经颅多普勒与磁共振灌注加权成像评估急性缺血性脑卒中患者脑血流与脑灌注变化
李兆妍 张晓曼△ 王军杰 吕爱红
郑州市第一人民医院，河南 郑州 450000
基金项目：河南省科技攻关项目(编号：LHGJ20190985)
作者简介：李兆妍，Email：LZYNH2003@126.com
△通信作者：张晓曼，Email：zhangxiaoman2@126.com
【摘要】 目的 探讨急性缺血性脑卒中(AIS)患者脑血流与脑灌注的相关性，评估经颅多普勒(TCD)和磁共振灌注加权成像(PWI)在AIS患者诊治中的价值。方法 选取AIS患者52例，分别进行PWI和TCD检查，评估脑血流量(CBF)、脑血容量(CBV)、平均通过时间(MTT)和达峰时间(TTP)，责任血管收缩期峰值流速(Vp)、平均流速(Vm)、舒张期末流速(EDV)、血管搏动指数(PI)；根据TCD检查结果进行溶栓脑缺血(TIBI)分级，根据PWI的检查结果分为储备组和脑梗死组，比较2组Vp、Vm、EDV、PI。结果 (1)脑灌注分期如下：Ⅰ脑局部微血管尚无代偿性扩张1例(1.92%)；Ⅱ脑局部微血管代偿性扩张13例(25.00%)；Ⅲ缺血压迫局部微血管15例(28.85%)；Ⅳ微循环障碍期20例(38.46%)；Ⅴ再灌注3例(5.77%)；(2)选择颞窗透声良好的患者37例TIBI分级如下：0级1例(2.70%)，1级1例(2.70%)，2级14例(37.83%)，3级5例(13.51%)，4级9例(24.32%)，5级7例(18.92%)；(3)与储备组比较，脑梗死组Vp、Vm、EDV减低，差异有统计学意义，PI无明显变化，差异无统计学意义。结论 脑血流速度减低时，患者脑灌注减低，更易出现脑梗死；脑灌注微循环障碍期患者及TIBI分级评分2级患者更易出现脑梗死，TCD 与PWI二者联合更有利于AIS患者临床的诊治。
【关键词】 急性缺血性脑卒中；脑灌注；脑血流；经颅多普勒；磁共振灌注加权成像
【中图分类号】 R743.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1673-5110(2020)22-1956-05 DOI：10.12083/SYSJ.2020.20.007
Transcranial Doppler and MR perfusion weighted imaging were used to evaluate cerebral blood flow and cerebral perfusion in patients with acute ischemic stroke
LI Zhaoyan，ZHANG Xiaoman，WANG Junjie，LYU Aihong
The First People's Hospital of Zhengzhou，Zhengzhou 450000，China
【Abstract】 Objective To investigate the correlation between cerebral blood flow and cerebral perfusion in patients with acute ischemic stroke (AIS)，and to evaluate the value of transcranial doppler (TCD) and MR perfusion weighted imaging (PWI) in the diagnosis and treatment of AIS.Methods 52 AIS patients were selected for PWI and TCD examination，to evaluate cerebral blood flow (CBF)，cerebral blood volume (CBV)，mean transit time (MTT) and time to peak (TTP) by PWI，peak systolic velocity (Vp)，mean velocity (Vm)，end diastolic velocity (EDV)，and pulsatility index (PI) were recorded by TCD.According to the results of TCD，thrombolytic cerebral ischemia (TIBI) was graded.According to the results of PWI，the patients were divided into the reserve group and the cerebral infarction group and compared Vp，Vm，EDV and PI of the two groups.Results The stages of cerebral perfusion were as follows：Ⅰ no compensatory dilatation of local cerebral microvessels：1 case (1.92%)；Ⅱ Partial cerebral microvascular compensatory dilatation：13 cases (25.00%)；Ⅲ ischemic compression of local microvessels：15 cases (28.85%)；Ⅳ microcirculation disorder：20 cases (38.46%)；Ⅴ reperfusion：3 cases (5.77%)．The TIBI grade of 37 patients with good temporal window sound transmission was selected as follows：grade 0：1 case (2.70%)；Grade 1：1 case (2.70%)；Grade 2：14 cases (37.83%)；Grade 3：5 cases (13.51%)；Grade 4：9 cases (24.32%)；Grade 5：7 cases (18.92%)．Compared with the reserve group，Vp，Vm and EDV were reduced in the cerebral infarction group，with statistically significant differences，while PI was not significantly changed，with no statistically significant differences.Conclusion When cerebral blood flow velocity is decreased，cerebral perfusion is decreased and the patient is more likely to have cerebral infarction.Cerebral infarction is more likely to occur in patients with cerebral perfusion microcirculation disorder and patients with TIBI grading score of grade 2.The combination of TCD and PWI is more conducive to the clinical diagnosis and treatment of AIS patients.
