高分辨率磁共振成像在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性疾病中的研究新進(jìn)展

黃玉芳，徐成

作者單位：

1. 山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，太原 030001

2. 山西醫(yī)科大學(xué)附屬山西省人民醫(yī)院，太原 030001

顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性疾病(intracranial atherosclerotic diseases，ICAD)是全球缺血性卒中的重要病因之一。與其他卒中亞型相比，該疾病卒中復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)最高，全球社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)不斷增加[1]。在我國，年齡標(biāo)準(zhǔn)化卒中的患病率、發(fā)病率及死亡率呈逐年上升趨勢(shì)(卒中患病率及發(fā)病率中，缺血性卒中分別占69.6%和77.8%)，且隨著年齡增長而增加，其中年齡≥40歲的男性年齡特異性卒中患病率顯著高于女性[2-3]。研究表明，約46.6%缺血性卒中患者出現(xiàn)嚴(yán)重的顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄(狹窄率＞50%)，其中大多數(shù)為動(dòng)脈粥樣硬化引起[4]。因此疾病早期準(zhǔn)確診斷對(duì)指導(dǎo)臨床治療和患者預(yù)后非常重要。

目前臨床常規(guī)使用DSA、CTA、MRA等基于管腔成像的方法，通過管腔狹窄程度評(píng)估腦血管病變的嚴(yán)重程度[5]。然而，從顱外動(dòng)脈研究已知，由于嚴(yán)重動(dòng)脈粥樣硬化導(dǎo)致動(dòng)脈重構(gòu)的患者可能不存在管腔狹窄并且動(dòng)脈粥樣硬化首先引起的是血管壁的改變，因此需要對(duì)血管壁進(jìn)行直接成像[6]。高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging，HRMRI)在頸內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的成熟應(yīng)用及頸內(nèi)動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫術(shù)的開展，使我們能夠明確頸內(nèi)動(dòng)脈斑塊成分、易損斑塊特點(diǎn)等與臨床相關(guān)的重要信息[7-8]。但是，以往大多數(shù)尸檢研究顯示，顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊要比頸內(nèi)動(dòng)脈發(fā)生時(shí)間晚，數(shù)量及嚴(yán)重程度方面也低于頸內(nèi)動(dòng)脈[7]，這可能與顱內(nèi)動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈不同胚胎期平滑肌細(xì)胞的來源不同、動(dòng)脈基質(zhì)成分不同以及顱內(nèi)動(dòng)脈血管滋養(yǎng)管相對(duì)缺乏有關(guān)[7，9]。因此，需要使用HRMRI來研究顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，同時(shí)探索與腦卒中發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)的重要特征。

1 顱內(nèi)動(dòng)脈HRMRI技術(shù)

包括“亮血技術(shù)”和“黑血技術(shù)”，“亮血技術(shù)”即3D-TOF MRA，使血流呈明亮高信號(hào)，斑塊呈相對(duì)低信號(hào)，可以顯示斑塊鈣化和含有致密膠原蛋白的纖維帽[10]，并且能區(qū)分頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的厚的、完整的纖維帽和薄的、破裂的纖維帽[11]，但目前主要用于篩查顱內(nèi)血管狹窄。“黑血技術(shù)”指使用雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)自旋回波、空間預(yù)飽和脈沖等技術(shù)，利用血液流動(dòng)和血管壁靜止的特性，抑制流動(dòng)血液信號(hào)，使血流呈低信號(hào)，管壁及斑塊呈較高信號(hào)，增強(qiáng)血管內(nèi)壁的對(duì)比度[12]。大多數(shù)顱內(nèi)動(dòng)脈被腦脊液包圍，利用顯示暗的腦脊液信號(hào)或抑制腦脊液信號(hào)的MRI方法，增加血管外壁的可見性，這對(duì)于腦萎縮和顱內(nèi)動(dòng)脈周圍更大量腦脊液的老年患者尤其重要。抑制血液和腦脊液的組合將使得顱內(nèi)血管的內(nèi)、外壁清晰可見[12-13]。這些技術(shù)的缺點(diǎn)是血管壁旁邊的血液緩慢流動(dòng)可能導(dǎo)致血液不完全抑制，從而高估血管壁厚度[13]。

