卒中仍然是美国及美洲地区导致死亡和残疾的前五大原因之一。[1] 缺血性卒中是其中最常见的类型，全球年发病例数达700万至800万。[2] 急性缺血性卒中（AIS）的早期诊断和临床管理对于优化预后至关重要。[3,4] 过去几十年来，医学影像的应用不仅提高了AIS的诊断准确性（发病后数分钟内灵敏度接近97%）[5]，还阐明了其病理生理特征和疾病进程。[6] 结合计算技术的快速进步，多种医学影像模式（包括CT、MRI、超声和透视）在标准化AIS的临床决策、管理和治疗中发挥了重要作用，同时改善了临床结局。[7-9]
目前已有大量同行评审文章回顾了数十年来AIS影像学指南和临床应用的演变，持续从不同角度探讨新型影像模式的适用性仍是该领域科学进步的重要组成部分。[8] 本综述提供了关于医学影像在AIS诊断、管理、治疗和预后判断中作用的最新观点。
半暗带与AIS的早期治疗
卒中半暗带——即处于缺血梗死风险中但尚可挽救的脑组织——是卒中临床影像最早的目标之一。卒中半暗带的定义多年来有所变化，但核心在于三磷酸腺苷细胞燃料供应减少后神经元水平发生的电生理改变，这种病理状态在细胞膜保持完整时是可逆的。[10] 由于半暗带发展为坏死性缺血核心的时间窗有限，神经影像学的主要目标是早期识别和测量可挽救半暗带的范围。正电子发射断层扫描（PET）是首个成功计算局部脑血流量（CBF）、代谢率和氧摄取分数（OEF）的技术；CBF降低但通过OEF代偿性升高而保持代谢率的组织被视为半暗带。[11] 然而，大多数急诊科无法配置PET。
AIS的首个成功药物治疗由美国国家神经疾病与卒中研究所（NINDS）资助的试验确立，该试验显示静脉注射组织型纤溶酶原激活物（tPA）可改善3个月功能结局。[12] 这些阳性结果激发了对CT上早期缺血性改变进行量化[13]以及利用MRI估计梗死核心以识别可能无效溶栓[14]的兴趣。对症状性颅内出血（ICH）风险的担忧以及对tPA益处的质疑，促使多项重新分析和临床实践有效性检验，其中仅使用非对比CT（NCCT）作为影像学模式。[15-18]
平扫CT
自溶栓早期以来，NCCT一直是排除ICH的主要手段。即使在最难检测的出血类型（包括蛛网膜下腔出血）中，NCCT在最初24小时内也具有高灵敏度（高达95%）。[19] NCCT采集时间短（现代扫描仪约1-2分钟），且对患者伤害相对较低，使其成为AIS中无价的影像工具。[20] 高度特异性的NCCT结果也可避免误判出血征象（如钙化肿块或海绵状血管瘤）。[21] 为此，高通量和机器学习技术持续提高NCCT识别各类出血的特异性。[22]
NCCT还可显示急性梗死核心的征象，同时显示慢性梗死后改变，例如脑软化和萎缩。[23] NCCT上的脑实质低衰减（低密度）通常提示组织坏死的早期征象[24]，但区分可挽救半暗带与不可逆梗死核心即使对于经验丰富的放射科医生仍具挑战性。研究表明，在症状发作后3小时内，NCCT结果与发病时间之间几乎没有相关性，并且治疗前NCCT衍生的阿尔伯塔卒中项目早期CT评分（ASPECTS）在NINDS试验中未能预测结局。[12,13,25]
对已梗死核心进行溶栓治疗的可怕并发症包括因毛细血管床血脑屏障薄弱导致的出血性转化，以及再通后再灌注损伤引起的加重水肿。[26,27] 早期欧洲合作急性卒中研究（ECASS）试验显示，延迟溶栓的获益递减且出血风险增加，尤其是超过发病后3小时，此时溶栓的风险可能超过获益。[28,29] 这些发现得到了急性非介入治疗缺血性卒中阿替普酶溶栓（ATLANTIS）试验的证实，该试验发现卒中发作后3至5小时给予tPA无获益且增加症状性ICH风险。[30] 使用NCCT的ECASS-III试验将系统性溶栓的安全有效治疗窗口扩展至症状发作后3至4.5小时。[31]
ASPECTS最初为评估前循环卒中而开发，是一种通过评估NCCT上低密度区域来预测梗死核心范围的影像学指标。[32] 尽管ASPECTS迅速引起卒中界关注，用于指导溶栓资格和血栓切除试验中患者选择，但其在评估不同卒中机制中多样化病理生理改变方面的粗糙性限制了其可靠性。[33] ASPECTS未考虑脑血管侧支循环的个体间差异，也不适用于后颅窝脑组织（骨伪影影响分辨率）。[34] 鉴于NCCT检测ICH的能力[35]，目前标准治疗认为，若NCCT未见禁忌症，对所有致残性卒中给予溶栓治疗是有益的[36]，这使得NCCT成为疑似卒中评估中最快的一线影像学检查。
