高分辨力磁共振血管壁成像在顱內血管炎性疾病中的研究進展

陳奕楚， 李歡， 李思睿， 曾俊杰 綜述 徐海波 審校

及時、準確的診斷對顱內血管病變十分重要，誤診或治療不當都會加劇疾病進展。顱腦血管的成像方法很多，包括DSA、CTA和MRA等。DSA是目前診斷血管疾病的金標準，CTA在血管狹窄評估中具有較高的診斷準確性，MRA則是很好的篩查工具[1]。高分辨力磁共振血管壁成像(high-resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HR-VWI)可以清晰顯示血管壁及其周圍結構，在以血管壁改變?yōu)橹鞯娘B內血管炎性病變中意義重大。血管壁成像(vessel wall imaging ，VWI)技術因具有極好的空間分辨力和軟組織對比度，且無輻射危害[2]，在動脈粥樣硬化疾病中得到廣泛的臨床應用。

HR-VWI技術

1.簡介

顱內動脈管徑狹窄和走行迂曲是VWI技術面臨的主要挑戰(zhàn)，如大腦中動脈直徑為3～5 mm，管壁厚度為0.5～0.7 mm，此類中小動脈亟需一種既能顯示正常的顱內血管壁，又能將其與病變區(qū)分開來的成像技術，HR-VWI技術應運而生。

采用VWI評估顱內動脈，重要的是運用血液及管壁鄰近的腦脊液抑制技術，避免血液與血管壁產生的偽影影響。黑血序列可抑制管腔內流動的血液信號，以黑血序列為基礎的多對比序列(如增強前后的T1WI、T2WI、質子密度加權成像)是目前臨床VWI的主要技術[3]。T1WI和T2WI一般顯示血管壁的基本特征，如形態(tài)和信號強度。質子密度加權成像可用于劃分外側動脈壁，但對血管壁內的組成成分的表征欠佳。T1WI增強掃描可顯示血管壁及其強化程度，從而提示疾病活動[1]。黑血技術中雙重反轉恢復(double inversion-recovery，DIR)技術一度被認為是MRI黑血技術的標準方法，然而DIR和四重反轉恢復技術(quadruple inversion-recovery，QIR)耗時較長，且無法完全抑制慢速血流或非層流的復雜血流信號，不適用于臨床實踐。大多數已發(fā)表文獻多采用二維黑血技術，但三維體積各向同性渦輪自旋回波采集(three-dimensional volumetric isotropic turbo spin echo acquisition,3D-VISTA)序列才是目前最廣泛使用和研究的技術。3D-VISTA序列成像時間短，且圖像質量佳，受到越來越多研究者的青睞。該技術的體素大小能達到0.4～0.5 mm3，可以滿足準確評估三級分支血管的需求，而二維VWI技術僅能評估二級分支動脈。三維采集能夠提高平面分辨力，增加顱腦覆蓋范圍，并可在多個平面各向同性掃描，從而更精準地顯示腦動脈的管壁結構。

2.應用概況

HR-VWI首次應用于髂動脈粥樣硬化病變的評估[4]，此后逐漸被引入作為頸動脈成像的新興檢查技術。VWI技術可準確的分析管腔的狹窄程度，早期研究主要著眼于斑塊組成成分與MR信號之間的關聯。斑塊組成、形態(tài)尤其是纖維帽的形態(tài)、斑塊內出血、富含脂質的壞死核心、斑塊內新生血管、潰瘍和裂隙均可在HR-VWI中顯示，這些表征是未來極具潛力的腦血管事件的影像標志物[5]。VWI能區(qū)分穩(wěn)定斑塊和易損斑塊，并提示易損斑塊的HR-VWI特征可能與患者癥狀加重，繼發(fā)血栓形成和栓塞的可能性增加有關[6]。頭頸動脈VWI的斑塊信號、形態(tài)特征成為該領域的研究熱點。HR-VWI被證明在早期大動脈血管炎的檢查和隨訪中具有重大價值[7]，影響其成像質量的主要因素包括分辨力、掃描時間及血管狹窄程度[8]。

