新編2019急性腦缺血半暗帶的影像學(xué)研究進(jìn)展

1、2024/1/27,1,急性腦缺血半暗帶的影像學(xué)研究進(jìn)展,2024/1/27,2,缺血半暗帶(ischemic penumbra)的概念,70年代中期,英國科學(xué)家提出缺血后組織喪失電活動,但能維持電位和跨膜離子電位的腦組織區(qū)缺血半暗帶是指能量代謝保存而血供受抑制的區(qū)域臨床干預(yù)治療方面將缺血半暗帶定義為“基本上可逆”的缺血組織,2024/1/27,3,,作為急性腦中風(fēng)治療目標(biāo)的有腦梗死的危險，但仍可挽救的腦組織,2024/1/27,4

2、,一、缺血半暗帶的分子及細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ),缺血半暗帶發(fā)生在正常灌注組織和壞死核心之間壞死核心由于能量的迅速耗竭導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞壞死。壞死的細(xì)胞釋放細(xì)胞毒素如谷氨酸鹽、鉀離子對周圍鄰近細(xì)胞產(chǎn)生二次損害半暗帶內(nèi)細(xì)胞在缺血后存活數(shù)天，以凋亡形式，對周圍組織不會出現(xiàn)二次損害據(jù)研究細(xì)胞內(nèi)一定的ATP水平影響細(xì)胞的由壞死向凋亡的轉(zhuǎn)化，對抑制腦細(xì)胞壞死范圍的擴(kuò)大起到關(guān)鍵作用隨著缺血半暗帶內(nèi)部分凋亡細(xì)胞被小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬，最終導(dǎo)致由缺血而產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)

3、終止,2024/1/27,5,,研究發(fā)現(xiàn)在腦缺血發(fā)生后半暗帶內(nèi)存在一種絲氨酸/蘇氨酸激酶對減少梗死的面積及阻止細(xì)胞凋亡起到作用 半暗帶內(nèi)因血流減少導(dǎo)致某些基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)合成的特異性變化有助于神經(jīng)元存活,如cfos基因的表達(dá)和HSP70的合成一些蛋白如微管相關(guān)蛋白、血影蛋白等的合成被認(rèn)為是半暗帶發(fā)生不可逆損傷的標(biāo)志,2024/1/27,6,2024/1/27,7,二、缺血半暗帶的影像學(xué)動物實驗?zāi)Ｐ脱芯?腦氧代謝率(CMRO2)與氧

4、攝取分?jǐn)?shù)（OEF） 研究發(fā)現(xiàn),猴梗死區(qū) CMRO2125%,CMRO2≥45%,而且兩區(qū)之間分界明顯腦血流量（CBF）和OEF是隨時間而改變的,不能用來區(qū)分梗死區(qū)與半暗帶。而CMRO2則比較穩(wěn)定,在整個再灌注期間,可以作為半暗帶與梗死區(qū)的鑒別指標(biāo),2024/1/27,8,,磁共振波譜（MRS）對大白鼠大腦中動脈線栓模型的連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)活體1HMRS能檢測到缺血區(qū)代謝物的變化,有潛在識別缺血中心區(qū)和周圍區(qū)的能力在缺血中心區(qū)1HMRS

5、 除了出現(xiàn)Lac 升高,還出現(xiàn)NAA 的下降及Cho 、Cr 不同程度減少等缺血半暗帶多只表現(xiàn)Lac 升高,而NAA 下降不明顯,2024/1/27,9,三、缺血半暗帶的影像學(xué)臨床研究,缺血半暗帶 CBF低于20ml/100g.min 壞死核心區(qū)不可逆損傷的組織其CBF更低,可低于6-10ml/100g.min血流量減少區(qū)(oligaemia)CBF低于正常組織而高于半暗帶的閾值,它沒有神經(jīng)元功能的衰竭,也無梗死的危險 從形態(tài)學(xué)

6、上來看,從中心到外周為缺血中心區(qū)、包繞缺血中心區(qū)的半暗帶及其外側(cè)的血流減少區(qū),2024/1/27,10,CT 灌注技術(shù) 利用CBF 的相對值(缺血側(cè)CBF與健側(cè)CBF 數(shù)值的比（CBF)。 Klotz 等將0.20 定為半暗帶rCBF 的低限CT 灌注技術(shù)還可根據(jù)腦血流容積(CBV) 區(qū)分梗死和半暗帶組織腦組織具有一系列復(fù)雜的自動調(diào)節(jié)血流的機(jī)制, 當(dāng)CBF下降后可以通過擴(kuò)張小動脈等阻力血管使CBV 維持在相對正常的范圍內(nèi)具有活

