斜矢狀位高分辨三維黑血磁共振成像在粥樣硬化頸動脈支架術前評估的應用價值

目前癥狀性頸動脈粥樣硬化斑塊主要有兩種非藥物治療方法：支架置入術（carotid stenting, CS）和內(nèi)膜剝脫術（carotid endarterectomy, CEA）。由于創(chuàng)傷性小，而且與CEA相比療效相似，CS逐漸被更多的頸動脈粥樣硬化患者所接受[1]。然而術前對頸動脈管腔狹窄程度及斑塊形態(tài)的準確評估是CS取得成功的關鍵因素[2]。本研究旨在通過與斜矢狀位高分辨二維黑血磁共振成像（oblique-sagittal high-resolution two-dimensional black-blood magnetic resonance imaging, 2D-BB-MRI）及數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography, DSA）圖像對照分析，評價斜矢狀位高分辨三維黑血磁共振成像（obliquesagittal high-resolution three-dimensional black-blood magnetic resonance imaging, 3D-BB-MRI）在CS術前評估頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端管腔最大狹窄程度、斑塊厚度、斑塊累及范圍等方面的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 18例頸動脈粥樣硬化患者，經(jīng)超聲證實至少一側(cè)頸動脈管腔狹窄＞70%，并在相應供血區(qū)有缺血性腦血管病癥狀（腦梗死、短暫性腦缺血發(fā)作）而預行CS手術。在術前1周之內(nèi)對所有患者的預手術側(cè)頸動脈（包括頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端）進行2D-BB-MRI、3D-BB-MRI及DSA檢查。排除條件如下：以前曾接受過頸動脈支架置入或CEA手術、中-重度腎功能不全、幽閉恐懼癥、對MRI造影劑過敏以及其他有 MRI檢查禁忌證的患者。在納入本研究之前，所有患者或其監(jiān)護人均閱讀相關知情同意書并簽字。

1.2 檢查方法

1.2.1 斜矢狀位 2D-BB-MRI和 3D-BB-MRI ①設備：3.0-T的磁共振儀（EXCITE HD, GE Healthcare, M ilwaukee）及4通道頸動脈專用相控陣表面線圈。②2D-BB-MRI：首先行頸動脈三維時間飛躍法（three-dimensional time-of-flight, 3D-TOF）MRI掃描，以在覆蓋預手術側(cè)頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端同時，獲得頸動脈分叉的準確位置并初步判斷管腔最大狹窄部位。以3D-TOF原始圖像所顯示的頸動脈分叉為定位圖像，要求2D-BB-MRI掃描層面垂直于斑塊最厚管壁并盡量通過頸總動脈遠端、頸內(nèi)及頸外動脈近端的管腔中心。每側(cè)頸動脈各進行 1層2D-BB-MRI掃描（圖1～3）。2D-BB-MRI的掃描參數(shù)見表1。③3D-BB-MRI：以3D-TOF原始圖像所顯示的頸動脈分叉為定位圖像，沿頸動脈管腔長軸覆蓋頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端（圖4～6）。掃描完成后，由1名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對原始的斜矢狀位 3D-BB-MRI圖像進行容積重建（volume rendering, VR），要求重建層面垂直于斑塊最厚管壁并盡量通過頸總動脈遠端、頸內(nèi)及頸外動脈近端的管腔中心。每側(cè)頸動脈各重建出1層3D-BB-MRI圖像。3D-BB-MRI的掃描參數(shù)見表1。

表1 3.0-T高分辨頸動脈MRI成像參數(shù)

1.2.2 數(shù)字減影血管造影（DSA） ①設備：GE公司INNOVA4100 C形臂數(shù)字平板血管造影系統(tǒng)。②方法：采用股動脈穿刺逆行血管造影法，常規(guī)消毒鋪巾，暴露雙側(cè)腹股溝部，局部用2%利多卡因浸潤麻醉，穿刺成功后置入導管鞘，拔除導絲，靜脈注射肝素25mg，標準的診斷導管經(jīng)鞘進入股動脈一直到達主動脈弓。首先行主動脈弓造影以了解頸總動脈位置，再選擇性地把診斷導管送入預手術側(cè)頸總動脈。從多角度（正位、斜位、側(cè)位）顯示頸動脈（重點投照頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端）。注射對比劑（歐乃派克，300mgI/m l）速度為4～5m l/s，總量9～12m l。數(shù)字平板像素矩陣為 1024×1024，圖像采集分辨率為0.20×0.20mm2。

