頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)出血的高分辨率MR成像臨床應(yīng)用與技術(shù)進(jìn)展

項(xiàng)目基金：

衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(編號(hào)：201402019)；北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次衛(wèi)生技術(shù)人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2013-2-005)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：81071196)；首都衛(wèi)生發(fā)展科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(編號(hào)：2011-4003-01)

作者單位：

1. 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院，北京 100029

2. 省部共建心血管重塑相關(guān)疾病教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

通訊作者：

于薇，E-mail：yuwei02@gmail.com

收稿日期：2015-05-05

接受日期：2015-07-19

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI: 10.3969/j.issn.1674-8034.2015.09.015楊利新, 董莉, 于薇. 頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)出血的高分辨率MR成像臨床應(yīng)用與技術(shù)進(jìn)展. 磁共振成像, 2015, 6(9): 711-715.

[摘要] 腦卒中是目前人類(lèi)傷殘死亡的首要原因，而頸動(dòng)脈易損斑塊(vulnerable plaque)與腦卒中的發(fā)生密切相關(guān)，其中斑塊內(nèi)出血是易損斑塊的一個(gè)重要特征。早期識(shí)別頸動(dòng)脈粥樣斑塊成分對(duì)預(yù)防和控制缺血性腦卒中至關(guān)重要。高分辨率MRI具有高組織分辨率、無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)性的優(yōu)點(diǎn)，是識(shí)別頸動(dòng)脈血管形態(tài)和量化頸動(dòng)脈斑塊成分的有效方法。近年來(lái)，快速、準(zhǔn)確地診斷斑塊內(nèi)出血的MRI技術(shù)不斷地發(fā)展。作者就高分辨率MRI對(duì)頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)出血的臨床應(yīng)用及技術(shù)進(jìn)展方面作一篇全面的綜述。

The clinical application and technology progress of highresolution MRI in carotid intraplaque hemorrhage

YANG Li-xin 1, DONG Li 1, YU Wei 1, 21Department of Radiology, Anzhen Hospital, Capital Medical University, Beijing 100029, China

2The Key Laboratory of Remodeling-Related Cardiovascular Diseases, Ministry of Education, Beijing 100029, China

*Correspondence to: Yu W, E-mail: yuwei02@gmail.com Received 5 May 2015, Accepted 19 July 2015 ACKNOWLEDGMENTS This work was part of the Program on Health Nonprofit Industry Research Subject (No. 201402019); Beijing Health System High-level Health Technical Personnel Training Program (No. 2013-2-005); Special Funds of the National Natural Science Foundation of China (No. 81071196);Capital Health Development Research Project (No. 2011-4003-01).

Abstract Stroke is a leading cause of human death and disability, and carotid vulnerable plaque is closely related to the occurrence of stroke, intraplaque hemorrhage is an important feature of vulnerable plaque. Early identification of carotid plaque composition is crucial for the prevention and control of ischemic stroke. Highresolution MRI with advantages of high tissue resolution, non-invasiveness and repeatability, is an effective method to identify carotid vascular morphology and quantify carotid plaque composition. In recent years, MRI technology to diagnosing intraplaque hemorrhage rapidly and accurately is develop continuingly. In this paper, we made an overall review on MRI clinical applications and technical progress incarotid intraplaque hemorrhage.

