HR-MRI腦動(dòng)脈成像研究進(jìn)展

李梅芳，許祖梅

（莆田學(xué)院附屬醫(yī)院　影像科，福建　莆田　351100）

·綜述·

HR-MRI腦動(dòng)脈成像研究進(jìn)展

李梅芳，許祖梅

（莆田學(xué)院附屬醫(yī)院影像科，福建莆田351100）

目的：本文就國(guó)內(nèi)外腦動(dòng)脈粥樣硬化高分辨率磁共振成像（HR-MRI）研究現(xiàn)狀作一綜述，闡述目前腦動(dòng)脈主要影像檢查手段及各自優(yōu)缺點(diǎn)，分析腦動(dòng)脈HR-MRI成像原理和主要影響因素及HR-MRI在鑒別不同原因腦動(dòng)脈狹窄方面的優(yōu)勢(shì)，評(píng)價(jià)HR-MRI在分析腦動(dòng)脈血管重塑，發(fā)現(xiàn)斑塊，分析斑塊成分如纖維帽、脂核、斑塊內(nèi)出血、鈣化及評(píng)估斑塊負(fù)荷的能力，并指出當(dāng)前HR-MRI在腦動(dòng)脈研究中的不足之處。

高分辨率磁共振；腦動(dòng)脈；動(dòng)脈粥樣硬化；綜述文獻(xiàn)

腦卒中已成為世界人口的第二大死因，也是導(dǎo)致60歲以上人群肢體殘疾的第一大原因，在全世界范圍內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化可能是腦卒中的主要原因［1］，歐美國(guó)家居民以頸動(dòng)脈為主，而亞洲人主要發(fā)生于腦動(dòng)脈［2］，并且隨著人們生活水平的提高和生活方式的變化，近年出現(xiàn)明顯年輕化的趨勢(shì)，因此如何利用影像技術(shù)早期發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，早期診斷和早期防治就顯得十分重要?，F(xiàn)就國(guó)內(nèi)外腦動(dòng)脈粥樣硬化高分辨率磁共振成像（high resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 目前評(píng)價(jià)顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的主要影像技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，目前評(píng)價(jià)顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的影像技術(shù)主要有經(jīng)顱多普勒超聲（transcranial doppler sonography，TCD）、CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）、磁共振動(dòng)脈成像（magnetic resonance angiography，MRA）及數(shù)字化減影動(dòng)脈造影（digital subtraction angiography，DSA）。TCD主要通過(guò)頻譜波形來(lái)評(píng)價(jià)顱內(nèi)動(dòng)脈的生理學(xué)血流參數(shù)，但TCD無(wú)法診斷小于50%的顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄，同時(shí)對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈的探測(cè)受顳窗及檢查者探測(cè)角度的影響［3］。CTA和MRA臨床上應(yīng)用廣泛，被視為動(dòng)脈性病變重要的檢查手段，CTA對(duì)斑塊的鈣化成分顯示較好，但對(duì)斑塊的非鈣化成分顯示能力欠佳，對(duì)動(dòng)脈的狹窄程度常常高估；MRA具備無(wú)對(duì)比劑顯示動(dòng)脈管腔內(nèi)血流信息的能力，對(duì)閉塞動(dòng)脈的檢測(cè)敏感性及特異性很高，但對(duì)非閉塞動(dòng)脈狹窄有時(shí)存在夸大或縮小管腔狹窄程度的缺點(diǎn)，并由于原始圖像分辨率不高無(wú)法提供動(dòng)脈壁的信息。DSA仍是動(dòng)脈性病變檢查的金標(biāo)準(zhǔn)，可以作為進(jìn)一步動(dòng)脈內(nèi)治療的指導(dǎo)依據(jù)，但DSA有創(chuàng)、費(fèi)用高，對(duì)于動(dòng)脈狹窄率的評(píng)價(jià)主要是通過(guò)冠狀位測(cè)量，因此對(duì)于前后壁斑塊狹窄率的判斷會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，而且DSA也無(wú)法提供動(dòng)脈壁及動(dòng)脈周圍的信息。HR-MRI可以顯示動(dòng)脈壁粥樣硬化的具體信息，具有無(wú)創(chuàng)、分辨率高、多序列對(duì)比及可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，用HR-MRI分析頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊與病理學(xué)對(duì)照的研究已經(jīng)證實(shí)HR-MRI具有很高的敏感性和特異性［4-5］，對(duì)于腦內(nèi)動(dòng)脈斑塊的研究近幾年來(lái)也已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，并積累了很多可靠的經(jīng)驗(yàn)［6］。

