脑卒中影像学评估
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第一章 脑梗死

一、概述
人脑组织的重量是体重的2%~3%,而供给脑组织的血液量却是左心排出量的15%~20%。脑组织的葡萄糖消耗量占全身的17%,脑组织几乎没有供能物质储备,全部依赖脑动脉系统供应的新鲜血液维持生存和生理功能。脑组织的局部血流量正常为50~55ml/(100g·min),全脑血流量每分钟约750ml,脑的血液循环时间为4~8秒,平均6秒。因此,脑细胞对缺血和缺氧耐受性很低,若血流停止10~30秒,神经细胞即受损伤,停流30分钟,大脑发生广泛破坏且不可逆性改变。脑表面的小动脉之间有许多吻合支,脑实质内也有毛细血管相吻合,但通常不足以代偿血管损伤或阻塞后引起的缺血,从而,对急性脑缺血性血管病应早期诊断,争取临床治疗时间。
(一)脑缺血的神经病理改变
传统观念认为脑组织对缺血的反应神经元最敏感,而少突胶质细胞最不敏感。近年来研究发现脑星形胶质细胞对缺血的反应早于神经元,其足板肿胀造成毛细血管受压,从而减少脑灌注血容量。星形胶质细胞的这种变化越来越多的被研究者重视。脑缺血后可造成脑组织形态学变化,脑死亡者,死后脑组织自体溶解,一般发生在12~24小时后。由于局部动脉粥样硬化或栓塞造成病变范围内各种细胞受损,不可恢复性脑梗死,可发生在3~4小时内。广泛性或部分性神经元坏死,支持细胞完整,最敏感区域为海马区、小脑浦肯野纤维、新纹状体区神经元及大脑皮层3、4、6层锥体细胞。
(二)脑缺血的神经生理变化
脑组织缺血、缺氧后,首先出现脑电功能障碍,即电衰竭。随着进一步出现代谢变化甚至细胞膜结构改变,即膜衰竭。此时在分子水平出现时间依赖性缺血瀑布,其特点为自由基产生、兴奋性氨基酸释放,在血小板活性因子、乳酸中毒、脑水肿作用下使神经元代谢紊乱,细胞内离子泵失效,致使钙离子、钠离子流入导致细胞膜去极化、细胞内pH值下降,能量代谢物三磷酸、腺苷酸、磷酸肌酸和酶代谢产物葡萄糖、糖原匮乏,线粒体呼吸停止,甘油二酯、自由脂肪酸累积导致前列腺素、白细胞介素和有自由基的中间物形成。从而发生神经元死亡,即脑梗死。
(三)脑缺血的病因
脑动脉粥样硬化性斑块形成伴栓子脱落是脑缺血的最常见病因,约占脑梗死的90%。由于动脉粥样硬化斑块使动脉管腔狭窄,进而血流缓慢,血细胞易于停留或附着于动脉粥样硬化斑块上,长期作用可导致动脉高度狭窄或闭塞。另外,动脉粥样硬化性斑块及血栓脱落阻塞相应脑动脉,导致脑梗死。高血压、高血脂、糖尿病、低血压、高凝状态,吸烟者均为动脉粥样硬化及血栓形成的高致病因素。其次病因为脑血管动脉炎,如系统性红斑狼疮、结节性动脉炎、巨细胞性动脉炎、肉芽肿性动脉炎、梅毒性动脉炎等。烟雾病、动脉纤维肌层发育不良、风湿性心脏病血栓脱落、心内膜炎、心房黏液瘤、心肌梗死、心律失常等可能为心源性原因。另外,血液病,如血小板增多症、红细胞增多症或严重贫血、镰状细胞贫血症等可能为脑缺血因素。还有血流动力学异常,颈椎病、直立性低血压、口服避孕药等也可能为病因之一。
关于烟雾病(moyamoya disease)原因性导致脑梗死,在儿童及青少年患者,烟雾病以脑缺血梗死为主要表现,是由于脑底动脉环发育不良,血管腔狭窄、闭塞,侧支循环建立差,脑大血管闭塞后周围毛细血管网形成不够丰富,因此造成脑缺血出现机会明显多于出血。
(四)脑缺血的临床表现
1.脑缺血疾病的临床分类
(1)亚临床型的缺血及损害。
(2)一过性脑缺血(TIA),能够在24小时内完全恢复的神经系统缺血性表现。
(3)进展性脑缺血。
(4)脑梗死。
2.脑缺血临床表现综合征
