Neuroimaging features of cerebral air embolism: a matched case-control study [NEUROVASCULAR/STROKE IMAGING]

以為栓塞型中風的影像表現都是經典的楔狀缺血？當空氣成為血管內的栓子時，高達 86% 的大腦病灶會呈現獨特的腦迴狀分布，徹底推翻傳統的讀片直覺。這篇發表於 AJNR 的最新研究指出，只要結合兩種特定的腦部影像特徵，放射科醫師就能以高達 96.4% 的特異度，精準揪出這個需要立刻安排高壓氧治療的罕見急症。

區分空氣與心因性血栓的 96.4% 特異度密碼

大腦空氣栓塞（Cerebral air embolism, CAE）雖然罕見，卻是少數具有明確且特殊治療途徑的缺血性中風原因。臨床上，這類病患的發作情境往往與醫療處置高度相關，例如中心靜脈導管的置放與移除、肺部切片手術、心臟外科手術，或是發生氣壓傷的潛水意外。然而，當病患在急診或病房出現失語、半側偏癱或意識改變時，其神經學表現與一般的心房顫動（AF）所引起的血栓栓塞幾乎一模一樣。

對於急診醫師與神經內科團隊而言，分辨這兩者的困難度極高，但診斷的正確與否卻直接決定了病患的生死與預後。一般血栓引起的中風，標準治療是施打靜脈血栓溶解劑（tPA）或進行動脈內血栓移除術；但對於大腦空氣栓塞，這些治療不僅無效，甚至可能增加出血風險。空氣栓塞的黃金標準治療是緊急安排高壓氧治療，藉由高壓環境壓縮氣泡體積並加速氮氣吸收。

過往的醫學文獻多半是零星的案例報告，缺乏系統性的影像特徵分析。放射科醫師在打報告時，往往只能依賴臨床病史的暗示，而難以單從影像上給出具有信心的鑑別診斷。這篇由賓州大學團隊發表的研究，正是為了解決這個長久以來的痛點。作者群試圖透過量化的特徵比對，找出能明確區分「空氣」與「固體血栓」在磁振造影上的足跡。

透過建立一組客觀的判讀標準，放射科醫師將不再只是被動地附和臨床懷疑。當我們能在第一時間從 MRI 上辨識出高度特異性的組合特徵時，就能主動打電話給臨床端，及時改變病患的處置流程，這正是本篇文獻對日常判讀工作最大的實務貢獻。

14 例空氣栓塞與 28 例心房顫動的嚴格配對

為了獲得純粹且不受干擾的影像特徵對比，研究團隊採用了回顧性的配對病例對照設計。他們從 2012 年至 2023 年間的影像資料庫中，篩選出 14 位確診為大腦空氣栓塞的病患。由於中風的嚴重程度本身就會大幅影響影像上的病灶範圍與分布，作者非常嚴謹地使用了 NIHSS（評估中風嚴重程度的臨床量表） 作為配對基準。

這 14 位 CAE 病患被以 1:2 的比例，與 28 位因為心房顫動（AF）導致心因性血栓中風的對照組進行配對。從數據上來看，兩組病患在發作時的中位 NIHSS 分數皆完美對齊在 12 分，屬於中度至重度的神經功能缺損。這樣的設計確保了我們在影像上看到的差異，純粹是肇因於「栓子材質（空氣 vs 血栓）」的不同，而不是因為中風嚴重度的偏差。

在人口學特徵方面，這兩群病患有著明顯的先天差異。CAE 組的病患相對年輕，中位年齡為 61 歲，其中女性佔了 64%；而 AF 組則是典型的心血管退化族群，中位年齡高達 81 歲，女性比例為 43%。這也反映了空氣栓塞多半是醫源性或意外事件，與年齡的直接關聯性較低。

另一個重要的研究設計細節，在於對照組的排除條件。為了避免治療帶來的影像改變混淆結果，AF 組的 28 位病患全都是「未接受」靜脈血栓溶解劑或動脈取栓治療的個案。這排除了出血性轉化或再灌注損傷在 MRI 上造成的干擾。所有影像皆由一位不知病患分組的放射神經專科醫師進行盲性判讀，確保特徵紀錄的客觀性。

86% 腦迴狀分布打敗傳統的 71% 楔狀梗塞

影像型態的分布差異，是本研究最具顛覆性的發現。當我們看到大範圍栓塞時，直覺往往會尋找沿著血管支配區域展開的楔狀（Wedge-shaped）缺血區。然而，在空氣栓塞的病患中，高達 86% 的主要病灶呈現的是沿著大腦皮質起伏的腦迴狀（Gyriform）分布；相對地，僅有 7% 呈現點狀（Punctate），另外 7% 呈現楔狀。

如果我們把目光轉向心房顫動所引起的中風，數據呈現了完全相反的經典樣貌。在 AF 組中，高達 71% 的病灶是典型的楔狀梗塞，點狀佔了 18%，而腦迴狀僅佔 11%。這兩組在梗塞型態上的統計差異極為顯著（p<0.001），直接證實了空氣與固體血栓在腦血管網中的血動力學行為截然不同。