以往認(rèn)為，臨床的缺血性癥狀與斑塊所致局部管腔的狹窄程度相關(guān)，狹窄程度越重，就越容易出現(xiàn)缺血性癥狀，斑塊的危險(xiǎn)性也就越大。但近幾年研究［7-8］表明，發(fā)生臨床缺血性腦動(dòng)脈事件不僅與斑塊所在動(dòng)脈的管腔狹窄程度有關(guān)，更重要的是與斑塊內(nèi)部的成分有密切關(guān)系，因此斑塊內(nèi)部成分的判斷比單純動(dòng)脈狹窄程度的判斷更具有臨床意義。

2 HR-MRI成像原理和影響因素

HR-MRI顯示的是斷面圖像，目前對(duì)于HR-MRI掃描技術(shù)沒(méi)有一個(gè)確切的定義，多認(rèn)為是使用1.5T以上MR設(shè)備，采用小視野（field of view，F(xiàn)OV）、薄層厚和薄層間隔，能夠顯示動(dòng)脈管腔及管壁，并能夠分析動(dòng)脈壁斑塊的病理成分的一項(xiàng)成像技術(shù)。該技術(shù)主要采用雙翻轉(zhuǎn)恢復(fù)（double inversion recovery，DIR）或自旋回波（spin-echo sequence，SE）技術(shù)使血流信號(hào)預(yù)飽和，從而使管腔內(nèi)血流在圖像上表現(xiàn)為低信號(hào)，與動(dòng)脈壁形成鮮明對(duì)比，更利于管壁結(jié)構(gòu)的顯示，部分也采用梯度回波序列，即血流表現(xiàn)為高信號(hào)來(lái)提高位于斑塊邊緣或突向腔內(nèi)鈣化的檢出。使用不同重復(fù)時(shí)間（time of repetition，TR）和回波時(shí)間（time of echo，TE）組成不同的序列，主要包括（T1-weighted imaging，T1WI）、（T2-weighted imaging，T2WI）和（protonweighted imaging，PDWI）序列，并適當(dāng)調(diào)整TR和TE值，最優(yōu)化地顯示斑塊內(nèi)不同的成分，還可通過(guò)對(duì)比增強(qiáng)掃描對(duì)動(dòng)脈壁形態(tài)和斑塊成分進(jìn)行更為準(zhǔn)確的分析。

影響HR-MRI圖像質(zhì)量的主要因素有場(chǎng)強(qiáng)、信噪比、矩陣、層厚、層間隔及FOV，場(chǎng)強(qiáng)越高、矩陣越大、層厚越薄、FOV越小，圖像的分辨率越高，但受掃描時(shí)間的限制及特殊吸收率（specific absorption rate，SAR）的影響，不能無(wú)限制地提高圖像的分辨率。目前臨床應(yīng)用的3.0T MR成像具有高梯度、高信噪比、高切換率的特點(diǎn)，提供了更高的圖像空間分辨力，大幅度地提高了圖像質(zhì)量，可以更細(xì)微地顯示動(dòng)脈壁結(jié)構(gòu)，同時(shí)加快了采集速度，縮短了檢查時(shí)間，使得將來(lái)HR-MRI臨床推廣應(yīng)用成為可能。

