頸動脈斑塊的核磁共振成像檢測在冠心病中研究及應(yīng)用進(jìn)展

吳文芳　綜述　趙新湘　閆東　審校

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院放射科，云南 昆明650018)

?

頸動脈斑塊的核磁共振成像檢測在冠心病中研究及應(yīng)用進(jìn)展

吳文芳綜述趙新湘閆東審校

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院放射科，云南 昆明650018)

【摘要】頸動脈斑塊核磁共振成像檢測在腦卒中篩查的多中心研究中已經(jīng)成為評價頸動脈斑塊的可靠方法，但其與冠心病的關(guān)系卻研究較少，現(xiàn)對其在冠心病中研究及應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在提高人們對冠心病的認(rèn)知和預(yù)防。

【關(guān)鍵詞】頸動脈；動脈粥樣硬化；斑塊；核磁共振成像；冠心病

隨著生活水平的提高，冠心病(CHD)的發(fā)病率及病死率日益增長，對CHD進(jìn)行早期干預(yù)，可延緩動脈粥樣硬化病程，有利于控制CHD的進(jìn)展，減少心臟不良事件的發(fā)生。但對冠狀動脈的檢測較為困難，可通過檢測頸動脈粥樣硬化斑塊來反映冠狀動脈的病變程度，相對于超聲等檢測技術(shù)，核磁共振成像(MRI)軟組織分辨率高，能更準(zhǔn)確地檢出斑塊及判斷斑塊的組織學(xué)成分。此外，結(jié)合延遲增強(qiáng)MRI還可判斷和量化心肌梗死，對CHD的診治和預(yù)后均有重要的價值?，F(xiàn)針對頸動脈斑塊的MRI檢測在CHD中的研究和應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在提高人們對CHD的認(rèn)知和預(yù)防。

1頸動脈粥樣硬化斑塊與CHD相關(guān)的病理基礎(chǔ)

CHD是指冠狀動脈粥樣硬化或痙攣，使血管腔狹窄、阻塞，導(dǎo)致心肌缺血缺氧，甚至壞死而引起的缺血性心臟病。一般認(rèn)為動脈內(nèi)-中膜增厚是較早期反映動脈粥樣硬化的診斷指標(biāo)，然而由于動脈粥樣硬化疾病中存在血管壁的重構(gòu)現(xiàn)象，狹窄程度的測量很多時候并不能反映該疾病的嚴(yán)重程度[1]，因此粥樣硬化斑塊形成是動脈硬化的特征性標(biāo)志，而頸動脈粥樣硬化與冠狀動脈粥樣硬化具有良好的相關(guān)性[2]。冠狀動脈粥樣硬化與頸動脈粥樣硬化均為全身動脈硬化的一部分，兩者之間有著相似的病理生理及解剖基礎(chǔ)[3-4]。(1)頸總動脈聯(lián)系著心、腦兩個重要臟器，從組織學(xué)角度看，頸總動脈屬于彈性動脈，其動脈壁中層彈性膜發(fā)達(dá)，彈性膜之間有少量膠原纖維和平滑肌細(xì)胞，與冠狀動脈的組織結(jié)構(gòu)有些相近。(2)二者動脈硬化的機(jī)制也是一致的，炎癥是動脈粥樣硬化性疾病的始動因子，炎癥導(dǎo)致血管局部中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤，促進(jìn)脂質(zhì)沉積，導(dǎo)致動脈粥樣硬化脂紋等早期病變的發(fā)生。(3)動脈粥樣硬化主要侵犯大中型動脈，冠狀動脈和頸動脈常同時受累[5]。頸動脈粥樣硬化的程度可反映全身動脈粥樣硬化，特別是冠狀動脈粥樣硬化程度。大量實驗和臨床研究顯示，通過檢測外周血管粥樣硬化不僅可提示冠狀動脈有早期的病變，并可預(yù)測冠狀動脈病變的嚴(yán)重程度及患者的預(yù)后。

2MRI檢測頸動脈斑塊的成像技術(shù)、斑塊信號特征及相對優(yōu)勢

2.1MRI檢測頸動脈斑塊的成像技術(shù)

頸動脈斑塊MRI掃描技術(shù)相位對比法(phase contrast，PC)頸動脈成像，及 T1加權(quán)像(T1WI)、質(zhì)子像(PDWI)、T2加權(quán)像(T2WI)三個基本序列，必要時可增加頸動脈斑塊對比增強(qiáng)掃描[6]。