CT血管造影
NINDS试验后，对比剂CT血管造影（CTA）的应用范围扩大，其显示血管通畅性的灵敏度很高。[37,38] CTA上，闭塞远端造影剂缺失对组织灌注不良具有高特异性；然而，即使在分辨率极高的CTA上，在常规临床环境中全面评估侧支血流和灌注仍然困难。[37,39] 基于云的图像传输和人工智能分析技术的快速发展旨在实现自动检测动脉闭塞，已有多种商业产品可用。[40-42]
随着动脉内治疗的出现，急性脑血栓栓塞溶栓（PROACT）-I和II试验的大量参与者通过数字减影血管造影确认闭塞。[43,44] 当时CTA尚未普遍应用，促使卒中干预管理（IMS）III试验的研究者使用美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分作为闭塞存在的替代指标，该试验结果为阴性。[45]
首个在发病6小时内使用支架取栓器的成功试验——荷兰急性缺血性卒中血管内治疗多中心随机临床试验（MR CLEAN）——重新激发了人们对血管内治疗的兴趣。[46] 患者选择变得更加标准化，并在小核心和近端闭塞缺血性卒中血管内治疗（ESCAPE）试验中被证明至关重要，该试验显示血管内血栓切除术（EVT）优于最佳药物治疗，时间窗可延长至卒中发作后12小时。[47] ESCAPE试验者使用多期CTA评估良好和中等侧支循环，排除了侧支循环差的患者，从而可能更好地筛选出小核心梗死患者。[47] EVT被证实有益，但2018年EVT的严重并发症估计约为15%[48]，强调了再灌注技术改进和更精细患者选择的必要性。
早期时间窗（≤6小时）血栓切除术试验（MR CLEAN、ESCAPE以及以血栓切除作为急性缺血性卒中主要血管内治疗的Solitaire装置意向治疗试验[SWIFT PRIME]）的成功共同为探索扩展时间窗提供了基础，例如DWI或CTP评估与临床不匹配在TrevO指导下对醒后及晚发卒中患者进行神经介入分诊（DAWN）试验和缺血性卒中影像评估后血管内治疗（DEFUSE 3）试验。早期时间窗试验主要依靠发病时间和NCCT或CTA结果纳入参与者，而扩展时间窗试验引入了临床核心和灌注不匹配范式，以安全地将治疗窗延长至24小时。在所有研究中，EVT均持续改善功能结局，且未导致症状性ICH或死亡率增加（表1）。
CT灌注成像
随着高效再灌注治疗（如EVT）成为大血管闭塞（LVO）患者的标准治疗，如何将治疗窗口扩展到最初6小时之后以及哪些患者不太可能从EVT获益等问题仍然存在。CT灌注成像（CTP）被添加到多模式CT中以用于EVT患者选择。[49] 扩展紧急神经功能缺损溶栓时间：动脉内（EXTEND-IA）试验明确证明了CTP在患者“超选择”（即识别最可能从EVT获益的患者）中的价值。然而，关于使用哪些CTP阈值来预测获益或无效的问题仍然存在，因为这些EVT指标最初建立于21世纪初。[14,50-53] 与PET扫描衍生的半暗带指标不同，CTP利用注射碘造影剂随时间的流速和通过时间分布变化。CBF根据血管内造影剂平均分布（受侧支和多期影响）测量，脑血容量通过晚期造影剂在组织中的滞留计算（受血管泄漏影响），最大时间定义为造影剂从大脑中动脉到达其峰值体积所需的时间。[50]
最大时间>6秒被认为对捕捉风险组织（即半暗带）具有高灵敏度。[54] 尽管在估计梗死核心方面比推测的半暗带灵敏度和特异性较低（准确率96%），但在非随机标准推导研究中，使用绝对阈值<30% CBF的CTP预测梗死核心的准确率仍相对较高（92%）。[51] 然而，在快速完全再灌注的条件下测试时，这些CTP预后图只有50%-60%的概率识别可挽救与不可逆脑功能丧失。[55]
理论上，治疗大梗死核心可能有害。因此，将EVT时间窗延长至16-24小时的LVO关键试验聚焦于“慢生长者”，即核心较小、不匹配比率较大的患者。[14,53] 慢生长者定义为在扩展时间窗内就诊、估计核心较小且不匹配比率较高、推测半暗带面积较大的参与者。
