缺血半暗帶(ischemic

penumbra)的概念8/26/2023170年代中期,英國科學家提出缺血后組織喪失電活

動,但能維持電位和跨膜離子電位的腦組織區(qū)缺血半暗帶是指能量代謝保存而血供受抑制的區(qū)域臨床干預(yù)治療方面將缺血半暗帶定義為“基本上可逆”的缺血組織

作為急性腦中風治療目標的有腦梗死的危險，但仍可挽救的腦組織8/26/20232一、缺血半暗帶的分子及細胞生物學基礎(chǔ)8/26/20233缺血半暗帶發(fā)生在正常灌注組織和壞死核心之間壞死核心由于能量的迅速耗竭導(dǎo)致神經(jīng)細胞壞死。壞死的細胞釋放細胞毒素如谷氨酸鹽、鉀離子對周圍鄰

近細胞產(chǎn)生二次損害半暗帶內(nèi)細胞在缺血后存活數(shù)天，以凋亡形式，對周圍組織不會出現(xiàn)二次損害據(jù)研究細胞內(nèi)一定的ATP水平影響細胞的由壞死向凋亡的轉(zhuǎn)化，對抑制腦細胞壞死范圍的擴大起到

關(guān)鍵作用隨著缺血半暗帶內(nèi)部分凋亡細胞被小膠質(zhì)細胞吞

噬，最終導(dǎo)致由缺血而產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)終止研究發(fā)現(xiàn)在腦缺血發(fā)生后半暗帶內(nèi)存在一種絲氨酸/蘇氨酸激酶對減少梗死的面積及阻止細胞凋亡起到作用半暗帶內(nèi)因血流減少導(dǎo)致某些基因的表達和蛋白

質(zhì)合成的特異性變化有助于神經(jīng)元存活,如cfos基因的表達和HSP70的合成一些蛋白如微管相關(guān)蛋白、血影蛋白等的合成被認為是半暗帶發(fā)生不可逆損傷的標志8/26/202348/26/20235二、缺血半暗帶的影像學動物實驗?zāi)Ｐ脱芯?/26/20236腦氧代謝率(CMRO2)與氧攝取分數(shù)（OEF）研究發(fā)現(xiàn),猴梗死區(qū)CMRO2<45%(與對側(cè)相比),

而在半暗帶區(qū)OEF>125%,CMRO2≥45%,而且兩區(qū)之間分界明顯腦血流量（CBF）和OEF是隨時間而改變的,不能用來區(qū)分梗死區(qū)與半暗帶。而CMRO2則比較穩(wěn)定,在整個再灌注期間,可以作為半暗帶與梗死區(qū)的鑒別指標磁共振波譜（MRS）對大白鼠大腦中動脈線栓模型

的連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)活體1HMRS能檢測到缺血區(qū)代謝物的變化,有潛在識別缺血中心區(qū)和周圍區(qū)的能力在缺血中心區(qū)1HMRS 除了出現(xiàn)Lac 升高,還出現(xiàn)NAA 的下降及Cho 、Cr 不同程度減少等缺血半暗帶多只表現(xiàn)Lac 升高,而NAA 下降不明顯8/26/20237三、缺血半暗帶的影像學臨床研究8/26/20238缺血半暗帶 CBF低于20ml/100g.min壞死核心區(qū)不可逆損傷的組織其CBF更低,可低于6-10ml/100g.min血流量減少區(qū)(oligaemia)CBF低于正常組織而高于半暗帶的閾值,它沒有神經(jīng)元功能的衰竭,也無梗死的危險從形態(tài)學上來看,從中心到外周為缺血中心區(qū)、包繞缺血中心區(qū)的半暗帶及其外側(cè)的血流減少區(qū)CT

灌注技術(shù)利用CBF 的相對值(缺血側(cè)CBF與健側(cè)CBF 數(shù)值的比（CBF)。Klotz 等將0.20 定為半暗帶rCBF 的低限CT 灌注技術(shù)還可根據(jù)腦血流容積(CBV) 區(qū)分梗死和半暗帶

組織腦組織具有一系列復(fù)雜的自動調(diào)節(jié)血流的機制, 當CBF下降后可以通過擴張小動脈等阻力血管使CBV 維持在相對正常的范圍內(nèi)具有活性的半暗帶組織能發(fā)揮這種自動調(diào)節(jié)機制,表現(xiàn)為CBF

