1. 引言
急性缺血性脑卒中(Acute Ischemic Stroke, AIS)具有高发病率、高致残率和高死亡率等特点，严重影响着患者的生活质量[1]。AIS的早期血管通路的重建与否决定脑组织的灌注程度及脑细胞存活与否的结局[2] [3]。而血管通路重建的关键包括了病变血管的再通和侧支循环的开放，两者均能达到病变组织再灌注的目的。病变血管再通的主要策略为血管直接再通技术；除此之外，满足脑组织再灌注的另一重要途径就是侧支循环建立。在众多的影像设备及技术的组合中，CT灌注成像(CT perfusion, CTP)和CT血管成像(CT Angiography, CTA)被推荐作为评估缺血低灌注区及侧枝充盈情况的标准影像技术方法，预测患者的治疗效果，并指导再灌注治疗[4] [5]。CTA包括单时相CTA (Singlephase CTA, sCTA)、动态CTA (Dynamic CTA, dCTA)和常规多时相CTA (Multiphase CT Angiography, mCTA) [6]。
随着科技发展，ColorViz mCTA是最近应用于临床的一种新型的mCTA显示形式，不用重新扫描，只是将常规mCTA系列的多时相的血管信息合并在一幅单一的时变彩图中，可提供AIS侧支循环的时变血流信息，有利于mCTA的解释，特别是对缺乏经验的判读者。
本项目拟以2021年9月至2024年5月来乌鲁木齐市友谊医院急诊科就诊的前循环AIS患者为研究对象。采用一站式NCCT + CTP的多模态CT扫描，对CTP各参数图进行分析、测量；并在CTP原始数据中提取常规mCTA数据，根据6分量表评分；将常规mCTA用Fast-Stroke软件进行后处理得到ColorViz mCTA图像，根据3分量表进行评分，探讨ColorViz mCTA技术在前循环AIS患者预测预后评估中的应用价值，评估其诊断效能是否相当于或优于常规mCTA、CTP，继而判断对于前循环AIS患者是否可采用NCCT + Mcta + 后处理ColorViz mCTA的扫描组合方式进行扫描，达到减少扫描和诊断时间、辐射剂量的同时，对配合度差的患者也能精准评估的目的，从而更好的指导临床治疗。
2. 方法
2.1. 病例选择
进行前瞻性随机对照临床试验，病例来源于乌鲁木齐市友谊医院急诊科就诊的前循环AIS患者。
2.1.1. 纳入标准
(1) 以神经功能缺损收治入院，发病至入院时间 < 24 h；(2) 年龄为18~80岁；(3) 入院后完成全脑容积CTP，图像质量无严重缺陷；(4) 根据重建CTA进行判读，证实为前循环血管闭塞；(5) 治疗后24~72 h内有完整的影像学随访，包括NCCT或MRI；(6) 愿意签署同意书，参加本研究的患者。
2.1.2. 排除标准
(1) 入院NCCT 提示颅内出血；(2) 患者既往发生中到大面积脑梗死，基线mRS ≥ 2分；(3) 患者存在严重的心、肝肾功能不全等终末期疾病；(4) 入院后因肾功能不全、造影剂过敏等原因无法行CTP检查；(5) 图像质量不佳或缺乏完整的影像学随访；(6) 资料收集不全，影响治疗效果或安全性判断的患者；(7) 中途要求退出试验的患者；(8) 试验期间，病情持续加重或出现严重并发症者。
2.2. 检查方法
采用16 cm宽体CT (Revolution CT, GE, USA)进行扫描，患者采用仰卧位头先进，头部使用束缚带固定。
(1) NCCT检查(包括基线NCCT及复查NCCT检查)：
先进行头颅CT常规平扫，排除出血性脑卒中。扫描参数：采用轴扫描模式，管电压120 kV，管电流100 mA，转速1.0 s，层厚5 mm，层间隔5 mm，采用标准重建模式，迭代重建ASiR-V 30%。
(2) CTP检查：