隨著技術的逐漸成熟，VWI越來越多地應用于顱內血管性病變的評估，包括腦血管炎、動脈瘤、動脈夾層和煙霧病等。

顱內血管炎

1.病理分型

中樞神經系統(CNS)血管炎涵蓋廣泛的腦血管疾病，表現為各種炎性改變和破壞性特征。CNS血管炎分為原發(fā)性和繼發(fā)性。當血管炎僅局限于CNS而不涉及其他系統時，稱為原發(fā)性中樞神經系統血管炎(primary angiitis of the central nervous system，PACNS)。當CNS血管炎發(fā)生于全身性炎癥或感染過程中時，被稱為繼發(fā)性中樞神經系統血管炎(secondary vasculitis，SV)[9]。PACNS是一種罕見疾病，病變局限于腦和脊髓，其發(fā)病率(2.4/106)目前僅見北美地區(qū)的一項報道[10]。目前，PACNS主流的研究方向在于顱內血管壁炎性表現的HR-MRI表征，以及與可逆性腦血管收縮綜合征(reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS)的鑒別診斷。

PACNS的病理類型包括肉芽腫性血管炎、淋巴細胞性血管炎、壞死性血管炎、β淀粉樣蛋白相關性腦血管炎(Aβ-related angitis,ABRA)[11]，其中肉芽腫性血管炎最常見。不同病理類型導致的血管本身宏觀改變并不完全相同，因此HR-VWI尚不能完全區(qū)分不同病理類型PACNS。血管炎主要表現為管壁本身結構的破壞和透壁炎癥的變化，如內彈力層的中斷、管腔變窄等。Yang等[12]分析顱內動脈的解剖結構與HR-MRI表征的相關性研究發(fā)現，顱內動脈具有與相似管徑的顱外血管結構上的不同特征，即顱內動脈較頸內動脈具有較薄的中層、較少的彈性組織外膜，該研究結果可能有助于解釋血管病變的潛在機制。

2.生物分子學研究進展

顱內血管炎的生物分子學相關研究較少，可能與病因尚未明確及精確模型的構建困難有關。超小型超順磁性氧化鐵粒子(ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO) 是一種新型氧化鐵納米磁共振對比劑，由于炎癥細胞(單核細胞、巨噬細胞和小膠質細胞)攝入USPIO的水平較高，現已被確定為血管病變進展的結構成分和生物介質[13]，且被廣泛應用于顱內動脈瘤性炎癥、動脈粥樣硬化血管壁的MRI研究中。Millon等[14]在豬頸內動脈粥樣硬化模型中，運用USPIO標記局部血管炎癥導致的血管壁滲透性發(fā)現，血管壁炎癥參與斑塊形成及進展。

HR-VWI在顱內血管炎中的診斷價值

PACNS、顱內血管粥樣硬化性疾病(intracranial atherosclerosis disease，ICAD)及RCVS的血管病變在三維時間飛躍的MRA中具有相同的影像表現，即中型顱內動脈局灶性狹窄[14,15]。DSA對CNS血管炎的敏感度為27%～90%，而特異度低至30%[9]。顱內血管炎在CT或MRI上的表現均不具特異性，多數可存在不同程度的缺血灶或梗死灶。目前診斷顱內血管炎的方法是對腦皮質和軟腦膜進行活檢，但此檢查風險更高，且診斷敏感度可能僅為50%～75%[16]。因此，即便采用DSA、腦實質或腦膜活檢，仍難以達到精確診斷。

