Diagnosis and Prognosis of Hyperacute Ischemic Stroke with Computed Tomography Angiography and Perfusion Imaging

Abstract

Aivohalvaus on toiseksi yleisin kuolinsyy maailmassa. Aivojen ja aivoverisuonten kuvantamisella on keskeinen merkitys arvioitaessa aivohalvauspotilaita. Multimodaaliset tietokonetomografia- ja magneettitutkimukset ovat mahdollistaneet aivoverenvuodon havaitsemisen, sekä palautuvan että palautumattoman vaillinaisesta tai puuttuvasta verenvirtauksesta johtuvan aivokudoksen vaurion laajuuden arvioinnin, tukoksen sijainnin paikantamisen ja aivoverisuonten kollateraalikierron arvioinnin. Toistaiseksi ei ole kuitenkaan tarkkaan tiedetty kuinka edellä mainittuja tuloksia voidaan hyödyntää arvioitaessa laskimonsisäistä liuotushoitoa saavien aivoinfarktipotilaiden kliinistä ennustetta.

Tässä väitöstutkimuksessa tarkastelimme aluksi retrospektiivisesti kohorttia, jossa oli 44 liuotushoidon saanutta hyperakuuttia aivoinfarktipotilasta. Tavoitteena oli selvittää parantaako kuvantamisohjelman ikkunoinnin optimointi pisteytysjärjestelmän käytön yhteydessä aivokudoksen varhaisten iskemiamuutosten havaitsemisen tarkkuutta. Tämän lisäksi tarkastelimme retrospektiivisesti 105 potilasta käsittävässä yksityiskohtaisia kliinisiä tietoja sisältävässä kohortissa valtimotukoksen sijainnin, tietokonetomografiaperfuusio-tutkimuksen tulosten ja aivoverisuonten kollateraalikierron merkitystä arvioitaessa laskimonsisäisen liuotushoidon saaneiden hyperakuuttien aivoinfarktipotilaiden radiologista ja kliinistä ennustetta.

Ensimmäisessä tutkimusasetelmassamme kävi ilmi, että aivokudoksen varhaisten iskemiamuutosten laajuuden arviointiin kehitetyn Alberta Stroke Program Early CT Score-pisteytysjärjestelmän tarkkuutta pystyttiin merkittävästi parantamaan tietokonetomografiakuvien ikkunoinnin optimoimisella tai pisteyttämällä tietokonetomografia-angiografiakuvia. Jälkimmäisissä tutkimuksissamme havaitsimme, että kolme kuukautta aivoinfarktin jälkeen omatoimisia potilaita oli kaulavaltimossa sijainneen tukoksen sairastaneiden joukossa 12%, keskimmäisen aivovaltimon M1-haaran alkuosan tukoksissa 24% ja keskimmäisen aivovaltimon M1-haaran loppuosan tukoksissa 59%. Sekä M2- että M3-haarojen tukoksissa omatoimisia potilaita oli 81%. Logistisessa regressioanalyysissä tukoksen sijainti oli tilastollisesti merkitsevästi itsenäinen omatoimisuuden ennustaja, kun National Institutes of Health Stroke Scale-pisteytys, ikä, sukupuoli ja viive sairastumisesta liuotushoidon aloitukseen oli otettu huomioon. M1-haaran alku- ja loppuosan välillä oli suurin ero arvioitaessa hyvää ja huonoa ennustetta. Kaulavaltimossa oleva tukos johti suureen perfuusiohäiriöön aivojen veritilavuuskartan perusteella tulkittuna tietokonetomografiaperfuusio-tutkimuksessa. Kahdella kolmasosalla potilaista joilla oli kaulavaltimon tai keskimmäisen aivovaltimon alkuosan tukos, oli huono aivojen kollateraalikierto. Vain 36% potilaista joilla oli hyvä kollateraalikierto ja kaulavaltimon tai keskimmäisen aivovaltimon alkuosan tukos, oli omatoimisia kolmen kuukauden kuluttua aivoinfarktista. Monimuuttuja-analyysissä sekä tukoksen sijainti että kollateraalikierto ennustivat itsenäisesti ja erittäin merkitsevästi omatoimisuutta. Hyvä kollateraalikierto nosti omatoimisuuden todennäköisyyden yhdeksänkertaiseksi. Tukoksen sijainti keskimmäisen aivovaltimon M1-haaran loppuosassa tai M2- ja M3 haaroissa ennusti omatoimisuutta kuitenkin hyvää kollateraalikiertoa vahvemmin.

