CT 灌注成像定量評估煙霧病手術療效的初步研究

韋丹 趙靜 江利 黃穎倩 謝焱釗 梁豐 林麗萍 李新春

煙霧病（moyamoya disease，MMD）是以雙側頸內動脈末端及大腦前動脈、大腦中動脈起始部慢性進行性狹窄或閉塞為特征，并繼發顱底異常血管網形成的一種腦血管疾病［1，2］。MMD 目前病因不明，可能由腦動脈先天發育不良引起，導致腦血流灌注嚴重受損，并導致復發性缺血和/或出血性中風［3-5］。2012 年日本MMD 診療指南指出煙霧病患者行血管重建術能改善血流動力學，增加局部腦組織血供，血管重建術亦能有效預防煙霧病患者中風。MMD 患者行血管重建術后的影像學評價方法主要有CT 腦血管成像（CT angiography，CTA）、MR 腦血管成像（MR angiography，MRA）、DSA、CT 腦灌注成像及MR 腦灌注成像等，腦血管成像及DSA 檢查只能評價手術后血管及側支血管是否通暢及再生情況，無法評價腦實質血流灌注情況，MRI檢查時間較長，且受呼吸機、心電監護儀、顱內金屬插管等限制，部分患者不宜行MRI。

隨著CT 灌注成像（CT perfusion imaging，CTP）和一站式CTP 技術（NCCT-CTA-CTP）的問世，CT 在煙霧病患者術前及術后腦血流動力學變化評估方面的實用性已明顯增強，與PET、SPECT 和MRI 相比，具有檢查速度快、半定量、參考價值高等特點［6-9］，對患者來說，是一種無創、相對安全的檢查方法。采用一站式CTP 技術進行定量分析。選取行顳淺動脈-大腦中動脈搭橋術（superficial temporal arterymiddle cerebral artery bypass，STA-MCA）的患者，對術前和術后的CTP 參數進行分析，探討CTP 在煙霧病行STA-MCA 后顱腦灌注改變情況，評價手術效果。

資料與方法

1.一般資料

回顧性收集2016 年1 月～2020 年1 月臨床確診為煙霧病并行搭橋手術的患者31 例（44 個大腦半球），男20 例，女11 例，平均（33±14）歲，年齡范圍6～53 歲。行雙側搭橋手術患者13 例，單側18 例，術前、術后均行CTP 檢查，共44 側（44 個大腦半球）。具體納入標準如下：（1）均符合《2012年煙霧病（Willis 環自發性閉塞）診斷治療指南（日本）的解讀》［5］中相關診斷標準，均經全腦血管造影（digital substraction angiography，DSA）確診；（2）均行顳淺動脈-大腦中動脈搭橋手術；（3）術前和術后均行一站式CTP；（4）臨床資料完整（包括Suziki 分級和Matsushima 分型），復查DSA，評價搭橋血管通暢情況及側支循環的代償情況。排除標準：（1）CTP 源圖像偽影較明顯，影響CTP 結果評價（n=2）。（2）術前CTP 大面積腦出血，影響數據定量評估（n=3）。

2.一站式CTP 檢查

采用Canon 320 排640 層螺旋CT（Aquilion ONE，Toshiba Medical Systems）行動態容積全腦NCCT-CTA-CTP 檢查：在肘靜脈埋置18 G 靜脈留置針，采用雙通道高壓注射器，將40 ml 非離子對比劑（碘普羅胺，370 mg I/ml，拜耳）注入肘靜脈，流率為5 ml/s，后續以30 ml 生理鹽水沖管；掃描參數：80 kV，150 mAs，層厚0.5 mm，延遲7 s 開始掃描，11～34 s 為動脈期掃描，間隔時間為2 s，37～60 s為靜脈期掃描，間隔時間為5 s，掃描總時間60 s，覆蓋范圍16 cm，平均有效劑量：5.25 mSv。