3 HR-MRI顱內(nèi)動(dòng)脈成像臨床應(yīng)用價(jià)值

3.1 分析腦動(dòng)脈狹窄的原因 傳統(tǒng)的檢查方法只能發(fā)現(xiàn)腦動(dòng)脈的狹窄，而不同的疾病卻可以表現(xiàn)為類似的狹窄，目前鑒別不同原因引起的腦動(dòng)脈狹窄只能通過(guò)侵入性檢查方法如腦脊液穿刺或腦活檢，然而HR-MRI可以通過(guò)多序列掃描及增強(qiáng)掃描實(shí)現(xiàn)活體無(wú)創(chuàng)分析動(dòng)脈壁的情況及斑塊的成分，比如Xu等［4］和Swartz等［9］利用HR-MRI技術(shù)對(duì)37例腦動(dòng)脈狹窄患者進(jìn)行顱內(nèi)動(dòng)脈分析，通過(guò)平掃及增強(qiáng)掃描發(fā)現(xiàn)有癥狀性動(dòng)脈粥樣硬化疾病患者顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄絕大部分是偏心的，增強(qiáng)掃描可見強(qiáng)化，動(dòng)脈炎導(dǎo)致的動(dòng)脈狹窄一般都呈環(huán)形同心圓，增強(qiáng)掃描明顯強(qiáng)化，而特發(fā)性煙霧病患者動(dòng)脈壁既不增厚，增強(qiáng)掃描動(dòng)脈壁也不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)化，另外動(dòng)脈痙攣導(dǎo)致的動(dòng)脈狹窄管壁增厚，增強(qiáng)掃描不強(qiáng)化，而動(dòng)脈粥樣硬化和動(dòng)脈壁發(fā)育不全可以通過(guò)分析斑塊的成分來(lái)鑒別。

3.2 評(píng)價(jià)腦動(dòng)脈血管重塑的能力 血管重塑是動(dòng)脈對(duì)各種刺激作出的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)的反應(yīng)過(guò)程，主要包括動(dòng)脈壁增厚及組織學(xué)異常，作出擴(kuò)張和收縮的反應(yīng)，隨之產(chǎn)生動(dòng)脈功能異常，這種動(dòng)脈大小和結(jié)構(gòu)的代償性改變被稱為血管重塑。自從1987年Glagov等［10］發(fā)現(xiàn)了冠狀血管重塑現(xiàn)象之后，人們意識(shí)到血管重塑的研究?jī)r(jià)值，開始對(duì)血管重塑的發(fā)生、發(fā)展及病理學(xué)基礎(chǔ)做了大量的研究，認(rèn)為血管重塑包括正性重塑（positive remodeling，PR）和負(fù)性重塑（negative remodeling，NR）2種。PR表現(xiàn)為動(dòng)脈向外擴(kuò)張從而保證動(dòng)脈內(nèi)腔的大小，NR則表現(xiàn)為動(dòng)脈向內(nèi)收縮，從而使動(dòng)脈狹窄的程度加重。傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查方法可以很好地發(fā)現(xiàn)管腔狹窄，確切的說(shuō)是管腔內(nèi)徑的變小，但管腔的內(nèi)徑可以通過(guò)血管重塑而保持在正常的范圍而不被發(fā)現(xiàn)。近年的研究發(fā)現(xiàn)，血管重塑是導(dǎo)致腦MRA對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化程度低估的一個(gè)重要原因，以至很大的斑塊卻沒(méi)有引起可識(shí)別的管腔狹窄［4］，延誤了臨床治療。近幾年人們開始運(yùn)用HR-MRI進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)HR-MRI不僅對(duì)動(dòng)脈壁的結(jié)構(gòu)顯示良好，而且在對(duì)血管重塑的評(píng)價(jià)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)［4］，并歸納出動(dòng)脈重塑的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：①PR指與正常血管相比載體動(dòng)脈的重塑指數(shù)（remodeling index，RI）＞1.05；②NR指載體動(dòng)脈RI＜0.95。HR-MRI對(duì)頸動(dòng)脈血管重塑的評(píng)價(jià)已經(jīng)獲得病理學(xué)的證實(shí)［11］，兩者基本相符，可以對(duì)血管重塑作出正確的判斷，可以用于指導(dǎo)臨床治療。