基于CTP的CBF估计和NCCT上的ASPECTS可能高估核心，称为“幻觉核心”（图1）。[56] 相反，来自CTP的CBF估计也可能出现假阴性（未发现梗死核心），尤其是在侧支密度高的小或深部脑半暗带中（图2）。[57] 尽管EXTEND-IA、SWIFT PRIME和前循环卒中8小时内Solitaire装置血管内再通与最佳药物治疗比较（REVASCAT）试验在全球范围内成功通过EVT显著减少了功能性残疾，但对数据的批判性评估不鼓励过度使用CTP来拒绝EVT，尤其是在早期时间窗内。[51,58-60]
图1. 一名60多岁患者，NIHSS评分24分，基线改良Rankin量表评分2分。非对比CT未见出血，ASPECTS评分6分。CT灌注显示右侧大脑中动脉区域存在“幻觉核心”大片核心缺损，伴可能可挽救的大面积半暗带（A）。CT血管造影显示右侧近端M1大血管闭塞（B）。缩写：rCBF，区域脑血流量。
图2. 一名有吸烟史和心血管危险因素的患者，NIHSS评分13分，基线改良Rankin量表评分1分。最后已知正常10小时前。非对比CT未见出血，ASPECTS评分7分。CT灌注显示大片核心和半暗带不匹配比率为1.4（A）；然而，由于患者处于血管内血栓切除时间窗内，CT血管造影显示右侧中段M1和近端M2段大血管闭塞（B），尝试了血栓切除术。虽未实现完全恢复，但语言和抗重力力量得到恢复。MRI显示梗死区域与CT灌注上的核心相似（C）。缩写：rCBF，区域脑血流量。
大核心研究
2018年至2023年间评估大缺血核心梗死患者EVT的主要随机试验包括：日本超急性脑栓塞血管内挽救恢复大缺血核心试验（RESCUE-Japan LIMIT）、优化急性缺血性卒中血管内治疗患者选择的随机对照试验（SELECT2）、急性前循环大血管闭塞性大梗死核心患者血管内治疗（ANGEL-ASPECT）、扩大病变和扩展时间窗卒中血栓切除术的有效性和安全性（TENSION）、大卒中治疗评估（LASTE）以及前循环大缺血性卒中紧急挽救血栓切除术（TESLA）。[61-66] 参与者通常为病前功能状态良好（基线改良Rankin量表评分0-1或0-2）且确诊前循环LVO的成人。基于影像的选择通过低ASPECTS（通常3-5）或CTP上大梗死核心体积定义大核心，大多数研究的治疗窗延长至24小时。尽管影像阈值和时间窗存在异质性，所有试验均成功挑战了历史上将大核心患者排除在EVT之外的观念（表2）。
总体而言，这些试验表明，与单纯药物治疗相比，EVT可带来功能结局获益，尽管大核心人群的绝对残疾率和死亡率高于早期时间窗小核心队列。各研究中ICH发生率可接受且EVT与药物治疗组大致相当。多项试验中两组死亡率均较高。这些数据共同支持了EVT在选择性大核心患者中的安全性和潜在获益，并推动了近期AIS决策从基于核心大小向基于组织的范式转变（图3）。
图3. 一名无显著临床心血管病史的患者，最后已知正常5小时前，近期存在创伤，NIHSS评分8分。非对比CT未见出血，右侧ASPECTS评分10分。CT灌注显示中等大小核心和大面积半暗带，不匹配比率3.7（A）。CT血管造影显示椎动脉夹层和左侧大脑后动脉闭塞（B）。行血栓切除术和血运重建。尽管随访MRI仍有梗死证据（C），但患者的视力丧失症状得到缓解。缩写：rCBF，区域脑血流量。
中等血管研究
尽管EVT在LVO患者治疗中取得成功，血管内技术不断进步且安全性改善，但近期中等血管闭塞试验，如改善中等血管闭塞结局的血管内治疗（ESCAPE-MeVO）、血管内治疗联合最佳药物治疗与单纯BMT治疗中等血管闭塞卒中（DISTAL）以及评估远端动脉闭塞相关急性缺血性卒中机械血栓切除术（DISCOUNT），均未显示EVT在mRS测量的功能结局方面有显著获益。[67-69] 然而，使用CTP影像对EVT进行适当的患者选择仍允许对核心梗死小而可挽救半暗带大的患者进行卒中治疗（图4）。医学影像在预测哪些中等血管闭塞患者可能从EVT中获益方面发挥关键作用。[70]