Key words Carotid Stenosis; Atherosclerosis; Magnetic resonance imaging

近年來(lái)，腦卒中因其高發(fā)病率，高致殘率和高死亡已成為嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的疾病之一，而頸動(dòng)脈易損斑塊(vulnerable plaque)與腦卒中的發(fā)生存在密切相關(guān)性 [1]。易損斑塊，病理特點(diǎn)有較大的脂質(zhì)核心、薄的纖維帽、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、新生血管形成、斑塊內(nèi)出血及表面潰瘍等，其斑塊表面脫落的栓子和斑塊破裂形成血栓是缺血性腦卒中最常見(jiàn)的原因 [2]。因此，早期識(shí)別頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊成分及判定斑塊的穩(wěn)定性對(duì)預(yù)防和控制缺血性腦卒至關(guān)重要。高分辨率MRI具有高的組織分辨率、無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，是識(shí)別頸動(dòng)脈血管形態(tài)和量化頸動(dòng)脈斑塊成分的有效方法 [3]，一系列影像學(xué)與病理學(xué)對(duì)照研究證實(shí)，在識(shí)別和定量分析粥樣硬化斑塊生物學(xué)特征方面，MR成像技術(shù)與組織病理學(xué)具有高度的一致性 [4]。性斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage，IPH)是易損斑塊的一個(gè)重要特征 [5]，大量的影像和病理的對(duì)照研究表明，高分辨MRI采用不同序列過(guò)對(duì)比信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)診斷斑塊內(nèi)出血有很高的敏感性和特異性 [6]。特別是近年來(lái)針對(duì)斑塊內(nèi)出血的特異性MRI脈沖序列研究，使得斑塊內(nèi)出血的識(shí)別更為準(zhǔn)確而快捷。筆者就斑塊內(nèi)出血的形成機(jī)制，病理生理、臨床意義以及高分辨率MRI技術(shù)對(duì)出血的識(shí)別的最新技術(shù)進(jìn)展及其臨床應(yīng)用作全面的綜述。

1 易損斑塊的特征及斑塊內(nèi)出血的機(jī)制

動(dòng)脈粥樣硬化是由于脂類(lèi)和纖維素樣物質(zhì)累積而造成的動(dòng)脈管壁增厚，其形成比較復(fù)雜，涉及到剪應(yīng)力、血管內(nèi)壁功能障礙、炎癥、新生血管以及血栓的形成等。易損斑塊是指有導(dǎo)致缺血事件發(fā)生傾向的一組斑塊，其診斷的主要的標(biāo)準(zhǔn)包括：活動(dòng)性炎癥、薄的纖維帽和大的脂質(zhì)核心、內(nèi)皮剝脫伴表面血小板聚、斑塊有裂隙或損傷以及嚴(yán)重的狹窄；次要標(biāo)準(zhǔn)包括：表面鈣化斑、黃色有光澤的斑塊、斑塊內(nèi)出血和正性重塑 [7-8]。斑塊內(nèi)出血是易損斑塊的一個(gè)重要特征，但其具體病理生理機(jī)制還不十分肯定。有研究發(fā)現(xiàn)，斑塊內(nèi)出血是無(wú)癥狀斑塊發(fā)展到高危斑塊進(jìn)程中的重要因素 [9]。斑塊內(nèi)的紅細(xì)胞可能來(lái)源于斑塊內(nèi)不成熟新生血管的滲漏，易損斑塊的病理檢查表明，斑塊內(nèi)出血和斑塊破裂與微血管密度的增加有關(guān) [10-15]。由于斑塊的增長(zhǎng)引起組織缺氧刺激新生血管的形成，而新生血管的滲漏又形成了斑塊內(nèi)出血。斑塊進(jìn)展的主要機(jī)制是斑塊內(nèi)膽固醇成分的聚集，對(duì)于無(wú)斑塊內(nèi)出血的病變，膽固醇主要來(lái)源于循環(huán)中的血脂蛋白，而對(duì)于斑塊內(nèi)出血的病變，紅細(xì)胞的細(xì)胞膜富含磷脂和游離膽固醇，其在斑塊內(nèi)的聚集引起壞死核心的膨脹和炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，增大斑塊負(fù)荷，加重管腔狹窄，造成斑塊的不穩(wěn)定 [16-17]。因此，斑塊內(nèi)出血與斑塊的生長(zhǎng)相互刺激，最終引起斑塊的擴(kuò)大及破裂。了解斑塊內(nèi)出血的機(jī)制和進(jìn)程，可能有助于終止斑塊從穩(wěn)定到不穩(wěn)定病變的過(guò)渡，從而改善病人的預(yù)后。