7、性的半暗帶組織能發(fā)揮這種自動調(diào)節(jié)機(jī)制,表現(xiàn)為CBF下降而CBV正?；蜉p度增加梗死組織已喪失這種自動調(diào)節(jié)機(jī)制, 因此表現(xiàn)為CBF 和CBV 同時下降,2024/1/27,11,對DWI與PWI不匹配區(qū)的再認(rèn)識早期大量文獻(xiàn)認(rèn)為DWI上所見的異常信號區(qū)為所謂的缺血核心區(qū)（core），即不可挽救的完全梗死的腦組織。而PWI上異常信號的容積一般大于DWI所見的范圍，兩者的差異即為可挽救組織近年的研究對這一概念提出異議 部分超早期病例DWI

8、正常DWI異常信號的逆轉(zhuǎn)是否表明缺血組織的可恢復(fù)性初次ADC正常區(qū)（半暗帶內(nèi)）組織可否挽救,,2024/1/27,12,2024/1/27,13,2024/1/27,14,2024/1/27,15,2024/1/27,16,2024/1/27,17,,區(qū)分半暗帶和良性性血流減少區(qū)（病人血流未發(fā)生再通）PWI異常，DWI正常，最終出現(xiàn)梗死，所測得ADC值范圍及PWI閾值代表半代暗帶PWI異常，DWI正常，最終未發(fā)生梗死，所測得AD

9、C值范圍及PWI閾值代表良性血流減少區(qū),2024/1/27,18,目前研究認(rèn)為大多數(shù)超急性和急性腦梗死患者,PWI和DWI病灶大小比較有以下六種情況DWI所顯示異常區(qū)域明顯小于PWI上rCBV、rCBF圖像上信號減低區(qū),即DWI<PWI，臨床上55%～70%的上述患者在發(fā)病后數(shù)小時內(nèi)表現(xiàn)為此型，多為較大血管及其分支的阻塞。該情況提示DWI顯示的異常減低區(qū)可能代表梗死核心和一小部分半暗帶,而PWI所顯示的范圍可能代表了梗死核心區(qū)和

10、半暗帶，積極治療可能最終減少梗死的區(qū)域，其中部分患者即使發(fā)病時間超過6h,溶栓治療仍有效果,2024/1/27,19,2024/1/27,20,,PWI≈DWI,見于大面積的梗死灶,且缺乏側(cè)支循環(huán)。提示病灶在發(fā)病早期已全屬梗死核心，即發(fā)生不可逆性損傷，幾乎不存在半暗帶，這種情況可能意味著缺血組織已發(fā)展到不能維持能量的階段，即使積極治療，最終梗死區(qū)難以縮小。這種情況不宜溶栓治療，否則易發(fā)生出血性梗死,2024/1/27,21,PWI<

11、;DWI,可能是由部分或完全的自發(fā)性再通所致，最終病灶不至變大，臨床不需溶栓治療DWI正常，PWI顯示灌注缺損，提示為一過性腦缺血，而沒有腦梗死DWI正常而PWI不能顯示異常灌注缺損區(qū)，甚至顯示灌注過度區(qū)，為一種很少見的情況，其最終梗死區(qū)域與DWI顯示相仿，可能在PWI成像時導(dǎo)致腦梗死的病因已解除，如自發(fā)性溶栓等，而病因解除前形成的梗死區(qū)顯示為DWI高信號，可以灌注正?；蚬嘧⑦^渡，即反應(yīng)性充血所致不到10%的患者在出現(xiàn)急性腦缺血癥

12、狀后早期的PWI和DWI都正常,這可能與超早期自發(fā)性再通(TIA)或梗死病灶非常小,超過DWI、PWI分辨率有關(guān),2024/1/27,22,CBF是預(yù)測半暗帶組織存活的最佳PWI指標(biāo)有研究認(rèn)為皮質(zhì)與白質(zhì)平均CBF為50mL/100g.min,缺血核心與半暗帶CBF分別為20ml/100g.min及31ml/100g.min。CBF為10～20ml/100g.min時缺血區(qū)細(xì)胞仍可存活一段時間，如血供未能及時恢復(fù)，局部神經(jīng)細(xì)胞逐漸死亡

13、,2024/1/27,23,,聚類分析組織特性圖Carano等認(rèn)為單純依靠DWI/PWI不匹配容積來判斷組織的存活性缺乏準(zhǔn)確性,因而將T2WI、DWI、PWI圖像的多種參數(shù)經(jīng)校準(zhǔn)后并運(yùn)用聚類分析法(KM、FCM、GLM)綜合形成組織特性圖,能不依賴缺血時間來預(yù)測組織發(fā)生梗死的危險性,其準(zhǔn)確率明顯高于單純的DWI或PWI,對于半暗帶的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)70.3%,2024/1/27,24,,1HMRS 對半暗帶的研究1HMRS能檢測與急性腦

