0 引言

       缺血性脑卒中（ischemic stroke, IS）是世界范围内导致居民致残和致死的重要原因之一^[1]，给社会和家庭带来沉重负担。脑灌注成像量化急性缺血性脑卒中（acute ischemic stroke, AIS）患者脑组织的血流灌注特征，提高AIS的诊断准确性，帮助临床医生确定治疗方案，并提供有关功能结局的预后信息^[2]；识别在常规时间窗之外可能受益于再灌注治疗的患者，使其可以根据脑组织状态进行个性化治疗。目前已广泛使用各种影像学技术对AIS患者进行评估，并着重于电子计算机断层扫描（computed tomography, CT）和多模态磁共振成像技术^{[3, 4]}，但在灌注成像技术方面的研究总结相对较少，尤其是基于数字减影血管造影和核医学相关的灌注成像。本文就多种灌注成像技术在AIS中的研究进展进行综述，讨论每种技术对于超时间窗患者的临床应用和不足，并优化治疗后出血转化（hemorrhagic transformation, HT）和侧支循环的评估，以期指导临床实现AIS患者的早期精准治疗和对AIS预后的评估。

1 电子计算机断层扫描灌注成像

       电子计算机断层扫描灌注成像（computed tomography perfusion, CTP）是临床最常用于评估AIS的影像学技术之一^[5]，可直观反映脑组织血流灌注情况，对患者进行精准诊断，辅助临床决策并预测卒中预后。其指标包括脑血流量（cerebral blood flow, CBF）、脑血容量（cerebral blood volume, CBV）、平均传输时间（mean transit time, MTT）、达峰时间（time to peak, TTP）及残差函数的最大时间（time to top, Tmax）。

       CTP的优势在于可以通过评估梗死核心和缺血半暗带为超时间窗的AIS患者提供再灌注治疗的可能性^[2]，并预测治疗后出血转化（hemorrhagic transformation, HT）的风险。DAWN和DEFUSE 3研究是使用不同影像评估方案来评估核心梗死体积的延长时间窗口试验，其结果显示超时间窗的AIS患者血管内血栓切除术（endovascular thrombectomy, EVT）联合药物治疗的90天预后优于单独药物治疗^[6]。另有研究结果表明，经CTP评估后进行再灌注治疗的患者获得良好预后的几率更高，死亡率更低；且在AIS发生6 h后接受血管内治疗的亚组中，预后良好的患者比未接受再通治疗的患者高出5倍^{[7, 8]}。SIDDIQI等^[9]的研究表明包括CTP在内的灌注成像技术为AIS患者的再灌注治疗提供了更多选择，在先进成像技术的引导下患者达到良好功能状态的几率更高，且再灌注损伤与EVT再通患者的预后不良相关^[10]。在这些研究的基础上，有Meta分析表明CBF降低但CBV正常的AIS患者，再灌注治疗后HT的风险较低，而CBF和CBV均降低的患者HT风险则较高，预后可能较差，表明CTP可以通过评估脑血流灌注来指导临床治疗，提高患者获益及改善预后^[11]。此外，JHOU等^[12]发现，通过CTP评估的缺血核心体积与AIS患者再灌注治疗后90天时的功能预后独立相关，可为治疗决策提供相关信息。Tmax可用于区分低灌注缺血区与梗死核心区^[6]，衍生于其的指标低灌注强度比（hypoperfusion intensity ratio, HIR）能够更为精准地评估脑血流灌注损伤的严重程度，并用于预测侧支循环状态、最终梗死体积及临床预后，较低的HIR可能与患者良好的功能预后独立相关^[13]。

       CTP在临床中应用广泛，能够精准评估AIS发病早期的脑组织血流动力学，但它也存在一定局限性：其检测小动脉闭塞性脑梗死的敏感度较低，可能会使超时间窗但可能从再灌注治疗中获益的患者排除在治疗范围外^[14]；由于后循环涉及较小的动脉，CTP对后循环缺血导致的AIS评估价值有限^[15]；尽管CTP在晚期EVT的引导治疗中可以降低死亡率，但良好功能结局并未改善，需要进一步证明CTP的潜在优势^[16]。未来的研究重点可能期待利用人工智能技术优化CTP图像分析来更全面地评估脑血流灌注和组织损伤，提高诊断的准确性和效率，并进一步明确CTP对晚期EVT患者长期功能结局的价值，优化其临床应用，从而改善晚期患者的预后。