2 斑塊內(nèi)出血與臨床癥狀的關(guān)系和意義

斑塊內(nèi)出血按發(fā)生部位可以分為2種類(lèi)型，Ⅰ型貼近管腔；Ⅱ型位于斑塊內(nèi)，其中Ⅰ型更容易引起臨床事件發(fā)生 [18]。按發(fā)生時(shí)間又可以分為：新鮮出血(1周內(nèi))、近期出血(1～6周)及陳舊出血(6周以上) [19]。斑塊內(nèi)出血可以發(fā)生在有癥狀和無(wú)癥狀的頸動(dòng)脈粥樣硬化患者中， Saam等 [20]對(duì)23例單側(cè)有癥狀患者的雙側(cè)頸動(dòng)脈進(jìn)行MRI掃描及分析，根據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)檢查，將所有頸動(dòng)脈分為有癥狀斑塊組和無(wú)癥狀斑塊組，病人亦分為有癥狀斑塊患者和無(wú)癥狀斑塊患者，發(fā)現(xiàn)其中91%的有癥狀斑塊患者和83%的無(wú)癥狀斑塊患者的斑塊內(nèi)至少有一處出血；近期出血更常發(fā)生于有癥狀斑塊患者中，96%的有癥狀斑塊患者和78%的無(wú)癥狀斑塊患者的斑塊內(nèi)至少有一處近期出血；新鮮出血發(fā)生在有癥狀斑塊患者的概率是發(fā)生在無(wú)癥狀斑塊患者的1.7倍(分別為87%和52%)。Altaf等 [21]發(fā)現(xiàn)，斑塊內(nèi)出血與頸動(dòng)脈輕中度(30%～69%)狹窄患者的臨床癥狀密切相關(guān)。Demarco等 [22]報(bào)道斑塊內(nèi)出血與頸動(dòng)脈輕中度(30%～70%)狹窄的病人的臨床癥狀明顯相關(guān)，而其與頸動(dòng)脈重度(70%～99%)狹窄患者的臨床癥狀無(wú)明顯相關(guān)性。Sun等 [23]經(jīng)過(guò)一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)54個(gè)月的臨床隨訪發(fā)現(xiàn)，斑塊內(nèi)出血可以立即或長(zhǎng)期促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程，它對(duì)斑塊的促進(jìn)作用沒(méi)有因隨訪時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱，可以推測(cè)出斑塊內(nèi)出血的存在從根本上改變了動(dòng)脈粥樣硬化的生物學(xué)過(guò)程。另外，其隨訪結(jié)果還顯示部分斑塊內(nèi)出血的病人在他汀類(lèi)藥物治療期間仍有新發(fā)的斑塊內(nèi)出血及斑塊內(nèi)出血的擴(kuò)大，因而，單獨(dú)使用他汀類(lèi)藥物治療可能無(wú)法控制斑塊內(nèi)出血的發(fā)生和發(fā)展。

3 常規(guī)高分辨率MRI技術(shù)對(duì)斑塊內(nèi)出血的診斷

現(xiàn)臨床上常采用高分辨多參數(shù)成像技術(shù)的掃描方案包括：3D-TOF MRA (three-dimensional time-of-flight magnetic resonance angiography)、增強(qiáng)前后T1-weighted imaging (T1WI和CE-T1WI)、T2WI、PDWI (proton density-weighted imaging)等。Chu等 [6]首先報(bào)道了斑塊內(nèi)出血在高分辨MRI的信號(hào)表現(xiàn)。由于正鐵血紅蛋白可以縮短T1弛豫時(shí)間，從而影響其在T1WI上的信號(hào)，因此斑塊內(nèi)出血在MRI上的信號(hào)特點(diǎn)主要取決于血腫內(nèi)正鐵血紅蛋白的期齡 [24]。新鮮出血在T1WI及TOF上呈高信號(hào)，T2WI呈等或低信號(hào)；近期出血在T1WI、T2WI序列多呈明顯的高信號(hào)，在TOF上呈混雜或高信號(hào)；陳舊出血在T1WI、T2WI及TOF均呈低信號(hào)。高分辨率多對(duì)比MRI能夠準(zhǔn)確的診斷斑塊內(nèi)出血并判斷斑塊內(nèi)出血的時(shí)間 [6，16，25]。

