Стеноз церебральной артерии является независимым и важным фактором риска ишемического инсульта. Стентирование церебральной артерии является важным методом лечения стеноза церебральной артерии и рекомендуется как нефармакологическое лечение для вторичной профилактики инсульта [1]. Стентирование после стеноза церебральной артерии увеличилось в Китае за последние 5 лет, и по предварительной статистике в 2009 году в Китае было выполнено более 30 000 случаев стентирования церебральной артерии. В настоящее время в исследовательской и клинической работе степень стеноза церебральных артерий является основным критерием включения и хирургическим показанием к стенопластике [1,2,3]. Однако нарушение функции мозгового кровообращения не является простым результатом стеноза. Исследования показали, что некоторые церебральные артерии с выраженным стенозом имеют низкую частоту инсульта у лиц с хорошим цереброваскулярным резервом (ЦВР), в то время как у лиц с плохим ЦВР частота церебральных ишемических событий может достигать 32,7%/год [4]. Yamamoto KK сообщил, что только 60% пациентов с тяжелым каротидным стенозом имели сниженный CVR, а также обнаружил, что риск инсульта был значительно повышен у пациентов с нарушенным CVR по сравнению с пациентами с нормальным CVR [5]. Поэтому важно выявлять и оценивать ХВН для скрининга тех пациентов, которые действительно подвержены высокому риску стеноза церебральных артерий, особенно тех, кому предстоит эндоваскулярное церебральное вмешательство. Ши Цзинь, отделение неврологии, Главный госпиталь ВВС
Под резервными возможностями цереброваскулярной системы понимается способность церебральных сосудов поддерживать нормальный и стабильный мозговой кровоток в физиологических или патологических условиях посредством регуляции вазодилатации и сужения. Когда стеноз церебральной артерии может вызвать гипоперфузию головного мозга, сосуды головного мозга будут обеспечивать стабильность мозгового кровотока (CBF) посредством двух компенсаторных реакций: вазодилатации и открытия коллатерального кровообращения, а ткани головного мозга будут также поддерживать кислородный обмен путем увеличения поглощения кислорода. Мозговая ткань также поддерживает кислородный обмен путем увеличения поглощения кислорода, о чем свидетельствует увеличение фракции экстракции кислорода (ФЭФ). При оценке CVR следует также обратить внимание на церебральный метаболический резерв и компенсацию коллатерального кровообращения.
1. выявление и изучение CVR
Церебральные резистивные сосуды расширяются для выявления наибольшего увеличения CBF. Обычно используемые методы церебральной вазодилатации включают: (i) тест с задержкой дыхания, в котором испытуемый задерживает дыхание для увеличения концентрации CO2 в крови, что приводит к церебральной вазодилатации. (ii) Ингаляционный тест С02, при котором вдыхается смесь С02 и О2 для достижения церебральной вазодилатации. ③Ацетазоламидный тест, ацетазоламид может ингибировать карбоновую ангидразу эритроцитов и может пересекать гематоэнцефалический барьер, тем самым вызывая увеличение концентрации С02 в тканях мозга и крови, вызывая высокоселективную церебральную резистентную вазодилатацию. ④ Другие методы включают метод сжатого кулака, дипиридамола и вазодилатацию нитроглицерином, которые используются не часто. Тест с задержкой дыхания обычно считается самым простым; вдыхание С02 может лучше расширять церебральные кровеносные сосуды, но при этом имеется больше мешающих факторов, что снижает надежность; ацетазоламид быстрее метаболизируется in vivo и не влияет на потребление кислорода мозгом, а эффект расширения церебральных кровеносных сосудов сильнее во время теста с ацетазоламидом[6], что более надежно, но его эффект связан с различными факторами, такими как доза, время измерения мозгового кровотока после введения препарата, пол, возраст и индивидуальное физическое состояние испытуемого. В настоящее время в Китае доступны только пероральные лекарственные формы, а инъекции быстродействующего ацетазоламида отсутствуют.