2 磁共振灌注成像

       磁共振灌注成像（perfusion weighted imaging, PWI）技术主要用于评估脑组织的微观血流动力学变化，可直观反映脑组织血流灌注情况，主要包括动态磁化率对比增强灌注成像（dynamic susceptibility contrast perfusion weighted imaging, DSC-PWI）和动脉自旋标记（arterial spin labeling, ASL）技术^[17]。临床常通过对PWI灌注参数图显示的低灌注缺血区与弥散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）所显示的梗死核心区进行比较^{[18, 19]}，来评估AIS患者是否存在缺血半暗带，以指导临床诊疗和评估预后。

2.1 DSC-PWI

       DSC-PWI是一种需静脉注射对比剂的PWI技术^[20]，在脑血流灌注评估中具有时间分辨率高、对比度高和敏感性强的优势，可以提供包括CBF、CBV、MTT、TTP和Tmax在内的多种灌注参数^{[18, 21]}，在指导AIS治疗及预后预测中发挥着至关重要的作用^[22]。

       既往研究表明，DSC-PWI可用于筛选AIS发病后6~24 h内可能从再灌注治疗中获益的患者，扩大血管内治疗的时间窗，而这类患者通常持续性存在缺血半暗带^[14]。包括Ⅲ期临床试验EXTEND及DEFUSE 3在内的多项随机对照研究结果显示，基于DSC-PWI评估后的AIS患者在发病后4.5~9 h进行静脉溶栓（intravenous thrombolysis, IVT），以及发病后6~24 h进行EVT治疗90天时的功能预后要优于单独药物治疗的患者^{[23, 24]}。目前，基于人工智能的自动化程序也已用于精准评估DSC-PWI和DWI显示的病变区域，可以大大缩减AIS患者从入院到接受再灌注治疗的时间，尤其是AIS发生超过6 h的患者^[19]。DSC-PWI亦可用于AIS患者再灌注治疗的HT风险筛查，可降低再灌注治疗后的HT风险，改善患者预后，且DSC-PWI在检测出血方面与T2^* GRE序列有相当高的一致性^[25]。

       DSC-PWI有助于指导AIS临床治疗方案的选择，并为卒中的预后预测提供有价值的信息。然而该技术的应用也在一定程度上受限于对比剂的副作用，如肾功能受损以及过敏人群应慎重选择DSC-PWI^[21]。结合DSC-PWI参数探索新的预后生物标志物也许是未来的研究方向，以更精准地预测患者的治疗反应；此外需要开展大规模、长期随访研究，评估DSC-PWI在患者长期功能预后中的作用。

2.2 ASL

       ASL是一种无创的非对比磁共振成像技术，通过磁性标记血液质子来量化脑血流灌注信息^[26]，能够定性或定量评估脑血流灌注不足的区域^[17]。其定量灌注参数主要为CBF^[27]，通常用动脉到达时间（arterial transit time, ATT）评估其测量的准确性。传统方法使用单标记后延迟（post label delay, PLD）测量灌注情况，但由于ATT的差异可能低估某些脑区的CBF，导致定量灌注值的不准确^[28]。目前可通过多个PLD得到经ATT校正后的高精度CBF测量值^[29]，在脑血管明显狭窄或闭塞的情况下显著减少由于ATT延长和个体差异导致的CBF测量误差^[30]，为临床医生提供更丰富的血流动力学信息，对于脑梗死区域的血流评估具有重要意义^[31]。与其他灌注成像技术相比，ASL是对比剂过敏患者可靠的替代选择，对于缺血半暗带的评估具有较高准确性^{[26, 32]}。

       ASL联合DWI可指导临床对AIS的早期诊疗^[33]，除了评估HT风险外，还能通过评估CBF及侧支循环来预测AIS的临床预后^[34]。RAVULA等^[17]的研究表明，ASL联合DWI能够准确评估缺血半暗带，指导临床决策，DWI-ASL不匹配的AIS患者在时间窗内进行IVT可获得良好的临床预后。此外，基于ASL测量的相对脑血流量（rCBF=CBF患/CBF健）可有效预测AIS患者血管内治疗后是否存在HT：再灌注治疗后发生HT的患者rCBF值更高，且预后较差，提示AIS患者局部脑血流量的增加可用于预测HT的发生^[35]。HUANG等^[36]的研究亦发现应用ASL定量评估AIS患者的脑组织灌注情况可以预测血管内治疗后的HT，治疗前的最大CBF值（CBFmax）是HT的独立危险因素，较低的CBFmax可能与良好的功能预后相关。ARACKI-TRENKIC等^[37]的研究发现，CBF下降是脑缺血事件发生过程中的早期改变，当降低到一定的阈值时，组织将受到不可逆损伤，可能导致较差的功能结果。除患侧的CBF值与卒中预后相关外，有研究发现健侧大脑半球的CBF值也可作为AIS患者90天时临床预后的预测因子，较高的健侧CBF值可能与患者良好的功能预后独立相关^[38]。另有研究结果表明，从1.5和2.5 s的多PLD获得的低灌注容积比可能是AIS患者早期神经功能恶化的预测指标，可以作为卒中预后不佳的影像学标志物^[31]。此外，在ASL图像上表现为高信号的动脉穿行伪影（arterial transit artifact, ATA）可能与侧支循环的状态较差相关^[39]，而相关研究证明较差的侧支循环可能是AIS患者预后不良的独立预测因子，并与卒中复发存在密切联系^[40]。