由于顱內(nèi)血管的直徑小(例如，大腦中動(dòng)脈直徑范圍為3～5 mm，血管壁厚度為0.5～0.7 mm[14])，高場強(qiáng)設(shè)備、多通道頭部線圈的應(yīng)用，提高了圖像信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)，呈現(xiàn)出亞毫米級(jí)的空間分辨率[12-13，15]。目前，大多數(shù)3D序列使用0.4～0.7 mm之間的體素大小[16]。值得一提的是，雖然目前7.0 T超高場設(shè)備僅限于研究機(jī)構(gòu)使用，但因其具有更高的SNR、空間分辨率及對(duì)比度噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)，能夠可視大腦Willis環(huán)及其以外的更小管徑的動(dòng)脈血管壁，識(shí)別顱內(nèi)動(dòng)脈血管壁的局限性增厚和區(qū)分不同信號(hào)強(qiáng)度區(qū)域的圖像對(duì)比度，而這些區(qū)域在空間上對(duì)應(yīng)于斑塊各種成分[17-18]。由于顱內(nèi)血管的曲折性，容易出現(xiàn)體積平均偽影，2D序列會(huì)高估管壁厚度，而使用具有各向同性分辨率的3D序列能夠進(jìn)行各種多平面重建(multi-planner reformation，MPR)，最大限度地減少對(duì)管壁厚度的高估并最小化體積平均效應(yīng)[19]。此外，對(duì)比劑合理使用，可以使對(duì)比增強(qiáng)前不容易識(shí)別的較小動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，在使用對(duì)比劑后可以探查到，因?yàn)閷?duì)比劑吸收可以使對(duì)比度噪聲比增加[12]。

最廣泛使用和研究的3D變量重聚焦角度(VRFA)序列(VISTA，Philips公司；SPACE，Siemens公司；CUBE，GE公司)是一種新技術(shù)，通過梯度彎矩誘導(dǎo)和激勵(lì)回波誘導(dǎo)的腔內(nèi)去相位實(shí)現(xiàn)黑血成像[14]，并能夠通過改變長回波鏈時(shí)的角度來減少圖像不清晰度[12，19]，尤其可抑制小血管湍流[19]，與其他2D和3D成像技術(shù)相比，時(shí)間更短、覆蓋范圍更大、圖像質(zhì)量更高。另外可用于3D序列的血液抑制技術(shù)有運(yùn)動(dòng)敏感驅(qū)動(dòng)平衡(motion sensitizeddriven equilibrium，MSDE)、延遲與章動(dòng)交替進(jìn)行定制激發(fā)(delays alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)等預(yù)脈沖[12，14，16]。目前臨床常用序列有用于對(duì)比增強(qiáng)前后的3D VRTAT1WI(軸位或矢狀位)，2D FSE-T2及PD加權(quán)成像(常用軸位)[20-22]等。HRMRI上，纖維帽：T1、T2呈等信號(hào)；斑塊內(nèi)出血：T1-脂肪抑制像呈高信號(hào)；脂質(zhì)核心：T1-脂肪抑制像呈低信號(hào)，T2 and T2*呈低信號(hào)；鈣化：T1、T2均呈顯著低信號(hào)[7-8]。

2 顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊HRMRI研究新進(jìn)展

以往對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的研究多集中在斑塊成分及易損斑塊的特點(diǎn)上，但由于缺乏活體病理對(duì)照，近兩年各研究機(jī)構(gòu)對(duì)可能與腦卒中發(fā)生、發(fā)展有關(guān)的斑塊其他特征(如斑塊形態(tài)及分布、重構(gòu)模式、增強(qiáng)特點(diǎn)等)研究較多。

研究顯示顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性腦卒中可能由兩個(gè)病理生理機(jī)制引起，可分為冠狀動(dòng)脈斑塊破裂型(C型)，特征為由近端動(dòng)脈斑塊破裂的栓子引起的多發(fā)栓塞性缺血性病變，也稱A-to-A栓塞性梗死，表現(xiàn)為DWI上的≥2散在高信號(hào)區(qū)，累及皮層或皮層下區(qū)域；分支閉塞性疾病型(B型)，特征為主干動(dòng)脈閉塞穿支孔引起的皮層下梗死，也稱非A-to-A栓塞性梗死，表現(xiàn)為DWI上的高信號(hào)區(qū)位于深部穿通區(qū)，如基底節(jié)區(qū)或腦干深部[20，23-24]。按照斑塊與卒中血管的關(guān)系，斑塊可分為責(zé)任斑塊(卒中血管區(qū)域發(fā)生的唯一病變或最狹窄處的病變)與非責(zé)任斑塊(癥狀性患者對(duì)側(cè)動(dòng)脈發(fā)生的病變或無癥狀患者發(fā)生的病變)[25]。

