Korean Journal of Cerebrovascular Surgery 2008;10(2):351-357.
Published online June 1, 2008.
Changes of flow pattern after extracranial intracranial arterial bypass in patients with artherosclerotic cerebral ischemia and moyamoya disease.
Lee, Cheol Hyoun , Rha, Hyoung Kyun , Cho, Chul Bum , Joo, Won Il , Chough, Chung Kee , Park, Hae Kwan , Lee, Kyung Jin , Park, Chun Kun
Department of Neurosurgery, Catholic Neuroscience Center, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. hkrha@catholic.ac.kr
Abstract
OBJECTIVE
Extracranial-intracranial arterial bypass (EIAB) has proved to be useful in selected patients with artherosclerotic cerebral ischemia and moyamoya disease. But neurological deterioration (ND) after EIAB has occasionally been reported in spite of successful EIAB. We have performed EIAB in 150 patients with artherosclerotic cerebral ischemia and moyamoya disease during the recent 8 years. We analyzed the patients who exhibited ND after successful EIAB was performed for a selected group of patients with artherosclerotic cerebral ischemia and moyamoya disease. METHODS: Among 150 patients, the cause of the hemodynamic ischemia was atherosclerotic in 90 and moyamoya disease in 60. Eighteen patients experienced ND after successful EIAB. There were 14 patients with temporary neurologic deficit and 5 patients had a permanent deficit. We divided these 18 patients into two groups. Group 1 revealed relative hyperperfusion of a chronically hypoperfused area of the brain after successful EIAB. Group 2 showed hypoperfusion of the brain by the change of the flow pattern after successful EIAB. RESULTS: Of the 18 patients who experienced ND after successful EIAB, 8 patients belonged to group 1 and 10 patients belonged to group 2. We divided group II into four subgroups according to angiographic flow patterns. The first subgroup (2 patients) showed delayed filling of one division out of two divisions of the middle cerebral artery. The second subgroup (3 patients) showed collision between the orthograde flow and the retrograde flow from the grafted vessel, which resulted in more profound hypoperfusion. The third subgroup (2 patients) exhibited a complete occlusion of the preoperative stenotic artery. The fourth subgroup (3 patients) included the cases with marginal hypoperfusion in the periphery of the perfused region from the grafted extracranial artery. CONCLUSION: EIAB is a reliable, reasonably safe method for establishing new pathways of collateral circulation to the brain. However, this operation can have potential complications according to the relative hyperperfusion or hypoperfusion that's due to the altered flow pattern after the bypass.
Key Words: Artherosclerotic cerebral ischemia, Moyamoya disease, EIAB, Neurological deterioration, Hyperperfusion, Hypoperfusion

서     론 


  
두개강 내-외 혈관 문합수술은 동맥경화성 폐쇄성 뇌혈관 질환 및 모야모야병 등 허혈성 뇌혈관질환 환자 중, 혈역학적 뇌허혈로 진단된 환자들에서 뇌혈류를 회복시키기 위한 안전하고 유용한 방법으로 알려져 있다.5)6)11)15)16) 이와 같은 문합수술 자체는 비교적 중한 합병증이 없는 안전한 수술로 알려져 있으나13) 수술 전 저관류 되었던 부위가 재관류 후, 혈류량의 증가 및 문합부를 통한 새로운 방향의 혈류로 인하여 신경학적 증상이 새로 나타나거나 수술 전 증상이 악화될 수 있다. 이들 증상들은 두통 및 구토에서부터 경련, 일시적인 신경학적 증상의 악화, 영구적 신경학적 결손 및 뇌내혈종 등 다양하며 뇌허혈 환자에서 두개강 내-외 혈관 문합수술 후 뿐만 아니라 경동맥 내막절제술 및 경동맥 혈관확장술 후에도 보고되고 있다.2)3)4)7)8)9)13)17)18)19)20)21)23) 
   저자들은 최근 8년간 동맥경화성 폐쇄성 뇌혈관질환 및 모야모야병 등 허혈성 뇌혈관질환 환자 중, 혈역학적 뇌허혈로 진단된 환자 150례에서 두개강 내-외 혈관 문합수술을 시행하였으며 이들 예 중, 수술 후 재관류가 충분히 이루어지고 있음에도 불구하고 일시적인 또는 영구적인 신경학적 증상이 나타났던 환자 18례들에서 수술 후 혈류 흐름의 변화를 분석하여 혈류 흐름과 신경학적 증상과의 상관관계를 연구하였다. 