【Key words】 Acute ischemic stroke；Cerebral perfusion；Cerebral blood flow；Transcranial Doppler；MR perfusion weighted imaging
急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke，AIS)是临床常见的疾病之一，因脑的供血动脉狭窄或闭塞、血流循环障碍等，导致局部脑组织缺血缺氧性坏死，造成相应的神经功能缺损症状[1]，具有高发病率、高致残率、高病死率、高复发率的特点[2]。发病后如果未得到及时有效的干预，将会威胁患者生命，影响患者生活质量[3]。早发现，早治疗与其预后密切相关。AIS 最有效的治疗方法是在时间窗内给予血管再通治疗，因院前急救情况、血管闭塞程度及侧支循环状态不同，治疗的时间窗、组织时间窗不同，治疗方案的选择不同，早期快速、准确的评估脑组织脑血管、脑血流量、脑血流动力学至关重要[4]。通常AIS治疗后根据患者临床症状的改善程度进行神经功能缺损评分，以反映缺血脑组织的血流恢复情况及评价溶栓治疗的效果，但由于临床疗效受多种因素影响，有时临床症状并不能反映脑组织的灌注情况、脑血流量。近年来随着多模式影像的发展，选择何种检查方法，一直是大家讨论的热点。目前评估脑血流动力常用的方法有CT灌注成像(CTP)、磁共振灌注成像(PWI)、经颅多普勒超声(TCD)[5]，CTP是用静脉注射造影剂的同时对选定的层面进行连续多次扫描，以获得该层面内每一个像素的时间-密度曲线，并根据此曲线通过不同的数学模型转换和计算机伪彩处理得到脑血流量、脑血容量、平均通过时间和达峰时间等血流动力学参数和灌注图像表现，评价脑灌注[6]。PWI通过测量血流动力学参数，描述血流通过组织血管网的情况，无创地评价脑组织的血流灌注状态[7-8]。TCD是通过颅骨自然薄弱的部的声窗，采用低频率的脉冲波探头检测颅内动脉病变所产生的颅底动脉血流动力学变化[9]。急性缺血性脑卒中需要快速评估脑血流、脑灌注情况，考虑经济、快捷、易操作性，节省溶栓时间[10]，我们运用TCD及PWI对AIS患者进行脑灌注及脑血流量分析评估，探讨AIS患者脑灌注与脑血流的变化及相关性，评估TCD和PWI在AIS患者诊治中的价值。
1 资料与方法
1．1 一般资料 选取2018-01—2019-08郑州市第一人民医院符合AIS诊断标准的患者52例，男36例，女16例，年龄26～88(60.92±14.72)岁，所有患者行MRI检查。52例AIS患者PWI检测结果进行脑灌注分期：Ⅰ脑局部微血管尚无代偿性扩张1例(1.92%)；Ⅱ脑局部微血管代偿性扩张13例(25.00%)；Ⅲ缺血压迫局部微血管15例(28.85%)；Ⅳ微循环障碍期20例(38.46%)；Ⅴ再灌注3例(5.77%)。见表1。
表1 52例AIS患者PWI检测结果
Table 1 PWI test results of 52 AIS patients
| CBF |
CBV |
TTP |
MTT |
例数(%) |
| 正常 |
正常 |
延长 |
正常 |
1(1.92) |
| 正常 |
正常 |
延长 |
延长 |
13(25.00) |
| 减低 |
正常 |
延长 |
延长 |
15(28.85) |
| 减低 |
减低 |
延长 |
延长 |
20(38.46) |
| 升高 |
升高 |
延长 |
延长 |
3(5.77) |
1．2 研究方法
1．2.1 PWI检查：运用3.0T西门子磁共振扫描仪进行检查及成像软件处理后，得出CBF、CBV、MTT和TTP。见图1。
