来自沙特阿拉伯利雅得费萨尔国王专科医院的Nicolas-Jilwan M等学者对急性缺血性卒中的自动灌注CT成像进行全面综述，旨在探讨灌注数据的处理及和卒中病例的选择。
——摘自文章章节
【Ref: Nicolas-Jilwan M, Wintermark M. Stroke. 2021 Nov;52(11):3728-3738. doi: 10.1161/STROKEAHA.121.035049.】
对于急性缺血性脑卒中事件的管理方案已从卒中发生时间逐渐发展细化至患者的个体化生理学特征。脑部CT检查的覆盖和灌注数据自动化处理技术的发展加强了灌注CT成像在急性缺血性脑卒中患者常规评估中的应用。DAWN和DEFUSE 3试验表明，6小时内发生颅内颈动脉或大脑中动脉大血管闭塞，且符合灌注成像选择标准的急性缺血性脑卒中患者将从血管内血栓切除术中显著获益，进而推动了灌注成像在急性缺血性卒中常规评估中的应用。为此，来自沙特阿拉伯利雅得费萨尔国王专科医院的Nicolas-Jilwan M等学者对急性缺血性卒中的自动灌注CT成像进行全面综述，旨在探讨灌注数据的处理及和卒中病例的选择。
灌注CT是一种动态捕获对比剂在大脑中的流入和流出成像技术，采集在对比剂注射后5至7秒开始，并持续75至90秒，图像每隔30到45秒重复一次，然后在剩余的30到45秒中每隔2到3秒重复一次，主要参数包括脑血流容量（cerebral blood volume，CBV）、对比剂平均通过时间（mean transit time，MTT）、最大剩余功能时间（time-to-maximum，Tmax），以及脑血流流量（cerebral blood flow，CBF）。
处理灌注数据的第一个必要条件是寻找到动脉和静脉的位置，得到动脉流入曲线（arterial input function，AIF）和静脉流出曲线（venous output function，VOF）。AIF的动脉应具有大口径，以尽量减少部分体积伪影（颈动脉末端、大脑前动脉和大脑中动脉近端），并且常规使用大脑前动脉和大脑中动脉。而在颅内动脉难以选择时（如严重动脉粥样硬化或血管痉挛），可使用颞浅动脉。硬脑膜静脉窦，如横窦或上矢状窦等，通常被用以评估VOF（图1）。
头部运动在灌注研究中很常见，也是图像分析中的一个误差源。Perfusion软件绘制患者沿3个轴的运动，并提供6个运动参数，包括3个旋转角度：Rx、Ry和Rz；以及3个平面方向：Tx、Ty和Tz（图1）。伪影最常见于Rx和Tz的运动，几乎25%的急性缺血性卒中患者出现中度和重度头部运动，与年龄、性别或NIHSS评分无关。获取头部对称定位的灌注研究也是至关重要的，因为灌注软件使用对侧作为参考来生成时间衰减曲线。当头部倾斜时，每个轴向图像上同时捕获的半球部分与主要供血动脉的距离不同。对比剂团在一侧比另一侧更远的点成像。这可能导致错误的灌注不对称，包括出现单侧假半影。
图1. 一名33岁男性慢性右侧大脑中动脉闭塞患者的CT灌注成像结果。（A）分别沿x（红色）、y（蓝色）和z（绿色）轴旋转和平面运动作为时间函数的结果，提示无显著头部运动伪迹；（B）动脉流入曲线（arterial input function，AIF）位于左侧大脑中动脉（红点），静脉流出曲线（venous output function，VOF）位于窦汇（蓝点）；（C）AIF（红色曲线）、VOF（蓝色曲线）和组织增强曲线（绿色曲线）的共同特征：造影剂到达血管前的基线间隔，当衰减随着造影剂到达而迅速增加时的后续上坡，随后随着造影剂离开血管衰减迅速下降，随后衰减缓慢下降至平台。所有相位都被很好地捕捉，并且曲线具有足够的高度，动脉峰最早，其次是实质峰，最后是静脉峰，因为造影剂首先在动脉中扩散，然后在实质中扩散，最后在静脉中扩散。