       ASL对于临床指导AIS治疗及预后起着重要作用，但尚不能完全取代其他灌注成像技术：该技术信噪比低，尤其是在脑白质区域，可能影响图像质量；对小范围梗死灶及低血流区域的敏感性较差^[41]，且部分ASL扫描方式不能提供相关的时间参数^[42]；临床上大多使用单PLD的ASL，早期的研究观察到其高估或低估CBF，尽管多次采集可以减少偏差，但也增加了时间成本。此外，目前ASL技术尚未完全标准化，不同研究、不同医院以及设备厂商采用不同的PLD时间和参数设置，将导致其与图像显示、病变检测及结果解读存在显著差异，影响病变的检出与解读^{[43, 44]}。尽管多PLD技术提高了图像的诊断可信度，提供了ATT的额外信息，但由于其复杂性和挑战，目前尚未被视为合适的默认方案，未来的研究重点也许是如何扩大多PLD技术的应用领域，将其作用到更多更广的疾病方面。

3 数字减影血管造影的灌注成像

       数字减影血管造影（digital subtraction angiography, DSA）是诊断脑血管疾病的金标准，DSA的灌注成像（DSA perfusion, DSAP）主要通过注射对比剂后的连续成像来观察脑组织的血流动力学。DSAP具有良好的空间分辨率，能清晰显示病变血管和评估脑血流灌注^[45]。

       通过DSAP技术获得的定量灌注数据在AIS的预后评估中具有一定补充价值，为预测卒中复发和再灌注治疗后HT提供了新的见解。最新研究^[46]开发了DSAP的灌注参数，如CBF、CBV和Tmax，可以更为准确和敏感地反映脑血流动力学改变，未来可能对AIS患者的个体化治疗及预后评估起到更大作用。HUANG等^[47]的研究结果表明，AIS患者术前基于DSAP的TTP值与卒中复发独立相关，为AIS的预后评估提供了的增量价值。KOSIOR等^[48]从DSA源图像中获得MTT及TTP等定量灌注参数，并利用MTT值来探索AIS患者血管内治疗后的血流灌注情况，结果显示MTT值最低和最高的区域与再灌注治疗后HT高灌注和持续低灌注的区域相对应，MTT值可以作为再灌注治疗后预后不佳的预测因子。

       作为一种新型成像技术，DSAP不仅可以直观显示血管病变，还可结合灌注参数来评估AIS的脑血流动力学特征^[49]，为AIS的治疗和预后评估提供有价值的信息。但DSAP的临床应用尚在探索阶段，目前无法对缺血半暗带进行评估，且该技术的图像采集时间较长，患者在此过程中可能产生空间模糊和伪影；图像易受噪声影响；技术复杂及操作难度高，需要专业的设备和技术人员操作；此外，DSAP技术基于DSA成像，不可避免会带来一定的辐射剂量；且该技术为有创性操作，只能作为住院患者的检查进行而不能在门诊进行检查及随访。综上，未来可能的研究方向是如何优化技术来提高图像采集速度，减少运动伪影的影响，增强图像质量；并且开发出更易于操作的设备和软件，使DSAP技术能够更广泛应用到临床中。

4 正电子发射计算机断层及单光子发射计算机断层脑灌注成像

       正电子发射计算机断层（positron emission tomography, PET）及单光子发射计算机断层（single-photon emission computed tomography, SPECT）脑灌注成像均是基于核医学的成像技术，通过检测放射性同位素在体内的分布来评估脑组织血流灌注情况或代谢改变，在评估AIS患者缺血半暗带方面有重要价值；衍生于两种脑灌注成像技术的定量参数也可预测AIS患者的神经功能预后。