要理解這個極端的數據落差，我們必須從微觀的病理生理學來探討。來自心臟的固態血栓體積較大且不具高度可塑性，它們通常會卡在較近端的大血管分岔處（例如中大腦動脈的 M1 或 M2 段），進而導致其下游整個扇形支配區域的缺血，形成我們熟知的楔狀病灶。

相反地，微小的空氣泡具有極佳的可壓縮性與變形能力。當空氣進入腦循環後，這些氣泡會輕易地通過近端的大血管，一路長驅直入到最遠端的軟腦膜血管網與皮質微動脈。這些氣泡不僅會阻斷血流，還會引發局部的內皮細胞發炎與血管痙攣，導致對缺氧極度敏感的皮質層發生選擇性壞死，因而在 DWI（擴散磁振造影用來抓急性缺血） 上描繪出清晰的腦迴輪廓。

雙側與皮質分水嶺病灶的 86% 絕對優勢

除了病灶本身的幾何形狀，病灶在大腦中的空間分布特徵是另一個極具鑑別力的指標。研究顯示，空氣栓塞極度傾向於造成多發性與廣泛性的損傷。在 CAE 組中，有 93% 的病患出現多發性病灶，而 AF 組僅有 50%（p=0.007）。更值得注意的是，CAE 有 79% 是雙側大腦半球同時受侵犯，相比之下 AF 組只有 43%（p=0.05）。

造成這種「滿天星」散布的原因，在於空氣進入血管後，往往會被打散成數以百計的微氣泡群（shower of emboli）。若是經由靜脈端進入且有右向左分流（如開放性卵圓孔），或是直接從左心系統打出，這些氣泡會隨著心搏均勻地被送到兩側頸動脈與椎動脈系統，因此極少像單一血栓那樣只局限在某一側的血管疆域。

更具特異性的空間特徵在於對「皮質分水嶺（Cortical borderzone）」的極度偏好。數據指出，高達 86% 的 CAE 病患在皮質分水嶺區域出現病灶，而這個特徵在 AF 組僅佔 25%（p<0.001）。氣泡相較於血液具有浮力，且質量極輕，它們會順著血流被推擠到兩大血管系統交界處的末梢地帶（例如 ACA 與 MCA 的交界）。在這些分水嶺區域，血流灌注壓力降到最低，氣泡的表面張力足以抵抗血流推力，最終停滯於此。

作者進一步將這兩個最強的特徵進行了組合分析。如果一位病患的 MRI 同時具備了「主要為腦迴狀分布」加上「侵犯皮質分水嶺」這兩個條件，診斷大腦空氣栓塞的敏感度雖然落在中規中矩的 76.6%，但其特異度卻飆高到了驚人的 96.4%。這意味著只要看到這個組合，它幾乎不可能是一般的血栓中風。

放射科實戰應用與 14 例小樣本的推論極限

從科學驗證的角度來看，這篇研究不可避免地帶有其侷限性。最大的限制在於樣本數，僅有 14 例空氣栓塞病患。由於這是一種發生率極低的急症，要收集到足夠且有完整 MRI 影像的個案非常困難。此外，作為一項回顧性研究，病患從發作到完成 MRI 掃描的時間間距並不一致，這可能會影響 ADC（表觀擴散係數用來確認水腫型態） 影像上訊號衰減的程度，因為空氣在血管內是會隨著時間被部分吸收的。

儘管有樣本數的限制，這些數據依然為放射科醫師提供了極其明確的判讀指引。雖然在某些情況下，我們可以使用 SWI（磁化率加權影像用來找微出血或氣體） 來直接尋找血管內黑色的空氣假影（blooming artifact），但空氣往往在幾個小時內就會溶入血液或被組織吸收，導致 SWI 的偽陰性極高。因此，依賴腦實質缺血型態的間接證據，反而更加穩定可靠。

對於第一線負責看片的醫師來說，我們應該將這組特徵深植腦海。當我們在檢視一位院內突發神經學症狀的病患（尤其是剛做完中央靜脈導管操作、肺部介入或有機械通氣的病患）時，不應只是機械化地寫下「急性缺血性中風」。如果 DWI 顯示出雙側、多發、且集中在皮質分水嶺的腦迴狀高訊號，我們必須意識到這是一個警訊。

這時候，影像報告的結論就不該模糊地寫著「懷疑心因性栓塞」，而是應該強烈建議「影像特徵高度符合空氣栓塞，請對照近期是否有相關醫療曝露」。這樣主動的判讀與通報，能讓臨床醫師立即停止可能導致空氣持續進入的操作，並在第一時間啟動高壓氧治療的轉送流程，真正發揮放射科在急重症決策中的核心價值。

下次在術後中風患者的 DWI 上看到雙側分水嶺的腦迴狀高訊號，先別急著打 multiple embolic infarcts，立刻拿起電話詢問臨床端是否有空氣外洩的可能，這通電話能幫病患爭取到高壓氧的生機。