2.2MRI檢測頸動脈斑塊的信號特征及評價參數(shù)

根據(jù)斑塊組織成分不同，不同序列上顯示出的信號也不同：(1)脂質(zhì)成分在T1WI上為等信號或稍高信號，在PDWI上多為等信號或稍高信號，少數(shù)呈低信號，在T2WI上呈等信號或低信號；(2)脂質(zhì)壞死核心在T1WI上呈等信號，在PDWI上呈等-稍高信號，在T2WI上呈稍高信號；(3)纖維成分和纖維帽在T1WI上為高信號或稍高信號為主，少數(shù)為等信號，在PDWI上為高或等信號，在T2WI上為稍高信號；(4)斑塊內(nèi)出血在T1WI及T2WI上均呈高信號，在PDWI上呈混雜信號；(5)鈣化在T1WI及T2WI上均表現(xiàn)為低信號，并且鈣化形態(tài)呈斑點狀、條狀及結(jié)節(jié)狀[7]。目前MRI評價頸動脈斑塊的參數(shù)主要有頸動脈內(nèi)-中膜厚度(IMT)、斑塊最大長度、斑塊最大厚度、斑塊總長徑、斑塊總厚度、斑塊總面積及斑塊的成分。

2.3MRI評價頸動脈斑塊的優(yōu)勢及與CHD的相關(guān)性

MRI具有高軟組織分辨率、多參數(shù)、多序列成像、無輻射等優(yōu)勢，非常適用于頸動脈斑塊的分析及評價。與常見的CHD危險因素相比，頸動脈粥樣硬化與CHD相關(guān)性最強(qiáng)，優(yōu)勢比為1.6。將IMT≥0.85 mm和粥樣斑塊的有無聯(lián)合預(yù)測CHD，可使特異性、敏感性及陽性預(yù)測率有所提高[8]。研究表明CHD的相對危險性隨IMT的增加也有所增加。MRI對頸動脈狹窄及斑塊的判斷，對減少和防止心腦血管事件的發(fā)生具有重要意義[9-11]。此外，MRI還可很好地辨別纖維帽破潰形成的龕影，對纖維帽的厚度、炎性改變等顯示更優(yōu)，且能明確纖維帽的類型：(1)完整、厚的纖維帽；(2)完整、薄的纖維帽；(3)破裂纖維帽。對于斑塊內(nèi)慢性期出血的顯示，MRI優(yōu)于CT，敏感度可達(dá)82%～92%，特異度可達(dá)74%～100%[12]；MRI結(jié)合特殊軟件可勾畫出血的范圍，計算出血的面積，監(jiān)測病變進(jìn)展和隨訪治療效果。

此外，MRI可一站式掃描，結(jié)合心臟MRI形態(tài)、電影、灌注及延遲掃描可有效評價心臟功能及缺血心肌的改變。MRI延遲增強(qiáng)能準(zhǔn)確鑒別存活心肌和梗死心肌，動物實驗研究表明，MRI延遲增強(qiáng)掃描對于梗死心肌的大小及形態(tài)顯示與組織學(xué)檢查非常接近，已成為評價心肌梗死后心肌瘢痕形成的參照標(biāo)準(zhǔn)，瘢痕組織的多少是心肌梗死患者重要的預(yù)后指標(biāo)[13]。而對于其他非缺血性心肌病變，也能從形態(tài)、病灶范圍、強(qiáng)化特點等方面來鑒別。

