脑血管疾病患者脑血管储备能力的神经影像学

李萧李莉翻译徐道妙校对

摘要

脑血管反应性是指脑实质根据代谢需求变化或血管活性刺激而调节脑血流的能力，这一概念的使用频率越来越高，并将有助于预测脑血管病患者新发或复发脑卒中的风险。本综述的目的是概述（i）脑血管反应性变化的生理基础，（ii）科研和临床中，测量脑血管反应性的可用方法，以及（iii）脑血管反应性在不同脑血管疾病中的变化特征，包括动脉粥样硬化性动脉狭窄，非动脉粥样硬化性动脉狭窄，贫血和衰老。本文参考并总结了这些疾病过程中需要考虑的安全性因素，提出了在脑血管疾病中，跨中心应用标准化的治疗方案和未来的发展方向。

关键词：脑血管反应性；高碳酸血症；脑血流量；血流动力学；脑卒中；脑缺血

前言

功能神经影像学通常是将脑血流量的变化（CBF，ml血/g组织/min）替代神经活动。最初使用正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT）的放射性同位素或经颅多普勒（TCD）来评估人脑血流流速；近年已扩展到非侵入性的（例如，不使用外源性造影剂）血氧水平依赖（BOLD）和动脉自旋标记（ASL）磁共振成像（MRI）。当健康脑的神经元活动或代谢需求增加时，这些方法可以测量局部脑血流速度、CBF和脑血容量（CBV，ml血/g脑）的增加，作为血流动力学指标替代提供了脑的动态活动情况。

脑氧代谢率增加（CMRO2，ml氧气/g组织/min）的同时也会刺激神经元，由于神经递质介导的信号级联反应和氧化代谢产生的副产物之间的复杂相互作用，引起血液动力学以及相应的pH值改变。区分由神经还是血管异常导致功能性成像信号或血流异常并不容易，因为许多血流动力学的成像方法具有多个信号源，很难直接观察并加以区分。

取而代之，给予等代谢性刺激，如应用药理或呼吸刺激改变血管阻力，可引起CBF和CBV的改变，同时对CMRO2的影响很小，甚至可以忽略不计，因此提供了一种所谓的脑血管反应性（CVR）的测量方法。CVR值，最基本的量化指标是CBF在基线和给予血管舒张刺激后的分数变化，已在多种研究中作为评估微血管情况的指标。

本综述的目的是总结（i）人脑血流的调节，（ii）在健康和缺血性背景下CVR的生理学特征，（iii）可用于临床或科研的外部调节血管阻力并引起CVR反应的方法，（iv）直接和间接测量CVR的神经影像学技术，（v）成像参数和分析考虑因素，（vi）脑血管病患者有关这些方法的相关文献发现，以及（vii）未来潜在的研究方向。

目前已发表了一些有关该主题的优质综述性文章，我们应该参考这些文章以获取更多信息。它们重点介绍了新型无创磁共振成像方法在脑血管疾病中的应用（Donahue等人，年），以及显著的临床发现（Smeeing等人，年）和图像后处理问题（Donahue等人，a）；利用呼吸刺激（Moretonetal.，）和屏气（Urbacketal.，）调节血气的方法，以及有关测量成像工具的综述，包括ASLMRI（Alsopetal.，，Telischaketal.，），BoldMRI（Christen等人，年，VanZijl等人，年），SPECT（Masdeu和Brass，年），PET（Derdeyn等人，年）和TCD（Willie等人，年）。本文介绍成像和刺激方法，特别