Существует четыре типа цереброваскулярной реактивности на С02: тип А: нормальный CBF до и после расширения цереброваскулярных сосудов, что говорит о хорошем CVR; тип В: нормальный CBF до расширения и новые области сниженной перфузии после расширения, что говорит о компенсаторном расширении цереброваскулярных сосудов и плохом CVR; тип С: снижение CBF до дозирования и более выраженное снижение после дозирования, что говорит о недостаточном коллатеральном кровообращении; тип D: снижение локального мозгового кровотока в покое и улучшение после дозирования, что говорит о недостаточном коллатеральном кровообращении. Тип D: снижение локального мозгового кровотока в покое, улучшающееся при приеме лекарств, что свидетельствует о недостаточном коллатеральном кровообращении, но при сохраненной сосудистой реактивности.
Основными методами визуализации, обычно используемыми для выявления ХВР, являются: позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), однофотонная эмиссионная томография (ОФЭКТ), магнитно-резонансные методы, ксеноновая КТ, перфузионная КТ, транскраниальная допплерография (ТКД), лазерная допплеровская флоуметрия и спектральный анализ в ближней инфракрасной области. Большинство этих тестов используют математические модели для расчета церебральных гемодинамических параметров, таких как CBF, объем церебральной крови (CBV), среднее время прохождения (MTT) и OEF. ПЭТ охватывает весь мозг, имеет пространственное разрешение 4-6 мм, обладает высокой точностью и может определить метаболическую функцию мозга, и в настоящее время считается лучшим показателем CBF и локальной фракции поглощения кислорода [7], но не является широко доступным из-за сложности оборудования, высокой стоимости теста и радиологического характера теста. ОФЭКТ является более распространенным методом полуколичественного определения параметров перфузии и может отражать процентное снижение локального мозгового кровотока, однако ОФЭКТ имеет более низкое разрешение и, кроме того, в некоторой степени радиоактивна [8]. Методы магнитного резонанса позволяют выявлять ишемические поражения на ранних стадиях, дифференцировать внутриклеточный и внеклеточный отек, имеют высокое пространственное разрешение, не требуют облучения и могут отражать морфологическую структуру как ткани мозга, так и кровеносных сосудов, и постепенно приобретают все большее значение в клинической практике. Ксеноновая КТ хорошо определяет мозговой кровоток в коре, подкорке и базальном ядре, и может измерять даже очень низкий мозговой кровоток, а оборудование широко доступно. Однако Xe-КТ является однопараметрической визуализацией и может рассчитывать только CBF, в отличие от ПЭТ, и не может выполнять церебральный метаболический уровень, кроме того, изменение положения пациента может привести к неточным результатам, а Xe является радиоактивным газом, который оказывает влияние на субъект и окружающую среду [9], и является в настоящее время считается многообещающим испытанием. Перфузионная КТ может определить ХВР в передней и задней циркуляции с высоким разрешением изображения и визуализировать степень сжатия, деформации и окклюзии просвета микрососудов в зоне ишемии, и это исследование проводилось в Китае, но было высказано предположение, что полагаться на параметры, измеренные с помощью перфузионной КТ, для оценки нарушенного ХВР ненадежно [10], и могут существовать артефакты, когда у пациентов есть зубные протезы и металлические предметы в голове, и может возникнуть аллергия на контраст. Однако ТКД не может непосредственно измерять мозговой кровоток, и на его точность влияют различные факторы, такие как костное окно, угол наклона зонда и оператор. Ряд других тестов все еще изучается.
Тест CVR позволяет разделить гемодинамику при стенозе сосудов головного мозга на три фазы: фаза 0 — нормальное гемодинамическое состояние; фаза 1 — рефлекторная вазодилатация из-за снижения перфузионного давления и недостаточного коллатерального кровообращения, когда объем крови увеличивается и МТТ удлиняется, но CBF и OEF остаются неизменными; и (3) фаза 2 — недостаточная перфузия, снижение CBF и увеличение OEF.
