顯長于健康對照組，而越嚴重的PAD患者達峰時間也越長，這表明了CEUS在PAD診斷和嚴重程度判斷中可能存在的價值。而Thomas等[9]在2015年的一項研究中亦發現了該種現象。因此，CEUS可能是診斷或監測PAD的一種有效手段。但其使用價值仍需大型臨床試驗進一步驗證。

2 血管造影

2.1 數字減影血管造影

DSA因其具有最高的空間分辨率，可提供最為準確的血管信息，被認為是評估動脈閉塞性疾病的金標準，且是唯一可以在對動脈疾病進行診斷的同時進行治療的影像學評估方法。但DSA的主要問題是動脈穿刺和對比劑輸注后造成的并發癥，尤其是因對比劑輸注造成的腎功能損傷。目前靜脈水化，即在對比劑暴露前4 h使用0.9%生理鹽水溶液或靜脈注射碳酸氫鈉是最有效預防腎功能損傷的措施[10]。對于腎功能嚴重不全或對傳統對比劑嚴重過敏的患者，CO2和增強劑釓亦可替代傳統對比劑。由此，DSA的有創性以及容易出現并發癥的缺點限制了其在臨床上的使用，并逐漸被CTA和MRA這些相對無創的影像學評估方法取代。

2.2 吲哚菁綠血管造影

近十年一些研究探索了吲哚菁綠血管造影(indocyanine green angiography, ICGA)在PAD患者中診斷和血運重建療效評估中的價值。 Braun等[11]發現，ICGA可以評估由于血管鈣化導致ABI和腳趾壓力無法測量的PAD患者的灌注情況。Terasaki等[12]通過繪制TIC曲線，定量地對PAD患者進行術前ICGA評估，以對比劑增強起始至增強強度值達到最大所用時間的1/2(T1/2)為評估標準。結果表明Fontaine Ⅱ級患者中位對比劑T1/2為23 s，Fontaine Ⅲ級患者為41 s。而在Fontaine Ⅳ級患者中，10 s熒光強度值為28(根據受試者工作特征曲線計算，靈敏度和特異性分別為100%和86.6%)，可用于判斷經皮氧分壓(transcutaneous partial pressure of oxygen,TcPO2)<30 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)的組織。此外，Igari等[13]研究結果亦表明ABI與ICGA得到的數據具有良好的相關性。但ICGA的臨床使用仍需要對設備和具體操作進行標準化，比如進行信號強度與熒光初始檢測之間的比較，從而確定具有可重復性的、可以準確描述下肢灌注情況的參數。

2.3 二維灌注成像

二維灌注成像(2-dimensional perfusion,2DP)是一種數據后處理軟件，可以在DSA期間對感興趣區(regions of interest,ROIs)的對比劑流量進行顏色編碼和數據處理。這種技術通過生成像素密度或信號強度(signal intensity, SI)曲線來定量評估血管造影情況，并根據SI來評估血流情況，從而實現對灌注情況進行評估。這種方法解決了DSA對灌注情況評估的局限性，因為DSA的功能性評估主要依據臨床醫師的視覺判斷，具有一定的主觀性。Kim等[14]在一項前瞻性研究中證實了2DP可以實時地、定量地觀察到血運重建后下肢動脈血流的改變。

3 計算機斷層掃描血管造影和磁共振血管造影

CTA和MRA對于下肢缺血的診斷都具有很高的敏感性和特異性，且相對于DSA來說，沒有穿刺等造成的并發癥。研究表明，對于主髂動脈病變造成的下肢缺血，單獨應用CTA或MRA進行評估和用DSA進行評估對旁路移植術的預后沒有差異[15]。但對于膝以下的血管病變，血管成像仍然是首選方式[16]。Romano等[17]報道，在主髂動脈段和股腘動脈水平，CTA的靈敏度和特異度均在94%～99%，但CTA對小腿動脈的靈敏度僅為85%。近些年隨著CT技術水平的發展，64排CT的使用使得時間和空間分辨率明顯提高，可以更加清晰地顯示肢體遠端血管病變。此外，隨著多種重建技術的發展，如遮蔽表面技術、最大密度投影技術、多平面重建技術和虛擬內鏡技術等，均可以實現立體重建，從而對血管進行三維顯像，并且可以減少鈣化對CTA現象的影響。多種重建方法的建立使得CTA在血管疾病領域中的應用越來越廣泛。