4 高分辨率MRI對(duì)斑塊內(nèi)出血的最新技術(shù)進(jìn)展

常規(guī)序列對(duì)斑塊內(nèi)出血的診斷已經(jīng)得到了臨床的肯定，但在技術(shù)上仍有其局限性。常規(guī)序列的多組圖像采用二維掃描方式，層面間圖像分辨率較低；此外，全部檢查需要多次分別掃描，對(duì)圖像進(jìn)行比較(T1WI、T2WI、PDWI、TOF)，檢查時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30～40 min，病人檢查后期配合欠佳，造成運(yùn)動(dòng)偽影，影響圖像質(zhì)量和不同對(duì)比圖像間的層面匹配，進(jìn)而影響最終的診斷；斑塊內(nèi)出血的診斷及出血時(shí)間的判斷需要結(jié)合多對(duì)比圖像的信號(hào)特點(diǎn)綜合分析，診斷標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)復(fù)雜也耗費(fèi)時(shí)間，需要影像科專(zhuān)業(yè)人員培訓(xùn)后才能勝任。因而，針對(duì)斑塊內(nèi)出血的診斷，新的MRI脈沖序列層出不窮，大大的改善了上述技術(shù)的局限性。

4.1 MPRAGE

磁化準(zhǔn)備快速梯度回波序列(magnetization prepared rapid acquisition gradient Echo，MPRAGE)對(duì)斑塊內(nèi)出血的診斷已經(jīng)得到了臨床的廣泛認(rèn)可 [26]。MPRAGE為3D序列，是運(yùn)用預(yù)備反轉(zhuǎn)脈沖和小角度激發(fā)梯度回波快速三維傅里葉數(shù)據(jù)采集的序列，它通過(guò)利用非選擇性反轉(zhuǎn)序列及選擇性水激勵(lì)或脂肪抑制技術(shù)來(lái)抑制背景組織信號(hào)，并利用反轉(zhuǎn)恢復(fù)預(yù)備技術(shù)抑制許多相對(duì)長(zhǎng)T1的斑塊成分(如富脂的壞死核心和纖維組織)，能準(zhǔn)確地檢測(cè)斑塊內(nèi)出血中的正鐵血紅蛋白，呈明顯高信號(hào)，MPRAGE對(duì)頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)出血診斷的敏感性及特異性分別為80%和97% [27]。MPRAGE序列大大簡(jiǎn)化了斑塊內(nèi)出血的診斷，并且具有很高的特異性及敏感性，具有很好的應(yīng)用前景。