下降而CBV正?；蜉p度增加梗死組織已喪失這種自動調(diào)節(jié)機制, 因此表現(xiàn)為CBF 和CBV同時下降8/26/20239

對DWI與PWI不匹配區(qū)的再認識早期大量文獻認為DWI上所見的異常信號區(qū)為所謂的缺血核心區(qū)（core），即不可挽救的完全梗死的腦組織。而PWI上異常信號的容積一般大于DWI所見的范圍，兩者的差異即為可挽救組織近年的研究對這一概念提出異議部分超早期病例DWI正常DWI異常信號的逆轉(zhuǎn)是否表明缺血組織的可恢復(fù)性初次ADC正常區(qū)（半暗帶內(nèi)）組織可否挽救8/26/2023108/26/2023118/26/2023128/26/2023138/26/2023148/26/202315區(qū)分半暗帶和良性性血流減少區(qū)（病人血流未發(fā)生再通）PWI異常，DWI正常，最終出現(xiàn)梗死，所測得ADC

值范圍及PWI閾值代表半代暗帶PWI異常，DWI正常，最終未發(fā)生梗死，所測得

ADC值范圍及PWI閾值代表良性血流減少區(qū)8/26/202316目前研究認為大多數(shù)超急性和急性腦梗死

患者,PWI和DWI病灶大小比較有以下六種情況DWI所顯示異常區(qū)域明顯小于PWI上rCBV、rCBF圖像上信號減低區(qū),即DWI<PWI，臨床上55%～70%的上述患者在發(fā)病后數(shù)小時內(nèi)表現(xiàn)為此型，多為較大血管及其分支的阻塞。該情況提示DWI顯示的異常減低區(qū)可能代表梗死核心和一小部分半暗帶,而PWI所顯示的范圍可能代表了梗死核心區(qū)和半暗帶，積極治療可能最終減少梗死的區(qū)域，其中部分患者即使發(fā)病時間超過6h,溶栓治療仍有效果8/26/2023178/26/202318PWI≈DWI,見于大面積的梗死灶,且缺乏側(cè)支循

環(huán)。提示病灶在發(fā)病早期已全屬梗死核心，即發(fā)生不可逆性損傷，幾乎不存在半暗帶，這種情況可能意味著缺血組織已發(fā)展到不能維持能量的階段，即使積極治療，最終梗死區(qū)難以縮小。這種情況不宜溶栓治療，否則易發(fā)生出血性梗死8/26/202319PWI<DWI,可能是由部分或完全的自發(fā)性再通所致，最終病灶不至變大，臨床不需溶栓治療DWI正常，PWI顯示灌注缺損，提示為一過性腦缺血，而沒有腦梗死DWI正常而PWI不能顯示異常灌注缺損區(qū)，甚至顯示灌

注過度區(qū)，為一種很少見的情況，其最終梗死區(qū)域與

DWI顯示相仿，可能在PWI成像時導(dǎo)致腦梗死的病因已解除，如自發(fā)性溶栓等，而病因解除前形成的梗死區(qū)顯示為DWI高信號，可以灌注正?；蚬嘧⑦^渡，即反應(yīng)性充血所致不到10%的患者在出現(xiàn)急性腦缺血癥狀后早期的PWI和DWI都正常,這可能與超早期自發(fā)性再通(TIA)或梗死病

灶非常小,超過DWI、PWI分辨率有關(guān)8/26/202320CBF是預(yù)測半暗帶組織存活的最佳PWI指標有研究認為皮質(zhì)與白質(zhì)平均CBF為50mL/100g.min,缺血核心與半暗帶CBF分別為20ml/100g.min及31ml/100g.min。CBF為10～20ml/100g.min時缺血區(qū)細胞仍可存活一段時間，如血供未能及時恢復(fù)，局部神經(jīng)細胞逐漸死亡8/26/202321聚類分析組織特性圖Carano等認為單純依靠DWI/PWI不匹配容積來判

斷組織的存活性缺乏準確性,因而將T2WI、DWI、PWI圖像的多種參數(shù)經(jīng)校準后并運用聚類分析法

(KM、FCM、GLM)綜合形成組織特性圖,能不依賴缺血時間來預(yù)測組織發(fā)生梗死的危險性,其準確率明顯高于單純的DWI或PWI,對于半暗帶的預(yù)測準確率達70.3%8/26/2023221HMRS