2.1 斑塊特征

形態(tài)及分布：Dieleman等[21]和Teng等[25]發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)前循環(huán)中除了確診的責(zé)任斑塊外，大多數(shù)患者還有其他無癥狀性斑塊。其中偏心病變、局灶性增厚可能與無癥狀性斑塊更有關(guān)，而癥狀性斑塊尚沒有發(fā)現(xiàn)特定的形態(tài)學(xué)特征，既可表現(xiàn)偏心病變又存在同心病變，研究還發(fā)現(xiàn)與偏心病變相比，同心病變似乎是更晚期的斑塊[21]。Niu等[22]對(duì)顱內(nèi)前后循環(huán)斑塊形態(tài)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)非晚期大腦中動(dòng)脈和基底動(dòng)脈斑塊之間的狹窄率、偏心指數(shù)及斑塊負(fù)荷沒有顯著差異。而斑塊在顱內(nèi)前后循環(huán)中的分布似乎存在不同，Guo等[26]分析得出嚴(yán)重基底動(dòng)脈粥樣斑塊多位于雙側(cè)壁及背側(cè)壁，而Xu等[27]和張連雪等[28]發(fā)現(xiàn)大腦中動(dòng)脈斑塊多位于穿通支開口的對(duì)側(cè)壁。為了更好識(shí)別責(zé)任斑塊，Teng等[25]提出狹窄率≥50%，PB≥77%和最小管腔面積MLA≤2.0 mm2的最佳組合產(chǎn)生責(zé)任斑塊的陽性預(yù)測率85.7%，陰性預(yù)測值54.1%，靈敏度69.6%，特異度75.5%，準(zhǔn)確度71.5%。而張雪鳳等[29]對(duì)大腦中動(dòng)脈急性缺血性腦卒中初發(fā)組與復(fù)發(fā)組患者研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)發(fā)組患者責(zé)任斑塊狹窄率、PB均明顯高于初發(fā)組，MLA明顯小于初發(fā)組。

責(zé)任斑塊形態(tài)、信號(hào)不同，可能產(chǎn)生不同的腦梗死類型。Wu等[23]認(rèn)為，A-to-A梗死組與非A-to-A梗死組相比，前者責(zé)任斑塊較多呈現(xiàn)出T1高信號(hào)和斑塊表面不規(guī)則的特征，并且在A-to-A梗死組中，由于斑塊突出或斑塊碎片增加了表面血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)，呈現(xiàn)出高信號(hào)區(qū)域多位于斑塊表面的現(xiàn)象。

重構(gòu)模式：血管重構(gòu)是狹窄血管的代償方式，然而重構(gòu)模式的計(jì)算方式尚不統(tǒng)一，有學(xué)者研究腦卒中患者顱內(nèi)動(dòng)脈重構(gòu)的模式及意義時(shí)：假設(shè)了血管外壁面積為OWA，動(dòng)脈重構(gòu)比(RR)=病變部位OWA/參考部位OWA，基于從期望的參考部位到病變部位的距離(D)中血管是逐漸變化的，因此必須糾正參考部位的OWA。血管錐度表示為回歸線的斜率(S)，S=Δ面積(mm2)/Δ距離(mm)，S有正負(fù)之分，參考部位選近端時(shí)，S為負(fù)，參考部位選遠(yuǎn)端時(shí)，S為正。所以RR=病變部位OWA/(參考部位OWA+S×D)。如果RR＞1.05，則為正性重構(gòu)；如果RR＜0.95，則為負(fù)性重構(gòu)。研究還顯示當(dāng)斑塊負(fù)荷[PB=(血管外壁面積-管腔面積)/血管外壁面積×100%]達(dá)到OWA的55.3%時(shí)(冠狀動(dòng)脈可達(dá)40%，頸內(nèi)動(dòng)脈則接近62%)，血管腔可能才開始發(fā)生狹窄，且后循環(huán)動(dòng)脈似乎具有比前循環(huán)動(dòng)脈更大的正性重構(gòu)能力，這可能與血流量、交感神經(jīng)血管神經(jīng)支配和遺傳因素有關(guān)，但確切機(jī)制尚不清楚[30-32]。Zhang等[33]也發(fā)現(xiàn)大腦中動(dòng)脈正性重構(gòu)組的斑塊面積和NIHSS評(píng)分均高于非正性重構(gòu)組，所以也認(rèn)為正性重構(gòu)是一種不安全的重構(gòu)方式，容易引起急性缺血性卒中。

增強(qiáng)特點(diǎn)：許多研究已經(jīng)提出HRMRI的釓增強(qiáng)可以作為顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的炎癥和不穩(wěn)定性的標(biāo)記。Gupta等[34]和Lee等[35]對(duì)近幾年發(fā)表的有關(guān)斑塊增強(qiáng)方面的研究進(jìn)行了Meta分析，分析顯示顱內(nèi)斑塊增強(qiáng)與同側(cè)急性缺血性卒中密切相關(guān)，且急性卒中期(4周內(nèi))斑塊強(qiáng)化的程度最高，隨著卒中變?yōu)槁?，這種強(qiáng)化隨時(shí)間逐漸減少(12周后)。在MRI上可檢測到的增強(qiáng)可能與斑塊內(nèi)微血管中存在的內(nèi)皮功能障礙有關(guān)，導(dǎo)致血管滲漏的釓劑在血管周圍空間積聚[34]。Wang等[36]研究顯示大腦中動(dòng)脈的癥狀性斑塊表現(xiàn)出較大的增強(qiáng)斑塊體積和較高的增強(qiáng)指數(shù)，與非癥狀性斑塊間有顯著差異，但中間的界限還不清楚，需進(jìn)一步探索。其中增強(qiáng)指數(shù)計(jì)算如下：[(增強(qiáng)后，斑塊信號(hào)強(qiáng)度/正常管壁信號(hào)強(qiáng)度)-(增強(qiáng)前，斑塊信號(hào)強(qiáng)度/正常管壁信號(hào)強(qiáng)度)]÷(增強(qiáng)前，斑塊信號(hào)強(qiáng)度/正常管壁信號(hào)強(qiáng)度)。