대상 및 방법 

   최근 8년간 저자들은 150례의 혈역학적 뇌허혈 환자들에서 두개강 내-외 혈관 문합수술을 시행하였으며, 동맥경화성 뇌허혈 환자가 90례, 모야모야병 환자가 60례였다. 수술 적응증은 일과성 뇌허혈 증상이 있었거나 현재 경미한 신경학적 증상이 남아 있는 폐쇄성 뇌혈관질환 환자 중, 경동맥 또는 뇌내동맥의 폐쇄나 70%이상 협착이 있는 환자 및 모야모야병 환자를 일차적인 대상으로 하였으며, 이들 환자 중 안정시 및 Acetazolimide를 투여한 후 SPECT(Single-Photon Emission Computed Tomography)를 비교하여 혈류 예비 능력을 검사한 결과 이 능력이 현저히 떨어져 재발의 위험이 높은 혈역학적 뇌허혈 환자를 최종 수술대상으로 선택 하였다.15) 수술 방법은 150례 중 140례에서는 천측두동맥-중대뇌동맥 문합수술을 시행하였으며 10례에서는 복제정맥을 이용한 이식 문합 수술을 시행하였다. 150례 중 두개강 내-외 혈관 문합수술 결과 성공적인 재관류가 확인 되었으나 수술 후 제반 신경학적인 증상이 나타난 18례를 임상 증상, 뇌혈류량 검사, 수술 후 촬영한 조영증강 된 뇌 CT 사진, 수술 후 MR 혈관 촬영 및 뇌혈관 조영술 사진 결과들을 검토하여 두 군으로 분류하였다. 여기서 모야모야병 환자 중 수술 중에 뇌내 절최현상으로 뇌경색이 초래된 2례는 대상에서 제외하였다. 제1군은 만성적으로 저관류된 부위가 혈관문합수술 후 상대적으로 과관류 상태가 되어 신경학적 증상이 나타난 예들로 과관류군으로 분류하였으며, 제2군은 성공적인 문합수술 후 혈류 흐름의 변화로 인하여 일시적으로 수술 전에 비해서 저관류 상태에 빠져 신경학적 증상이 나타나는 저관류군으로 분류하였다. 신경학적 증상이 나타났을 당시 뇌혈류량을 측정하여 혈류량의 증감에 따라 과관류군 및 저관류군으로 분류한 것이 아니라, 수술 후 촬영한 뇌 컴퓨터 단층촬영 사진 상 문합 부위가 조영증강 되어 나타난 예를 과관류군으로, 수술 후 뇌혈류량 검사상 국소적인 저관류가 나타난 환자나 MR 혈관촬영 혹은 뇌혈관 조영술 사진상 혈류 흐름의 저하가 추정되는 예들을 저관류군으로 분류하였다. 

결     과 

   두개강 내-외 혈관 문합수술이 성공적으로 이루어진 후 신경학적 증상이 나타난 18례 중 8례는 제1군(과관류군)에 속했으며, 나머지 10례는 제2군(저관류군)에 속했다. 제1군에 속하는 8례는 수술 후 촬영한 조영 증강 CT상 수술 부위가 문합 혈관을 통하여 뚜렷하게 조영 증강 되어 나타났으며 이들 예중 2례는 재관류 후 뇌내혈종이 나타났으며, 2례는 국소경련, 나머지 4례는 수술 전 나타났던 신경학적 증상이 일시적으로 악화되었다. 제2군에 속한 10례는 혈류 흐름의 변화에 따라 다시 네 개의 소군(subgroup)으로 분류하였다. 제1소군은 중대뇌동맥의 두 개의 분지 중 한 분지가 먼저 관류될 때 나머지 분지가 일시적으로 저관류 상태에 빠지게 되는 경우에 해당되며 2례가 이 군에 속했다. 제2소군은 내경동맥 폐쇄나 협착에서 재관류 후 정방향의 혈류와 문합 부위를 통한 역방향의 혈류가 충돌하게 되어 충돌 부위가 일시적으로 저관류 상태에 빠지게 되는 경우에 해당되며 3례가 이 군에 속했다. 제3소군은 중대뇌동맥 협착환자에서 문합수술 후 협착 부위가 완전 폐쇄되는 경우에 해당되며 2례가 이 군에 속했다. 제4군은 문합 혈관으로부터 뇌의 일정부분이 관류될 때 관류되는 부위의 가장자리에는 일시적인 저관류 상태(watershed zone ischemia-전대뇌동맥과 중대뇌동맥 또는 중대뇌동맥과 후 대뇌동맥 양측으로 부터 관류되는 경계부위(border zone)가 혈류량 저하 시 제일 먼저 저관류 손상을 받는 현상-와 같은 이유)가 나타나는 경우에 해당되며 3례가 이 군에 속했다. 이들 저관류 증후군으로 추정되는 10례의 문합수술 후의 증상은 모두 문합수술 전 나타났던 신경학적 증상의 악화였다. 수술 후 신경학적 증상이 합병된 위의 18례 중, 재관류 수술 후 과관류 증후군으로 분류된 8례 중 3례와 저관류군 으로 분류된 10례 중 제2소군에 속하는 1례 및 제3소군에 속하는 1례등 5례에서 영구적인 신경학적 결손 증상이 남아 있으며, 나머지 13례에서는 수술 후 3주 이내에 신경학적 증상이 모두 소실되었다(Table 1).