       PET脑灌注成像不仅可以识别病变区域的CBF，还可通过使用不同的示踪剂检测局部缺血部位的血流和葡萄糖摄取差异来观察脑组织的代谢改变，能够精确地评估缺血半暗带，在基于血流动力学、代谢活性和受体表达评估脑卒中患者方面具有实用价值，为AIS患者的诊疗取得独特优势^[50]。既往研究表明，PET脑灌注成像可追踪AIS患者发病后不同时间段病变区域的灌注情况，只有在病变区域CBF值较高时行IVT才能获得良好的再通效果^[51]，可作为指导再灌注治疗以及疗效评估的一种替代指标。在预后方面，WU等^[52]的动物实验利用了PET脑灌注成像进行评估，改善了缺血再灌注损伤大鼠的神经预后。基于人工智能的PET脑灌注成像也已经在AIS中得到初步应用，WANG等^[53]将深度学习应用于PET脑灌注成像，研究AIS患者康复治疗效果的评价算法，有利于改善康复治疗的效果。综上，PET脑灌注成像能够定量评估脑血流和代谢，检测缺血半暗带，并监测缺血性脑卒中患者的治疗效果，包括评估再灌注后的脑血流变化和组织损伤程度，已被证明可以提供关于卒中后功能残疾和恢复的额外信息。

       与PET脑灌注成像相比，SPECT脑灌注成像不能测定脑组织的代谢改变，但可在AIS患者中检测和半定量分析脑缺血组织的CBF，识别缺血半暗带，以指导临床制订个体化治疗策略；其测定的CBF阈值可用于监测IVT的疗效，再灌注治疗后，局部脑血流的高灌注或低灌注分别表明症状改善和预后较差，但尚不能预测HT的进展情况^[54]。有研究将SPECT脑灌注成像和PWI所示的灌注缺损区进行比较，发现前者CBF的缺损体积明显更大，比PWI预测3个月时的临床结果更准确^[55]。此外，SPECT脑灌注成像可以帮助确定血管储备，帮助识别潜在的高风险患者，能够作为未来卒中或考虑改变治疗方式的预测性生物标志物^[56]。

       PET和SPECT脑灌注成像可以准确评估脑血流灌注或脑组织代谢活性^[57]，已在多项研究中证明对AIS患者的治疗和预后评估存在重要价值。但这些基于核医学的灌注成像技术均涉及放射性示踪剂的使用，临床应用有限。此外，PET脑灌注成像有着设备和成本的限制；其部分容积效应可能导致小病灶的信号被低估^[58]；而SPECT脑灌注成像的不足则在于时空分辨率低，可能无法实时监测快速变化的脑血流灌注情况；定量精度有限，脑血流灌注值可信度不如PET脑灌注成像^[59]。未来的研究可能将转向基于核医学的灌注成像与CT或MRI结合的新型成像策略，有望在AIS患者的诊疗和改善预后方面呈现更大的价值。

5 小结与展望

       综上所述，灌注成像技术能够显示AIS患者的灌注异常，提供临床预后的相关信息，并能通过评估缺血半暗带识别在再灌注治疗中获益的患者，以改善卒中预后。CTP和DSC-PWI在临床应用中较为广泛，但均受限于对比剂的使用和辐射暴露问题；ASL作为一种无创技术，具有较高的安全性和重复性，但因信噪比低、技术标准化不足限制了其广泛应用；DSAP结合了血管成像和灌注参数评估的优势，但有创性和技术复杂性是其不足之处；SPECT及PET灌注成像技术能提供准确的灌注和代谢信息，亦对卒中的治疗及预后评估提供了增量价值，但因涉及放射性示踪剂和设备成本问题，临床应用仍然受限。

       灌注成像技术在AIS治疗和预后评估中的广泛应用仍面临一些不足与挑战：如这些成像技术可能会增加患者的检查时间，导致治疗时间延长；图像处理及解读没有达到完全标准化；内源性对比剂的注射可能导致肾功能损害或严重过敏反应；部分医院及卒中中心缺乏灌注成像实施的条件。因此，我们必须确保患者接受最佳的成像方案，使尽可能多的患者受益于灌注成像技术的普及。

       目前，灌注成像技术的发展十分迅速，随着影像设备技术、自动化后处理软件的不断更新以及高质量临床研究的大量开展，灌注成像技术使临床医生能够从基于时间的治疗转向个性化的、基于组织的治疗，进一步促进缺血性脑卒中精准诊疗的发展。