1.3 圖像編號 對每例患者的DSA、2D-BB-MRI及3D-BB-MRI重建圖像按照隨機排序的方法進行重新編號（圖像顯示信息只有編號），并記錄圖像編號與患者原始信息對應關系，并將編號處理后的圖像傳入具有融合、分格匹配功能的大屏幕、高分辨工作站（ADW 4.3）。

圖1 ～3 雙側(cè)頸動脈2D-BB-MRI掃描定位及圖像。圖4～6 雙側(cè)頸動脈3D-BB-MRI掃描定位及重建圖像。CCA. 頸總動脈；ECA. 頸外動脈；ICA. 頸內(nèi)動脈

1.4 圖像評價

1.4.1 DSA與MRI圖像質(zhì)量評價 首先在后處理工作站（ADW 4.3），由 2名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對所有DSA與MRI圖像質(zhì)量進行共同評價。主要評價內(nèi)容包括血管顯影強度、運動或流動偽影、管腔與管壁交界面清晰程度，并參考相關文獻[2]采用 0～2分的等級評價標準：0=圖像質(zhì)量差，無法做出診斷；1=圖像質(zhì)量一般，但可以做出診斷；2=圖像質(zhì)量非常好，診斷明確。評為1、2分的圖像可以進行進一步分析，評為0分的DSA或MRI圖像將從研究中剔除。

1.4.2 觀測指標評價 觀測指標包括：管腔最大狹窄程度（maximum stenosis, Max-stenosis）、斑塊橫向最大厚度（maximum transverse plaque thickness, Max-PT）、斑塊縱向最大范圍（maximum longitudinal plaque extension, Max-LPE）、頸動脈管腔最大狹窄程度的計算，按照北美癥狀性動脈內(nèi)膜切除試驗（NASCET）法進行計算[3]。Max-stenosis=（B－A）／B×100%，其中B為鄰近相對正常的管腔直徑（頸內(nèi)動脈取遠側(cè)、頸總動脈及分叉處取近側(cè)），A為最狹窄處剩余管腔直徑。Max-TPT為垂直于頸動脈長軸方向上斑塊的最大厚度。Max-LPE為沿頸動脈長軸方向上斑塊累及的最大范圍。

1.4.3 DSA和MRI中觀測指標的測量及記錄 在同一臺后處理工作站（ADW 4.3），2名放射科醫(yī)師在不知道病理及患者原始信息的情況下，共同對 DSA、 2D-BB-MRI及3D-BB-MRI重建圖像觀測指標進行測量。每側(cè)頸動脈DSA有正位、斜位、側(cè)位3個圖像，首先從中選出最能反映頸動脈管腔狹窄程度的一層圖像進行評價，測量并計算 Max-stenosis。在測量Max-TPT時首先由這2位醫(yī)師共同確定最厚斑塊的位置，然后在垂直于管壁長軸方向上測量 Max-TPT值。在測量Max-LPE時，如果是上下連續(xù)斑塊，則取斑塊上下端的直線距離作為本層圖像中斑塊范圍，如果是上下不連續(xù)斑塊，則分別取各自斑塊上下端的直線距離后再相加作為本層圖像中的Max-LPE值。

2 結(jié)果

2.1 DSA與MRI圖像質(zhì)量 18例患者所有DSA與MRI圖像質(zhì)量評分均≥2。因此，共有 18個頸動脈圖像進入觀測指標的評價研究。

2.2 觀測指標 在評估頸動脈管腔最大狹窄程度方面，DSA的測量結(jié)果為80.63%±4.67%，2D-BB-MRI為 77.75%±5.61%，兩者之間差異無統(tǒng)計學意義（P=0.121）（表2）；3D-BB-MRI為79.80%±4.06%，與 DSA測量結(jié)果之間差異也無統(tǒng)計學意義（P=0.849）（表2）。經(jīng)相關分析，在評估頸動脈管腔最大狹窄程度方面，2D-BB-MRI與DSA的相關系數(shù)為r=0.516（P=0.001），3D-BB-MRI與DSA的相關系數(shù)為r=0.945（P=0.001），均有較好的相關性（表2）。但是從平均差異來看，3D-BB-MRI所顯示的管腔最大狹窄程度更接近于DSA的檢查結(jié)果（圖7～9），而2D-BB-MRI低估了管腔狹窄程度（表2）。在評估斑塊橫向最大厚度方面，2D-BB-MRI和3D-BB-MRI之間差異無統(tǒng)計學意義(3.99±1.53mm vs 4.27±1.55mm, P=0.450)（表3）。而在評估斑塊縱向最大范圍方面，3D-BB-MRI所顯示的斑塊范圍明顯大于 2D-BB-MRI所顯示的范圍(16.74±5.54mm vs 14.01±3.89mm,P=0.001)（表3）。