4.2 SPI和SNAP

層塊選擇的相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(slabselective phase-sensitive inversion-recovery，SPI)，亦是用來(lái)觀察斑塊內(nèi)出血的序列，包括相位敏感成像序列和特殊設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)恢復(fù)梯度回波序列，與MPRAGE序列相比，經(jīng)組織病理學(xué)驗(yàn)證，SPI序列通過(guò)提高動(dòng)脈管壁與管腔的對(duì)比，增加抑制血流的效果，提高了斑塊內(nèi)出血的檢出率 [28-29]。近年來(lái)，基于SPI序列優(yōu)化的同時(shí)提供沒(méi)有對(duì)照的血管造影和斑塊內(nèi)出血成像快速梯度回波序列(simultaneous non-contrast angiography and intraplaquehemorrhage，SNAP)，經(jīng)過(guò)一些參數(shù)的改良縮短了成像時(shí)間，避免了對(duì)比劑對(duì)斑塊內(nèi)出血的影響，僅通過(guò)一次掃描就可以評(píng)價(jià)管腔狹窄情況和斑塊內(nèi)出血信息。通過(guò)相位敏感重建，使管腔內(nèi)呈低信號(hào)，而斑塊內(nèi)出血呈高信號(hào)。SNAP可以在評(píng)價(jià)管壁出血的同時(shí)獲得管腔3DTOF的融合圖像。Wang等 [30]研究結(jié)果表明SNAP與3D-TOF在評(píng)價(jià)管腔狹窄上有很好的相關(guān)性，其空間分辨率與CE-MRA相似。在診斷斑塊內(nèi)出血方面，與SPI相比，SNAP在斑塊內(nèi)出血和管壁的對(duì)比上提高了35%。因此SNAP序列能檢測(cè)到更細(xì)小的斑塊內(nèi)出血。

4.3 3D IRSPGR和3D-SHINE

3D反轉(zhuǎn)恢復(fù)準(zhǔn)備的快速擾相梯度回波序列(3D inversion recoveryprepared fast spoiled gradient recalled sequence，3D IRFSPG)，每個(gè)回波里包括一個(gè)180°反轉(zhuǎn)恢復(fù)的準(zhǔn)備射頻脈沖，根據(jù)血液的T1值選擇合適的反轉(zhuǎn)時(shí)間(TI)，血液的信號(hào)最小化，以達(dá)到管腔內(nèi)信號(hào)與管壁信號(hào)的最大對(duì)比。脂肪飽和施加在每個(gè)采集步驟中，使脂肪信號(hào)充分抑制。與Moody等 [31]提出的MR DTI序列相比，3D IRSPGR在3.0 T掃描儀上進(jìn)行掃描，空間分辨率更高，平面分辨率可達(dá)0.7 mm。3D IRSPGR為3D序列，掃描時(shí)間短，掃描范圍大，在5 min內(nèi)即可完成雙側(cè)頸動(dòng)脈分叉處足夠掃描范圍的掃描。另外，與常規(guī)的2D T1WI及3D-TOF MRA相比，3D IRSPGR通過(guò)提高對(duì)比度及對(duì)比度噪聲比來(lái)凸顯斑塊內(nèi)出血 [32]。

用反轉(zhuǎn)恢復(fù)和多重回波評(píng)價(jià)出血的3D擾相梯度召回回波脈沖序列(3D spoiled gradient recalled echo pulse sequence for hemorrhage assessment using inversion recovery and multiple echoes，3D SHINE)是在3D IRFSPG序列的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，與3D IRFSPGR序列相比，多了幾個(gè)長(zhǎng)回波，3D SHINE包括一個(gè)短回波及多個(gè)長(zhǎng)回波，第一個(gè)是短回波與3D IRFSPGR相似，可以較好地觀察斑塊內(nèi)出血，多個(gè)長(zhǎng)回波可以評(píng)估斑塊內(nèi)出血的T2值，進(jìn)而區(qū)別斑塊內(nèi)出血的類(lèi)型(Ⅰ型：T2值<14 ms，Ⅱ型：T2值>14 ms)。因而，3D SHINE與3D IRFSPG相比，同樣具有掃描時(shí)間短、掃描范圍大、高分辨率、黑血效果等優(yōu)點(diǎn)，并具有相似的信噪比和對(duì)比噪聲比以及在評(píng)價(jià)斑塊內(nèi)出血相似的敏感性和特異性，并且能夠?yàn)榘邏K內(nèi)出血的分型提供依據(jù) [33]。