2.2 與治療有關(guān)的斑塊變化

治療方式不同，斑塊可能會(huì)表現(xiàn)出不同的變化。他汀類藥物對(duì)血管疾病風(fēng)險(xiǎn)有保護(hù)作用，可以減少全身炎癥反應(yīng)和改善內(nèi)皮功能障礙。Chung等[37]對(duì)卒中前使用不同劑量他汀類藥物患者的卒中嚴(yán)重程度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)病前使用他汀類藥物可調(diào)節(jié)癥狀性顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的斑塊增強(qiáng)，并降低大面積皮質(zhì)梗死患者的比例。Lp-PLA2(脂蛋白相關(guān)磷脂酶A2)是冠心病和卒中的強(qiáng)烈危險(xiǎn)因素，研究發(fā)現(xiàn)Lp-PLA2與斑塊增強(qiáng)體積顯著相關(guān)[37]。對(duì)于臨床取栓患者而言，Abraham等[38]觀察到支架取栓術(shù)后會(huì)出現(xiàn)血管壁增厚和增強(qiáng)，類似血管炎的表現(xiàn)，表明術(shù)中發(fā)生了血管壁損傷，并且當(dāng)血栓切除裝置相對(duì)于靶血管過大時(shí)，內(nèi)皮損傷程度更大；而這種血管壁異常在單獨(dú)用藥物治療的動(dòng)脈閉塞患者中較少見[39]。

2.3 鑒別診斷

典型的顱內(nèi)夾層動(dòng)脈瘤可以顯示出內(nèi)膜瓣、雙腔征等特征性表現(xiàn)，假腔內(nèi)血腫常呈現(xiàn)T1WI高信號(hào)，增強(qiáng)后可見偏心壁強(qiáng)化。研究顯示，顱內(nèi)夾層動(dòng)脈瘤患者的自發(fā)再通率高于顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化患者，這與壁內(nèi)血腫的重吸收有關(guān)，而顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化患者再通則需要斑塊消退[40]。煙霧病是一種特發(fā)性疾病，引起雙側(cè)頸動(dòng)脈末端逐漸變窄，導(dǎo)致在大腦底部形成代償性側(cè)支，HRMRI上頸內(nèi)動(dòng)脈遠(yuǎn)端呈現(xiàn)出同心性血管壁增厚、增強(qiáng)及管腔狹窄的特征。中樞性血管炎在HRMRI上可以直接觀察到血管壁炎癥和水腫，顯示出血管壁增厚和多焦點(diǎn)均勻、光滑、強(qiáng)烈、同心的血管壁強(qiáng)化?？赡嫘阅X血管收縮癥的血管壁增厚是最小且光滑的，血管壁幾乎沒有強(qiáng)化[14]。簡而言之，HRMRI可以較明確區(qū)分引起顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的多種原因，為臨床提供更多可靠信息。

3 總結(jié)和展望

筆者系統(tǒng)綜述了HRMRI技術(shù)原理、發(fā)展及近兩年在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的研究進(jìn)展，一系列的研究表明：責(zé)任斑塊的形態(tài)及分布、重構(gòu)模式及增強(qiáng)特點(diǎn)等特征與腦卒中有明顯相關(guān)性。但由于缺乏顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的活體病理對(duì)照，斑塊成分未得到明確證實(shí)；對(duì)于斑塊長度、體積、增強(qiáng)程度、增強(qiáng)指數(shù)、動(dòng)脈重構(gòu)等各種指標(biāo)的測量方法，各設(shè)備廠家、研究組并不統(tǒng)一，組間測量差異較大；同時(shí)，這些測量指標(biāo)與急性缺血性腦卒中的發(fā)生、發(fā)展及嚴(yán)重程度有怎樣定量的相關(guān)性，這些問題都仍需我們繼續(xù)探索。隨著全腦、頭頸聯(lián)合技術(shù)等新技術(shù)的開發(fā)，HRMRI一定會(huì)有很大的研究價(jià)值和臨床應(yīng)用前景[23，36，41]。

利益沖突：無。