Stenosis arteri serebral merupakan faktor risiko independen dan penting untuk stroke iskemik. Stenting arteri serebral adalah pengobatan penting untuk stenosis arteri serebral dan direkomendasikan sebagai pengobatan non-farmakologis untuk pencegahan sekunder stroke [1]. Stenting setelah stenosis arteri serebral telah meningkat di Cina dalam 5 tahun terakhir dan menurut statistik awal lebih dari 30.000 kasus stenting arteri serebral dilakukan di Cina pada tahun 2009. Saat ini dalam penelitian dan kerja klinis, tingkat stenosis arteri serebral adalah kriteria inklusi utama dan indikasi bedah untuk stentoplasti [1,2,3]. Namun, penurunan fungsi sirkulasi serebral bukan hanya akibat stenosis. Penelitian telah menunjukkan bahwa beberapa arteri serebral dengan stenosis berat memiliki insiden stroke yang rendah pada mereka yang memiliki cadangan serebrovaskular (CVR) yang baik, sedangkan mereka yang memiliki CVR yang buruk dapat mengalami kejadian iskemik serebral hingga 32,7% / tahun [4]. Yamamoto KK melaporkan bahwa hanya 60% pasien dengan stenosis karotis berat yang memiliki CVR yang berkurang, dan juga menemukan bahwa risiko stroke secara signifikan lebih tinggi pada mereka yang memiliki CVR yang terganggu dibandingkan dengan mereka yang memiliki CVR normal [5]. Oleh karena itu, penting untuk mendeteksi dan mengevaluasi CVD untuk menyaring pasien-pasien yang benar-benar berisiko tinggi terhadap stenosis arteri serebral, terutama mereka yang akan menjalani intervensi serebral endovaskular. Shi Jin, Departemen Neurologi, Rumah Sakit Umum Angkatan Udara
Kapasitas cadangan serebrovaskular mengacu pada kemampuan pembuluh darah otak untuk mempertahankan aliran darah otak yang normal dan stabil di bawah kondisi fisiologis atau patologis melalui regulasi vasodilatasi dan kontraksi. Ketika stenosis arteri serebral dapat menyebabkan hipoperfusi serebral, pembuluh darah serebral akan memastikan stabilitas aliran darah serebral (CBF) melalui dua respons kompensasi: vasodilatasi dan pembukaan sirkulasi kolateral, dan jaringan otak juga akan mempertahankan metabolisme oksigen dengan meningkatkan penyerapan oksigen. Jaringan otak juga mempertahankan metabolisme oksigen dengan meningkatkan penyerapan oksigen, sebagaimana dibuktikan oleh peningkatan fraksi ekstraksi oksigen (OEF). Dalam evaluasi CVR, perhatian juga harus diberikan pada cadangan metabolik serebral dan kompensasi sirkulasi kolateral.
1. Deteksi dan studi CVR
Pembuluh resistensi serebral dilebarkan untuk mendeteksi peningkatan CBF terbesar. Metode vasodilatasi serebral yang umum digunakan meliputi: (i) tes menahan napas, di mana subjek menahan napas untuk meningkatkan konsentrasi CO2 dalam darah, yang menghasilkan vasodilatasi serebral. (ii) Uji inhalasi C02, di mana campuran C02 dan O2 dihirup untuk mencapai vasodilatasi serebral. Uji Acetazolamide, acetazolamide dapat menghambat karbonat anhidrase sel darah merah dan dapat melewati sawar darah-otak, sehingga menyebabkan peningkatan konsentrasi C02 dalam jaringan otak dan darah, menyebabkan vasodilatasi resistensi serebral yang sangat selektif. Metode lain termasuk metode kepalan tangan, dipyridamole dan vasodilatasi nitrogliserin, yang tidak umum digunakan. Tes menahan nafas umumnya dianggap paling mudah; inhalasi C02 dapat melebarkan pembuluh darah otak dengan lebih baik, tetapi ada lebih banyak faktor yang mengganggu dan keandalannya terpengaruh; asetazolamida dimetabolisme lebih cepat secara in vivo dan tidak mempengaruhi konsumsi oksigen otak, dan efek pelebaran pembuluh darah otak lebih kuat selama tes asetazolamida [6], yang lebih dapat diandalkan, tetapi efeknya terkait dengan berbagai faktor seperti dosis, waktu pengukuran aliran darah otak setelah pemberian obat, jenis kelamin, usia dan kondisi fisik individu subjek. Saat ini, hanya bentuk sediaan oral yang tersedia di Tiongkok, dan tidak ada suntikan acetazolamide yang bekerja cepat yang tersedia.