14、梗死有關(guān)的乳酸鹽(Lac)改變在超急性期和急性期能檢測到Lac和N－乙酰天門冬氨酸（NAA）的改變。 在超急性腦梗死時，1HMRS就能發(fā)現(xiàn)Lac波，這時常規(guī)MRI尚未出現(xiàn)異常表現(xiàn) 1HMRS發(fā)現(xiàn)Lac波表示腦梗死存在，但不能了解神經(jīng)元存活的情況，即并不意味一定是不可恢復(fù)性的腦梗死缺血腦組織Lac出現(xiàn)的水平并不一致，缺血嚴(yán)重的區(qū)域和對缺血較敏感的腦區(qū)Lac水平常更高，側(cè)支循環(huán)出現(xiàn)情況不同Lac水平也不同。梗死區(qū)中央的Lac峰值明顯高

15、于周邊部分，提示周邊部分可能是存在缺血但尚未梗死的可逆組織,即缺血半暗帶存在,2024/1/27,25,腦梗死中NAA 的變化NAA峰改變的出現(xiàn)經(jīng)常不及Lac出現(xiàn)的早，可能為神經(jīng)細(xì)胞尚未死亡或NAA變化較慢 ，腦梗死所致NAA下降，隨時間部位不同而各異Lac水平最高的部位，常是NAA降低最嚴(yán)重的部位。在全腦或局灶性腦缺血時，NAA均可下降。梗死區(qū)NAA 并非均勻減少,中心區(qū)NAA 減少比病灶周邊更明顯, 提示NAA 在病灶內(nèi)可能還有

16、存活的神經(jīng)元，即所謂“缺血半暗帶”,2024/1/27,26,,彌散張量成像（DTI）對半暗帶的研究在超急性期、急性期腦梗死病灶的中心區(qū)與邊緣區(qū)，DCavg、 FA等值存在明顯統(tǒng)計學(xué)顯著性差異。說明中心區(qū)與邊緣彌散受限的程度不同，細(xì)胞細(xì)微結(jié)構(gòu)的破壞不同，即缺血的程度明顯不同，在邊緣區(qū)存在半暗帶病程發(fā)展到亞急性早期、亞急性晚期中心區(qū)與邊緣區(qū)DCavg、 FA等值無明顯差異，提示病灶邊緣區(qū)缺血性損傷進(jìn)一步加重，可能存在的半暗帶組織已逐漸

17、發(fā)展為與中心區(qū)一樣不可逆缺血壞死組織。因此，通過DTI也有助于確定缺血半暗帶及治療時間窗,2024/1/27,27,,PET對半暗帶的研究PET通過測量CBV、CBF、CMRO2 、OEF可用于鑒別可逆和不可逆性損傷缺血組織隨著血液動力的改變,可以觀察到4種異常的PET表現(xiàn)CBV增加以維持CBF(自身調(diào)節(jié))CBF的減少伴隨OEF的升高以維持CMRO2(血流減少)CBF和CMRO2的減少伴隨OEF的升高(缺血)很低水平的CBF

18、和CMRO2(被假定為不可逆的損傷)。模式3可代表可逆的損傷組織,即缺血半暗帶,2024/1/27,28,,Marchal等對起病7～17h內(nèi)的8個卒中病人進(jìn)行PET研究,在13～14天復(fù)查PET和CT,以確定最終梗死體積。 結(jié)果7個病人具有半暗帶性的缺血組織。其半暗帶的范圍與臨床改善顯著相關(guān)這些研究提示,在卒中24h內(nèi),許多病人存在可逆的缺血半暗帶;PET能確認(rèn)是否存在半暗帶,2024/1/27,29,四、急性腦缺血半暗帶個體化差

19、異,根據(jù)各種不同因素，病人之間半暗帶存在的持續(xù)時間也有很大差異這些因素包括血栓的部位、側(cè)支循環(huán)供血的程度、低灌注組織內(nèi)在的對缺血的敏感度程度（如灰質(zhì)同白質(zhì)相比）、病人本身的特殊因素（體溫和全身性代謝障礙如葡萄糖代謝、酸中毒等）,2024/1/27,30,五、急性腦缺血半暗帶對臨床治療的指導(dǎo)意義,目前認(rèn)為,某些經(jīng)選擇的病人,聯(lián)合應(yīng)用溶栓和神經(jīng)保護(hù)療法或神經(jīng)保護(hù)和抗凋亡療法,證明比單一療法更有效,但這些療法的選擇都涉及到治療時間窗問題

20、美國國立衛(wèi)生研究院的RTPA臨床試驗將時間窗定在3h內(nèi),在其它溶栓和神經(jīng)保護(hù)的臨床試驗中,時間窗定為6h內(nèi),這些規(guī)定可能是不全面的。事實上許多未入選的病人仍可能存在缺血半暗帶目前有學(xué)者主張將缺血程度較輕者， 溶栓治療時間窗延長為起病至24小時，以致72小時,2024/1/27,31,總結(jié),各種影像學(xué)檢查方法均有其優(yōu)點及局限性半暗帶的具體數(shù)值缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)影像學(xué)檢查和臨床應(yīng)用存在一定距離,2024/1/27,32,隨著成像技術(shù)的不斷進(jìn)