3.一站式CTP 圖像后處理和灌注參數分析

NCCT 圖像分析:術前NCCT 圖像分析腦實質的密度變化，有無腦梗死、腦出血、腦軟化、腦萎縮等改變。術后NCCT 圖像分析手術前后病灶密度、范圍的變化。

CTA 圖像分析:CTA 后處理的VR 圖像以及MIP 圖像能夠多角度清楚的顯示顱內血管的解剖結構、MMD 病側側支血管和累及范圍。除了煙霧病的情況，CTA 圖像最主要是對術后搭橋血管的分析，吻合口是否通暢。本研究納入所有患者搭橋術后，CTA 顯示所有的搭橋血管未見明確狹窄或閉塞。

CTP 圖像后處理和定量分析:采用后處理工作站灌注軟件（Vital Images VES Client 6.9.2，Vital Images，Minnetonka，MN）對動態容積灌注圖像行后處理。手動選擇輸入動脈和輸出靜脈，選擇基底動脈為輸入動脈，上矢狀竇或直竇為輸出靜脈，由分析軟件自動獲得興趣區的時間－密度曲線，利用SVD+去卷積算法生成灌注參數圖，包括腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、腦血流量（cerebral blood flow，CBF）、平均通過時間（mean transit time，MTT）、達峰時間（time to peak，TTP）及延遲達峰時間（delay time to peak，Delay－TTP）。每個灌注參數圖層厚為5 mm。

在灌注圖像上自動及手動繪制興趣區（region of interest，ROI），盡量避開梗死灶、出血灶、蒼白球鈣化灶、手術后術區硬膜下積液、積血、積氣等區域。手動繪制腦白質ROI，放置在基底節至放射冠連續4 個層面的腦白質區域（大腦中動脈供血區域），自動及手動繪制腦皮質ROI，放置在基底節至放射冠連續4 個層面的腦皮質區域（大腦中動脈供血區域），取各參數平均值。數據均由兩名經驗豐富的神經影像診斷醫師采用盲法獨立完成測量（圖1～4）。

4.統計分析

數據分析采用統計軟件SPSS 20.0 進行統計分析。使用重復測量的方差分析確定大腦皮層和白質在搭橋術前后的縱向灌注改變。數據用平均值±標準差表示。P＜0.05 為差異有統計學意義。

結果

1.臨床資料、NCCT 和CTA 結果

31 例患者中缺血型15 例，出血型16 例。術前NCCT 提示腦梗死或軟化灶者21 例，NCCT 陰性10 例，其中2 例術前NCCT 陰性，術后7 d 新發梗死灶，3 例術后梗死灶范圍較術前擴大，1 例術后新發腦出血。其中CTA 發現MMD 合并動脈瘤3 例。手術前Suziki 分期：3 期19 例，2 期11 例，1期1 例；術前Matsushima 分型：6 型16 例，3 型12例，2 型3 例。納入患者的臨床資料見表1。

2.手術前后CTP 灌注指標的變化（圖1、2）

腦白質區灌注改變：大腦白質區TTP 和Delay－TTP 值術后明顯降低，TTP 值從術前的（15.13±4.72）s降至（12.99±2.42）s（P=0.007），Delay－TTP值從術前的（4.11±2.21）s 降至（3.22±1.50）s（P=0.024）。CBV 值從術前的（2.74±0.90）ml/100 mg下降至術后的（2.38±0.67）ml/100 mg（P＜0.001）。MTT 值從術前的（4.37±0.94）s 稍下降至（4.02±0.73）s（P=0.022）。CBF 值亦呈明顯下降趨勢，從（38.08±10.24）ml/100 mg·min 下降至（36.66±9.08）ml/100 mg·min，但其變化無統計學意義。

腦灰質區灌注改變：大腦皮層的灌注值變化與大腦白質近似，大腦皮層TTP 和Delay－TTP 值術后明顯降低，TTP 值從術前的（14.34±4.68）s降至（11.81±2.51）s（P=0.003），Delay－TTP 值從術前的（3.45± 2.40）s 降至（2.40±1.29）s（P=0.012）。MTT值、CBF 值和CBV 值也稍有變化，但其變化無統計學意義。MTT 值從術前的（4.38±0.90）s 降至（4.07±0.60）s。CBF 值從術前（49.24±12.50）ml/100 mg·min 升至（49.78±10.95）ml/100 mg·min（P=0.004）。CBV 值從（3.49±0.76）ml/100 mg 下降至（3.29±0.62）ml/100 mg。納入患者的腦白質及腦皮質CTP 灌注參數見表2。