對半暗帶的研究1HMRS能檢測與急性腦梗死有關(guān)的乳酸鹽(Lac)改變在超急性期和急性期能檢測到Lac和N－乙酰天門冬氨酸（NAA）的改變。 在超急性腦梗死時，1HMRS就能發(fā)現(xiàn)Lac波，這時常規(guī)MRI尚未出現(xiàn)異常表現(xiàn)8/26/202323?1HMRS發(fā)現(xiàn)Lac波表示腦梗死存在，但不能了解神經(jīng)元存活的情況，即并不意味一定是不可恢復(fù)性的腦梗死缺血腦組織Lac出現(xiàn)的水平并不一致，缺血嚴重的區(qū)域和對缺血較敏感的腦區(qū)Lac水平常更高，側(cè)支循環(huán)出現(xiàn)情況不同Lac水平也不同。梗死區(qū)中央的Lac峰值明顯高于周邊部分，提示周邊部分可能是存在缺血但尚未梗死的可逆組織,即缺血半暗帶存在腦梗死中NAA 的變化NAA峰改變的出現(xiàn)經(jīng)常不及Lac出現(xiàn)的早，可能為神經(jīng)細胞尚未死亡或NAA變化較慢，腦

梗死所致NAA下降，隨時間部位不同而各異Lac水平最高的部位，常是NAA降低最嚴重的部位。在全腦或局灶性腦缺血時，NAA均可

下降。梗死區(qū)NAA 并非均勻減少,中心區(qū)NAA減少比病灶周邊更明顯, 提示NAA 在病灶內(nèi)可能還有存活的神經(jīng)元，即所謂“缺血半暗帶”8/26/202324

彌散張量成像（DTI）對半暗帶的研究在超急性期、急性期腦梗死病灶的中心區(qū)與邊緣區(qū)，

DCavg、FA等值存在明顯統(tǒng)計學顯著性差異。說明中

心區(qū)與邊緣彌散受限的程度不同，細胞細微結(jié)構(gòu)的破壞不同，即缺血的程度明顯不同，在邊緣區(qū)存在半暗帶病程發(fā)展到亞急性早期、亞急性晚期中心區(qū)與邊緣區(qū)DCavg、 FA等值無明顯差異，提示病灶邊緣區(qū)缺血性損傷進一步加重，可能存在的半暗帶組織已逐漸發(fā)展

為與中心區(qū)一樣不可逆缺血壞死組織。因此，通過DTI也有助于確定缺血半暗帶及治療時間窗8/26/202325

PET對半暗帶的研究PET通過測量CBV、CBF、CMRO2 、OEF可用于鑒別可逆和不可逆性損傷缺血組織隨著血液動力的改變,可以觀察到4種異常的PET表現(xiàn)CBV增加以維持CBF(自身調(diào)節(jié))CBF的減少伴隨OEF的升高以維持CMRO2(血流減少)CBF和CMRO2的減少伴隨OEF的升高(缺血)很低水平的CBF和CMRO2(被假定為不可逆的損傷)。模式3可代表可逆的損傷組織,即缺血半暗帶8/26/202326Marchal等對起病7～17h內(nèi)的8個卒中病人進行

PET研究,在13～14天復(fù)查PET和CT,以確定最終梗死體積。

結(jié)果7個病人具有半暗帶性的缺血組織。其半暗帶的范圍與臨床改善顯著相關(guān)這些研究提示,在卒中24h內(nèi),許多病人存在可逆的缺血半暗帶;PET能確認是否存在半暗帶8/26/202327四、急性腦缺血半暗帶個體化差異8/26/202328根據(jù)各種不同因素，病人之間半暗帶存在的持續(xù)時間也有很大差異這些因素包括血栓的部位、側(cè)支循環(huán)供血的程度、

低灌注組織內(nèi)在的對缺血的敏感度程度（如灰質(zhì)同白質(zhì)相比）、病人本身的特殊因素（體溫和全身性代謝障礙如葡萄糖代謝、酸中毒等）五、急性腦缺血半暗帶對臨床治療8/26/202329的指導(dǎo)意義目前認為,某些經(jīng)選擇的病人,聯(lián)合應(yīng)用溶栓和神

經(jīng)保護療法或神經(jīng)保護和抗凋亡療法,證明比單一療法更有效,但這些療法的選擇都涉及到治療時間窗問題美國國立衛(wèi)生研究院的RTPA臨床試驗將時間窗定

在3h內(nèi),在其它溶栓和神經(jīng)保護的臨床試驗中,時間窗定為6h內(nèi),這些規(guī)定可能是不全面的。事實上許多未入選的病人仍可能存在缺血半暗帶目前有學者主張將缺血程度較輕者，

溶栓治療