(1)脉络膜前动脉分布区脑梗死:
对侧偏瘫、对侧半身感觉丧失、对侧偏盲称做三偏症,同时由于基底节、海马、丘脑和中脑受累程度不同可引起相应临床症状。
(2)大脑前动脉分布区脑梗死:
精神状态紊乱,情绪不稳定,病变在优势半球则可造成运动性失语,对侧下肢瘫痪。
(3)大脑中动脉分布区脑梗死:
可根据梗死部位、受累分支多少、侧支循环代偿程度以及病变是否在优势半球而不同。完全大脑中动脉梗死,可引起对侧偏瘫、偏身感觉丧失和偏盲,在优势半球可引起完全性失语,重者可致昏迷或死亡。前中央动脉Broca区梗死,可引起对侧下面部和舌肌肌力减弱,优势半球可伴有运动性失语。中央沟动脉分布区梗死,不同程度对侧偏瘫。顶前动脉梗死,造成对侧本体感觉丧失,上肢肌力减弱。顶后动脉或角回动脉梗死,出现对侧偏盲,皮层型感觉异常。眶额动脉梗死,出现表达性失语。颞后动脉梗死,对侧偏盲并在优势半球造成失语。
(4)大脑后动脉分布区脑梗死:
由于皮质脊髓束受累导致运动性力弱,丘脑后穿支梗死可造成丘脑疼痛综合征,对侧偏瘫、同向性偏盲。距动脉梗死造成对侧同向性偏盲,并有黄斑回避。
(5)椎动脉分布区脑梗死:
可引起眩晕、呕吐、粗大眼震、共济失调,对侧痛温觉消失和同侧Horner综合征。
(6)基底动脉分布区脑梗死:
完全阻塞时可造成死亡,或四肢瘫痪、一侧半身瘫痪而对侧部分麻痹。部分阻塞时造成吞咽困难、构音障碍和感觉障碍,眩晕、呕吐,脑桥分支血栓可造成四肢瘫痪、不能说话、但意识清楚、仅存眼球垂直运动的闭锁综合征。
(7)小脑半球脑梗死:
小脑半球的主要功能为维持肌张力、全身平衡状态、协调运动。因此当小脑半球出现脑梗死时,临床上可出现眩晕、呕吐及眼球阵颤,同侧共济失调,表现为病变同侧平衡障碍,及肌肉张力的变化。但由于小脑半球脑血管侧枝循环丰富,小脑半球脑梗死临床症状一般均可恢复,若治疗及时,则治疗效果好。
(8)腔隙性脑梗死:
病灶的部位与临床表现密切相关。可出现纯运动性偏瘫,病灶位于内囊后肢、脑桥、中脑大脑脚。纯感觉性异常,病灶位于丘脑后外侧核。感觉伴运动异常多发生于丘脑后外侧核与内囊后肢邻近处。一些症状用单一梗死灶解释困难,表现为多发腔隙性脑梗死综合征。但是当腔隙性梗死灶不累及功能区时,可无临床症状出现,为无症状性腔隙性梗死灶。
(五)缺血性脑卒中的特殊影像检查方法
1.CTA(CT Angiography) 该检查较MRA真实,更接近DSA检查(图1-1)。CTA对于诊断颅内大血管闭塞及狭窄的准确率及敏感性均较高,据文献报道与DSA的符合率达到99%,随着血管分支渐细观察效果显示不理想。CTA观察血管状况为进一步临床治疗提供非常有意义的帮助,可根据血管狭窄部位指导血管内检查及治疗。同时,若CTA显示为阴性,则可避免进一步创伤性常规血管造影检查。CTA检查与CT灌注(CT perfusion)结合可更准确估计脑组织潜在缺血情况,从而为脑梗死前治疗提供帮助。
图1-1 CTA图像:A为MIP血管像,B为VR重建图像
2.CTP(CT perfusion) 由Axel于1980年首先应用。随着扫描速度的加快,数据后处理的蓬勃发展,临床应用越来越广泛。常规的CTP参数图包括CBF、CBV、MTT和TTP4种图像,分别提供脑血流量、脑血容量、平均通过时间和最大峰值时间的定量信息(图1-2)。
图1-2 A:CBF参数图 B:CBV参数图 C:MTT参数图 D:TTP参数图