Ada empat jenis reaktivitas serebrovaskular terhadap C02: Tipe A: CBF normal sebelum dan sesudah pelebaran serebrovaskular, menunjukkan CVR yang baik; Tipe B: CBF normal sebelum pelebaran dan area baru perfusi yang berkurang setelah pelebaran, menunjukkan pelebaran kompensasi pembuluh serebrovaskular dan CVR yang buruk; Tipe C: CBF yang berkurang sebelum pemberian dosis dan pengurangan yang lebih nyata setelah pemberian dosis, menunjukkan sirkulasi kolateral yang tidak memadai; Tipe D: berkurangnya aliran darah serebral lokal saat istirahat dan perbaikan setelah pemberian dosis, menunjukkan sirkulasi kolateral yang tidak memadai. Tipe D: berkurangnya aliran darah otak lokal saat istirahat, membaik dengan pengobatan, menunjukkan sirkulasi kolateral yang tidak memadai, tetapi dengan reaktivitas vaskular yang utuh.
Metode pencitraan utama yang biasa digunakan untuk mendeteksi CVR adalah: positron emission tomography (PET), single photon emission tomography (SPECT), teknik resonansi magnetik, xenon CT, perfusi CT, transcranial Doppler (TCD), laser Doppler flowmetry, dan analisis spektral inframerah-dekat. Sebagian besar tes ini menggunakan model matematika untuk menghitung parameter hemodinamik serebral seperti CBF, volume darah serebral (CBV), waktu transit rata-rata (MTT) dan OEF. PET mencakup seluruh otak, memiliki resolusi spasial 4-6 mm, sangat akurat dan dapat mendeteksi fungsi metabolisme otak, dan saat ini dianggap sebagai indikator terbaik CBF dan fraksi serapan oksigen lokal [7], tetapi tidak tersedia secara luas karena kerumitan peralatan, biaya tes yang tinggi, dan sifat radiologis tes. SPECT adalah metode yang lebih umum digunakan untuk penentuan parameter perfusi semi-kuantitatif dan dapat mencerminkan persentase penurunan aliran darah serebral lokal, namun SPECT memiliki resolusi yang lebih rendah dan juga agak radioaktif [8]. Teknik resonansi magnetik dapat mendeteksi lesi iskemik secara dini, membedakan antara oedema intraseluler dan ekstraseluler, memiliki resolusi spasial yang tinggi, bebas radiasi, dan dapat merefleksikan struktur morfologi jaringan otak dan pembuluh darah, dan secara bertahap semakin penting dalam praktik klinis. Xenon CT didefinisikan dengan baik untuk aliran darah otak di korteks, subkorteks dan nukleus basal, dan bahkan dapat mengukur aliran darah otak yang sangat rendah, dan peralatan tersedia secara luas. Namun, Xe-CT adalah pencitraan parameter tunggal dan hanya dapat menghitung CBF, tidak seperti PET, dan tidak dapat melakukan tingkat metabolisme serebral, selain fakta bahwa perubahan posisi pasien dapat menyebabkan hasil yang tidak akurat, dan Xe adalah gas radioaktif, yang memiliki efek pada subjek dan lingkungan [9], dan merupakan saat ini dianggap sebagai tes yang menjanjikan. CT perfusi dapat mendeteksi CVR pada sirkulasi anterior dan posterior dengan resolusi gambar yang tinggi dan dapat memvisualisasikan tingkat kompresi, deformasi dan oklusi lumen mikrovaskuler di daerah iskemik, dan tes ini telah dilakukan di Cina, tetapi telah disarankan bahwa mengandalkan parameter yang diukur dengan CT perfusi untuk menilai CVR yang terganggu tidak dapat diandalkan [10], dan artefak dapat terjadi ketika pasien memiliki gigi palsu dan benda logam di kepala, dan alergi dapat terjadi dengan alergi kontras. Namun demikian, TCD tidak dapat secara langsung mengukur aliran darah otak, dan akurasinya dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti jendela tulang, sudut probe dan operator. Sejumlah tes lainnya masih dieksplorasi.
Uji CVR memungkinkan hemodinamik stenosis vaskular serebral dibagi menjadi tiga fase: fase 0, keadaan hemodinamik normal; fase 1, vasodilatasi refleks akibat penurunan tekanan perfusi dan sirkulasi kolateral yang tidak adekuat, ketika volume darah meningkat dan MTT berkepanjangan tetapi CBF dan OEF tetap tidak berubah; dan (3) fase 2, perfusi yang tidak adekuat, penurunan CBF dan peningkatan OEF.