3.3 發(fā)現(xiàn)斑塊、分析斑塊的能力 HR-MRI不僅可以發(fā)現(xiàn)有狹窄或沒(méi)有狹窄動(dòng)脈壁的斑塊，還可以明確斑塊的數(shù)量、形態(tài)及分布特點(diǎn)，分析斑塊的成分、分型，推測(cè)斑塊的穩(wěn)定性，早期檢出易損斑塊，及時(shí)采取個(gè)體化的治療方案，降低腦卒中事件的發(fā)生率，降低患者的死亡率和致殘率。

3.3.1 評(píng)價(jià)斑塊的形態(tài)、位置和數(shù)量的能力：隨著超高場(chǎng)強(qiáng)MRI的臨床應(yīng)用，HR-MRI不僅可以觀察斑塊的數(shù)量，還可以清晰顯示斑塊的形態(tài)、位置，并可通過(guò)多平面重建（multiplanar reconstruction，MIP）更形象地顯示斑塊。國(guó)內(nèi)外對(duì)顱內(nèi)外動(dòng)脈粥樣硬化的研究表明易損斑塊多為偏心斑塊，斑塊表面不規(guī)則或呈裂隙狀說(shuō)明斑塊表面有潰瘍形成。Xu等［12］研究發(fā)現(xiàn)，由大腦中動(dòng)脈供血的深部腦白質(zhì)腔隙性腦梗死與正常側(cè)相比更好發(fā)于上壁，HR-MRI還可顯示斑塊與穿支動(dòng)脈的關(guān)系，比如斑塊是否覆蓋或突入穿支動(dòng)脈，從而明確了部分不明原因腦卒中的緣由。Chung等［13］研究發(fā)現(xiàn)，腔隙性腦梗死與穿支動(dòng)脈斑塊的形成密切相關(guān)。Chen等［8］用3.0T MR設(shè)備的動(dòng)物模型研究表明，HR-MRI對(duì)穿支小動(dòng)脈斑塊的顯示與病理相符。

3.3.2 顯示纖維帽的能力：纖維帽是一層覆蓋于脂核表面的結(jié)締組織，包括膠原、彈性纖維及蛋白質(zhì)多糖等結(jié)締組織和增生的平滑肌細(xì)胞。2000年Hatsukami等［14］首先利用HR-MRI對(duì)頸內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的纖維帽進(jìn)行系統(tǒng)性分析，以0.25 mm作為厚和薄纖維帽的界限，并根據(jù)纖維帽的厚薄及完整性將其分為3級(jí)，即完整且厚的纖維帽、完整但薄的纖維帽、破裂的纖維帽。有關(guān)冠狀動(dòng)脈和頸內(nèi)動(dòng)脈斑塊的研究［15-17］已經(jīng)表明薄的纖維帽并大的脂核容易破裂進(jìn)入血液循環(huán)形成栓子阻塞遠(yuǎn)端的動(dòng)脈。還有研究［18］表明纖維帽的破裂部位多位于纖維帽的肩背部，認(rèn)為纖維帽的肩背部膠原含量少，抗破裂能力差，而且是巨噬細(xì)胞經(jīng)常入侵的部位。