图4. 一名有房颤病史但未接受抗凝治疗的患者，NIHSS评分8分，最后已知正常4小时内，基线改良Rankin量表评分2分。非对比CT未见出血，ASPECTS评分10分。CT灌注显示右侧大脑中动脉区域灌注不匹配，无可测量缺血核心（A）。CT血管造影显示远端M1闭塞（B）。行血栓切除术和溶栓治疗，实现完全血运重建，随访MRI未见急性梗死（C）。
磁共振成像
自20世纪90年代初以来，MRI经历了多次技术改进，已成为卒中放射学诊断的基本工具。其最初被认为用途有限，几乎无望在7天窗口内捕捉到卒中。[71] 随着T2加权成像的引入，MRI的观点开始转变[72]，T2加权成像能够检测脑实质中的细微变化（如水肿）[73]，而液体衰减反转恢复（FLAIR）能够高度灵敏地检测坏死、瘢痕和脓肿中出现的蛋白性变化。[74] 与NCCT类似，在6小时可治疗窗口内缺乏可检测的组织变化最初限制了MRI在超急性卒中评估中的实用性。[72] Moseley及其同事[75]于1990年引入了弥散加权成像（DWI）；经过多次迭代，DWI能够捕捉人体组织中受限的水分子运动，即使在AIS最初几分钟内也是一个高度敏感的发现。[76] DWI MRI与NCCT的头对头比较显示，DWI在检测早期脑缺血方面明显优于NCCT。[77]
DWI最初被认为显示梗死核心，而对比增强灌注MRI可显示低灌注的风险组织（推测半暗带），从而能够检验风险组织的失配概念。[78,79] 两项AIS溶栓试验使用DWI/灌注失配进行患者选择，并将再灌注前后DWI变化作为结局指标：平面回波成像溶栓评估试验（EPITHET）和最初的DEFUSE试验均显示梗死体积减少。[80,81] 尽管DWI提供了急性卒中负荷的客观测量[82]，但梗死体积减少并未成为卒中试验中可接受的主要终点，而临床结局（即90天功能恢复）以mRS测量为准。[83] 在MR RESCUE试验中，早期使用DWI/灌注失配指导EVT患者选择并未改善结局，可能归因于无效的血管内装置。[84]
此外，DWI病灶代表已完成的脑梗死的观点在缺血早期可能是不正确的。剑桥组比较了DWI结果与PET上的CBF和OEF。[85] O2摄取停止表明代谢丧失和DWI病灶内梗死完成。然而，在超急性DWI阳性研究中，PET显示出CBF降低和OEF升高以及CBF升高和OEF降低的异质性图像。作者注意到DWI病灶内和病灶间的异质性，表明超急性DWI可能反映代谢功能障碍的组织，但不一定是完全梗死。这项规模较小但重要的研究提醒不要仅基于DWI阳性将患者排除在治疗之外，因为拒绝治疗存在自我实现预言的风险，即未经治疗的脑缺血进展为梗死生长，从而使DWI看起来能预测最终梗死体积。关于确定再灌注治疗上限效应的绝对影像阈值是相对的进一步证据，可以在大核心试验的讨论中找到。
通过比较多序列MRI可以获得丰富的诊断信息，而且MRI因无辐射暴露和钆对比剂（与CT碘对比剂相比）并发症发生率低而具有安全性优势，尤其是在高危人群（如孕妇）中。[86,87] 然而，与安全筛查相关的时间延迟（以避免与磁体的金属相互作用）、成像过程时间长（多序列>20-30分钟）以及较高的不依从率（如幽闭恐惧症、无法平躺或保持稳定或静止）使MRI成为AIS一线影像中相对有限的工具。[88,89] 尽管一些研究将MRI作为初始成像方式进行了评估，但对于临床疑似但影像学阴性的AIS患者，治疗延迟的风险往往超过静脉溶栓的风险。[90,91]
最近，MRI成功地用于检测和治疗最后已知正常时间不明的卒中患者。基于MRI的醒后卒中溶栓疗效和安全性（WAKE-UP）试验揭示，若通过MRI标准适当选择（即存在DWI受限，但T2加权FLAIR成像上无类似范围的高信号，即DWI/FLAIR不匹配），[92] 醒后发现卒中症状或最后正常时间不明的患者可能从溶栓中获益。[93]
结论
医学影像从根本上重塑了AIS的诊断和治疗，实现了更快速的检测、更精准的组织损伤特征描述，并为再灌注治疗提供了更精确的患者选择。基于CT和MRI技术的进步已将临床决策从基于时间阈值转向基于组织的范式，安全地扩展了治疗时间窗，并改善了更广泛患者群体的功能结局。随着影像技术和分析方法的不断发展，将其整合到临床实践中仍将是优化卒中治疗和结局的核心。
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