表1 入組患者的臨床和影像資料（n=31）

腦灌注變化的時間閾值：在31 例（44 個大腦半球）患者中，將35 組數據作為長期點（手術后行NCCT-CTA-CTP 檢查時間范圍為3 個月～3 年）進行測量。計算術后與術前各CTP 灌注參數的比值，觀察其隨時間的變化。然而，術后第3.5 個月、7 個月、11 個月、16 個月、24 個月、32 個月和36個月的時間點分別只有一個樣本。納入28 組數據（3 個月:7 個樣本；4 個月:4 個樣本；5 個月:4 個樣本；6 個月:3 個樣本；8 個月:3 個樣本；12 個月:7個樣本）進行長期隨訪，并計算每個時間點各CTP灌注參數的平均值。MTT 和TTP 的變化趨勢相似，CBF 和CBV 的變化趨勢相似（圖5）。

圖1 男，47 歲，煙霧病。a)術前CTA 提示雙側頸內動脈末端及大腦前動脈、大腦中動脈起始部對稱性狹窄，并繼發顱底異常血管網形成；b)～f)分別是術前CTP 后處理TTP、MTT、CBF、CBV、Delay-TTP 圖，與正常腦白質相比較，CBF 值稍降低，MTT、TTP、CBV、Delay-TTP值增高 圖2 a)左側腦血管搭橋術后，搭橋血管通暢，顱底異常血管網較術前減少；b)～f)與術前相比較，術后大腦白質區TTP、Delay-TTP 均呈顯著降低趨勢，MTT 值均略有降低，CBF、CBV 均顯著降低

表2 大腦皮質及白質CTP 灌注參數變化

圖3 a)術前CTA 提示雙側頸內動脈末端及大腦前動脈、大腦中動脈起始部對稱性狹窄，并繼發顱底異常血管網形成；b)～f)分別是術前CTP 后處理TTP、MTT、CBF、CBV、Delay－TTP 圖，與正常腦皮質相比較，TTP、Delay－TTP 明顯延長，MTT、CBF 輕度減低，CBV 值輕度增高圖4 a)左側腦血管搭橋術后，搭橋血管通暢，顱底異常血管網較術前減少；b)～f)與術前相比較，術后大腦皮層TTP、Delay－TTP 呈顯著降低趨勢，MTT 均稍降低，CBF 稍增高，CBV 稍呈下降趨勢

圖5 術后和術前各CTP 灌注參數比值曲線中，MTT 和TTP 的變化趨勢相似，CBF 和CBV 的變化趨勢相似。第3、4、5 個月時，CBF 比值大于1，MTT 比值和TTP 比值小于1。6 個月時MTT 和TTP 比值首次大于1。但MTT 比值在第8 個月時降至小于1，12 個月時略有升高，接近1。TTP 比率繼續下降，第8 個月開始下降不到1。第6 個月和第8 個月時，CBF 比率小于1，但第12 個月時，CBF 比率再次大于1。CBV 值在第3 個月小于1，第4 個月增加（＞1）。在第6 個月和第8 個月時，CBV 比率小于1，但在第12 個月時又增加到大于1 。第3～7個月時，Delay－TTP 比值大于1，第8 個月時Delay－TTP 比值小于1

討論

煙霧病是一種少見的腦血管疾病，其特征是在雙側頸內動脈末端及Willis 環內慢性進行性狹窄或閉塞［2］。MMD 的病程進展不定，可以是慢性或急性起病，間歇性起病及神經功能迅速下降罕見。MMD 以反復發作腦缺血或顱內出血為特征，與血流動力學改變密切相關。Suziki 分級［10］和Matsushima 分型［11］也廣泛應用于臨床來評價MMD的側支循環的代償作用及發病嚴重程度。