Tulostemme perusteella multimodaalisella tietokonetomografialla todettu valtimotukoksen sijainti ja aivojen kollateraalikierto vaikuttivat merkitsevästi ja itsenäisesti kliiniseen kolmen kuukauden ennusteeseen laskimonsisäisellä liuotushoidolla hoidetuilla hyperakuuteilla aivoinfarktipotilailla. Aivojen ja aivoverisuonten kuvantaminen on edellytys oikealle potilasvalinnalle hyperakuutin aivoinfarktin valtimonsisäisiä hoitotoimenpiteitä harkittaessa.

Stroke continues to be the second leading cause of death worldwide. Brain parenchyma and vascular imaging play a central role in the evaluation of hyperacute stroke patients. Multimodal computed tomography and magnetic resonance imaging have enabled the detection of intracranial hemorrhage, approximation of the volume of reversible and irreversible ischemic changes, and location of the clot and collateral circulation integrity. However, it has not been known how these data can be used in predicting the clinical outcome of ischemic stroke in the presence of intravenous thrombolysis. In this thesis, a retrospective, observational cohort of 44 hyperacute ischemic stroke patients treated with thrombolytic therapy was examined to determine whether the use of nonstandard, variable window width and center level settings further increases the accuracy of a structured scoring system to detect of early ischemic changes. Another retrospective, observational cohort consisted of 105 patients with detailed clinical information, and we studied the impact of the location of the clot, perfusion computed tomography and collateral circulation in predicting the radiological and clinical outcome of these hyperacute ischemic stroke patients treated with intravenous thrombolysis.

It appeared that the accuracy of the Alberta Stroke Program Early CT Score, which is used to assess the extent of ischemic injury, is markedly improved by the optimization of the window width and center level settings or by the use of computed tomography angiography source images. Three months after ischemic stroke, based on individual sites of occlusions in computed tomography angiography, internal carotid artery, proximal M1 of the middle cerebral artery, distal M1 of the middle cerebral artery, and M2+M3 of the middle cerebral artery had favorable outcomes of 12%, 24%, 59% and 81% of the cases, respectively. In the regression analysis, after adjusting for National Institutes of Health Stroke Scale, age, sex, and onset-to-treatment time, the clot location was an independent predictor of favorable clinical outcome, and a cut-off between the proximal and the distal M1 segments best differentiated between favorable and unfavorable clinical outcome. A clot in the internal carotid artery resulted in a large cerebral blood volume lesion in perfusion computed tomography. Two-thirds of patients with a proximal occlusion displayed poor collateral filling. Only 36% of patients with a proximal occlusion and good collaterals experienced favorable clinical outcome. In a multivariate analysis, both clot location and collateral score were highly significant and independent predictors of favorable clinical outcome. Good collateral status increased the odds of favorable clinical outcome approximately 9-fold. After dichotomization, a distal clot location had a larger odds ratio compared with the odds ratio of good collaterals.

Our data indicate that the accuracy of detection of early ischemic changes is improved with multimodal computed tomography imaging and that both the location of the clot and the integrity of the collateral circulation are important, independent predictors of clinical outcome in the context of hyperacute ischemic stroke treated with intravenous thrombolysis. Ultimately, the use of advanced imaging selection is a prerequisite to immediate endovascular treatment.