Studi tentang CVR telah dilakukan selama lebih dari 20 tahun dan pentingnya pengujian CVR untuk stroke iskemik secara bertahap diakui, tetapi masih ada beberapa masalah dengan pengujian dan penelitian tentang CVR: (1) berapa banyak pasien dengan stenosis arteri serebral yang memiliki CVR abnormal dan seberapa tinggi risiko stroke iskemik pada mereka yang memiliki CVR normal pada stenosis arteri serebral tidak memiliki informasi dari sampel besar. (ii) Ada banyak metode evaluasi CVR dan studi yang ada tentang CVR sering kali terbatas pada satu metode, dengan ukuran sampel yang sedikit atau kecil, dan bahkan studi yang saling bertentangan tentang korelasi antara berbagai metode. Tidak ada cara yang cepat, aman, akurat, mudah dan berkesinambungan untuk memantau perubahan CVR. Evaluasi CVR jarang digunakan sebagai indikator referensi sebelum dan sesudah pengobatan endovaskular stenosis arteri serebral.
2. Evaluasi sirkulasi kolateral
Sirkulasi kolateral dari pembuluh darah otak sangat banyak dan terutama terdiri dari sirkulasi kolateral antara arteri intrakranial dan ekstrakranial dan antara arteri intrakranial.
Lingkaran Willis adalah yang paling penting dari semua sirkuit kolateral, karena memungkinkan arteri anterior, posterior, kiri dan kanan otak untuk berkomunikasi, dan beberapa stenosis parah atau bahkan oklusi karotis internal atau arteri vertebralis mungkin asimtomatik dalam praktik klinis. Pada beberapa orang, arteri komunikasi anterior dan posterior atau segmen A1 arteri serebral anterior mungkin tidak ada atau kurang berkembang, mencegah komunikasi yang efektif, dan dalam kasus lain, cincin mungkin tidak dapat mengimbangi lesi arteri serebral di luar cincin.
Jenis sirkulasi kolateral yang paling umum antara arteri intrakranial dan eksternal adalah arteri temporal superfisialis, cabang arteri karotis eksternal, yang berkomunikasi dengan arteri karotis internal melalui arteri oftalmikus, suatu kondisi yang sering terjadi ketika arteri karotis internal tersumbat pada sisi yang sama; anastomosis antara cabang-cabang arteri karotis eksternal dan arteri meningeal lunak arteri serebral anterior, tengah dan posterior, dan juga anastomosis arteri intrakranial dan eksternal kecil. Hal ini memainkan peran kecil dalam keadaan normal, tetapi mungkin memainkan peran yang cukup besar dalam kasus stenosis parah atau oklusi arteri karotis internal atau arteri vertebralis.
Anastomosis antara cabang-cabang uncinate arteri serebral anterior, tengah dan posterior, antara arteri vertebralis dan arteri karotis eksternal, dan antara arteri vertebralis dan cabang-cabang lain dari arteri subklavia juga memainkan peran kompensasi untuk berbagai tingkat dalam keadaan yang berbeda.
Beberapa varian vaskular juga menghasilkan kompensasi kolateral dalam keadaan tertentu, seperti arteri trigeminal abadi, arteri aurikularis dan arteri subglotis, yang dapat menghasilkan anastomosis sirkulasi anterior dan posterior.
Ketika stenosis atau oklusi arteri serebral menyebabkan penurunan perfusi serebral, cabang-cabang kolateral dapat dengan cepat mengkompensasi. Setelah stenosis atau oklusi arteri serebral, tingkat kompensasi sirkulasi kolateral terkait erat dengan CVR dan prognosis. Telah dilaporkan bahwa pada pasien dengan oklusi arteri karotis, jika arteri berkomunikasi anterior dan posterior kurang dikompensasi atau tidak ada, CVR secara signifikan lebih rendah daripada mereka yang memiliki sirkulasi kolateral utuh, dan prognosisnya juga secara signifikan lebih buruk [12].
Sirkulasi kolateral arteri serebral sangat kompleks dan sangat bervariasi di antara individu, dan pengujian morfologi saat ini dilakukan terutama dengan pencitraan. DSA adalah metode yang paling efektif untuk mengevaluasi kompensasi agunan setelah lesi iskemik arteri serebral, tetapi MRA dengan CTA lebih menguntungkan untuk integritas loop Willis, dan USG vaskular juga berperan. Dalam menentukan adanya arteri komunikasi anterior dan posterior, TCD atau DSA setelah kompresi satu arteri karotis lebih efektif dalam mendeteksi hal ini jika kondisi pasien memungkinkan.