1．2.2 TCD检查：运用德力凯EMS-9ATCD检测仪，1.6 MHz脉冲波多普勒探头，调整声束角度＜60度，由高年资TCD医师操作，按照标准操作方法[11]经颞窗探测大脑中动脉(如颞窗声窗闭合时，加做眼窗)，经枕窗探测基底动脉，测量血管Vp、Vm、EDV、PI。见图2。
1．2.3 分组：选择颞窗透声良好的患者37例，根据PWI检查结果分为储备组和脑梗死组。储备组：CBF正常或减低、CBV正常、MTT和TTP延长；脑梗死组：CBF、CBV均减低、MTT和TTP延长。分别比较患侧大脑中动脉的Vp、Vm、EDV、PI。
1．3 统计学分析 采用SPSS 25.0软件进行统计学分析，计数资料采用百分比(%)表示，计量资料以均数加减标准差(x±s)表示，分组之间比较采用独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2．1 TCD检测结果 52例AIS患者中选取颞窗透声良好的患者37例，根据大脑中动脉TCD结果进行TIBI分级：0级1例(2.70%)；1级1例(2.70%)；2级14例(37.83%)；3级5例(13.51%)；4级9例(24.32%)；5级7例(18.92%)。
CBF CBV 3TTP 4MTT
图1 AIS患者PWI检查示，左侧CBF、CBV减低，TTP、MTT延长
Figure 1 PWI examination of AIS patients.The left CBF and CBV decreased，TTP and MTT were prolonged
图2 AIS患者TCD检查示，左侧大脑中动脉血流速度及血管搏动指数减低，TIBI 2级
Figure 2 TCD examination of AIS patients.Left middle cerebral artery blood flow velocity and pulse index decreased，TIBI grade 2
2．2 脑灌注减低的2组患者TCD参数比较 与储备组比较，脑梗死组Vp、Vm、EDV减低，差异有统计学意义(P＜0.05)，PI及年龄无明显改变，差异无统计学意义(P＞0.05)。见表2。
表2 脑灌注减低的2组患者TCD参数比较 (x±s)
Table 2 Comparison of TCD parameters of two groups of patients with reduced cerebral perfusion (x±s)
| 组别 |
n |
年龄/岁 |
Vp(cm/s) |
Vm(cm/s) |
EDV(cm/s) |
PI |
| 储备组 |
22 |
58.27±15.06 |
154.10±125.09 |
99.41±81.89 |
71.86±61.34 |
0.77±0.30 |
| 脑梗死组 |
15 |
59.80±14.25 |
73.33±48.35 |
48.27±32.82 |
35.60±25.64 |
0.81±0.25 |
| t值 |
|
-0.309 |
2.742 |
2.635 |
2.474 |
-0.453 |
| P值 |
|
0.759 |
0.01 |
0.013 |
0.019 |
0.653 |
3 讨论
脑卒中是成年人致死和致残的首位病因。AIS是最常见的卒中类型，占脑卒中的69.6%～70.8%，其发病是一个多因素多环节复杂的病理生理过程[12]，脑血流、脑灌注的不同状态直接决定了患者的病情发展及预后[13]，掌握其变化特征，能更加准确地进行个体化诊断及治疗。