3頸動脈粥樣硬化斑塊MRI檢測在CHD方面的研究狀況

如前所述，頸動脈粥樣硬化與冠狀動脈粥樣硬化常同時發(fā)生，頸動脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度可反映冠狀動脈的病變嚴(yán)重程度，研究[14-15]證實頸動脈斑塊的形成及頸動脈IMT的增加可預(yù)測腦卒中及心肌梗死的發(fā)生，而斑塊的組成成分對心肌梗死的預(yù)測準(zhǔn)確率更高，故可根據(jù)頸動脈粥樣硬化斑塊的大小、厚度以及斑塊的穩(wěn)定性來推測冠狀動脈的病變程度，從而為制定和評估CHD的治療方案及預(yù)后提供幫助。另有研究表明，斑塊的體積測值在評估動脈粥樣硬化嚴(yán)重程度中也具有一定的價值[16]。IMT局部增厚>1.2 mm可判定為斑塊形成，而研究發(fā)現(xiàn)IMT每增加0.11 mm，發(fā)生急性心肌梗死的危險性就增加11%。目前，MRI對頸動脈斑塊的分型主要為以下8型[17]：Ⅰ～Ⅱ型：管壁厚度接近正常，管壁無鈣化；Ⅲ型：內(nèi)膜彌漫增厚或無鈣化偏心性小斑塊；Ⅳ～Ⅴ型：斑塊內(nèi)有較大的壞死脂核、表面有纖維帽形成，可伴少量鈣化；Ⅵ型：斑塊表面潰瘍、斑塊內(nèi)出血或血栓形成；Ⅶ型：鈣化斑塊；Ⅷ型：無脂核的纖維斑塊，可伴少量鈣化。含纖維成分多，伴有鈣化的通常為硬斑塊，硬斑塊較穩(wěn)定，常無癥狀；而脂質(zhì)核心占斑塊體積40%以上常為軟斑塊，軟斑塊被認(rèn)為是不穩(wěn)定斑塊即易損斑塊，這種斑塊容易破裂、出血、脫落，堵塞血管，引起相應(yīng)的心腦血管事件。因此斑塊內(nèi)成分信息也逐漸成為評估斑塊危險性的重要指標(biāo)，如脂質(zhì)/壞死核、斑塊內(nèi)出血、鈣化等[18-19]。斑塊的不同成分在MRI不同序列上信號各有特征，可根據(jù)這些信號特征分析其成分，這對易損斑塊的檢出顯得尤為重要。易損斑塊是指導(dǎo)致缺血事件發(fā)生傾向的一組斑塊，具有下列特征：(1)較大的脂質(zhì)核心；(2)薄纖維帽，易破裂；(3)富含炎性細(xì)胞；(4)其內(nèi)新生血管生長；(5)斑塊內(nèi)出血和表面潰瘍、鈣化。由于MRI對軟組織分辨率較高，它不僅可檢測斑塊的大小(面積、體積)，還可檢測其成分(包括斑塊內(nèi)出血、富含脂質(zhì)的壞死核、鈣化、纖維帽完整性和炎癥反應(yīng)狀態(tài)等)，使易損斑塊的檢出率及準(zhǔn)確率更高。為了能更好地區(qū)分纖維帽和壞死脂質(zhì)核，可利用造影劑增強(qiáng)后的T1WI成像進(jìn)行區(qū)分，還可加入對斑塊內(nèi)出血非常敏感的重T1加權(quán)磁化強(qiáng)度預(yù)備梯度回波序列(magnetization prepared rapid gradient-echo sequence)或同時非增強(qiáng)血管造影和斑塊內(nèi)出血成像序列(simultaneous non-contrast angiography and intraplaque hemorrhage)成像來判斷高危斑塊特征[20]。研究證明在冠狀動脈的病變程度測定的過程中，采用頸動脈MRI檢查評估頸動脈粥樣硬化的程度具有明顯的預(yù)測性，這主要是因頸動脈直徑較冠狀動脈更大，其狹窄發(fā)生率較冠狀動脈狹窄發(fā)生率更低，能更好地顯示并觀測斑塊[21]。根據(jù)MRI對頸動脈粥樣硬化斑塊的上述檢測，可預(yù)測冠狀動脈及CHD的病變程度，并且也可通過心臟MRI對CHD的檢測來證實這種預(yù)測是否準(zhǔn)確。

4頸動脈斑塊MRI檢測技術(shù)的發(fā)展及展望

頸動脈斑塊的MRI檢查要有足夠高的空間分辨率和良好的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)，要求MRI必須達(dá)到毫米級以下的分辨率才能較好地區(qū)分斑塊內(nèi)成分，因此高空間分辨率是必要的。隨著MRI設(shè)備性能和表面線圈技術(shù)的改進(jìn)，不僅有助于提高其空間分辨率和SNR。而且能使其從常規(guī)的形態(tài)學(xué)評估向特異性更強(qiáng)和功能評估的方向發(fā)展；血流抑制技術(shù)方面，從依靠血液流入的垂直于成像平面的黑血技術(shù)向?qū)用鎯?nèi)不依靠血流的黑血技術(shù)發(fā)展；圖像處理方面，正從簡單的二維圖像處理向有著巨量數(shù)據(jù)的三維圖像處理發(fā)展[22-26]，從手動半自動的斑塊分析方法向全自動的分析方法發(fā)展，這些進(jìn)展也有助于提高斑塊檢測的精確性和可重復(fù)性[27]。

