Background: Effectiveness of surgical revascularization in patients with chronic cerebral ischemia depends on restoration of circulation in the damaged artery. Modern methods do not take into account dynamic changes in cerebral perfusion after extra-intracranial microvascular anastomosis (EICMA) and do not allow timely localizing the areas of persistent perfusion deficit. We propose a new method for determining the tactics of surgical cerebral revascularization based on intraoperative MRI (iMRI) perfusion data. This method provides the earliest information on intraoperative brain reperfusion.
Objective: To develop the principles of dynamic assessment of cerebral blood flow using intraoperative ASL perfusion during surgical revascularization in patients with chronic cerebral ischemia and to determine the indications for additional anastomoses.
Material and methods: Surgical revascularization with intraoperative MRI perfusion was performed in 27 patients between March 2022 and April 2023. There were 10 patients with post-thrombotic occlusion of internal carotid artery, 4 patients with occlusion of middle cerebral artery and 13 patients with moyamoya disease. All patients underwent MRI before surgery. After imposing the first EICMA, all patients underwent ASL perfusion for analysis of residual hypoperfusion zones, signs of local hyperperfusion and indications or contraindications for additional revascularization with the second donor branch.
Results: In all cases, iMRI made it possible to determine the tactics of brain revascularization using one or two EICMA. In 17 cases, ASL perfusion confirmed the targeted improvement of cerebral blood flow (CBF) in the entire hemisphere or middle cerebral artery basin. Only one EICMA was imposed in these cases. In 10 cases, a single anastomosis was insufficient for restoration of blood flow. These patients underwent additional revascularization with the second donor branch (35.7%). In all cases, we achieved significant quantitative improvement in CBF and volume of brain tissue with restored blood flow (ASPECTS scale). A single EICMA was followed by increase in CBF and areas of restored blood flow by almost 2 times (22.7±9.6 ml/100 g/min and 4.7±1.8 scores (ASPECTS) before surgery vs. 39.4±16.4 ml/100 g/min and 4.7±1.8 scores after EICMA). In the double EICMA group, these parameters increased by almost 3 times (18±3.1 ml/100 g/min and 3.8±0.9 scores before surgery vs. 57±11.4 ml/100 g/min and 7.7±1.5 scores after double EICMA). All patients had no complications. Neurological status improved immediately after surgery in 9 patients (33.3%), stable postoperative period was observed in 12 cases (44.4%). Six (22.2%) patients had transient neurological deficit associated with hyperperfusion syndrome that regressed within a few days after surgery. There were no persistent ischemic complications.
Conclusion: Intraoperative ASL perfusion is an effective and informative tool for determining the degree of restoration of blood flow. We can timely adjust surgical strategy, determine the indications or contraindications for additional revascularization and exclude early ischemic complications using this method.
Эффективность хирургической реваскуляризации у пациентов с хронической церебральной ишемией напрямую зависит от степени восстановления мозгового кровообращения в бассейне окклюзированной артерии. Существующие на сегодняшний день методы не учитывают динамические изменения церебральной перфузии после наложения экстра-интракраниального микрососудистого анастомоза (ЭИКМА) и не позволяют своевременно локализовать области сохраняющегося перфузионного дефицита. Предлагается новый метод определения тактики хирургической реваскуляризации головного мозга на основании результатов динамического исследования мозгового кровотока с помощью интраоперационной магнитно-резонансной томографии (иоМРТ), позволяющий получить наиболее раннюю информацию о степени реперфузии головного мозга в ходе самого оперативного вмешательства.
Цель исследования: Разработка принципов динамической оценки мозгового кровотока посредством интраоперационного МР-перфузионного исследования в режиме ASL при хирургической реваскуляризации у больных с хронической ишемией головного мозга для определения показаний к наложению дополнительных анастомозов.
Материал и методы: За период с марта 2022 г. по апрель 2023 г. хирургическая реваскуляризация с использованием иоМРТ выполнена 27 пациентам. Среди них были 10 пациентов с посттромботической окклюзией внутренней сонной артерии, 4 больных с окклюзией средней мозговой артерии (СМА) и 13 пациентов с болезнью или синдромом мойя-мойя. Всем обследуемым перед операцией было проведено комплексное МРТ-исследование. После наложения первого ЭИКМА всем пациентам выполнена иоМРТ в режиме pASL с целью определения локализации зон остаточной гипоперфузии, признаков локальной гиперперфузии и определения показаний или противопоказаний к дополнительной реваскуляризации 2-й донорской ветвью.
Результаты: Во всех случаях использование иоМРТ позволило непосредственно во время операции определить тактику реваскуляризации головного мозга с применением одного или двух ЭИКМА. В 17 случаях иоМРТ в режиме ASL-перфузии подтвердила целевое улучшение мозгового кровотока во всем полушарии или бассейне СМА — в данных случаях ограничивались наложением одного ЭИКМА. В 10 наблюдениях одинарного анастомоза оказалось недостаточно для целевого восстановления кровотока — этим пациентам проведена дополнительная реваскуляризация 2-й донорской ветвью (35,7%). Во всех случаях удалось достичь значительного количественного улучшения CBF и объема мозговой ткани с восстановленным кровотоком по областям коры в баллах по шкале ASPECTS. В группе пациентов после наложения одинарного ЭИКМА отмечалось увеличение значений CBF и областей восстановленного кровотока почти в 2 раза (22,7±9,6 мл/100 г ´ мин и 4,7±1,8 баллов по шкале ASPECTS до операции против 39,4±16,4 мл/100 г ´ мин и 4,7±1,8 баллов после наложения ЭИКМА). В группе двойных ЭИКМА наблюдалось увеличение данных показателей почти в 3 раза (18±3,1 мл/100 г ´ мин и 3,8±0,9 баллов по шкале ASPECTS до операции против 57±11,4 мл/100 г ´ мин и 7,7±1,5 баллов после наложения двойного ЭИКМА). Все пациенты перенесли вмешательства удовлетворительно. Улучшение неврологического статуса непосредственно после операции наблюдалось у 9 (33,3%) больных, стабильное клиническое течение послеоперационного периода — в 12 (44,4%) случаях. У 6 (22,2%) лиц наблюдался транзиторный неврологический дефицит, связанный с синдромом гиперперфузии, регрессировавший в течение нескольких суток после операции. Стойких ишемических осложнений не было.
Выводы: ИоМРТ в режиме ASL является эффективным и информативным инструментом определения степени восстановления кровотока непосредственно во время операции, что позволяет своевременно скорректировать тактику хирургического лечения, определить показания или противопоказания к дополнительной реваскуляризации и исключить ранние ишемические осложнения.
Keywords: ASL perfusion; double EICMA; extra-intracranial microvascular anastomosis; intraoperative MRI; ischemia; moyamoya disease; occlusion of internal carotid artery.