扫描参数：扫描模式轴扫，管电压80 kV，管电流120 mA，转速1.0 s，探测器覆盖范围160 mm，扫面范围从颅底至颅顶，重建模式为标准重建，重建矩阵512 × 512，延迟5 s开始扫描，扫描间隔2.5 s，重复扫描20组，总扫描时间53.5 s，迭代重建ASiR-V 100%。
对比剂注射方案：采用美国Medrad公司的双筒高压注射器(Stellant D)，经右侧肘正中静脉进针，流速5.0 mL/s，先注射20 mL 0.9%氯化钠注射液，对比剂用量50 mL，对比剂注射结束后再以相同的流速注射30 mL 0.9%氯化钠注射液。
(3)复查头颅MR平扫检查：
扫描序列为T1WI轴位、T2WI轴位、T2-FLAIR轴位、DWI轴位、T2WI矢状位。
2.3. 图像后处理
(1) CTP后处理：
将灌注扫描原始数据传至工作站，选择灌注后处理软件(CT Neuro Perfusion)，选择大脑中动脉作为输入动脉，上矢状窦作为输出静脉，计算得出对比剂通过脑组织时间密度曲线(TDC)，记录大脑中动脉达峰时间，再经计算机处理得到脑血流量(cerebral biood flow, CBF)、脑血容量(cerebral blood volume, CBV)、平均通过时间(mean transit time, MTT)及达峰反应时间(time to maximum, TMax)灌注伪彩图像，计算感兴趣区(region of interest, ROI)各项灌注参数的取值，并采用手动勾勒法计算梗死核心体积。
(2) 常规mCTA后处理：
从CTP原始数据中选择大脑中动脉达峰时间所在期相和其延迟8~10秒期相、再延迟8~10秒期相分别进行重建出动脉峰值期、静脉峰值期、静脉晚期，将三期图像数据上传至图像工作站，应用后处理软件中的最大密度投影法(maximum intensity projection, MIP)和容积再现法(volume rendering, VR)对图像进行重建，获取动脉峰值期、静脉峰值期及静脉晚期的CTA-MIP厚层图像及VR图像，并进行基于mCTA ASPECTS 6分量表对侧枝循环评分。
(3) ColorViz mCTA后处理：
将mCTA重建后图像用Fast-stroke软件进行后处理，得到彩色编码图，并进行基于mCTA的ASPECTS 3分量表对侧支循环评分。
2.4. 影像评估方法
2.4.1. ASPECTS 评分方法
在NCCT上选择两个标准轴位CT层面，一层是在丘脑和基底节区，另一层是从头端到神经节结构，大脑中动脉的范围被划分为10个区域，分别为豆状核(L)、尾状核(C)、内囊后肢(IC)、岛叶皮层(I)以及大脑中动脉前皮层区(M1-6)。每个区域分值相等均为1分，若某一区域发现早期缺血性改变，如局灶性肿胀或实质低衰减，则减去1分。10分代表正常，0分表示大脑中动脉供血区大面积缺血。
2.4.2. CTP各参数的计算方法
本研究中需要计算患侧梗死核心区与健侧镜像区、患侧缺血半暗带区与健侧镜像区的灌注参数值(CBV、CBF、MTT、TTP及Tmax)，并双侧对比(患侧/健侧)得出rCBV、rCBF、rMTT、rTTP及rTmax。缺血低灌注区定义：Tmax彩色灌注图像中Tmax > 6 s的区域；梗死核心区定义：CBV绝对值 < 2.0 ml/100g；缺血半暗带区定义：上述标准下梗死–灌注不匹配区域；最终梗死核心区定义：头颅CT平扫或头颅核磁DWI图像中显示的梗死病灶。
2.4.3. 侧枝循环图像判读
(1) 常规mCTA软脑膜侧枝评分(4~5分为侧枝循环代偿良好，0~3分为侧枝循环代偿不良)：