Исследования CVR проводятся уже более 20 лет, и важность тестирования CVR при ишемическом инсульте постепенно признается, но все еще существуют некоторые проблемы с тестированием и исследованием CVR: (1) сколько пациентов со стенозом церебральной артерии имеют аномальный CVR и насколько высок риск ишемического инсульта у пациентов с нормальным CVR при стенозе церебральной артерии, не хватает информации из больших выборок. (ii) Существует множество методов оценки CVR, а существующие исследования CVR часто ограничиваются одним методом, с небольшим количеством или малым объемом выборки и даже противоречивыми исследованиями корреляции между различными методами. ③Не существует быстрого, безопасного, точного, простого и непрерывного средства мониторинга изменений CVR. Оценка ④CVR редко используется в качестве контрольного показателя до и после эндоваскулярного лечения стеноза церебральной артерии.
2. Оценка коллатерального кровообращения
Коллатеральное кровообращение в сосудистой системе головного мозга обильное и состоит в основном из коллатерального кровообращения между внутричерепными и экстракраниальными артериями и между внутричерепными артериями.
Петля Уиллиса является наиболее важной из всех коллатеральных цепей, поскольку она позволяет сообщаться передней, задней, левой и правой артериям мозга. Некоторые тяжелые стенозы или даже окклюзии внутренних сонных или позвоночных артерий могут быть бессимптомными в клинической практике. У некоторых людей передняя и задняя сообщающиеся артерии или сегмент A1 передней мозговой артерии могут отсутствовать или быть плохо развитыми и не обеспечивать эффективную коммуникацию, а в других случаях кольцо может не компенсировать поражения мозговых артерий за пределами кольца.
Наиболее распространенными видами коллатерального кровообращения между внутричерепными и наружными артериями являются поверхностная височная артерия, ветвь наружной сонной артерии, которая сообщается с внутренней сонной артерией через глазничную артерию, что часто происходит при окклюзии внутренней сонной артерии на той же стороне; анастомозы между ветвями наружной сонной артерии и мягкими менингеальными артериями передней, средней и задней мозговых артерий, а также анастомозы мелких внутричерепных и наружных артерий. В обычных условиях это играет незначительную роль, но может сыграть значительную роль в случаях тяжелого стеноза или окклюзии внутренних сонных или позвоночных артерий.
Анастомозы между непарными ветвями передней, средней и задней мозговых артерий, между позвоночной артерией и наружной сонной артерией, а также между позвоночной артерией и другими ветвями подключичной артерии также играют компенсаторную роль в различной степени при различных обстоятельствах.
Некоторые варианты сосудов также производят коллатеральную компенсацию при определенных обстоятельствах, например, бессмертная тройничная артерия, ушная артерия и подглоточная артерия, которые могут создавать анастомозы переднего и заднего кровообращения.
Когда стеноз или окклюзия церебральной артерии вызывает снижение церебральной перфузии, коллатеральные ветви могут быстро компенсировать ее. После стеноза или окклюзии церебральной артерии степень компенсации коллатерального кровообращения тесно связана с CVR и прогнозом. Сообщалось, что у пациентов с окклюзией сонной артерии, если передняя и задняя сообщающиеся артерии неадекватно компенсированы или отсутствуют, КВР значительно ниже, чем у пациентов с интактным коллатеральным кровообращением, и прогноз также значительно хуже [12].
Коллатеральное кровообращение церебральных артерий является сложным и сильно различается у разных людей, поэтому морфологическое исследование в настоящее время проводится в основном с помощью визуализации. ДСА является наиболее эффективным методом оценки коллатеральной компенсации после ишемического поражения церебральных артерий, но МРА с КТА более благоприятна для определения целостности петли Виллиса, также играет роль сосудистое ультразвуковое исследование. При определении наличия передней и задней сообщающихся артерий более эффективным является проведение ТКД или ДСА после пережатия одной сонной артерии, если позволяет состояние пациента.