圖7 DSA圖像示右側(cè)頸動脈分叉處管腔輕度狹窄、頸內(nèi)動脈起始段管腔顯著狹窄。圖8 2DBB-MRI圖像示右側(cè)頸動脈分叉處、頸內(nèi)動脈起始段斑塊形成伴頸內(nèi)動脈起始段管腔顯著狹窄。圖9 3D-BB-MRI重建圖像示右側(cè)頸動脈分叉處、頸內(nèi)動脈起始段斑塊形成，斑塊范圍及頸內(nèi)動脈起始段管腔狹窄情況較 2D-BB-MRI圖像顯示更為清晰。CCA. 頸總動脈；ECA. 頸外動脈；ICA. 頸內(nèi)動脈

表2 與DSA對照分析2D-BB-MRI和3D-BB-MRI在評估管腔最大狹窄程度方面的差異

表3 2D-BB-MRI和3D-BB-MRI在評估斑塊橫向最大厚度 (Max-TPT) 和斑塊縱向最大范圍 (Max-LPE) 方面的差異

3 討論

本研究以DSA及斜矢狀位2D-BB-MRI圖像為對照，分析了斜矢狀位3D-BB-MRI檢查在評價頸動脈（頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端）最大狹窄程度（Max-stenosis）、斑塊橫向最大厚度（Max-TPT）和斑塊縱向最大范圍（Max-LPE）等方面的應用價值。結(jié)果顯示，斜矢狀位3D-BB-MRI可以較準確地顯示頸動脈Max-stenosis（與 DSA結(jié)果很接近），并且在顯示Max-LPE方面較斜矢狀位2D-BB-MRI圖像更全面。

長期以來DSA一直作為CS術前主要檢查方法。DSA在CS術前對頸動脈的評價中，不僅可以在較大范圍內(nèi)顯示動脈管腔狹窄的部位、程度，而且可以顯示顱內(nèi)動脈（如椎-基底動脈、大腦中動脈等）有無狹窄情況，從而為CS手術提供較全面的顱內(nèi)、外動脈狹窄信息。然而，CS手術的成功與否和長期療效不僅取決于術前動脈管腔狹窄程度，還與斑塊本身的穩(wěn)定性以及斑塊切除程度關系密切。Ener等[4]研究發(fā)現(xiàn)CS術后再狹窄與斑塊累及范圍密切相關。因此，尋找一種無創(chuàng)的檢查方法，準確反映頸動脈管腔最大狹窄部位和最大狹窄程度，并能夠客觀顯示斑塊大小、范圍已經(jīng)成為當前CS術前評估的重要部分。

在各種影像學檢查方法中，DSA是評價動脈管腔狹窄情況的“金標準”[5]。本研究通過與DSA圖像對照分析發(fā)現(xiàn)2D-BB-MRI和3D-BB-MRI在顯示管腔最大狹窄程度方面與 DSA無明顯差異，而且2D-BB-MRI和3D-BB-MRI與DSA均有較好的相關性。但是，3D-BB-MRI所顯示的管腔最大狹窄程度更接近于DSA的檢查結(jié)果，而2D-BB-MRI低估了管腔狹窄程度。其原因可能是2D-BB-MRI對于部分走形過于迂曲的遠側(cè)頸內(nèi)動脈顯示不夠充分，導致按照NASCET法進行計算管腔狹窄程度時得到了偏低的數(shù)值。而3D-BB-MRI在重建過程中最大限度地包括了頸總動脈遠端、分叉處以及頸內(nèi)動脈近端的狹窄管腔，因此可以更加真實地反映管腔狹窄情況。

只有在術前對頸動脈斑塊厚度和范圍做出準確評估，才能在CS術前選擇最佳尺寸的支架，以在不損傷正常管壁的前提下最大限度地擴張狹窄血管。已有病理對照研究結(jié)果顯示，使用多序列高分辨頸動脈MRI檢查技術，尤其是橫軸位黑血MRI增強掃描可以準確顯示粥樣硬化血管壁結(jié)構(gòu)改變和斑塊內(nèi)成分（如纖維帽、脂質(zhì)核等）[6]。但是在目前的日常工作中，平均每層橫軸位黑血MRI增強圖像耗時30s，按每次檢查掃描 12～16層計算，則掃描時間為 6～8m in[7]，如果再加上 2D-TOF、3D-TOF及橫軸位黑血 MRI平掃等檢查序列，整個掃描時間為 30～40min。如此長的檢查時間往往會給患者帶來較大的痛苦，并增加運動偽影的產(chǎn)生。而本研究中使用的3D-BB-MRI檢查方法，單側(cè)頸動脈掃描時間約為2.3m in。更為重要的是，橫軸位黑血 MRI增強圖像按每層面2mm及0mm間隔（12～16層）計算，覆蓋范圍僅為24～32mm，往往會將一些較大范圍的斑塊遺漏。在本研究中，我們使用3D-BB-MRI沿頸動脈長軸進行掃描，在利用高分辨成像清晰顯示頸動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)部成分（纖維帽、脂質(zhì)核等）同時，還得到了更大的頸動脈掃描覆蓋范圍（14cm）。