HR-MRI上可以識(shí)別纖維帽，T1WI多為等信號(hào)，T2WI及PDWI因局部是否有炎癥和或新生毛細(xì)動(dòng)脈的量而表現(xiàn)為等或高信號(hào)影。Xu等［4］的研究發(fā)現(xiàn)，有癥狀大腦中動(dòng)脈斑塊在T2WI圖像中多數(shù)表現(xiàn)為高信號(hào)帶，增強(qiáng)掃描可以出現(xiàn)不同程度的強(qiáng)化。HR-MRI可以根據(jù)獲得的圖像信息來(lái)判斷纖維帽的厚度及完整性。與頸內(nèi)動(dòng)脈粥樣斑塊內(nèi)膜切除術(shù)后進(jìn)行病理學(xué)對(duì)比分析［19］顯示，易損斑塊中70%的纖維帽不完整，而當(dāng)中薄纖維帽占50%，僅7%為厚纖維帽，這表明纖維帽的厚薄及完整性可能成為腦梗死發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)因子。

3.3.3 分辨脂核的能力：脂核即脂質(zhì)核心，其成分主要包括泡沫細(xì)胞、退化的血液成分、壞死組織碎片及膽固醇結(jié)晶等。Yuan等［20］運(yùn)用HR-MRI對(duì)頸動(dòng)脈斑塊的研究表明，脂質(zhì)核心核在T2WI序列上多表現(xiàn)為稍高信號(hào)，壓脂T2WI相應(yīng)部位信號(hào)減低，增強(qiáng)掃描可以更清晰地區(qū)分脂核，因此HR-MRI多序列掃描可以確認(rèn)脂核，并可用以測(cè)量脂核的大小。大的脂核被認(rèn)為是不穩(wěn)定斑塊的一個(gè)主要特征，研究顯示破裂斑塊中脂核比例多處于32%～40%水平，認(rèn)為斑塊中脂核比例＞40%時(shí)斑塊易于破裂［21］。

3.3.4 顯示斑塊內(nèi)出血的能力：在顱外動(dòng)脈粥樣硬化中，斑塊內(nèi)出血主要來(lái)源于不成熟的新生毛細(xì)動(dòng)脈附近紅細(xì)胞漏，而顱內(nèi)動(dòng)脈動(dòng)脈外膜比顱外動(dòng)脈薄，動(dòng)脈滋養(yǎng)管相對(duì)也不發(fā)達(dá)，Xu等［4］采用HR-MRI技術(shù)研究表明，顱內(nèi)動(dòng)脈斑塊出血的發(fā)生率比顱外低，并且多好發(fā)于有癥狀患者，Ota等［22］研究表明，斑塊內(nèi)出血與斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)、脂核增大、纖維帽變薄有十分密切的關(guān)系，是易損斑塊的一個(gè)重要特征。斑塊內(nèi)出血的信號(hào)特征歸于巨噬細(xì)胞內(nèi)高鐵血紅蛋白和含鐵血黃素的磁化性質(zhì)，一般表現(xiàn)為薄片狀或紋狀T1WI高信號(hào)、T2WI上為稍高信號(hào)影。Altaf等［23］應(yīng)用HR-MRI壓脂T1WI，將斑塊內(nèi)出血定義為信號(hào)強(qiáng)度是同層面肌肉信號(hào)強(qiáng)度的150%。

3.3.5 顯示鈣化的能力：鈣化是動(dòng)脈粥樣硬化的一個(gè)臨床標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)脈粥樣硬化鈣化主要發(fā)生于動(dòng)脈內(nèi)膜，它的形成過(guò)程與軟骨內(nèi)骨化過(guò)程相似［24］，鈣化的主要成分為羥磷灰石，HR-MRI評(píng)價(jià)鈣化不如CT直接，鈣化在HR-MRI T1WI及T2WI上常表現(xiàn)為雙低信號(hào)，但位于斑塊邊緣或呈結(jié)節(jié)狀突入管腔內(nèi)的鈣化DIR或SE序列的“黑血技術(shù)”不易顯示，而結(jié)節(jié)狀突入腔內(nèi)的鈣化又是易損斑塊的一個(gè)特征。有研究［25］顯示采用亮血序列可以提高鈣化的檢出率。

