研究背景:脑侧支循环指主要动脉供血障碍时用来保持脑灌注血流而开通的血管和新生血管网,其在缺血性脑卒中的发生、发展、治疗及预后中发挥着极为重要的作用。多模CT、MR及造影技术的使用使脑侧支循环受到了广泛关注,已经成为卒中患者诊断、治疗和随访的基础。DSA被认为是评价Ⅰ-Ⅲ级侧支循环的金标准,不足之处为有创且并发症多,临床应用受限。常规的MRA和CTA能准确的反映Ⅰ级侧支,对于Ⅱ、Ⅲ级侧支的评估则力不从心。4D-CTA有较好的发展前景,但在Ⅲ级侧支及定量评估上仍有不足。Ⅲ级侧支循环即新生血管,在缺血后一段时间方可形成。新生血管由于结构不完整其血管通透性高于成熟血管。通透性影像技术可以快速、无创并可定量评估血脑屏障通透性,目前已经证实可预测缺血性卒中后出血转化。本研究试图从临床与实验室两个层面,用通透性影像对缺血性卒中患者及大鼠脑侧支循环进行评估,在临床研究中与其他评估侧支循环的影像方法对比,在实验室研究中与病理进行对比,以期找到一个可以准确且定量测定Ⅱ、Ⅲ级侧支循环的影像标志。第一部分通透性影像用于慢性重度颅内动脉狭窄或闭塞患者的侧支循环的评估背景:临床评估侧支循环的方法多种多样,然而究竟哪种评估方法更合适尚有争议。本部分的研究目的是探索通透性核磁(DCE-MR)中的容量转移常数(Ktrans图)能否作为影像标志物评价严重颅内动脉狭窄患者的侧支循环。方法:用数字减影血管造影(DSA)、计算机断层扫描血管造影(CTA)和基于T1的动态对比增强核磁影像(T1 DCE-MR)评估21例重度颅内动脉狭窄患者的侧支循环。通过比较来决定通透性影像中的Ktrans图能否用作脑侧支循环的影像标志物。我们回顾性的收集了21例颅内动脉重度狭窄或闭塞的成年患者,审阅了其完整的脑实质和血管影像。用DSA、CTA原始数据影像(CTA-SI)、动脉自旋标记(ASL)和Ktrans图评估患者的侧支循环。通过计算Cohen’s Kappa系数检测这些方法评估侧支循环的一致性。结果:在15个供血区侧支循环的评估中DSA和Ktrans图具有一致性(Kappa=0.502,P<0.001),在皮层的10个供血区的评估中二者的一致性更佳(Kappa=0.766,P<0.001)。无论在15个供血区(Kappa=0.270,P<0.001)还是10个供血区(Kappa=0.205,P=0.002)的评估中ASL与DSA的一致性最差。结论:与CTA-SI或ASL相比,用Ktrans图评估脑膜侧支循环有很好的前景,需要大样本研究进一步证实其准确性。第二部分通透性影像用于急性缺血性脑卒中患者侧支循环的评估背景:我们的研究目的是探索由灌注CT(PCT)首过数据计算得到的Ktrans图能否作为脑侧支循环的标志物,并预测急性大动脉近端闭塞性卒中的临床预后。方法:连续收集接受了血管内治疗的急性大脑中动脉闭塞患者,用数字减影血管造影(DSA)、计算机断层扫描血管造影-最大密度投影法(CTA-MIP)和Ktrans图评估这些患者的侧支循环。以χ2检验计算各种评估方法的一致性。计算基于Ktrans图的侧支循环评分与各种影像及临床预后的相关性。结果:将75名患者纳入研究,包括39名女性和36名男性,平均年龄为65.3±14.6岁。基于Ktrans图与DSA的侧支循环评分一致性最好(Kappa=0.8101;P<0.001)。Ktrans图侧支循环评分中有25名患者较差,25名中等,20名较好,5名很好。侧支循环良好与临床预后良好相关(P<0.0001)。结论:由标准PCT首过数据计算得到的Ktrans图与急性大动脉近段闭塞的侧支循环状态相关,且能预测预后。第三部分通透性影像用于急性缺血性脑卒中大鼠侧支循环的评估目的:通过大脑中动脉闭塞(MCAO)大鼠的影像和病理研究,建立通透性核磁下多种通透性参数与卒中后缺血灶皮层内血管密度及大小的等级对应关系,从而实现其对Ⅲ级侧支循环的定量评估。方法:本部分以雄性SD大鼠制作左侧大脑中动脉线拴模型,并模拟不同缺血情形及干预措施。用多模MR对大鼠缺血区皮层进行侧支循环分级。将大鼠脑组织行免疫组化荧光双染分析,在激光共聚焦显微镜下获得缺血区皮层微血管密度和毛细血管密度并进行分级。比较通透性参数侧支循环分级与缺血灶内血管密度分级的一致性。结果:通透性参数Ktrans图及注射对比剂后曲线下面积(IAUC)图中缺血24h时血脑屏障通透性(BBBP)较假手术组有所下降,3d时开始升高,7d时达到顶峰,且皮层外侧区升高显著。24h时Ktrans值与毛细血管密度有所下降,3d及7d时Ktrans值、脑微血管密度、毛细血管密度三者均较假手术组有显著升高。经过一致性检验我们发现SWI对于微血管评估较好,IAUC和Ktrans图对毛细血管的评估一致性较好;IAUC对毛细血管和微血管均有一定的评估能力。在缺血4.5h,Ktrans与毛细血管密度之间一致性较好(Kappa=0.764,P<0.001),SWI与微血管密度之间一致性较好(Kappa=0.715,P<0.001)。在缺血3d,SWI与微血管密度一致性较好(Kappa=0.719,P<0.001)。在缺血7d,IAUC与毛细血管密度一致性较好(Kappa=0.725,P<0.001)。结论:IAUC为半定量通透性参数,信噪比较低,效果稳定,图像清晰,可以直观的观察血管通透性变化。Ktrans图可以对新生血管即Ⅲ级侧支循环进行定量评估。将IAUC和Ktrans图二者结合起来既可以直观形象的观察血管通透性变化又可对其进行定量分析。