本研究发现AIS患者脑灌注情况不同，处于微循环障碍期较多。改善AIS患者局部脑组织的灌注，是目前治疗的主要目的。早期增加脑灌注不仅与降低疾病病死率和残疾率相关，且对于改善患者远期生活质量、减少治疗成本至关重要。PWI通过综合分析血流动力学参数，反映组织微血管分布和血流灌注情况，对血管的血流动力学进行客观有效的评价，早期检测到缺血性损伤，并鉴别脑卒中亚型及脑缺血损伤的程度[14-15]。但在实际检查中，PWI各参数容易受到患者的生理状态、图像的后处理等影响，导致检查结果发生差异。
本研究发现TCD检查能够迅速评价脑血管狭窄情况，且根据责任血管TIBI分级发现患者脑血流量不同，2级所占比例较高，提示多数AIS患者收缩期血流减低。因脑血流速度与脑血流量相关，TCD具有无创性、实时性、简便、易操作、可以重复检查等优点，能够连续评估脑血流量[16-18]。所以运用TCD进一步评估脑血流动力学[17，19-21]。国外学者DEMCHUK等[18]根据急性缺血性卒中TCD检查的血流动力学特点，提出了TIBI分级，并证实TCD-TIBI分级可用于评估急性缺血性卒中患者的颅内血管狭窄，判断AIS患者血管再通的情况，并可有效评估患者的神经功能缺损程度及静脉溶栓的预后[19，22-25]。
为了进一步比较TCD所测血流量与脑灌注的关系，根据PWI检查结果分为储备组和脑梗死组，与储备组比较，本研究发现脑梗死组收缩期峰值流速，平均流速，舒张期末流速均减低，提示脑梗死组脑血流量减低。大脑通过脑结构储备、脑代谢储备、脑血流储备、脑功能储备调节脑血流[20，26-28]。当脑灌注压在一定的范围内变化时，机体通过小动脉和毛细血管平滑肌的收缩或代偿性扩张，以维持脑血流的相对稳定[29-30]。当脑灌注继续下降时，脑局部血流动力学改变，脑循环储备力失代偿性低灌注造成神经元功能改变，包括已经发生不可逆损伤的细胞，和一些异常生化改变的细胞，如果此时脑血流恢复，可阻挡断异常生化改变细胞向不可逆损伤细胞进展，使细胞恢复正常[31-32]；如脑灌注继续下降，超过脑代谢储备能力，发生不可逆神经元形态学改变，出现脑梗死，而不可逆损伤细胞更常见于脑血流量减少的最严重的中心区域[21]。这与本研究结果一致。
PWI反映组织微血管分布和脑灌注情况，但其为半定量，易受到各方面的影响，TCD测得的脑血流速度与脑血流量具有良好的一致性，脑血流速度减低时，患者脑灌注减低，易出现脑梗死，微循环障碍期患者及TIBI评分2级患者易出现脑梗死，TCD与PWI二者联合更有利于评估AIS患者脑血流动力学，利于临床的个体化诊治。关于TIBI分级与脑灌注的关系，尚需进一步研究。
4 参考文献
[1] MCDERMOTT M，JACOBS T，MORGENSTERN L．Critical care in acute ischemic stroke[J].Handb Clin Neurol，2017，140：153-176.
[2] 焦信忠，刘廷敏，孔秀燕．椎基底动脉缺血性眩晕的经颅多普勒超声诊断价值[J].中国实用神经疾病杂志，2019，22(5)：544-549.
[3] PAN J，LI X，PENG Y．Remote ischemic conditioning for acute ischemic stroke：dawn in the darkness[J].Reviews Neurosci，2016，27(5)，501-10.
[4] TIM M，STEPHEN A，CORLIN J．et al.Incorporation of Transcranial Doppler Into the ED for the Neurocritical Care Patient[J].Am J Emerg Med，2019，37(6)，1144-1152.