反卷积算法因涉及对比剂动脉输送、侧支循环和静脉流出的几种生理变化，故而在灌注图像的计算处理上更具精确性。CBV可视为包含血管的体素的一部分，以ml/100g表示。MTT是对比剂通过给定体积大脑的平均传输时间，单位为秒，通常为5至6秒。对比剂达峰值时间（time to peak，TTP）和Tmax分别表示反卷积前后对比剂注射开始到最大组织增强的时间，单位为秒。由于TTP是在反卷积前计算的，反卷积使实质时间增强曲线相对于AIF正常化，因此TTP易受心功能、近端血管狭窄和团注质量变化的影响。Tmax和MTT在反卷积后计算时更具组织特异性。由于骨产生的部分体积伪影，颅骨基底部TMax的延迟是常见的。CBF是单位时间内单位脑质量内的血液流动量，单位为ml/100g/min。正常灰质的CBF（约70ml/100 g/min）高于正常白质（约20ml/100g/min）。CBF的计算基于中心容积原理，即CBF等于CBV和MTT的比率（CBF=CBV/MTT）。表1总结了最常用的灌注参数及其在梗死核心和半暗带中的变化。
表1. 梗死核心区和半暗带灌注CT参数及其变化
灌注成像在急性缺血性脑卒中事件中主要用于梗死核心和缺血半暗带之间不匹配的评估。梗死核心大小是急性脑卒中实质出血风险和预后的有力预测因子。缺血核心区越大，再灌注治疗后出血的风险越高。CBF或CBV测量用于估计缺血核心，Tmax和MTT用于评估缺血半暗带，常用的阈值是：相对脑血流流量（rCBF）<30%的对侧半球定义为梗死核心，Tmax>6s定义为缺血半暗带。支持再灌注治疗的标准为：缺血半暗带与梗死核心之间的不匹配——缺血半暗带（Tmax>6s的组织）的体积大于等于梗死核心（rCBF<30%的组织）的2倍。
其次，需要了解灌注成像在缺血性脑卒中事件中可呈现动态过程，最终梗死核心取决于多个因素，包括再通的时间和程度、侧支循环的范围和再灌注损伤的严重程度。再灌注后，核心内的CBF增加，可超过软件检测阈值，在这种情况下，通过测量梗死低密度区的长度×宽度×高度×0.5，可以在非增强CT上估计缺血核心区。近端MCA闭塞的患者更可能出现核心/半暗带的不匹配和梗死核心的进展扩大，而对于远端MCA闭塞的患者，入院时测量的核心大小是预测最终梗死体积的重要因素（图2）。
使用rCBF参数确定梗死核心更适用于再灌注时间不确定（未经治疗或静脉溶栓）的患者，当实现早期完全再灌注时，rCBF存在高估了梗死组织大小的风险。在对接受血栓切除术治疗的急性缺血性卒中患者与仅接受阿替普酶治疗的配对对照组进行回顾性比较时，Bivard等学者发现，与接受阿替普酶治疗的对照组相比，血栓切除术患者的24小时梗死核心更小。由于血栓切除术可能比阿替普酶更早、更完全地实现再灌注，应考虑使用较低的rCBF阈值来估计这些患者的梗死核心。因此，对接受血栓切除术的患者，灌注成像rCBF<20%定义为梗死核心，对接受阿替普酶治疗的患者，rCBF<30%定义为梗死核心。
过度灌注是指由于血管重建（自发或治疗）、侧支循环和血脑屏障损伤导致的正常自动调节功能丧失，导致大脑血流过多，超过代谢率和需氧量的状态。这种现象最初在血管造影中被描述，随后在影像学研究中被证实，显示梗死区域CBV和CBF正常或升高。过度灌注综合征通常发生在中风的亚急性期（症状出现后72小时或更长时间）。在晚期急性和亚急性梗死患者中，过度灌注会导致梗死区域充血，从而使CBV和CBF图产生误导。在这种情况下，联合MTT、Tmax以及CT平扫检查至关重要。亚急性期过度灌注与不良预后相关，提示患者恶性脑组织水肿和出血转化的风险增加。
图2. 一例71岁女性心衰和右大脑中动脉（MCA）急性闭塞患者的AIF和VOF结果。（A）AIF和VOF的异常曲线下坡，可能与患者心力衰竭继发的造影剂循环延迟有关；rCBV（B），rCBF（C）和Tmax（D）显示右侧MCA区域存在与大面积急性梗死相匹配的大面积缺损；（E）梗死核心区的rCBF减少不符合软件阈值，本案例强调了验证研究质量和分析所有可用数据的重要性。
CT对脑干缺血的敏感性较低，因为它对小的后颅窝梗死的空间分辨率有限，并且易受颞骨岩部伪影影响。值得注意的是，由于因为后循环交感神经张力较低，而颈内动脉周围有交感神经丛，因此后循环的MTT和Tmax值通常高于前循环，即使在正常受试者中也是如此。
灌注CT成像对腔隙性脑梗死的诊断敏感性较低。皮质下白质腔隙性梗死的敏感性高于基底节和丘脑。Tmax和MTT对腔隙性脑梗死的敏感性高于CBF和CBV。灌注异常区域由于包括半暗带和梗死核心区，因此通常大于MRI DWI最终梗死面积。
