2012急性脑缺血半暗带的影像学研究进展课件

DateDate 1 1 缺血半暗带(ischemic penumbra)的概念 70年代中期,英国科学家提出缺血后组织丧失电活 动,但能维持电位和跨膜离子电位的脑组织区 缺血半暗带是指能量代谢保存而血供受抑制的区 域 临床干预治疗方面将缺血半暗带定义为“基本上 可逆”的缺血组织 DateDate 2 2 作为急性脑中风治疗目标的有脑梗死 的危险，但仍可挽救的脑组织 DateDate 3 3 一、缺血半暗带的分子及细胞生物学基础 缺血半暗带发生在正常灌注组织和坏死核心之间 l坏死核心由于能量的迅速耗竭导致神经细胞坏死。坏 死的细胞释放细胞毒素如谷氨酸盐、钾离子对周围邻 近细胞产生二次损害 l半暗带内细胞在缺血后存活数天，以凋亡形式，对周 围组织不会出现二次损害 据研究细胞内一定的ATP水平影响细胞的由坏死向 凋亡的转化，对抑制脑细胞坏死范围的扩大起到 关键作用 随着缺血半暗带内部分凋亡细胞被小胶质细胞吞 噬，最终导致由缺血而产生的应激反应终止 DateDate 4 4 研究发现在脑缺血发生后半暗带内存在一种丝氨 酸/苏氨酸激酶对减少梗死的面积及阻止细胞凋亡 起到作用 半暗带内因血流减少导致某些基因的表达和蛋白 质合成的特异性变化有助于神经元存活,如cfos基 因的表达和HSP70的合成 一些蛋白如微管相关蛋白、血影蛋白等的合成被 认为是半暗带发生不可逆损伤的标志 DateDate 5 5 DateDate 6 6 二、缺血半暗带的影像学动物实验模型研究 脑氧代谢率(CMRO2)与氧摄取分数（OEF） 研究发现,猴梗死区 CMRO2125%,CMRO245%,而且两区 之间分界明显 脑血流量（CBF）和OEF是随时间而改变的,不能 用来区分梗死区与半暗带。而CMRO2则比较稳定 ,在整个再灌注期间,可以作为半暗带与梗死区 的鉴别指标 DateDate 7 7 磁共振波谱（MRS）对大白鼠大脑中动脉线栓模型 的连续观察发现活体1HMRS能检测到缺血区代谢物 的变化,有潜在识别缺血中心区和周围区的能力 在缺血中心区1HMRS 除了出现Lac 升高,还出现 NAA 的下降及Cho 、Cr 不同程度减少等 缺血半暗带多只表现Lac 升高,而NAA 下降不明显 DateDate 8 8 三、缺血半暗带的影像学临床研究 缺血半暗带 CBF低于20ml/100g.min 坏死核心区不可逆损伤的组织其CBF更低,可低于6- 10ml/100g.min 血流量减少区(oligaemia)CBF低于正常组织而高于半 暗带的阈值,它没有神经元功能的衰竭,也无梗死的危 险 从形态学上来看,从中心到外周为缺血中心区、包绕缺 血中心区的半暗带及其外侧的血流减少区 DateDate 9 9 CT 灌注技术 l利用CBF 的相对值(缺血侧CBF与健侧CBF 数值的比（CBF)。 Klotz 等将0.20 定为半暗带rCBF 的低限 lCT 灌注技术还可根据脑血流容积(CBV) 区分梗死和半暗带 组织 l脑组织具有一系列复杂的自动调节血流的机制, 当CBF下降 后可以通过扩张小动脉等阻力血管使CBV 维持在相对正常的 范围内 l具有活性的半暗带组织能发挥这种自动调节机制,表现为CBF 下降而CBV正常或轻度增加 l梗死组织已丧失这种自动调节机制, 因此表现为CBF 和CBV 同时下降 DateDate1010 对DWI与PWI不匹配区的再认识 l早期大量文献认为DWI上所见的异常信号区为所 谓的缺血核心区（core），即不可挽救的完全 梗死的脑组织。而PWI上异常信号的容积一般大 于DWI所见的范围，两者的差异即为可挽救组织 l近年的研究对这一概念提出异议 部分超早期病例DWI正常 DWI异常信号的逆转是否表明缺血组织的可恢复性 初次ADC正常区（半暗带内）组织可否挽救 DateDate1111 DateDate1212 DateDate1313 DateDate1414 DateDate1515 DateDate1616 区分半暗带和良性性血流减少区（病人血流未发 生再通） lPWI异常，DWI正常，最终出现梗死，所测得ADC 值范围及PWI阈值代表半代暗带 lPWI异常，DWI正常，最终未发生梗死，所测得 ADC值范围及PWI阈值代表良性血流减少区 DateDate1717 目前研究认为大多数超急性和急性脑梗死 患者,PWI和DWI病灶大小比较有以下六种 情况 lDWI所显示异常区域明显小于PWI上rCBV、rCBF 图像上信号减低区,即DWIPWI，临床上55% 70%的上述患者在发病后数小时内表现为此型 ，多为较大血管及其分支的阻塞。该情况提示 DWI显示的异常减低区可能代表梗死核心和一 小部分半暗带,而PWI所显示的范围可能代表了 梗死核心区和半暗带，积极治疗可能最终减少 梗死的区域，其中部分患者即使发病时间超过 6h,溶栓治疗仍有效果 DateDate1818 DateDate1919 lPWIDWI,见于大面积的梗死灶,且缺乏侧支循 环。提示病灶在发病早期已全属梗死核心，即 发生不可逆性损伤，几乎不存在半暗带，这种 情况可能意味着缺血组织已发展到不能维持能 量的阶段，即使积极治疗，最终梗死区难以缩 小。