고     찰 

   혈역학적 뇌허혈 환자들에서 두개강 내-외 혈관 문합수술을 시행한 후, 문합 혈관을 통하여 충분히 재관류가 이루어질 경우에도 여러 가지 합병증이 유발될 수 있다. 먼저 문합수술 후 과관류 증후군이 나타날 수 있다. 과관류 증후군이란 만성적인 저관류로 인하여 뇌혈관의 자가 조절 능력이 손상된 곳에 상대적인 과관류가 이루어질 경우, 모세혈관을 보호하기 위한 뇌내동맥의 충분한 수축이 이루어지지 않아 혈관 내피세포의 폐쇄소대(tight junction)가 파괴되어 단백과 수분이 혈관 바깥으로 유출되어 일어나는 뇌부종으로, 두통, 구토, 정신 착란, 전간 및 동맥성 고혈압 등의 증상이 유발될 수 있으며, 심하면 뇌내출혈도 일어날 수 있다.2)8)19)20)22) 저자들의 두개강 내-외 혈관 문합수술 후의 과관류 증후군은 8례에서 나타났으며, 이에 따른 증상으로 뇌내혈종이 2례, 국소경련 2례, 신경학적 증상의 악화가 4례였다. 재관류 수술 후의 간질은 뇌허혈 부위에 보상성으로 확장되었던 혈관에 재관류 수술 후 과관류가 일어남으로써 국소적인 혈관 확장 및 이로 인한 국소적인 종괴 효과에 의하여 발생할 수 있으며, 그 부위가 간질의 초점(focus)이 될 수 있다.7) 과관류로 인한 일시적인 신경학적 증상의 악화는 만성적인 저관류로 자가 조절 능력이 손상된 부위에 갑작스런 과관류가 일어남으로써 뇌부종이 유발되고 그로 인한 국소적 뇌허혈 상태가 심화되어 나타나는 것으로 설명된다.7) 재관류 수술 후의 과관류 증후군의 진단은 국소 뇌혈류량 과다 및 뇌부종으로 나타나는 임상 증상과 더불어 수술 후 촬영한 뇌 CT 상 문합 부위의 과 조영증강 된 소견,10) 또는 수술 후 뇌혈류량 검사 상 혈류량의 증가 등으로 확인할 수 있으며 저자들은 수술 후 촬영한 조영증강 된 뇌 CT로 확인하였다. 저자들의 문합수술 후 뇌내혈종을 야기한 2례는 수술 후 2병일부터 두통, 구토 등 뇌압 상승 증상이 있었으며 이 당시 촬영한 조영증강 된 뇌 CT상 문합 부위에 과조영증강 된 소견을 보였고 이때 철저한 혈압 조절을 시도했음에도 불구하고 그 다음날 뇌내혈종이 발생 되었다. 재관류 후의 뇌내혈종의 발병기전은 만성적인 저관류 영역에 재관류 후, 과관류가 이루어짐으로써 혈관 내피세포의 폐쇄소대가 파괴되어 단백과 수분이 혈관 바깥으로 유출되는데 이때 혈압이 올라갈 경우 자가 조절 능력이 소실된 부위에 출혈이 발생 하는 것으로 설명된다.18) Heros 등8)은 재관류 수술 후의 뇌내혈종이 합병된 예들을 분석하여 폐쇄된 경동맥으로부터의 색전, 수술 후 혈압 상승, 최근에 발병된 뇌경색 환자에서의 수술, 허혈성 경색이 출혈성 경색으로의 변환 등이 원인이라고 보고 하였다. 뇌혈관 폐쇄 후 내피 세포의 투과성 장벽이 치유되기 위해서는 최소 3주가 경과해야하며 8주까지 치유 과정이 경과될 수 있다.8) 따라서 뇌허혈 발작 후 2개월 이내 재관류 수술을 시행할 경우에는 뇌내혈종의 위험이 높다.8)14) 저자들의 뇌내혈종을 일으킨 2례(Fig. 1)는 모두 모야모야병이었으며 발병 후 4주째에 재관류 수술을 시행한 예들로써 혈관의 투과성 및 자가 조절 능력이 회복되지 않은 시기에 재관류를 시행하여 출혈을 야기했다고 생각된다. 이와같은 과관류 증후군은 경동맥 내막절제술2)3)8)12)18)21) 및 경피경관강 혈관성형술19) 후 0.3
~1.2% 정도의 빈도로 보고되고 있으며, 두개강 내-외 혈관 문합수술 후에도 14례의 뇌내혈종 예가 보고되고 있다.8) 저자들의 문합수술 후 과관류 증후군을 일으킨 8례중 뇌내혈종 2례와 수술 후 뇌 MR diffusion-weighted image(DWI) 상 급성 손상 소견을 보인 1례를 제외한 5례에서는 수술 후 3주 이내에 증상이 완전 회복되었다. 
   저 관류군으로 분류되는 예들은 모두 10례였으며 수술 후 문합 부위를 통한 적정한 재관류가 이루어지고 있음에도 불구하고 신경학적 증상이 나타나거나 악화된 예들이다. 이들 군을 저관류군으로 분류한 기준은 뇌 MR 혈관 촬영이나 혈관조영술 사진 상 병변부위의 혈관의 수가 감소하였거나, 수술 전 협착 부위가 문합수술 후 완전히 막혀있는 경우, 또는 문합수술 후 뇌 MRI 상 저혈류로 인한 뇌손상 소견이 보이는 예, 뇌혈류량 검사 상 문합수술 후 혈류가 오히려 감소된 경우이다. 