5分，与健侧相比，患侧闭塞动脉远端血管显影无延迟、血管分布范围正常、血管显示正常或增多；4分，与健侧相比，患侧闭塞动脉远端血管显影延迟1个时相，但血管分布的范围和显示程度正常；3分，与健侧相比，患侧闭塞动脉远端血管显影延迟2个时相，但血管分布的范围和显示程度正常，或远端血管显影延迟1个时相，闭塞动脉供血区域内的某些部分远端血管数量明显减少；2分，与健侧相比，患侧闭塞动脉远端血管显影延迟2个时相，血管显示程度下降、血管数量减少，或远端血管显影延迟1个时相，部分区域内无血管显影；1分，与健侧相比，患侧闭塞动脉供血区域内，任何时相仅有少量血管显影；0分，与健侧相比，患侧闭塞动脉供血区域内，任何时相均无血管显影。
(2) ColorViz mCTA评分(3分为侧支循环代偿良好，2分为侧支循环代偿中等，1分为侧支循环差不良)。
(3) 最终梗死体积计算方法：
随诊核磁DWI及NCCT计算，方法为将符合责任动脉供血区的DWI高信号或NCCT低密度的体素相加并计算体积。
(4) 阅片方法：
由两名经验丰富的放射科医生，在不知道患者临床结果及临床评分的情况下，间隔一定时间，将患者各种图像进行评分。如第一个医生为3年住院医师，第一周对一批患者的mCTA进行评分，间隔两周后对此批患者的ColorViz mCTA进行评分；第二个医生为13年经验丰富的副主任医师，则在相同时间段依次对ColorViz mCTA、常规mCTA进行评分。并分批次间隔一定时间应用以上方法对患者入院时NCCT图像(基线CT)、CTP的各参数图像及发病后24~72小时的复查影像(NCCT或者平扫MRI)分别进行独立盲法评定(不同检查方法评估间隔至少为1周)。两位评估者互不交流，除发病症状外对患者临床和随访数据均不知情。
2.5. 主要结局指标及随访指标
入院及出院时的mRS评分、美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS评分)，住院期间是否发生梗死后出血转化，发病后24~72小时、90天随访的mRS评分，发病90天内是否卒中复发。
疗效评价标准：mRS评分说明(0~2分预后良好，大于2分预后不良)
0分：完全没有症状；1分：虽然有症状，但并无明显的功能障碍，能完成所有的日常职责及活动；2分：轻度残疾，不能完成病前所有活动，但能照顾自己的事务而不需帮助；3分：中度残疾，需要一定的帮助，但是行走不需要帮助；4分：重度残疾，不能独立行走，如果没有他人帮助则不能满足自身的需要；5分：严重残疾，长期卧床、大小便失禁、需要持续的护理和关注。
观察并记录扫描时患者接受的辐射剂量及造影剂用量。不良反应观察和判定包括碘过敏反应等。以电话或门诊随访的方式进行随访，在出院后3个月进行随访。随访内容：(1) mRS评分；(2) 发病90天内是否卒中复发。
2.6. 统计学
研究中的所有测定均重复3次，使用SPSS软件(26.0版；IBM Corporation，New York，USA)进行统计分析。P值小于0.05被认为具有统计学意义。定量数据采用平均值 ± 标准差(Standard Deviation, SD)来表示。斯皮尔曼(Spearman)用于相关性分析。
3. 结果
进行扫描，得到的图像质量良好，并请影像科及神经内科医生按课题设计的研究方法进行阅片。阅片的结果比较接近：ColorViz mCTA图像的解读较常规mCTA、CTP图像更简单、直观、迅速、可操作性强，对医生的基础及背景要求不高，而且大部分医生的诊断一致性好。用ColorViz mCTA图像诊断结果与用常规mCTA、CTP诊断的结果一致性较好(图1)。
基线数据如表1所示。
Figure 1. The patient with occlusion of the M1 segment of the right middle cerebral artery, NCCT, CTP perfusion parameter maps, ColorViz mCTA images, and reexamination NCCT images
