高分辨率磁共振血管壁成像在顱內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊上的研究進展

王紅茹，高陽，吳瓊

作者單位：內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院影像診斷科，呼和浩特 010050

缺血性腦卒中約占我國腦卒中的74%[1]，而顱內(nèi)動脈粥樣硬化性狹窄(intracranial arteriosclerosis stenosis，ICAS)約占中國人群缺血性卒中病因的46.6%[2]，其中大腦中動脈和基底動脈的動脈粥樣硬化斑塊所占比例較高，早期檢出顱內(nèi)斑塊、準(zhǔn)確評估斑塊成分及穩(wěn)定性，對腦卒中的臨床治療和預(yù)防具有重要意義。

目前CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)、數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、經(jīng)顱彩色多普勒超聲(transcranial colorcoded Duplex sonography，TCCD)等傳統(tǒng)的血管成像技術(shù)僅能評估顱內(nèi)動脈的管腔狀態(tài)，不能顯示動脈粥樣硬化斑塊形態(tài)及血管管壁的情況。顱內(nèi)高分辨率磁共振血管壁成像(high-resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HRMR-VWI)具有無創(chuàng)性的特點，能夠檢測出血管壁以及動脈粥樣硬化斑塊的情況，并對患者病情進行有效地評估。因此使用HRMR-VWI分析和評估顱內(nèi)斑塊的特征及其與缺血性腦卒中發(fā)生的關(guān)系非常有意義。

1 目前評價顱內(nèi)動脈的主要影像學(xué)檢查

1.1 DSA

DSA目前依舊是評估顱內(nèi)動脈狹窄的金標(biāo)準(zhǔn)。然而DSA是一種侵入式檢查，潛在嚴(yán)重的并發(fā)癥、操作復(fù)雜、輻射暴露、費用昂貴，以上限制了其在臨床的使用。DSA雖然在對血管狹窄的檢查結(jié)果上與HRMR-VWI具有良好的一致性，但是在對斑塊的檢出率上明顯處于劣勢；其次DSA在評估血管壁的負性重構(gòu)及炎性血管病變方面的能力是有限的，也不適合顱內(nèi)動脈狹窄的早期篩查[3-4]。

1.2 CTA

CTA是一種成像范圍更廣泛、更快速的方法，在診斷顱內(nèi)血管閉塞或狹窄率＞50%時有極高的敏感度與陽性預(yù)測值[5]，且CTA不受血流動力學(xué)影響，其缺點是具有一定放射性，且依賴對比劑，無法用于對比劑過敏、嚴(yán)重肝腎功能不全的患者。CTA在對含有鈣化成分的斑塊的辨別上具有優(yōu)勢，但在非鈣化斑塊的顯示方面HRMR-VWI更勝一籌，且該技術(shù)對血管斑塊的形態(tài)和位置的顯示上也不如HRMR-VWI[6]。除此之外，CTA由于不同的重建方法，也會影響對血管狹窄程度的判讀[7]。

1.3 TCCD

TCCD是一種簡便快速、安全無創(chuàng)、經(jīng)濟性好、可重復(fù)的檢測手段；利用多普勒超聲效應(yīng)，通過檢測各顱內(nèi)動脈血流動力學(xué)參數(shù)的改變來對腦血管的功能進行評價，其在缺血性腦卒中的臨床診斷中扮演著重要的角色。有研究顯示，TCCD檢測顱內(nèi)動脈狹窄時具有很高的特異度和陰性預(yù)測值，但是當(dāng)與CTA相比時，其判斷狹窄程度的能力較差，而且特別依賴操作者的經(jīng)驗和顳窗的質(zhì)量，也不能顯示血管內(nèi)斑塊的形態(tài)及成分[8]。

1.4 MRA

顱內(nèi)MRA最常用的是三維磁共振血管成像(3 dimension-time of flight magnetic resonance angiography，3D TOF-MRA)，是一種診斷顱內(nèi)動脈狹窄的無創(chuàng)方式，可描述血管、血流信號的特征。但有報道稱3D TOF-MRA在診斷血管狹窄的定性和定量方面時易出現(xiàn)高假陽性率或者過高評估的現(xiàn)象，歸因于自旋去相位引起的信號丟失，特別是當(dāng)血管彎曲并平行于切面或動脈血流緩慢時容易出現(xiàn)[9]。有研究結(jié)果[3]表明3D TOF-MRA檢測顱內(nèi)動脈斑塊的敏感度比HRMR-VWI低，空間分辨率較低，且一定程度上依賴血流速度和血流方向，故其評價顱內(nèi)動脈狹窄的優(yōu)勢需要進一步探究。