[5] ZHANG Z，PU Y，MI D，et al.Cerebral Hemodynamic Evaluation After Cerebral Recanalization Therapy for Acute Ischemic Stroke[J].Front Neurol，2019，3(10)：719.
[6] 王振奎，张亮，冀鹏.640层螺旋CT脑灌注成像与CT血管成像在超早期脑梗死中的应用[J].中国实用神经疾病杂志，2016，19(23)：69-70.
[7] SAGNIER S，SIBON I．The new insights into human brain imaging after stroke[J].J Neurosci Res，2019 Sep 9.doi：10.1002/jnr.24525.
[8] SINGER O C，ROCHEMONT R D M D，FOERCH C，et al.Relation between relative cerebral blood flow，relative cerebral blood volume，and mean transit time in patients with acute ischemic stroke determined by perfusion-weighted MRI[J].J Cereb Blood Flow Metab，2003，23(5)：605-611.
[9] D’ANTONELLO，CONTE M，CAVALLARO M，et al.Transcranial Doppler ultrasonography：From methodology to major clinical applications[J].World J Cardiol，2016，8(7)：383-400.
[10] SPENCE J D．Transcranial Doppler Emboli Identifies Asymptomatic Carotid Patients at High Stroke Risk：Why This Technique Should be Used More Widely[J].Angiology，2017：68(8)，657-660.
[11] STUDNEK J R，BENTLEY M，CRAWFORD J M，et al.An Assessment of Key Health Indicators among Emergency Medical Services Professionals[J].Prehosp Emerg Care，2009，14(1)：14-20.
[12] VILELA P，ROWLEY H A．Brain Ischemia：CT and MRI Techniques in Acute Ischemic Stroke[J].Eur J Radiol，2017，96：162-172.
[13] ARIES M J，ELTING J W，KEYSER J D，et al.Cerebral Autoregulation in Stroke a review of trahscranial[J].Stroke，2010，31(4)：195-198.
[14] BAROW E，THOMALLA G．Acute Treatment of Ischemic Stroke：Current Standards[J].Nervenarzt，2019，90(10)：979-986.
[15] HEIT J J，SUSSMAN E S，WINTERMARK M．Perfusion Computed Tomography in Acute Ischemic Stroke[J].Radiol Clin North Am，2019，57(6)：1109-1116.
[16] BONOW R H，YOUNG C C，BASS D I，et al.Transcranial Doppler ultrasonography in neurological surgery and neurocritical care[J].Neurosurg Focus，2019.47(6)：E2.
[17] OSIAN L，SALINET AM，RONNEY B P，et al.Cerebral Haemodynamics following Acute Ischaemic Stroke：Effects of Stroke Severity and Stroke Subtype[J].Cerebrovascular Diseases Extra，2018：80-89.
[18] DEMCHUK A M，BURGIN W S，CHRISTOU I，et al.Thrombolysis in Brain Ischemia (TIBI) Transcranial Doppler Flow Grades Predict Clinical Severity，Early Recovery，and Mortality in Patients Treated With Intravenous Tissue Plasminogen Activator[J].Stroke，2001，32(1)：89-93.
[19] 兰俊，肖芸丽，王艳莉，等．经颅多普勒超声辅助阿替普酶静脉溶栓治疗急性缺血性脑卒中的疗效分析[J].中国实用神经疾病杂志，2018，21(3)：266-269.
[20] LEIGH R，KNUTSSON L，ZHOU J，et al.Imaging the physiological evolution of the ischemic penumbra in acute ischemic stroke[J].J Cereb Blood Flow Metab，2018，38(9)：1500-1516.
[21] IYER P C，MADHAVAN S．Non-invasive brain stimulation in the modulation of cerebral blood flow after stroke：a systematic review of Transcranial Doppler studies[J].Clin Neurophysiol，2018，129(12)：2544-2551.