4.4 MATCH

MR單次掃描多組織對(duì)比序列(Multi-contrast atherosclerosis characterization，MATCH)亦為3D序列，采用小角度梯度回波和特殊的磁化傳遞準(zhǔn)備脈沖，多重回波圖像的收集通過(guò)4個(gè)不同的TR時(shí)間的長(zhǎng)短完成。MATCH序列可在單次掃描過(guò)程中獲得三組不同對(duì)比的圖像，其中第一個(gè)TR時(shí)間采用非選擇性反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖和血流敏感去相位技術(shù)獲得的Hyper-T1WI為重度加權(quán)T1WI，斑塊的出血成分在圖像上表現(xiàn)為高亮信號(hào)，與被抑制的其他組織成分間具有很好的對(duì)比從而極易識(shí)別。第二個(gè) TR時(shí)間血液T1馳豫時(shí)間的恢復(fù)和新鮮血的流入可獲得管腔呈略高信號(hào)的對(duì)比圖像，稱(chēng)作灰血序列圖像，與常規(guī)序列的TOF相比，可以很好地顯示低信號(hào)的鈣化成分。第四個(gè)TR 時(shí)間通過(guò)長(zhǎng)的血流敏感去相位技術(shù)得到管壁T2WI。T2WI，用來(lái)提供管腔和管壁的形態(tài)學(xué)信息，識(shí)別斑塊內(nèi)脂質(zhì)成分。Hyper-T1WI高信號(hào)的出血組織結(jié)合T2WI可準(zhǔn)確區(qū)別新鮮出血和近期出血。Hyper-T1WI的對(duì)比與既往文獻(xiàn)發(fā)表的MPRAGE序列的對(duì)比相一致，特征性顯示斑塊內(nèi)出血。值得一提的是，MATCH序列僅用5 min的單次掃描，就可完成斑塊內(nèi)出血、鈣化、脂質(zhì)等成分的診斷，圖像匹配好，診斷簡(jiǎn)單，有很好的應(yīng)用前景 [34]。

4.5 DCE-MRI

MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)，采用T1WI抑脂序列，團(tuán)注對(duì)比劑后，進(jìn)行連續(xù)多時(shí)相掃描。MR對(duì)比增強(qiáng)掃描對(duì)區(qū)分斑塊為易損斑塊還是穩(wěn)定斑塊，對(duì)于臨床處理方法的選擇有非常重要的價(jià)值 [35]。尸檢研究結(jié)果表明，斑塊內(nèi)出血與滋養(yǎng)血管相關(guān)，它最開(kāi)始從外膜出現(xiàn)。外膜的滋養(yǎng)血管可以通過(guò)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描的灌注參數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。臨床上常用的兩個(gè)生理學(xué)參數(shù)，血管容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(transfer constant，Ktrans)為內(nèi)皮表面積和滲透率的計(jì)算結(jié)果，而分?jǐn)?shù)血漿容量(fractional plasma volume，VP)是反映區(qū)域的血液供應(yīng)量。有研究結(jié)果顯示，相較無(wú)出血的斑塊，斑塊內(nèi)出血處的K trans值更高，提示更高的內(nèi)皮表面積或/和更高的滲透率。因而DCE-MRI可以顯示血管外膜灌注的程度，進(jìn)而評(píng)價(jià)斑塊內(nèi)出血 [36]。DCE-MRI可從組織微血流的變化，揭示與斑塊出血相關(guān)的組織病理基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著新掃描序列的不斷提出和掃描方案的不斷改進(jìn)，高分辨率MRI對(duì)斑塊內(nèi)出血診斷的敏感性和特異性得到明顯的提高。新技術(shù)的臨床驗(yàn)證與廣泛的應(yīng)用有助于早期發(fā)現(xiàn)與斑塊內(nèi)出血相關(guān)的易損斑塊，進(jìn)行積極地臨床干預(yù)，可以降低頸動(dòng)脈輕中度狹窄患者的臨床事件，大大改善此類(lèi)病人的預(yù)后。另一方面，對(duì)于既往由于技術(shù)原因而被忽略的小的斑塊內(nèi)出血，準(zhǔn)確的診斷和評(píng)價(jià)有助于頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成的病理生理機(jī)制研究。