目前，周圍門控黑血技術(shù)應(yīng)用于頸動脈斑塊成像也有少量的研究文獻(xiàn)，該技術(shù)可替代常規(guī)T1WI序列，還可評價粥樣斑塊內(nèi)神經(jīng)血管生長及炎性反應(yīng)的發(fā)展趨勢，在預(yù)測斑塊穩(wěn)定性中有可觀的前景。近年來三維黑血MRI(3D-BB-MRI)技術(shù)已被用來評價頸動脈粥樣硬化斑塊，這種技術(shù)能更好地抑制管腔血流信號，并可對斑塊進(jìn)行三維觀察，但目前國內(nèi)尚未見3D-BB-MRI定量測量頸動脈粥樣硬化斑塊的研究[28]。

綜上所述，由于頸動脈斑塊的MRI檢測可反映冠狀動脈病變的嚴(yán)重程度，因此它能為制定和評估CHD的治療方案及預(yù)后提供幫助。隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，頸動脈斑塊的MRI檢測技術(shù)不僅在腦卒中的篩查中有著重要的價值，并在對CHD的防治中也將發(fā)揮重要的作用。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1]Dong L, Underhill HR, Yu W, et al. Geometric and compositional appearance of atheroma in an angiographically normal carotid artery in patients with atherosclerosis[J]. Am J Neuroradiol,2010, 31(2):311-316.

[2]Eder L,Gladman DD, Ibaez D, et al. The correlation between carotid artery atherosclerosis and clinical heart disease in lupus patients[J].Lupus,2014,23(11):1142-1148.

[3]Papadopoulou SL, Neefjes LA, Garcia-Garcia HM, et al. Natural history of coronary atherosclerosis by multislice computed tomography[J]. JACC Cardiovasc Imaging,2012,5(3 Suppl):S28-S37.

[4]Zhang KY,Gai LY,Gai JJ,et al. Four-year clinical outcome in asymptomatic patients undergoing coronary computed tomography angiography[J].Chin Med J,2013,126(9):1630-1635.

[5]Fishbein MC. The vulnerable and unstable atherosclerotic plaque[J]. Cardiovasc Pathol,2010,19:6-11.

[6]Makris GC, Teng Z, Patterson AJ, et al. Advances in MRI for the evaluation of carotid atherosclerosis[J].Br J Radiol,2015,88(1052):20140282.

[7]Turan TN, Rumboldt Z, Granholm AC,et al. Intracranial atherosclerosis:correlation between in-vivo 3T high resolution MRI and pathology[J].Atherosclerosis,2014,237(2):460-463.

[8]Johri AM, Behl P, Hétu MF, et al. Carotid ultrasound maximum plaque height-A sensitive imaging biomarker for the assessment of significant coronary artery disease[J]. Echocardiography, 2015,Jun 29. doi: 10.1111/echo.13007.

[9]Brinjikji W, Huston J 3rd, Rabinstein AA, et al. Contemporary carotid imaging from degree of stenosis to plaque vulnerability[J].J Neurosurg,2015,31:1-16.

[10]Freilinger TM, Schindler A, Schmidt C, et al. Prevalence of nonstenosing, complicated atherosclerotic plaques in cryptogenic stroke[J].JACC Cardiovasc Imaging,2012,5(4):397-405.

[11]N?renberg D,Ebersberger HU,Diederichs G,et al. Molecular magnetic resonance imaging of atherosclerotic vessel wall disease[J]. Eur Radiol,2015,Jul 3[Epub ahead of print].

[12]Puppini G, Furlan F, Cirota N, et al. Characterisation of carotid atherosclerotic plaque:comparison between magnetic resonance imaging and histology[J]. Radiol Med,2006,111(7):921-930.

[13]American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents, Hundley WG, Bluemke DA, et al. ACCF/ACR/AHA/NASCI/SCMR 2010 expert consensus document on cardiovascular magnetic resonance:a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents[J]. J Am Coll Cardiol,2010,55:2414-2462.

[14]Mancia G, Fagard R, Narkiewicz K, et al. 2013 ESH/ESC Practice Guidelines for the Management of Arterial Hypertension[J]. Blood Press,2014,23(1):3-16.