这种情况不宜溶栓治疗，否则易发生出血 性梗死 DateDate2020 lPWIDWI,可能是由部分或完全的自发性再通所致，最 终病灶不至变大，临床不需溶栓治疗 lDWI正常，PWI显示灌注缺损，提示为一过性脑缺血， 而没有脑梗死 lDWI正常而PWI不能显示异常灌注缺损区，甚至显示灌 注过度区，为一种很少见的情况，其最终梗死区域与 DWI显示相仿，可能在PWI成像时导致脑梗死的病因已 解除，如自发性溶栓等，而病因解除前形成的梗死区 显示为DWI高信号，可以灌注正常或灌注过渡，即反应 性充血所致 l不到10%的患者在出现急性脑缺血症状后早期的PWI和 DWI都正常,这可能与超早期自发性再通(TIA)或梗死病 灶非常小,超过DWI、PWI分辨率有关 DateDate2121 CBF是预测半暗带组织存活的最佳PWI指标 l有研究认为皮质与白质平均CBF为50mL/100g.min, 缺血核心与半暗带CBF分别为20ml/100g.min及 31ml/100g.min。CBF为1020ml/100g.min时缺血 区细胞仍可存活一段时间，如血供未能及时恢复， 局部神经细胞逐渐死亡 DateDate2222 聚类分析组织特性图 lCarano等认为单纯依靠DWI/PWI不匹配容积来判 断组织的存活性缺乏准确性,因而将T2WI、DWI、 PWI图像的多种参数经校准后并运用聚类分析法 (KM、FCM、GLM)综合形成组织特性图,能不依赖 缺血时间来预测组织发生梗死的危险性,其准确 率明显高于单纯的DWI或PWI,对于半暗带的预测 准确率达70.3% DateDate2323 1HMRS 对半暗带的研究 l1HMRS能检测与急性脑梗死有关的乳酸盐(Lac)改变 在超急性期和急性期能检测到Lac和N乙酰天门冬氨 酸（NAA）的改变。 在超急性脑梗死时，1HMRS就能 发现Lac波，这时常规MRI尚未出现异常表现 1HMRS发现Lac波表示脑梗死存在，但不能了解神经元 存活的情况，即并不意味一定是不可恢复性的脑梗死 缺血脑组织Lac出现的水平并不一致，缺血严重的区 域和对缺血较敏感的脑区Lac水平常更高，侧支循环 出现情况不同Lac水平也不同。梗死区中央的Lac峰值 明显高于周边部分，提示周边部分可能是存在缺血但 尚未梗死的可逆组织,即缺血半暗带存在 DateDate2424 l 脑梗死中NAA 的变化 NAA峰改变的出现经常不及Lac出现的早，可 能为神经细胞尚未死亡或NAA变化较慢 ，脑 梗死所致NAA下降，随时间部位不同而各异 Lac水平最高的部位，常是NAA降低最严重的 部位。在全脑或局灶性脑缺血时，NAA均可 下降。梗死区NAA 并非均匀减少,中心区NAA 减少比病灶周边更明显, 提示NAA 在病灶内 可能还有存活的神经元，即所谓“缺血半暗 带” DateDate2525 弥散张量成像（DTI）对半暗带的研究 l在超急性期、急性期脑梗死病灶的中心区与边缘区， DCavg、 FA等值存在明显统计学显著性差异。说明中 心区与边缘弥散受限的程度不同，细胞细微结构的破 坏不同，即缺血的程度明显不同，在边缘区存在半暗 带 l病程发展到亚急性早期、亚急性晚期中心区与边缘区 DCavg、 FA等值无明显差异，提示病灶边缘区缺血性 损伤进一步加重，可能存在的半暗带组织已逐渐发展 为与中心区一样不可逆缺血坏死组织。因此，通过DTI 也有助于确定缺血半暗带及治疗时间窗 DateDate2626 PET对半暗带的研究 lPET通过测量CBV、CBF、CMRO2 、OEF可用于鉴 别可逆和不可逆性损伤缺血组织 l随着血液动力的改变,可以观察到4种异常的PET 表现 CBV增加以维持CBF(自身调节) CBF的减少伴随OEF的升高以维持CMRO2(血流减少) CBF和CMRO2的减少伴随OEF的升高(缺血) 很低水平的CBF和CMRO2(被假定为不可逆的损伤)。 l模式3可代表可逆的损伤组织,即缺血半暗带 DateDate2727 lMarchal等对起病717h内的8个卒中病人进行 PET研究,在1314天复查PET和CT,以确定最终 梗死体积。 结果7个病人具有半暗带性的缺血 组织。其半暗带的范围与临床改善显著相关 l这些研究提示,在卒中24h内,许多病人存在可逆 的缺血半暗带;PET能确认是否存在半暗带 DateDate2828 四、急性脑缺血半暗带个体化差异 根据各种不同因素，病人之间半暗带存在的持续 时间也有很大差异 这些因素包括血栓的部位、侧支循环供血的程度 、低灌注组织内在的对缺血的敏感度程度（如灰 质同白质相比）、 病人本身的特殊因素（体温和全身性代谢障碍如 葡萄糖代谢、酸中毒等） DateDate2929 五、急性脑缺血半暗带对临床治疗 的指导意义 目前认为,某些经选择的病人,联合应用溶栓和神 经保护疗法或神经保护和抗凋亡疗法,证明比单一 疗法更有效,但这些疗法的选择都涉及到治疗时间 窗问题 美国国立卫生研究院的RTPA临床试验将时间窗定 在3h内,在其它溶栓和神经保护的临床试验中,时 间窗定为6h内,这些规定可能是不全面的。事实上 许多未入选的病人仍可能存在缺血半暗带 目前有学者主张将缺血程度较轻者， 溶栓治疗时 间窗延长