图1. 患者右侧大脑中动脉M1段闭塞，NCCT、CTP灌注参数图、ColorViz mCTA图像、复查NCCT图像
Table 1. Baseline of the information
表1. 基线数据表
|
均值 |
标准差 |
| A峰值时间 |
8.69 |
2.494 |
| V峰值时间 |
11.38 |
2.846 |
| 强化前时间 |
4.14 |
1.706 |
| BV%LOW |
39.62 |
19.559 |
| BF%LOW |
46.86 |
30.289 |
| TMax%LOW |
221.95 |
157.838 |
| MTT%LOW |
141.00 |
95.667 |
| BV%Modif |
105.82 |
20.930 |
| BF%Modif |
56.45 |
21.778 |
| TMax%Modif |
240.18 |
99.842 |
| MTT%Modif |
230.59 |
75.359 |
| ColorViz mCTA评分 |
3.59 |
1.297 |
| 常规mCTA评分 |
3.91 |
1.311 |
Table 2. kendall method for correlation analysis of conventional mCTA score, BF%Modif, etc
表2. kendall方法分析常规mCTA评分、BF%Modif等相关性分析
|
常规mCTA评分 |
| tau-b |
P |
| BF%Modif |
0.373 |
0.049 |
| ColorViz mCTA评分 |
0.826 |
<0.001 |
kendall秩相关系数(秩系数)结果显示ColorViz mCTA评分(tau-b = 0.826, P < 0.001)与常规mCTA评分显著相关(表2)。
Table 3. Correlation analysis of routine mCTA score and BF%Modif by Spearman method
表3. Spearman方法分析常规mCTA评分、BF%Modif等相关性分析
|
常规mCTA评分 |
| ρ |
P |
| BF%Modif |
0.464 |
0.052 |
| ColorViz mCTA评分 |
0.877 |
<0.001 |
Spearman相关性分析结果显示ColorViz mCTA评分(ρ = 0.877, P < 0.001)与常规mCTA评分显著相关(表3)。
此项研究结果拟证明ColorViz mCTA对于前循环AIS患者的侧枝循环的评价效能与常规mCTA具有良好的一致性，对患者最终梗死体积的预测与CTP参数的评估一致性良好。基于此进一步可以采用NCCT + 单纯mCTA扫描 + ColorViz mCTA后处理组合的一站式多模态CT扫描组合对前循环AIS患者进行检查评估，不仅减少扫描时间、辐射剂量，使配合度差的患者也能在治疗前得到很好的评估，而且对侧支循环进行更简单、更直接的评估成为可能，特别是对经验较少的放射科医生。
4. 讨论
