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1、1,脑侧支循环的评估,侧支循环的定义,脑侧支循环是指当大脑的供血动脉严重狭窄或闭塞时，血流通过其他血管（侧支或新形成的血管吻合）到达缺血区，从而使缺血组织得到不同程度的灌注代偿。,Liebeskind DS. Collateral circulation. Stroke. 2003. 34(9): 2279-84.,侧支循环的临床意义,Stroke 42:693-699, 2011. Stroke 42:2235- 2239, 2011. AJNR Am J Neuroradiol 30:165-170, 2009. AJNR Am J Neuroradiol 32:1640-1645, 20
2、11. Stroke 42:3465-3469, 2011. ANN NEUROL 2011;69:963974,脑侧支循环的解剖,一级侧支的评估,一级侧支Willis环,引自N Engl J Med 1994; 330: 1566,Stroke 1999, 30:2671-2678,图9-2 Willis环前循环部分的解剖变异 a-f 为完整, g-j 为不完整a：单一前交通动脉b：多个前交通动脉c：前交通动脉上发出支配胼胝体的中间动脉d：大脑前动脉近端融合e：大脑前动脉近端融合形成共干，远端分出两个分支f：大脑中动脉由颈内动脉发出时分为两干。g：前交通动脉发育不良或缺失h：一侧大脑前动脉A
3、1段发育不良或却如，对侧大脑前动脉远端分为两支A2段。J：前交通动脉发育不良或却如，大脑中动脉双干,Stroke 1999, 30:2671-2678,图9-3 Willis环后循环部分解剖变异 a-c 为完整, 其余为不完整；a：双侧后交通动脉开放；b：如箭头所示：PCA直接起源于ICA，这种类型被称为单侧胚胎型大脑后动脉（FTP），对侧后交通动脉存在；c：双侧FTP，双侧PCA P1段存在；d：单侧后交通开放；e：双侧后交通动脉缺如或发育不良；f：单侧FTP伴P1段发育不良或缺如；g：单侧FTP伴对侧后交通动脉发育不良或缺如；h：单侧FTP伴P1段和后交通动脉缺如发育不良；i：双侧FTP伴
4、双侧P1段缺如发育不良；j, 双侧FTP伴单侧P1段缺如发育不良.,Willis环的评估方法,DSACTAMRATCDTCCD,右侧颈内动脉闭塞，前交通动脉开放,前交通动脉,DSA,后交通动脉,后交通动脉,后交通动脉开放,DSA,CTA,较高的准确性：敏感性和特异性均大于90%描述发育不良的结构时存在一定局限性：敏感性52.6%，特异性98.2%,Acta Radiol 2011; 52: 88993.,病例A 65岁男性，病例B为65岁男女性，两者均为急性LMCA缺血性卒中，严重程度相同（NIHSS评分相同）从左向右图像依次为wllis环的CTA图、溶栓前头CT、溶栓后头CT 如剪头所示：病
5、例B后交通动脉缺如，溶栓后24小时头CT可见较大的梗死灶,CTA所示willis环变异情况：AD为前循环变异，EH为后循环变异正常前循环；(B) 两个前交通动脉； (C) A1 发育不良；(D) A1 缺如；(E) 正常成人型后循环； (F) 过渡型后循环; (G) 胚胎型后循环； (H) 一种新的类型,MRA: 原始图像、MIP图,MRA评估,MRA与DSA比较评估willis环的准确性,Patrux B, et al. Neuroradiology 1994;36:193197Stock KW, et al. AJNR Am J Neuroradiol 1996; 17: 14951499
6、,定量磁共振血管成像技术Quantitative magnetic resonance angiography (QMRA),无创优化血管分析（noninvasive optimal vessel analysis，NOVA）显示基底动脉小脑前下动脉以上血流反向及明显的流速下降(22 mL/min)；双侧椎动脉血流速度下降且反向(LVA, 15 mL/min; RVA, 16 mL/min)；RPCoA血流速度增快 (54 mL/min)，提示向后循环有代偿。,J Neuroimaging. 2009 Jan;19(1):27-30.,Phase-contrast MRA相位对比磁共振血管成像