在临床诊断的急性缺血性卒中事件中，卒中模拟病占比5%至30%，其治疗不足率占比6%至16%，表2归纳总结了常见卒中模拟病及其灌注CT成像特点。
由于非惊厥性癫痫持续状态或癫痫发作后的神经功能缺损可模拟卒中，鉴别癫痫和急性卒中十分困难。急性脑缺血性卒中患者也可出现癫痫发作。癫痫发作期和发作后的脑灌注变化是动态的，癫痫发作活动导致受影响皮层代谢需求增加，与对侧半球相比，皮层rCBV和rCBF增加，MTT降低，Tmax降低。发作后可表现为低灌注或不太常见的高灌注。在急性缺血性卒中患者中，低灌注涉及皮质和白质，而在癫痫患者中，低灌注仅限于皮质，不涉及血管区域边界。无血管分布、缺乏早期缺血的CT征象以及无大血管闭塞支持非缺血性卒中。
单侧胚胎型大脑后动脉患者可表现出大脑后动脉区域左右灌注不对称，这可能与脑血管疾病相似。血流不对称性与血管不对称程度密切相关；通过后交通动脉的前循环增加，通过时间减少。受影响的参数是TTP，TTP对大血管传输效应更为敏感。由于延迟校正算法消除了不对称性，因此CBV变化较小。在正常患者中，大脑后动脉区域相对于前循环存在轻度双侧Tmax升高。胚胎型大脑后动脉导致单侧无此正常发现。
表2. 卒中模拟病CT灌注成像特点和鉴别要点
在多达1/3的偏头痛患者中，存在短暂局部神经功能障碍相关的先兆症状，包括视觉、感觉、运动或言语障碍，可能模拟急性缺血性卒中。这种现象通常伴随着短暂的局灶性高灌注，随后是来自发作后脑区的长期扩散性低灌注，灌注异常通常延伸到不止一个血管区域，血管成像通常是正常的，血管扩张或远端动脉分支狭窄等病变情况少见。
可逆性后部脑病综合征最常见由高血压引起，但也可继发于(先兆)子痫、神经毒性和免疫抑制药物，以及全身性和自身免疫性疾病。临床表现多样，包括癫痫发作、精神状态改变、头痛和视觉障碍，也模拟急性缺血性卒中，伴有失语、乏力和感觉异常。可逆性后部脑病综合征的病理生理学尚不清楚，但普遍认为是由于脑血管自动调节功能障碍导致血管源性水肿所致。一个假说是诱导血管舒张，增加毛细血管静水压，导致血管源性水肿。另一种假说是小动脉血管收缩，导致CBF降低和缺血。脑灌注成像经常显示脑灌注减少，CBF减少，MTT增加，该结果支持小动脉血管狭窄理论。可逆性后部脑病综合征脑灌注成像也可出现CBV和CBF增加，TTP降低，该结果支持小动脉血管扩张理论。这种综合征是可逆的，并多见于顶枕后半球，可能是由于该区域交感神经支配减少所致。
在对33例蛛网膜下腔出血患者进行灌注CT和DSA的前瞻性研究中，Wintermark等学者发现MTT是诊断血管痉挛最敏感的，CBF图是最特异的。CBV不能区分有或无血管痉挛的患者。这可能是因为血管痉挛患者的脑血管自动调节功能经常保持不变，导致受血管痉挛影响区域的CBV值正常或增加。
颈部或近端颈内动脉的狭窄导致血供区的MTT增加，CBF降低（图3）。由于自动调节，rCBV值是可变的。
图3. 一名37岁女性右颈内动脉夹层患者出现灌注异常，表现为急性左侧无力。（A）CTA）重建显示颈部右侧颈内动脉（箭头所示）在解剖后出现狭窄；（B）灌注成像显示Tmax（B，箭头）增加，rCBF（C，箭头）和rCBV（D，箭头）轻度代偿性增加，Tmax延长仅在2个小区域达到临界低灌注阈值；（E）在右额叶和右顶叶（绿色区域），头部CT上有相应的小分水岭梗死（箭头，F），由于基线rCBF增加，在rCBF图上未检测到，MRI 3天后证实这些小面积分水岭亚急性梗死。
慢性卒中可表现出MTT和TTP升高，及伴有CBF降低和CBV正常或升高。
在脑动静脉畸形患者中，最常见的灌注异常是动脉盗血导致的病灶周围的CBF和CBV降低，MTT可以不同程度地降低或增加。
原发性和转移性脑肿瘤的灌注增加，CBV和CBF升高。在胶质瘤中，血流和血容量与肿瘤血管生成相关，包括微血管密度和微血管细胞增殖。与低级别肿瘤相比，高级别胶质瘤具有更高的CBF和CBV。
灌注CT成像在急性缺血性脑卒中患者常规评估中已越来越多地被应用，相应的技术和影像解读非常重要。不同软件之间标准化造成梗死核心区和缺血半暗带数值的变化。未来软件之间的标准化有利于提高患者筛选效率和改善临床预后。正是由于缺少这种标准化和前瞻性独立性测试，医生在根据灌注体积大小阈值和临界值制定治疗措施时要尤为慎重。