[22] GOMEZ J R，HOBBS K S，JOHNSON L L，et al.The Clinical Contribution of Neurovascular Ultrasonography in Acute Ischemic Stroke[J].J Neuroimaging，2020 Aug 28.DOI：10.1111/jon.12771.
[23] PAN L，JIN J，HUANG R，et al.Application of transcranial Doppler in prognosis assessment of nerve function in patients with acute cerebral infarction after intracranial mechanical thrombectomy[J].Zhonghua Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue，2020，32(7)：835-839.DOI：10.3760/cma.j.cn121430-20200410-00281.
[24] BAUD J M，STANCIU D，YEUNG J，et al.Contrast enhanced ultrasound of carotid plaque in acute ischemic stroke (CUSCAS study)[J].Rev Neurol (Paris)，2020：S0035-3787(20)30597-X.DOI：10.1016/j.neurol.2020.03.023.
[25] ZHANG S，CHO J，NGUYEN T D，et al.Initial Experience of Challenge-Free MRI-Based Oxygen Extraction Fraction Mapping of Ischemic Stroke at Various Stages：Comparison With Perfusion and Diffusion Mapping[J].Front Neurosci，2020，14：535441.DOI：10.3389/fnins.2020.535441.
[26] LIU S，TANG R，XIE W，et al.Plaque characteristics and hemodynamics contribute to neurological impairment in patients with ischemic stroke and transient ischemic attack[J].Eur Radiol，2020 Sep 30.DOI：10.1007/s00330-020-07327-1.
[27] D'ESTERRE C D，SAH R G，ASSIS Z，et al.Defining reperfusion post endovascular therapy in ischemic stroke using MR-dynamic contrast enhanced perfusion[J].Br J Radiol，2020：20190890.DOI：10.1259/bjr.20190890.
[28] JIANG L，ZHOU L，ZHANG H，et al.MRI predictors of intracranial hemorrhage in acute ischemic stroke after endovascular thrombectomy therapy[J].Am J Transl Res，2020，12(8)：4532-4541.
[29] LI W，XIAO W M，LUO G P，et al.Asymmetrical cortical vein sign predicts early neurological deterioration in acute ischemic stroke patients with severe intracranial arterial stenosis or occlusion[J].BMC Neurol，2020，20(1)：331.DOI：10.1186/s12883-020-01907-w.
[30] YOSHIE T，YU Y，JIANG H，et al.Perfusion Parameter Thresholds That Discriminate Ischemic Core Vary with Time from Onset in Acute Ischemic Stroke[J].AJNR Am J Neuroradiol，2020，41(10)：1809-1815.DOI：10.3174/ajnr.A6744.
[31] WANG G，SONG T，DONG Q，et al.Automatic ischemic stroke lesion segmentation from computed tomography perfusion images by image synthesis and attention-based deep neural networks[J].Med Image Anal，2020，65：101787.DOI：10.1016/j.media.2020.101787.
[32] SHIN J，KIM Y S，JANG H S，et al.Perfusion recovery on TTP maps after endovascular stroke treatment might predict favorable neurological outcomes[J].Eur Radiol，2020 Jul 16.DOI：10.1007/s00330-020-07066-3.
(收稿2020-07-01)
本文责编：关慧
本文引用信息：李兆妍，张晓曼，王军杰，吕爱红．经颅多普勒与磁共振灌注加权成像评估急性缺血性脑卒中患者脑血流与脑灌注变化[J].中国实用神经疾病杂志，2020，23(22)：1956-1960.DOI：10.12083/SYSJ.2020.20.007
Reference information：LI Zhaoyan，ZHANG Xiaoman，WANG Junjie，LYU Aihong.Transcranial Doppler and MR perfusion weighted imaging were used to evaluate cerebral blood flow and cerebral perfusion in patients with acute ischemic stroke[J].Chinese Journal of Practical Nervous Diseases，2020，23(22)：1956-1960.DOI：10.12083/SYSJ.2020.20.007