7、,右侧颈内动脉闭塞，右侧后交通动脉开放（后向前供血）,N Engl J Med 1994; 330:1565-1570,正常情况下AcoA无血流,AcoA开放,TCD评估,AcoA 开放诊断标准如下：1. 同侧ACA 反向，血流方向同MCA，频谱低平圆钝；2. 对侧ACA 血流速度代偿性增高，频谱相对正常；3. 压对侧CCA 后狭窄同侧MCA 和反向ACA 血流速度下降。AcoA 开放前提：AcoA 存在；双侧ACA 完整。如果AcoA 和/或某一侧ACA 发育不良或缺如，一侧或双侧ACA 严重狭窄或闭塞都会影响AcoA 侧支供血。,病例分析：双侧MCA 血流速度正常范围，但右侧（Vs=60c
8、m/s）较左侧（Vs=125cm/s）低，频谱圆钝（右侧PI=0.55，左侧PI=1.11）提示RICA 或RCCA 存在严重狭窄或闭塞，但侧支循环开放良好。经狭窄同侧颞窗（右颞窗）在深度7090mm 范围内检测到一血流方向朝向探头之血流信号。它们分别是：反向RACA（深度70mm），开放的AcoA（深度82mm）和代偿增快的LACA（深度90mm），提示AcoA 开放，LICA 血流经AcoA 供应RMCA。,PcoA 开放诊断标准：1） PCA-P1 段血流速度增快，方向朝向探头，频谱相对正常；2） PCOA 开放，方向朝向探头，血流速度和频谱与PCA-P1 段相似；3） BA 血流速度增
9、快，频谱相对正常；4） 双侧VA 血流速度增快，频谱相对正常。PCOA 开放前提：PCOA 存在；PCA-P1 段正常。如果PcoA 和/或PCA 发育不良或缺如，或同侧PCA 严重狭窄或闭塞都会影响PcoA 侧支供血。,RMCA 血流速度减慢，频谱低平圆钝，提示RICA 或RCCA 严重狭窄或闭塞；RSCA 血流速度正常范围（Vs=75 cm/s），搏动指数正常范围（PI=0.61），但较左侧降低（LSCA 的Vs=125cm/s，PI=0.81），提示RICAex 严重狭窄或闭塞。RPCA-P1 段或PcoA 血流速度增快（Vs=120cm/s），提示PcoA 开放。,AJNR Am J
10、Neuroradiol 24:456462,P1,A1,Right,M1,FIG 2. 经左侧颞窗探测的TCCD willis环声波图FIG 3. 多普勒波谱A：频谱图显示压迫同侧颈动脉后大脑前动脉反向，提示AcoA存在；B：频谱图显示压迫同侧颈动脉后大脑后动脉P1段流速增加至少20%，提示PcoA存在；,TCD评估,评估是否存在前交通动脉TCD的敏感性为95%，特异性为100%。评估通过基底动脉的侧支循环时TCD敏感性为87%，特异性为95%。,Mller M, et al. AJNR Am J Neuroradiol 1995; 16: 195202.,二级、三级侧支的评价,摘自：Stro
11、ke 2003, 34:2279-2284.,二级侧支颅外颅内吻合A：面动脉眼动脉B：上颌动脉眼动脉C：脑膜中动脉眼动脉D：脑膜中动脉硬脑膜小动脉吻合E：枕动脉硬脑膜小动脉吻合（乳突孔）F：枕动脉硬脑膜小动脉吻合（顶孔）,二级侧支2. 颅内动脉吻合（软脑膜动脉）B：ACAMCAC：MCAPCAD：PCA小脑上动脉（顶盖丛）E：小脑动脉远端吻合,二级、三级侧支的评估方法,结构评估：TCD、CTA、MRA、DSA其他：MR FLAIR、MR SWI序列等功能评估：TCD血流储备功能测定、氙增强CT、单光子发射CT、正电子成像术、CT灌注和MR灌注,右侧ICA闭塞，ACAMCA软膜侧支代偿,软膜动脉
12、吻合,DSA,PCAMCA软膜侧支形成,软膜动脉吻合,DSA,右侧MCA闭塞，ACAMCA软膜侧支代偿,DSA,左侧ICA闭塞，ECAICA侧支代偿形成,颅内外动脉吻合,颅内外动脉吻合,DSA,三级侧支代偿,头皮血管与颅内血管新生血管吻合,DSA,基于CT的评估方法,McVerry F, Liebeskind DS, Muir KW. American Journal of Neuroradiology. 2012;33(3):576582.,CTA对二级侧支的评价,CTASI：CTA原始图像CTAMPR：多平面重建CTAMIP：最大密度投影MPCTA：多时项CTA,男性，52岁，RICA闭塞