1.手術前后大腦皮層及腦白質CTP 灌注指標的變化

本研究回顧性納入31 例MMD 患者（44 個大腦半球），通過分析其臨床和NCCT-CTA-CTP 影像資料發現，與術前CTP 各參數相比，術后大腦白質區TTP 值明顯降低，CBV 值及MTT 值輕度降低；術后大腦皮層的灌注值變化與大腦白質近似，大腦皮層TTP 值手術后明顯降低，MTT 值、CBF 值和CBV 值也稍有變化，但其變化暫未出現統計學意義。

煙霧病患者術前CBF 值降低，MTT、TTP、CBV 值增高，提示腦實質灌注降低，這些血流動力學變化由腦灌注壓降低和相關的血管舒張引起［12-16］。本研究利用CTP 評價煙霧病患者腦血流動力學手術前后變化情況，視覺評估結合定量分析CBF、CBV、TTP 和MTT 值。

2.術后大腦皮層及腦白質CTP 灌注參數隨時間的演變

研究發現，與術前CTP 各灌注參數相比，術后無論是大腦白質還是皮層TTP、MTT 值均呈降低趨勢，以TTP 值下降為著。TTP 和MTT 圖對腦灌注改變相當敏感，TTP、MTT 值降低常代表灌注增加，提示手術后腦實質灌注較手術前好轉。煙霧病是一種以慢性進行性狹窄和閉塞為特征的腦動脈血管病，腦血流供血不足，腦灌注壓降低合并責任血管舒張，進而引起腦缺血和腦出血［17］。患者行STA-MCA 手術后，腦實質血供從中獲益，進而TTP、MTT 值均呈顯著降低［18-21］。在這項研究中發現術后腦皮質CBF 值呈上升趨勢，腦白質CBF 值呈輕度下降趨勢，腦皮質及腦白質CBV 值均呈下降趨勢。一般來說，血運重建術的主要缺點是術后側支循環建立延遲。Calamante 等［22］和Shimizu等［23］認為術后腦血流動力學并不是立即產生的，因為血管需要3～4 個月的時間才能發育，在這期間可能發生圍手術期腦缺血。然而，本研究結果顯示MMD 患者手術后腦白質CBV 值有顯著的統計學差異。Ohmori 等［24］采用與人類慢性低灌注腦血管病（如MMD）更為相似的大鼠模型，評價間接旁路手術的血管生成作用，結果表明，手術21 d 后大腦皮層、蛛網膜、纖維組織之間的界限模糊，在邊界區發現許多新生小血管延伸到皮質和白質。Zhao 等［25］認為，MMD 搭橋手術后3～6 個月時大腦半球的新生血管覆蓋率不理想，動脈新生血管的形成基本在搭橋術后6 個月內完成，而在1 年時覆蓋率明顯增加。基于文獻及前期研究基礎，嘗試尋找手術后腦灌注變化的時間閾值，研究發現顱腦的灌注在6～8 個月降到最低，而1 年左右恢復到術前水平。因此推測早期癥狀的改變可能與缺血皮質區毛細血管吻合有關，從而減少煙霧病代償增生的血管負荷，為了解煙霧病搭橋術后長期灌注演變奠定基礎。

本文的研究存在局限性：（1）輻射在灌注CT中，暴露是不可避免的，需要進一步研究確定是否可以減少輻射劑量，在我院進行的一站式NCCTCTA-CTP 掃描，可減少平均有效劑量。（2）病例數較少，未雙盲、隨機分組對統計分析會產生一定的影響。（3）患者術前及術后復查的多次CTP 圖像繪制的ROI 精確度受限，因此，比較術前術后CTP圖像，對ROI 進行“區域對區域”的對照測量方法，盡量減少個體差異。

一站式CTP 可評估煙霧病患者搭橋術后顱腦、搭橋血管及腦灌注的動態變化，在隨訪過程中，隨著搭橋時間的延長，顱腦的灌注在6～8 個月降到最低，而1 年左右恢復到術前水平；從長期來看搭橋術后顱腦的灌注水平同術前水平相仿。

致謝：感謝廣東省卒中學會的支持。