评估是AIS血管内治疗病例选择的重要环节，目前常用的AIS严重程度的评估方法主要有美国国立卫生院研究院卒中量表( national institutes of heaith stroke scale, NIHSS)、辛辛那提院前卒中评分(cincinnati prehospital stroke severity scale, CPSSS)等，但其敏感性和特异性只有58%~68%。相对于临床评估，精准的影像学评估是治疗方案选择的重要依据，是患者获得良好预后的关键。影像学评估[7]通过各种医学影像技术，如X射线、CT (计算机断层扫描)、MRI (磁共振成像)、超声波等，对患者的身体内部结构进行观察和分析，获取关于疾病位置、大小、形状、范围等方面的详细信息。只有在影像学评估结果精确的前提下，才能够全面了解患者的病情，做出正确的诊断。这种精准性直接影响到后续的治疗方案选择[8] [9]。患者预后指的是患者在接受治疗后的健康恢复情况[10]。精准的影像学评估不仅帮助医生在初始诊断时选择合适的治疗方案，还可以在治疗过程中和术后进行评估，监控疾病的进展或治疗效果。基于这些动态的影像学评估结果，可以及时调整治疗方案，以确保最佳治疗效果。精准的影像学评估在现代医学中至关重要，是治疗方案选择的重要依据，也是患者获得良好预后的关键因素之一[11]。
大血管闭塞性AIS患者术前影像学评估的目标是排除出血性病变，识别闭塞狭窄责任血管，通过直接或者间接征象量化评估梗死核心、缺血半暗带和侧枝循环预测血管内治疗可能的疗效。在众多的影像设备及技术的组合中，早期准确识别可恢复脑组织(即缺血半暗带)和梗死核心，评估侧枝循环状态，对于AIS患者的再灌注诊疗方案的制定至关重要。《2019版中国脑血管病影像指导规范》针对不同级别的卒中中心及各个医院的不同条件，对AIS患者给出了各种不同成像方案的组合。指导规范极力推荐的是一站式多模态CT扫描方式，即头颅平扫CT (NCCT) + sCTA或NCCT+ CTP + 重建常规mCTA或NCCT + CTP + 头颈sCTA的模式进行扫描。不同的成像方式识别血管阻塞和评估侧枝循环的能力是不同的。CTP和CTA被推荐作为评估缺血低灌注区及侧枝充盈情况的标准影像技术方法，预测患者的治疗效果，并指导再灌注治疗[12] [13]。
CTP能够对缺血半暗带及梗死核心做定量分析，但检查对患者的配合度要求很高，患者至少一分钟之内保持不动，否则，移动伪影会导致获取CTP扫描数据及灌注参数困难，而且后处理和判读图像用时较长，诊断难度较高[14] [15]。sCTA成像只采集一个时期的动脉图像，虽然可以显示缺血性卒中患者侧支开放的数量以及受累血管内斑块的性质、血液渗透量，但由于缺乏时间分辨率，很可能丢失血流动力学重要信息，并且，如果受检者心功能不良、颅外血管狭窄或闭塞，患侧动脉流速较健侧就会明显减慢，那么在sCTA成像时造影剂尚不能完全充盈颅内动脉，相应部位的侧枝、斑块及血液渗透显影就会存在“盲区”。因此，与mCTA比较，sCTA存在一定的低估误差。mCTA图像带有时间分辨率的信息，图像除了明确显示闭塞动脉的动脉期时相外，还提供至少两个延迟时相，静脉期和延迟期[16] [17]。mCTA能动态观察血栓特征、侧枝充盈和远端闭塞情况[18]。常规mCTA评估侧枝循环的状态与CTP各种参数、最终梗死体积、治疗效果和患者生存时间均具有相关性。Menon B K等研究证明，常规mCTA作为一种新成像技术，操作便捷，可减少运动伪影，图像较CTP易于快速诊断[19]。但用其判读图像时，阅片者要同时看多个时相的大量图像，不同的阅片人对mCTA脑侧支循环的评分具有一定的主观差异性，准确的判读需要长时间的严格训练。更为直观、简单的方式可能会提高诊断信心。
LuSS等发现当mSCTA侧支循环评分 > 3分时，对CTP不匹配的评估效果及对临床预后的预估效果最佳[20]。故评估颅内动脉侧支循环开放程度，对于选择适当的治疗手段、评估卒中患者预后至关重要。mCTA图像带有时间分辨率的信息，图像除了明确显示闭塞动脉的动脉期时相外，还提供至少两个延迟时相，静脉期和延迟期。