13、,CTASI,CTA MIP,图A：51岁，男性，初始NIHSS评分12分，发病后6个月随访mRS为1分；（侧支较好）图B：47岁，女性，初始NIHSS评分13分，6个月随访mRS为6分；（侧支较差）,男，56岁，右侧颈内动脉末端闭塞,MPR：多平面重建,多时项CTA,多时项CTA,Smit EJ, et al. Stroke. 2013;44:2194-9,右侧MCA闭塞，较好的临床结局 (mRS=2),多时项CTA,多时项CTA可显著提高侧支循环的评估等级,MRA二级侧支的评价,3D TOF MRA （MRA MIP图）其他：MR FLAIR、MR T2*序列等,3D TOF MRA速度编
14、码在图像采集时允许在三个垂直平面上进行血流敏感成像，由于受到解剖分辨率的限制，只能用于Willis环近端血管的评价。,3D TOF MRA,FLAIR hyperintensities flair像高信号,AJNR Am J Neuroradiol. 2009 Mar;30(3):564-8,MR T2*序列,Neurology. 2005 Aug 23;65(4):652-3.,Transl Stroke Res. 2011 Mar;2(1):112-27,激光散斑成像显示新生血管的形成,侧支的功能评估,CT灌注多时项CTPMR灌注MR ASL(FADS)动态因素分析氙CT发射型计算机断层成
15、像术（Emission Computed Tomography，ECT）单光子发射计算机断层成像术（SPECT）正电子发射断层成像术（PET）TCD血流储备功能测定,CT灌注成像参数,脑血流量（cerebral blood flow，CBF）脑血容量（cerebral blood volume，CBV）代表ROI内的毛细血管和大血管的血管床容积，反应局部血管的扩张情况；另外还可能与侧支循环的代偿程度有关。平均通过时间（mean transit time，MTT）峰值时间（time to peak，TTP）是指从开始注射对比剂到浓度达到峰值的时间，反应血液到达ROI的通路，TTP延长越明显，表明
16、脑血流动力学损伤越严重，显著延长的TTP值代表侧支血管内血流缓慢,CTP脑缺血分期,I期：脑血流动力学发生异常变化期，机体可以通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流相对动态稳定。I1期: 脑灌注区血流速度减慢，但脑局部微血管尚无代偿性扩张。故灌注成像表现为TTP 延长，MTT、rCBF 和rCBV 正常。I2期：脑局部微血管代偿性扩张，rCBV 正常或升高，rCBF 正常或轻度下降，TTP 和MTT 延长。II期：脑循环储备力失代偿，CBF 达电衰竭阈值以下，神经元的功能出现异常，机体通过脑代谢储备力来维持神经元代谢的稳定。II1期：CBF 下降，缺血造成局部星形细胞足板肿胀
17、，压迫局部微血管。灌注成像见TTP、MTT 延长，以及rCBF 下降，rCBV基本正常或轻度下降（循环失代偿）。II2期：星形细胞足板明显肿胀并造成脑局部微血管受压变窄或闭塞。灌注成像见TTP、MTT延长，rCBF 和rCBV 下降,图：梗死前期各期CTP表现,三项CT灌注成像,灌注造影图像,DSA图像 RICA斜轴投影显示血流变化,Ann Neurol 2009; 66: 574590,PWI（磁共振灌注成像）,对侧支循环的评估方法同CTP局限性：BBB完整时，对比剂局限于血管内，较准确；若BBB破坏，导致增强的T1弛豫效应，引起信号升高，低估实际rCBV，存在不足。,A动脉血质子自旋标记灌
18、注成像,Pulsed ASL (PASL) 脉冲式Continuous ASL (CASL) 连续式Pseudo-continuous ASL (PCASL) 假连续式,71岁，女性，既往右肢无力病史，同期MRA提示LMCA闭塞，NIHSS 17分ADC , (B)DSC-TTP,(C)DSC-Tmax 6 sec(D)ASL-CBF,Stroke. 2013;44:3090-3096,Territorial ASL (TASL),Factor analysis of dynamic studies (FADS)动态因素分析,J Clin Neurol 2010;6:41-45,氙CT,定量C