目前，腦組織活檢仍為診斷PACNS的金標準，臨床仍廣泛沿用Calabrese和Mallek于1988年提出的診斷標準。該標準具體如下：①臨床標準：患者病史或臨床檢查提示有神經功能缺損，通過多方面評價后仍不能用其他病變解釋；②影像學和組織學標準：由影像和/或病理證實的CNS血管炎性過程；③排除標準：有證據顯示為系統性血管炎，或有任何證據顯示血管炎為繼發(fā)性，如梅毒性血管炎[17]。從診斷標準不難看出，臨床診斷PACNS仍具有挑戰(zhàn)性。近年來，多項研究表明HR-VWI在顯示血管壁的多種病變中的優(yōu)越性，包括管腔內壁形態(tài)、管壁厚度及管壁鄰近組織情況[18-20]。目前多項研究結果顯示，PACNS在HR-VWI上多表現為內壁光滑的環(huán)形管壁增厚，增強呈點狀或厚壁完全強化，強化甚至可延伸并超過血管壁的邊緣，血管炎處于活動期時強化更顯著[20]。血管壁對比增強的評估是HR-VWI臨床應用的基石，血管壁炎癥強化方式可以是細線樣或不規(guī)則狀增厚，甚至延伸至相鄰的腦實質。Qiao等[21]提出了一個管壁強化的參考標準：無強化為0級；小于垂體柄的強化為1級；等于或大于垂體柄的強化為2級。雖然該標準缺乏組織病理學的相關性證據，但該增強方式通常與血管壁炎癥的進展和/或滋養(yǎng)血管密度的增加相一致，而滋養(yǎng)血管密度的增加與各種血管病變相關。

HR-VWI在顱內血管炎中的鑒別診斷價值

HR-VWI可顯示顱內血管炎的空間分布、時間變化和嚴重程度，為臨床診斷、治療決策及藥物療效提供依據。顱內血管炎，尤其是PACNS應與ICAD和RCVS進行鑒別診斷。

1.PACNS與ICAD的鑒別診斷

在病變部位上，ICAD可涉及任何動脈，而典型的PACNS傾向于累及中小型動脈，并且多個動脈中的單個病變比單個動脈中的多個病變更常見。ICAD的HR-VWI表現與PACNS有所不同，其中較特征性的是偏心性管壁增厚及不均勻的強化，而PACNS主要表現為管腔狹窄及環(huán)形管壁增厚。此外，最新研究顯示，ICAD在HR-VWI上觀察到的管壁增厚中，管壁的炎癥在血管增殖的鑒別診斷中發(fā)揮著重要作用，表明血管壁粥樣硬化斑塊可伴隨管壁炎癥性表現[17]。

2.PACNS與RCVS的鑒別診斷

PACNS和RCVS的鑒別診斷見諸多研究報道[22]。有學者研究[19]發(fā)現，PACNS和RCVS在發(fā)病的空間及時間上的影像特征具有差異性，聯合治療后隨訪復查，可更好的進行區(qū)分。有學者歸納以下HR-VWI特征來區(qū)分PACNS與RCVS：PACNS的血管呈彌漫、交替性狹窄和擴張，血管壁呈對稱性增厚，恢復時間需7～17個月，分辨力較RCVS低(33.3% vs 88.9%)[19,20]；而RCVS具有較薄的、彌漫且均勻、較連續(xù)的管壁增厚，恢復時間較短，約需3個月，分析原因可能是因為RCVS中膜顯著增厚而缺少炎性細胞，進而導致管腔狹窄，所以強化并不顯著，治療后可快速恢復[12]。

顱內血管炎性病變單靠影像表現尚不能做出病因分類，還需結合臨床各項檢查，但通過影像學技術可為臨床疾病的診斷提供依據，進一步為疾病的治療和預后評估提供有價值的信息。

綜上所述，顱內血管炎性疾病進展的前瞻性縱向HR-VWI研究將有利于描述疾病不同階段的成像表現，并有助于闡明潛在的病理生理過程，進而加深對血管壁病變進展的理解及患者預后的評估。該技術在臨床應用中仍有不足，如掃描時間過長、需患者較高的配合度，追求更快的掃描時間及更佳的成像質量也是該技術發(fā)展的方向。未來的研究方向更傾向于HR-VWI表征與病理結果的一致性及量化大型顱內動脈的炎癥模式，使該技術在臨床應用中發(fā)揮更大的作用。