雖然DSA所顯示的頸動脈范圍更大，但是由于DSA對于斑塊累及范圍只能間接通過管腔狹窄長度進行判斷，因此往往會低估斑塊范圍[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，在評估斑塊橫向最大厚度方面，2D-BB-MRI和3D-BB-MRI之間無明顯差異，而在評估斑塊縱向最大范圍方面，3D-BB-MRI所顯示的斑塊范圍明顯大于2D-BB-MRI所顯示的范圍。斑塊最大累及范圍是CS術前評價的重要指標。已有研究表明[9]，術后內(nèi)膜進一步增厚（粥樣硬化）是CS術后管腔內(nèi)再狹窄的主要原因，而盡量覆蓋動脈硬化段內(nèi)膜將會減少CS術后再狹窄的發(fā)生。因此3D-BB-MRI可以在判斷斑塊累及范圍方面為CS提供非常好的術前評估。

本研究還存在幾方面的不足之處：①樣本量較小，由于研究期內(nèi)CS手術患者有限，因此本研究樣本量較小。②未使用三維DSA（3D-DSA）檢查方法，3D-DSA可以更加準確、全面地評價頸動脈管腔狹窄情況[10]。考慮到本研究的主要目的除分析 DSA和2D-BB-MRI、3D-BB-MRI在顯示管腔狹窄方面的差異外，還要觀察斑塊本身情況，而3D-DSA圖像空間分辨率會有所下降，因此本組病例并未使用3D-DSA。③為了盡量避免主觀偏差，本研究中對于DSA圖像采用了3個固定的角度（正位、斜位、側(cè)位）進行評價，這可能會在一定程度上受投照角度局限性的影響。

綜上所述，3D-BB-MRI可以較準確、客觀地評價頸動脈（頸總動脈遠端、分叉處及頸內(nèi)動脈近端）管腔最大狹窄程度、斑塊最大厚度、斑塊最大范圍。3D-BB-MRI可為CS手術提供非常好的術前準備。

[1] Brott TG , Hobson RW , Howard G , et al. Stenting versus endarterectomy for treatment of carotid-artery stenosis. N Engl J Med, 2010, 363(1): 11-23.

[2] Yoshida K, Endo H, Sadamasa N, et al. Evaluation of carotid artery atherosclerotic plaque distribution by using long-axis high-resolution black-blood magnetic resonance imaging. J Neurosurg,2008, 109(6): 1042-1048.

[3] North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial. Methods, patient characteristics, and progress. Stroke, 1991, 22(6): 711-720.

[4] Ener RA, Fiss D, Georgakis A, et al. Carotid artery in-stent restenosis after carotid artery stenting. J Invasive Cardiol, 2008, 20(6): 286-291.

[5] Patel SG, Collie DA, Wardlaw JM, et al. Outcome, observer reliability, and patient preferences if CTA, MRA, or Doppler ultrasound were used, individually or together, instead of digital subtraction angiography before carotid endarterectomy. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2002, 73(1): 21-28.

[6] Saam T, Schoenberg SO, Hatsukam i TS, et al. Highresolution magnetic resonance imaging of carotid atherosclerotic plaque. Rofo, 2008, 180(2): 100-111.

[7] 李樹合, 周定標, 袁曉玲, 等. 頸動脈粥樣硬化不穩(wěn)定斑塊異質(zhì)性的病理研究及高分辨MRI影像特點分析. 中華神經(jīng)外科雜志, 2006, 22(8): 485-488.

[8] Honish C, Sadanand V, Fladeland D, et al. The reliability of ultrasound measurements of carotid stenosis compared to MRA and DSA. Can J Neurol Sci, 2005, 32(4): 465-471.

[9] Harrer JU, Morschel R, Mull M, et al. High rate of restenosis after carotid artery stenting in patients w ith high-grade internal carotid artery stenosis. Medium-term follow-up. J Neurol, 2008, 255(9): 1309-1314.

[10] Iwai R, Tsumura K, Kuwayama N, et al. Three-dimensional DSA imaging and 3-dimensional measurement of cross section for internal carotid artery stenosis. No To Shinkei, 2003, 55(8): 661-667.