3.快速自旋回波(FSE,fast spin echo) T2加权像是检查急性脑梗死的最常见应用脉冲序列。该成像对超急性期6小时内的病灶检出率低,对亚急性期和稳定期脑梗死显示范围准确,呈长T1和长T2异常信号表现(图1-3)。大范围梗死可见沿血管分部区呈楔形改变。亚急性期及稳定期病灶增强扫描可出现脑回状强化。由于急性脑出血和急性脑缺血的临床表现有时很相似,而两者的治疗方法则是完全不同。因此,排除脑内出血在急性脑缺血的影像学检查中至关重要。常规的SE脉冲序列对超急性脑内血肿缺乏敏感性。由于对急性脑出血可能造成假阴性结果,在评价急性卒中时,常规MR并不是首选的影像检查。T2*和SWI序列可用于鉴别急性出血灶。
图1-3 亚急性期脑梗死:A、B.为T1WI、T2WI显示左侧额颞顶大脑中动脉分布区不规则矩形异常稍长T1、稍长T2信号影,边界不清楚,内部信号不均匀;C.为FLAIR相显示病灶更清楚,呈高信号强度改变;D.为MRA图,显示左侧大脑中动脉水平段中段明显狭窄变细。注意,该T2WI图像是FSE的T2WI,脂肪表现为高信号强度
4.液体衰减反转恢复成像(FLAIR,fluid attenuated inversion recovery) 此脉冲序列可抑制自由水信号,对急性期脑梗死的早期观察较T2WI显示清楚。由于脑脊液信号在FLAIR像上可被完全抑制呈低信号影,因此,皮层及脑室旁缺血灶对比显示清楚(图1-4),同时可观察到早期脑梗死脑动脉异常信号影。对于脑实质内新出现病灶观察清楚,陈旧性病灶在FLAIR像上表现为低信号影。血管周围间隙同样表现为低信号影,对明确病变的诊断有明确的价值。对于常规T2WI因脑脊液干扰诊断困难的病灶,需行FLAIR检查,避免漏诊。另外,蛛网膜下腔出血,在FLAIR像上可较清楚地观察到脑沟内出血灶。
图1-4 Flair图像,显示右枕异常高信号影,边界清晰,提示脑梗死
5.磁共振弥散加权成像(DWI) DWI是进行水分子弥散测量的唯一方法,可反映细胞内外水分子转移与跨膜运动,并可通过施加b值计算出弥散系数ADC图显示弥散差异。可发现脑梗死6小时内病灶,明显早于常规FSE序列。DWI通常应用平面回波成像EPI(echo planaer image)序列,成像速度快,适合急症不配合患者(图1-5)。此扫描序列对急性脑梗死病灶检查敏感,显示清楚,但同样会存在更多假阳性病灶的检出,因此不可单独应用此序列做出急性脑梗死诊断,避免误诊。DWI发现病灶体积随时间变化,与病灶周围水肿增加及梗死灶范围本身增加都有关系。
图1-5 右侧大脑中动脉分布区脑梗死:A,B.分别为T1WI和T2WI图像,病变区呈长T1和长T2信号强度,边缘略显模糊。D,C分别为DWI图像和ADC参数图,提示病变区水分子弥散受限
6.脑血流灌注加权成像(PWI,perfusion weighted image)又称为动态磁敏感增强扫描,通过静脉内团注磁共振对比剂GD-DTPA,使用MR快速成像技术对对比剂首次通过脑组织进行实时成像,可以显示出脑灌注的情况(图1-6)。
图1-6 左侧大脑中动脉分布区脑梗死:MR灌注成像显示CBF下降(A),CBV下降(B),以及MTT和TTP(C,D)延长
7.氢质子磁共振波谱成像(MRS)在脑缺血发作后数小时之内,NAA水平缓慢下降,当脑组织发生完全梗死时,NAA可显著下降或完全消失。在急性脑缺血发作数小时内,缺血组织如果出现乳酸含量增高,常规MR扫描没有明显的信号改变(图1-7)。NAA正常或轻微下降,那么这些缺血组织可能是有梗死风险的组织,即脑缺血半暗带。在将来,明确这样的缺血范围可能会成为启动溶栓治疗的标准之一。NAA下降和乳酸增加的程度与脑血流相关,以代谢为基础评价脑卒中的进展,较单纯依靠发病时间和脑血流,更能准确判断缺血状态。
图1-7 为MRS图缺血灶:A.显示对应正常侧MRS;B.显示病灶侧,NAA下降,Lac出现且倒置显示