19、BF值（与金标准的核医学放射性微球技术间的相关系数0.92）XeCT的工作原理：在一定时间内脑组织所摄取的气体量为动脉血带入脑的量与随静脉血从组织中流出量之间的差值。患者在进行普通CT时通过面罩吸入氙气和氧气的混合气体，通过计算机进行参数图像的计算，得到脑血流图像，选择感兴趣的层面和区域，可得到该区域的绝对血流量值。优点：高分辨率可重复测量操作简便成本低缺点：易受骨组织伪影的影响，不能较好的显示后循环的局部脑血流量；需要患者很好的配合；部分患者吸入氙气会出现呼吸暂停、头痛、恶心及呕吐、癫痫等副作用。,PET,正电子发射计算机体层,丘脑扫描平面PET CT 选择的ROI、PET、CT示意图,SP
20、ECT,单光子发射计算机体层是把能够衰变释放出纯粹光子的放射性核素或标记的化合物注入或吸入体内，通过显像仪准直器的探头对准所要显像的不为或脏器，检测被检部位或脏器内的光子，再通过光电倍增管将电脉冲放大转化成信号，送计算机连续采集信息，进行图像处理和重构，最后得到需成像脏器冠状位、矢状及横断三个方位的体层图。目前用于脑血流灌注体层显像的标记药物主要为99mTc-HMPAO（六甲基丙二腭）、 99mTc-ECD（双半胱乙酯）,TCD血流储备功能测定,理论基础：血管直径恒定时，流速的变化与通过血管的血流量呈正相关；常用的测量方法：CO2 吸入试验和呼吸抑制试验乙酰唑胺试验血压/体位试验,正常呼吸,深
21、呼吸（低CO2），小动脉痉挛,憋气（高CO2），小动脉扩张,不同呼吸状态下TCD频谱改变,TCD血流储备测定参数,CO2 吸入试验VMR（血管反应性）V高碳酸血症期V正常 VPCO2（PCO2是指呼吸末PCO2 较试验初始变化值，单位可以是KPa或mmHg）正常值：对于5CO2 ，正常值为吸入后稳定血流速度增加大于23或大于2/mmHgPCO2。VMR 耗竭阈值：对于5CO2而言，血流速度稳定后MCA 血流速度升高小于10（也有人用5，特异度可以提高）；在低CO2血症中，当动脉血中PCO2变化等于1时，MCA 血流速度下降少于10，这时说明VMR 耗竭(两面法)。对于8的高浓度CO2吸入，可以
22、直接以血流速度是否升高20为线，低于20则认为VMR 耗竭。,TCD血流储备测定参数,呼吸抑制试验：被测试人屏住呼吸30 秒钟，然后紧接着连续测量4 秒钟的脑血流速度，计算呼吸抑制指数：BHI脑血流平均速度升高值呼吸抑制时间评价指标可以采用BHI=0.69 为正常，否则为异常,TCD血流储备测定参数,乙酰唑胺试验：静脉注射口服1000mg 乙酰唑胺，此后动态观察各项参数的变化幅度和速度30 分钟。一般情况下，在1020 分钟时参数变化达到最高峰。脑血管反应性储备CRC（cerebrovascular reactivity capacity）（V 注射后最大值V 注射前）V 正常文献中乙酰唑胺扩
23、张血管的CRC 从24到64不等，与试验方法相关，多数试验在3050之间，低于25%为异常,TCD血流储备测定参数,血压/体位试验评估参数：脑血管阻力（cerebral resistance，CR）平均动脉压（mmHg）平均血流速度（HZ）脑血管自主调节速率（rate of cerebral autoregulation）CR 变化值血压正常所用的时间（秒） 该参数可以用来衡量脑血管在血压波动时随时间的自动调节的灵敏性回复速率（rate of recovery）CR 变化百分率平均动脉压变化百分率该参数可以用来衡量脑血管在血压波动时随血压变化的自动调节的灵敏性,侧支循环的分级系统,基于DSA美
24、国介入和治疗神经放射学学会/介入放射学学会侧支循环评估系统(American Society of Interventional and Therapeutic Neuroradiology/Society of Interventional Radiology (ASITN/SIR) Collateral Flow Grading System) 基于CTA软脑膜侧支评分，即rLMC (regional leptomeningeal score),ASITN/SIR侧支血流分级,4级：通过逆行灌注血流快速而完全的灌注到整个缺血区域,0级：没有侧支血流到缺血区域,1级：缓慢的侧支血流到缺血周边区域，伴持续的灌注缺陷。,2级：快速的侧支血流到缺血周边区域，伴持续的灌注缺陷，仅有部分到缺血区域。,3级：静脉晚期可见缓慢但是完全的血流到缺血区域。,基于CTA MIP图像的分级系统（rLMC score）,侧支循环的研究展望,建立标准化的定量的评估方法临床意义的评估形成时机及影响因素促进侧支形成的分子生物学标记物侧支形成的机制,Thank You !,