采用CTP和常规mCTA分别对脑梗死缺血半暗带与侧枝循环的研究逐步成为热点。但有关于ColorVizm CTA在前循环AIS患者中的应用的国内外相关报道很少。关于ColorViz mCTA在对侧枝循环的评价效能，对AIS患者的预后预测方面，与常规 mCTA的一致性的研究；以及ColorViz m CTA和常规mCTA与CTP灌注参数预测AIS患者最后梗死体积的相关性，国内外相关报道极少，尤其是在新疆地区，目前尚未见到ColorViz mCTA相关研究及报道。ColorViz mCTA是一种用于评估急性缺血性脑卒中患者颅内血管侧支循环的影像技术。它结合了多层螺旋CT血管造影(mCTA)和专门的图像处理算法，旨在提供更准确和客观的侧支循环评估，这对于决定急性脑卒中患者的治疗策略具有重要意义。ColorViz mCTA是最近应用于临床的一种新型的mCTA显示形式，不用重新扫描，只是将常规mCTA系列的多时相的血管信息合并在一个单一的时变彩图中，可提供AIS侧支循环的时变血流信息，即动脉期显影的血管呈红色，静脉期显影的血管呈绿色，延迟期显影的血管呈蓝色，从而有利于mCTA的解释，特别是对缺乏经验的判读者。ColorViz mCTA除了将多时相的血管信息融合到一幅彩图上，观察更直观、诊断更容易外，其与常规mCTA的评分一致性好，可能在诊断能力方面甚至更好，与常规mCTA、CTP相比较，也可以较好的判断患者的预后。ColorViz mCTA通过颜色编码来标识血管的侧支循环状态，使影像更具视觉冲击力。与传统的mCTA和CTP影像相比，这种色彩编码的图像更为直观，易于解读。对于急诊环境下的决策而言，速度和简易性尤为重要。相比传统的视觉评估方法，ColorViz mCTA通过数字化的方式减少了的主观判断，提高了评估的客观性和可重复性。该技术可以在常规的CT血管造影中实现，不需要额外的成像时间或特殊的对比剂使用，因此对急性脑卒中的患者可以更快速地进行评估和治疗决策。由于ColorViz mCTA影像解读的简化，其诊断结果在不同医生之间的一致性较高。这对于提高诊断的标准化和可靠性非常重要，特别是在多中心或多学科协作的临床研究和实际应用中。ColorViz mCTA与常规mCTA在侧支循环的评估上具有良好的一致性，意味着它能够有效地替代更为复杂的传统影像方法。ColorViz mCTA在评估前循环AIS患者侧支循环方面，与常规mCTA的结果一致性良好。说明ColorViz mCTA能够提供与传统mCTA相似的临床信息，同时显著简化了影像的解读过程。ColorViz mCTA在预测患者最终梗死体积方面，与CTP参数的评估一致性良好。ColorViz mCTA不仅能够评估当前的侧支循环状态，还能用于预测未来的病理进展，为临床决策提供重要的预后信息。相比之下，CTP通常涉及复杂的参数计算和更多的时间成本，而ColorViz mCTA则能够更快地提供有效信息。ColorViz mCTA在判断患者预后方面也显示了良好的效能。通过量化侧支循环，它能够帮助临床医生更准确地预测患者在缺血性卒中后的恢复情况。这种预测能力对制定个体化的治疗方案(如溶栓或机械取栓)非常重要，可以显著提高治疗的效果。
5. 结论
ColorViz mCTA图像的解读较常规mCTA、CTP图像更简单、直观、迅速、可操作性强，对医生的基础及背景要求不高，而且大部分医生的诊断一致性好。ColorViz mCTA对于前循环AIS患者的侧枝循环的评价效能与常规mCTA具有良好的一致性，对患者最终梗死体积的预测与CTP参数的评估一致性良好。ColorViz mCTA除与常规mCTA的评分一致性好，可能在诊断能力方面甚至更好，与常规mCTA、CTP相比较，也能较好的判断患者的预后。未来随着技术的发展和临床应用的推广，ColorViz mCTA在急性缺血性脑卒中的评估和治疗决策中将发挥更大的作用。
基金项目
乌鲁木齐市卫生健康委科技计划项目202117。