研究表明，對下肢遠端血管進行成像時，MRA可能比DSA更敏感[18,19]。MRA可以在沒有增強劑的情況下得到，亦可以通過使用釓對比劑進行增強得到。增強磁共振血管造影(contrast enhanced MRA, CEMRA)可以提供近似DSA的圖像質量，但研究表明釓對比劑可以導致某些患者出現腎源性系統性纖維化(nephrogenic systemic fibrosis, NSF)[20]。一般來說，CLI患者中糖尿病和腎功能不全的患病率更高，而慢性腎功能不全的患者中PAD的發生率亦較高[21]。因此，CEMRA可能在這些人群中的使用受到了限制。盡管研究表明釓增強的CEMRA相對時間飛躍 (time of flight, TOF)技術具有更高的診斷準確性[22]，但無對比劑MRA(non-enhanced MRA, NEMRA)技術避免了NSF的風險。近年一些新的NEMRA成像方法的提出，以及3T磁場的應用，允許在更大范圍上有效描繪動脈并抑制靜脈信號，顯著提高了圖像采集速度，在一定程度上解決了TOF圖像采集過慢的問題。這些新方法包括心電門控3D快速自旋回波成像[23]、Native SPACE[24]、時間分辨率對比劑動力成像/時間分辨隨機軌跡顯像技術(time-resolved imaging of contrast kinetics/time-resolved angiography with interleaved stochastic trajectories,TRICKS/TWIST) MRA[15]技術以及3D平衡穩態自由進動[25]等技術。近年用于臨床的非減影2D靜脈間隔單次激發(quiescent-interval single-shot,QISS)技術在對下肢缺血的診斷中，相對于Native SPACE具有更高的特異度(95.6%vs87.0%)[26]，在對CLI的診斷中，相比于3D快速自旋回波成像具有更高的靈敏度(79.5%vs96.0%)和圖像質量[27]。

偽影是CTA和MRA共同存在的問題，尤其是血管鈣化對CTA的影響。但血管的鈣化不會導致MRA產生偽影，因此MRA對經常出現彌漫性血管鈣化的PAD患者可能是更優的選擇。此外，MRA亦沒有CTA輻射以及因需要后續干預治療而多次輸注對比劑的問題。但CTA相比MRA成像時間更短，亦基本不會因體內植入物或患者幽閉恐懼癥而受到限制。

4 高光譜成像

高光譜成像(hyperspectral imaging,HSI)是一種評估PAD和CLI的新方法，在臨床使用中仍處于起步階段。它通過測定皮下毛細血管網氧合血紅蛋白及脫氧血紅蛋白對特定波長(500～600 nm)可見光的吸收情況，建立組織氧合的空間圖，將數字成像技術與傳統光譜學相結合，從而實現對目標區域血流關注情況的評估。Chin等[28]采用此技術在一項前瞻性研究發現，PAD患者和非PAD患者腳踝下皮膚中的氧合血紅蛋白水平沒有顯示出明顯差異。然而，PAD患者足底血管區域(angiosome)的脫氧血紅蛋白含量顯著下降。多普勒超聲檢查亦發現PAD患者脫氧血紅蛋白含量呈下降趨勢，證實了HSI的發現。但臨床研究結果并不一致[29]。Sumpio等[30]在另一前瞻性研究中發現，和健康受試者相比，PAD患者進行袖帶血流阻斷5 min后，上臂的氧合血紅蛋白水平顯著降低。而PAD患者的脫氧血紅蛋白雖然亦相對更低，但沒有顯著性差異，因此有待進一步研究。與傳統無創性實驗室檢查方法相比，HSI可以在特定的解剖部位進行更精細的灌注評估。且因為不需要接觸患者來進行目標區域的成像，避免了因潰瘍等限制使用的問題。HSI作為下肢缺血診斷和評估預后的工具有重要的潛在優勢，但仍需長期和基于大量人群的研究來證明其有效性。其標準化的測量方法亦需進一步建立。

5 下肢缺血解剖和功能影像學評估總結

表1 下肢缺血病變不同灌注影像學檢查對比

CEUS: contrast enhanced ultrasound; ROIs: regions of interest; ICGA: indocyanine green angiography; ICG: indocyanine green; DSA: digital subtraction angiography; 2DP: 2-dimensional perfusion; HSI: hyperspectral imaging

表1總結了本文所述灌注成像的優勢和局限性。雙相超聲在下肢動脈缺血疾病的篩查和診斷中依然有著重要的地位，但因為超聲的空間分辨率較差，使得其對疾病情況了解的全面性較其他影像學方法有所欠缺。隨著腔內治療的發展和普及，DSA相對于CTA和MRA最大的優勢在于，其允許在對缺血性病變進行初始診斷的同時用球囊血管成形術或支架置入治療病灶，從而可以最大限度地減少對比劑的負荷，并且進行最快的血運重建。ICGA以及新的2DP血管成像技術等對DSA在灌注功能方面進行了補充和擴展，而不需要進行多次的穿刺操作。對于適于腔內治療的患者，初始用CTA或MRA進行評估會造成額外的對比劑負荷。然而，CTA和MRA可以對解剖結構進行全面了解，包括血管外的其他組織，不僅有助于明確非血管病變造成的血管狹窄，亦為介入治療失敗的患者后續旁路移植手術提供更全面的信息。灌注成像近些年亦逐漸應用在下肢缺血的輔助診斷中。其中核素顯像具有廣泛而多樣的未來應用，如使用不同的分子標識以及納米針進行靶向藥物治療。核素顯像與高分辨CT的結合使用，可以同時獲得解剖結構和功能的信息，進而更有效地評估病變過程，如使用99mTc-SPECT在干預前后進行下肢掃描，可以幫助評估組織灌注程度并確定干預是否成功[31]。總之，上述成像系統中的很多技術都處于初級階段，如CEUS、HSI和2DP等，其臨床應用將需要基于長期和大量人群的臨床研究來驗證有效性。隨著對下肢缺血認識的不斷提高和持續改進，血管手術領域正在朝著實現患者血運重建后降低持續潰瘍和并發癥發生率的方向發展。新的治療方法以及影像學評估手段的發展都是其中必不可少的一部分，并且相互依存。