Evaluasi sirkulasi kolateral saat ini masih terbatas pada pembuluh darah yang lebih besar, atau ada atau tidaknya arteri besar yang berkomunikasi. Bila pembuluh darah tersumbat secara akut, sirkulasi kolateral umumnya belum memadai untuk kompensasi segera dan lengkap. Ketika pembuluh darah tersumbat secara kronis, sirkulasi kolateral dapat secara bertahap mengkompensasi, tetapi tidak jelas apakah sirkulasi kolateral ini awalnya mampu melakukannya, atau apakah ada proses vasodilatasi berikutnya, apakah ada beberapa generasi pembuluh darah kecil yang baru, berapa lama proses ini berlangsung, seberapa besar potensi yang ada untuk menghasilkan sirkulasi kolateral ini pada individu yang berbeda, apakah CVR bervariasi setelah stenosis serebral, dan berapa lama variasi ini terjadi, dan sebagainya. dll. Hal ini layak dipelajari lebih lanjut.
3. Deteksi dan studi tentang kapasitas cadangan metabolik otak
Ketika CVR rusak, cadangan metabolik ikut berperan untuk memastikan kebutuhan oksigen dan glukosa serta nutrisi lainnya dalam jaringan otak.
Evaluasi metabolisme oksigen terutama dilakukan dengan menggunakan PET pada keadaan metabolisme oksigen, dan hanya ada sedikit penelitian di China di bidang ini. Penelitian telah menunjukkan bahwa ketika stenosis arteri serebral hadir, peningkatan CBV dengan OEF normal menunjukkan bahwa vasodilatasi kompensasi masih mampu mempertahankan suplai oksigen ke jaringan otak tanpa gejala iskemik, dan ketika aliran darah otak menurun lebih lanjut, OEF mulai meningkat, dan untuk mempertahankan metabolisme normal dan fungsi sel saraf, OEF dapat meningkat dari 30% menjadi 80% dalam keadaan basal [13]. kenichiro Y melalui eksitasi acetazolamide percobaan menyelidiki korelasi antara cadangan metabolik dan cadangan vaskular setelah oklusi arteri serebral menggunakan tes PET dan menyimpulkan bahwa peningkatan yang signifikan dalam OEF, indikator cadangan metabolik, dimulai pada CBV / CBF ≥0,11 menit di belahan otak [14]. Hal ini juga telah ditunjukkan bahwa penurunan ringan tekanan perfusi serebral dapat menyebabkan peningkatan OEF, bahwa ada hubungan linier negatif antara kapasitas cadangan pembuluh darah otak dan OEF, bahwa ketika OEF meningkat, kapasitas cadangan pembuluh darah otak berkurang, dan bahwa ketika OEF normal pada awal, penurunan OEF setelah vasodilatasi serebral memprediksi hemodinamik hemisfer serebral yang terganggu [15, 16]. Selain itu, blood oxygenation level dependent funtional MRI (BOLD-fMRI) juga digunakan untuk mendeteksi keadaan metabolisme oksigen di jaringan otak, berdasarkan prinsip bahwa ketidakcocokan antara tingkat konsumsi oksigen lokal dan perubahan aliran darah di jaringan otak selama aktivitas neuronal menyebabkan perubahan sifat magnetik lokal [17].
Spektroskopi resonansi magnetik (spektroskopi MR, MRS) adalah satu-satunya metode analisis non-invasif yang saat ini tersedia untuk mempelajari perubahan metabolik dan biokimia dalam jaringan otak pada tingkat molekuler, dan dapat mengukur konsentrasi molekul seperti N-asetilaspartat, kolin, kreatin, dan laktat dalam jaringan otak [18], tetapi ada variasi yang luas dalam hasil penelitian tentang hubungan antara indikator ini dan CVD.
Deteksi kapasitas cadangan metabolik serebral masih dalam tahap penelitian dan beberapa masalah perlu dikaji lebih lanjut, seperti: apakah gangguan kapasitas cadangan aliran darah serebral meningkatkan bukti risiko stroke ketika OEF normal; tidak ada evaluasi indeks khusus untuk menilai gangguan cadangan metabolik serebral.
Penelitian yang ditingkatkan pada CVR dapat memberikan pemahaman yang lebih baik tentang penyakit serebrovaskular iskemik, tetapi karena cara pemeriksaan yang berbeda dan tahapan CVR yang berbeda, setiap parameter evaluasi memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menemukan metode dan kriteria pengujian yang sederhana dan efektif untuk diterapkan dalam praktik klinis.