Современная оценка коллатерального кровообращения все еще в основном ограничивается более крупными сосудами, наличием или отсутствием крупных сообщающихся артерий. При острой окклюзии сосуда коллатеральное кровообращение обычно еще недостаточно для немедленной и полной компенсации. Когда сосуд хронически окклюзирован, коллатеральное кровообращение может постепенно компенсироваться, но неясно, способно ли это коллатеральное кровообращение изначально или происходит последующий процесс вазодилатации, существует ли некое новое поколение мелких сосудов, как долго длится этот процесс, насколько велик потенциал для создания этого коллатерального кровообращения у разных людей, изменяется ли CVR после церебрального стеноза и как долго длится это изменение и т.д. и т.д. Они заслуживают дальнейшего изучения.
3. выявление и изучение резервных возможностей метаболизма мозга
Когда CVR поврежден, в игру вступает метаболический резерв, чтобы обеспечить потребность тканей мозга в кислороде, глюкозе и других питательных веществах.
Оценка кислородного метаболизма в основном проводится с помощью ПЭТ на состояние кислородного метаболизма, и в Китае существует мало исследований в этой области. Исследования показали, что при наличии стеноза церебральной артерии увеличение CBV при нормальном OEF указывает на то, что компенсаторная вазодилатация все еще способна поддерживать доставку кислорода к тканям мозга без симптомов ишемии, а при дальнейшем снижении мозгового кровотока OEF начинает увеличиваться с 30% до 80% в базальном состоянии для поддержания нормального метаболизма и функции нервных клеток [13]. kenichiro Y через возбуждение ацетазоламидом исследовали корреляцию между метаболическим резервом и сосудистым резервом после окклюзии церебральной артерии с помощью ПЭТ и пришли к выводу, что значительное увеличение OEF, показателя метаболического резерва, начинается при CBV/CBF ≥0,11 мин в полушарии головного мозга [14]. Также было показано, что легкое снижение церебрального перфузионного давления может привести к увеличению OEF, что существует отрицательная линейная зависимость между мощностью церебрального сосудистого резерва и OEF, что при повышении OEF мощность церебрального сосудистого резерва снижается, и что при нормальном исходном уровне OEF, если OEF снижается после церебральной вазодилатации, это предсказывает ухудшение гемодинамики полушарий головного мозга [15, 16]. Кроме того, для определения состояния кислородного метаболизма в тканях мозга используется функциональная МРТ, зависящая от уровня насыщения крови кислородом (BOLD-fMRI), основанная на принципе, что несоответствие между степенью локального потребления кислорода и изменениями кровотока в тканях мозга во время активности нейронов вызывает изменения локальных магнитных свойств [17].
Магнитно-резонансная спектроскопия (МР-спектроскопия, MRS) в настоящее время является единственным неинвазивным аналитическим методом исследования метаболических и биохимических изменений в тканях мозга на молекулярном уровне, позволяя количественно определять концентрацию таких молекул, как N-ацетиласпартат, холин, креатин и лактат в тканях мозга [18], однако результаты исследований связи между этими показателями и ХВГ до сих пор сильно разнятся.
Определение мощности церебрального метаболического резерва все еще находится на стадии исследования, и некоторые вопросы требуют дальнейшего изучения, например: повышает ли нарушение мощности резерва церебрального кровотока свидетельство риска инсульта, когда ОЭФ в норме; не существует специфической индексной оценки для оценки нарушения церебрального метаболического резерва.
Расширенное исследование ХВН может обеспечить лучшее понимание ишемической цереброваскулярной болезни, но из-за различных способов обследования и различных стадий ХВН каждый параметр оценки имеет свои преимущества и недостатки, и необходимы дальнейшие исследования для поиска простых и эффективных методов тестирования и критериев для применения в клинической практике.