이들 예는 모두 두 개강 내-외 혈관 문합수술 후 문합 혈관을 통한 역방향의 혈류로 인하여 수술 전의 혈류 흐름이 바뀌어 나타났다고 생각된다. Heros 등7)도 두개강 내-외 혈관 문합수술 후 일시적으로 신경학적 증상이 악화된 예들을 분석한 결과 문합수술 후 문합 혈관을 통한 새로운 혈류 흐름 때문에 유역 부위(watershed zone)가 이동되어 증상이 유발되었다고 분석하였다. 저자들의 제1소군은 문합 혈관을 통하여 중대뇌동맥의 후분지가 먼저 관류된 후 전분지가 관류됨으로써 일시적으로 전분지에 저관류 현상이 일어날 수 있다고 보았으며(Fig. 2), Heros 등7)도 이와 유사한 증례를 보고하였다. 제2소군의 경우 동측 내경동맥이 폐쇄되어 반대편 내경동맥으로부터 전교통동맥을 통하여 동측의 중대뇌동맥으로 관류될 때 문합수술 전 반대편 내경동맥으로부터의 정방향의 혈류 흐름이 약했으리라 판단되며, 이 정방향의 혈류 흐름과 문합수술 후 문합 혈관을 통한 역방향의 혈류 흐름이 중대뇌동맥에서 충돌함으로써 중대뇌동맥에 혈류 흐름이 지연되어 중대뇌동맥에서 분지되는 관통 동맥의 일시적인 저관류나 중대뇌동맥과 전대뇌동맥으로부터 각각 혈류 공급을 받는 경계 부위(border zone)에 일시적으로 저관류 현상이 발생하는 것으로 설명된다(Fig. 3). 제3소군의 경우 중대뇌동맥의 협착이 있어 문합수술 전 중대뇌동맥을 통한 정방향의 혈류 흐름이 약했으리라 판단되며, 이 정방향의 혈류 흐름과 문합수술 후 문합 혈관을 통한 역방향의 혈류 흐름이 중대뇌동맥 협착 부위에서 충돌함으로써 혈류 흐름이 지연되어 수술 전의 협착 부위가 더 좁아지거나 완전히 막힐 수 있다(Fig. 4).1)2)8) 제4소군의 경우 문합 부위를 통한 재관류가 광범위하게 이루어지지 않고 국소적으로 발생하여 내경동맥으로부터 혈류 공급을 받는 부위와 문합 혈관을 통하여 혈류 공급을 받는 경계 부위(border zone)로 유역 부위(watershed zone)가 이동하게 되어 일시적으로 이 경계 부위에 저관류가 일어날 수 있다고 판단된다(Fig. 5). 이것은 전대뇌동맥과 중대뇌동맥 또는 중대뇌동맥과 후대뇌동맥 양측으로 부터 관류되는 경계 부위가 혈류량 저하 시 제일 먼저 저관류 손상을 받을 수 있는 것(watershed zone ischemia)과 같은 이유로 설명된다. 
   성공적인 혈관 문합수술 후 신경학적 증상을 일으킨 예들은 수술 전 뇌혈류량 검사결과 Acetazolamide에 대한 혈관 반응성이 소실되어 Acetazolamide 투여 후 혈류량이 오히려 감소된(steal) 예들로, 수술 전 만성적인 저관류로 혈관의 자가 조절 능력이 깨져 문합수술 후 증가된 혈류를 생리적으로 조절하지 못하여 신경학적 증상이 유발되었다고 생각된다. 또한 상기 모든 예에서 마취에서 완전히 깨어난 뒤 일정 시간 경과 후 증상이 나타났으며, 수술 중 및 수술 직후 혈압, 동맥혈 산소 분압 및 이산화탄소 분압 등이 정상으로 유지되었다. 따라서 저자들의 증례 연구 결과도 문합수술 후 신경학적 증상의 악화는 수술 중 미세한 천공동맥의 희생이나 마취의 영향보다는 수술 전 저관류로 혈관 반응성이 심하게 저하되거나 없는 부위에 수술 후 나타난 일시적인 과관류 현상 및 문합 혈관을 통한 혈류 흐름의 변화로 유역 부위(watershed zone)가 이동되어 나타난 일시적인 저관류에 의한 증상으로 생각된다. 
   저자들의 재관류 수술 후의 신경학적 증상은 주로 재관류가 잘 이루어진 예들에서 나타났다. 따라서 성공적인 재관류 후 나타나는 합병증은 어느 정도에서는 피할 수 없다고 생각된다. 저자들이 성공적인 문합수술 후 나타난 신경학적 증상을 유발한 예들을 분석한 결과, 뇌허혈 발작 후 손상 받은 내피세포의 투과성 장벽이 치유되기 전에 조기에 재관류 수술을 시행한 경우와 수술 전 뇌혈류 검사에서 Acetazolamide 투여 후 steal 현상을 일으킨 예들 및 수술 전 심한 중대뇌 동맥 협착이 있었던 예들에서 많이 발생되었으며, 또한 수술 직후 촬영한 조영 증강된 뇌 CT상 재관류 부위에 과조영 증강 소견을 보이는 예들 중에서 많이 발생하였음을 알 수 있었다.19) 따라서 뇌허혈 발작 후 뇌세포의 투과성 장벽이 치유되는 발병 8주 이후에 수술을 시행하여야 하며, 수술 전 뇌혈류 검사에서 혈류 예비 능력이 심하게 떨어진 환자나 중대뇌동맥의 심한 협착으로 수술을 시행한 환자들에서는 재관류 수술 후 나타날 수 있는 신경학적증상을 미리 예상하고, 이에 대비하여 합병증의 발병을 피하거나 혹은 피할 수 없는 경우 더 이상 악화되는 것을 막는 것이 필요하다. 