3.4 評(píng)估斑塊負(fù)荷的能力 斑塊負(fù)荷是管腔最狹窄處斑塊面積與管腔面積的百分比，其值的大小是影響斑塊穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，它可以直接反映動(dòng)脈粥樣硬化的消長(zhǎng)。隨著超高場(chǎng)強(qiáng)MR的臨床應(yīng)用，近年采用HR-MRI評(píng)價(jià)斑塊負(fù)荷的研究越來(lái)越多。Luo等［26］對(duì)頸動(dòng)脈的在體和離體研究認(rèn)為，斑塊的負(fù)荷在黑血序列上進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量數(shù)值較為準(zhǔn)確。

通過(guò)對(duì)斑塊成分的分析，美國(guó)心臟協(xié)會(huì)（American Heart Association，AHA）結(jié)合病理對(duì)其進(jìn)行分型［27］：I- II型為動(dòng)脈管壁輕度增厚，無(wú)鈣化；III型為管壁普遍增厚或偏心小斑塊，斑塊內(nèi)脂核較小，管腔輕度狹窄； IV-Va型為斑塊內(nèi)脂核較大，纖維帽完整，可有鈣化；VI型為纖維帽不完整，斑塊內(nèi)出血、鈣化；V II型為鈣化斑塊，斑塊無(wú)破裂，無(wú)出血；VIII型為纖維斑塊，纖維成分＞75%，斑塊無(wú)破裂，無(wú)出血，可有鈣化。

4 當(dāng)前HR-MRI在顱內(nèi)動(dòng)脈研究中的不足之處

由于顱內(nèi)動(dòng)脈解剖上走形迂曲，國(guó)內(nèi)外顱內(nèi)動(dòng)脈的研究主要局限在大腦中動(dòng)脈的M1段、大腦前動(dòng)脈的A2-3段及基底動(dòng)脈，并且不能保證獲得的HR-MRI圖像每一層都是垂直于載體動(dòng)脈，另外與顱外動(dòng)脈粥樣硬化研究不同的是顱內(nèi)動(dòng)脈HR-MRI無(wú)法獲得活體病理學(xué)對(duì)照。

5 結(jié)語(yǔ)

動(dòng)脈粥樣硬化是系統(tǒng)性疾病，發(fā)生在不同動(dòng)脈床，可以導(dǎo)致相應(yīng)部位的組織缺血，當(dāng)前應(yīng)用HR-MRI研究冠狀動(dòng)脈和頸動(dòng)脈粥樣硬化疾病，認(rèn)為這些動(dòng)脈動(dòng)脈粥樣硬化斑塊已經(jīng)達(dá)到可視化程度，可實(shí)現(xiàn)活體了解動(dòng)脈粥樣硬化病理生理學(xué)特性［28-29］，可以用于風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)估，并選擇相應(yīng)的治療方法。HR-MRI是目前發(fā)現(xiàn)的唯一適合在活體內(nèi)進(jìn)行顱內(nèi)動(dòng)脈管壁成像的影像學(xué)方法，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于評(píng)估顱內(nèi)動(dòng)脈疾病，特別是動(dòng)脈粥樣硬化疾病具有非常大的潛力，可以進(jìn)一步明確發(fā)病原因，確定狹窄程度，識(shí)別無(wú)管腔狹窄斑塊，檢出易損斑塊或潛在的高風(fēng)險(xiǎn)斑塊，有望成為腦缺血事件重要的預(yù)測(cè)因子。

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（本文編輯：丁敏嬌）

R445.2

C

10.3969/j.issn.2095-9400.2016.09.020

2015-08-09

李梅芳（1981-），女，福建莆田人，主治醫(yī)師，碩士。

許祖梅，主任醫(yī)師，副教授，Email：xzmei@hotmail. com。