[15]Yuk HB, Park HW, Jung IJ, et al. Analysis of carotid ultrasound findings on cardiovascular events in patients with coronary artery disease during seven-year follow-up[J].Korean Circ J,2015,45(1):28-37.

[16]Finn AV,Kolodgie FD,Virmani R.Correlation between carotid intimal/medial thickness and atherosclerosis:a point of view from pathology[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2010,30(2):177-181.

[17]Underhill HR, Hatsukami TS, Cai J, et al.A noninvasive imaging approach to assess plaque severity:the carotid atherosclerosis score[J]. Am J Neuroradiol,2010,31(6):1068-1075.

[18]Gupta A, Baradaran H, Schweitzer AD, et al. Carotid plaque MRI and stroke risk:a systematic review and meta-analysis[J]. Stroke,2013,44:3071-3077.

[19]Collado S, Coll E, Nicolau C, et al. Carotid atherosclerotic disease predicts cardiovascular events in hemodialysis patients: a prospective study[J]. PLoS One,2015,10(6):e0127344.

[20]Wang J,Bornert P,Zhao H,et al. Simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage (SNAP) imaging for carotid atherosclerotic disease evaluation[J]. Magn Reson Med,2013,69:337-345.

[21]Staff AC,Dechend R,Redman CW.Review:preeclampsia,acute atherosis of the spiral arteries and future cardiovascular disease:two new hypotheses[J].Placenta,2013,34(Suppl):S73-S78.

[22]Qiao Y,Steinman DA,Qin Q,et al.Intracranial arterial wall imaging using three-dimensional high isotropic resolution black blood MRI at 3.0 Tesla[J]. J Magn Reson Imaging,2011,34:22-30.

[23]Zou Z, Li R, Zhao X, et al. Validation of 3D multi-contrast black blood sequences with large coverage for one-stop neurovascular screening[C]. Proc Intl Soc Mag Reson Med,2013,21:0877.

[24]Buhk JH, Finck-wedel AK, Buchert R, et al. Screening for atherosclerotic plaques in the abdominal aorta in high-risk patients with multicontrast-weighted MRI:a prospective study at 3.0 and 1.5 tesla[J]. Br J Radiol,2011,84:883-889.

[25]Chi J,Chiu B,Cao Y,et al.Assessment of femoral artery atherosclerosis at the adductor canal using 3D black-blood MRI[J]. Clin Radiol,2013,68:e213-e221.

[26]Chen H,Ricks J,Rosenfeld M,et al.Progression of experimental lesions of atherosclerosis:assessment by kinetic modeling of black-blood dynamic contrast-enhanced MRI[J].Magn Reson Med,2013, 69:1712-1720.

[27]Liu W, Balu N, Sun J, et al. Segmentation of carotid plaque using multicontrast 3D gradient echo MRI[J]. J Magn Reson Imaging,2012,35:812-819.

[28]Inoue Y,Yoneyama M,Nakamura M,et al.Carotid plaque assessment using inversion recovery T1 weighted-3 dimensions variable refocus flip angle turbo spin echo sampling perfection with application optimized contrast using different angle evolutions black blood imaging[J].Nihon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi,2012,68(7):880-888．

Magnetic Resonance Imaging Detection of Carotid Artery Plaque in Coronary Artery Disease and Its Application

WU Wenfang,ZHAO Xinxiang,YAN Dong

(DepartmentofRadiology,TheSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity,Kunming650018,Yunnan,China)

【Abstract】Carotid plaque magnetic resonance imaging technology has become a reliable method for evaluating carotid artery plaque in the multi-center study of cerebral stroke. However there are limited articles regarding its value in coronary atherosclerotic heart disease. This review is aims to understand and evaluate this research progresses.

【Key words】Carotid;Atherosclerosis;Plaque;Magnetic resonance imaging;Coronary heart disease

收稿日期：2015-04-28修回日期：2015-08-03

【中圖分類號】R445.2

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.01.024

作者簡介：吳文芳(1990—)，碩士，主要從事磁共振診斷學(xué)研究。Email：434455617@qq.com通信作者：閆東(1959—)，教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事介入放射學(xué)及影像診斷學(xué)研究。Email：yandong2004@hotmail.com

基金項目：國家自然科學(xué)基金(81260213)；云南省科技廳-昆明醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合專項基金(2012FB054)；云南省教育廳科學(xué)研究重點項目(2014Z057)