결     론 

   저자들의 150례의 두개강 내-외 혈관 문합수술 환자 중 영구적 수술 후유증을 갖는 환자는 5례로 재관류 수술 자체는 비교적 안전한 수술로 간주된다. 그러나 우회로 수술은 만성적인 저관류 부위에 수술 후 상대적인 과관류로 인한 손상과 수술 후 혈류 흐름의 변화로 인한 협착 부위의 폐쇄 및 저관류 상태 등으로 인하여 신경학적 증상을 야기할 수 있으며, 대부분 일시적으로 나타나나 일부 예에서는 영구적인 후유증을 남길 수 있다. 이와 같은 합병증을 줄이기 위해서는 적절한 수술 시기를 선택해야 하며, 특히 수술 전 고혈압이 있는 환자와 수술 전 뇌혈류량 검사에서 Acetazolamide 투여 후 steal 현상이 일어난 예 및 문합 수술 후 촬영한 뇌 CT 에서 재관류 부위에 과조영 증강된 소견을 보이고 있는 예들에서 과관류 및 저관류 증후군이 발생할 수 있으므로 수술 후 철저한 감시 및 적절한 혈압 조절이 필요하리라 생각한다. 또한 뇌내동맥 협착 환자는 문합수술 후 협착 부위가 완전 폐쇄되는 것을 예방하기 위하여 수술 후 저혈압이 초래되는 것을 막아야 하고, 수술 후 조기에 항혈소판 제제나 항응고제 등의 복용이 필요하며, 문합수술 시 고혈류 문합보다는 저혈류 문합이 선호되어야 한다. 


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