1.5 HRMR-VWI

與傳統(tǒng)的管腔成像相比，HRMR-VWI通過同時抑制管腔內(nèi)的血液信號和周圍的腦脊液信號來顯示管壁情況，最常用幾種方法如下：自旋回波、空間預(yù)飽和法、雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)預(yù)脈沖(double inversion recovery preparation，DIR)、運動敏感驅(qū)動平衡預(yù)脈沖(motion-sensitized driven-equilibrium，MSDE)、變延遲進動定制激發(fā)(delay alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)。DIR是先使用一個非層面選擇的180°反轉(zhuǎn)脈沖，隨后再對成像層面施加另一個180°反轉(zhuǎn)脈沖，以此獲得血流抑制的效果；缺點是掃描時間略長、對較厚層面的血流抑制效果較差[10]。MSDE的原理是利用血液的流動特點實現(xiàn)血液信號的抑制，掃描時間較DIR時間縮短，也適用于較厚層面血流信號的抑制；缺點是對磁場的不均勻性較為敏感[11]。DANTE通過一系列的間隔相同、反轉(zhuǎn)角度相同的小角度射頻脈沖及面積相同的梯度交替來實現(xiàn)血流信號的抑制，適用于厚層面的3D黑血成像、對比度好；缺點是目前僅用于實驗研究[12]。

傳統(tǒng)的2D成像技術(shù)由于未施加腦脊液抑制脈沖且FOV小不能夠?qū)︼B內(nèi)動脈狹窄及斑塊進行精準(zhǔn)的評估，3D成像可覆蓋更大的范圍甚至全腦，并可最大限度地減少部分容積效應(yīng)，可多個方向地觀察感興趣區(qū)血管的形態(tài)及特征等。中國專家共識[13]對于3D顱內(nèi)血管壁成像序列，推薦使用變角度的快速自旋回波序列(variable flip angle fast/turbo spin-echo，VFA-FSE)；對于較薄層面的3D成像，預(yù)脈沖可選用DIR；對于較厚層面的3D成像，預(yù)脈沖可選用MSDE或DANTE。2019年中國腦血管病影像應(yīng)用指南提出，HRMR-VWI是對于DSA、MRA和CTA的重要補充技術(shù)，對于判斷血管狹窄程度、斑塊性質(zhì)和動脈夾層、腦血管炎和煙霧病等具有重要的輔助診斷價值[14]。

2 顱內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊的HRMR-VWI影像學(xué)特征評估

顱內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊在HRMR-VWI的典型表現(xiàn)是管壁的偏心性增厚。

2.1 HRMR-VWI對血管狹窄的評估

HRMR-VWI對于顱內(nèi)血管狹窄的檢出具有較高的敏感度和特異度。Tian等[3]的研究中發(fā)現(xiàn)，與3D TOF-MRA相比，HRMR-VWI在狹窄程度分級方面與DSA有較好的一致性；相對于DSA，3D TOF-MRA高估了血管狹窄的程度；與DSA相比，HRMR-VWI對非狹窄斑塊的檢測更為敏感，HRMR-VWI是檢測斑塊和確定管腔狹窄的更好的無創(chuàng)成像選擇。但是，若血液或腦脊液抑制不全，可能會導(dǎo)致管壁假性增厚，高估管腔狹窄率。

2.2 HRMR-VWI對斑塊分布的評估

顱內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊的分布也與臨床事件相關(guān)。一項Meta分析[15]指出定性分析斑塊的指標(biāo)中，評估斑塊分布的指標(biāo)占21%，主要是在T1 WI圖像上進行判讀。根據(jù)Xu等[16]的研究，在橫斷面上斑塊被劃分為上、下、背側(cè)或腹側(cè)。周瑩雪等[17]利用HRMR-VWI分析后循環(huán)短暫性腦缺血發(fā)作(transient ischemic attack，TIA)患者頻發(fā)組與非頻發(fā)組斑塊特征的差異發(fā)現(xiàn)，頻發(fā)組的斑塊腹側(cè)分布較非頻發(fā)組的比例大；在另外一項大腦中動脈狹窄小于50%的研究中[18]，發(fā)現(xiàn)責(zé)任斑塊的上象限分布及增強與近期缺血性腦卒中相關(guān)，原因可能是斑塊離穿支動脈的開口更近，更易導(dǎo)致穿支動脈的閉塞；而無癥狀斑塊往往分布于穿支動脈的對側(cè)(下象限)，在本研究中二者差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P值在0.05左右)。因此，尚需對更多患者的斑塊分布進行進一步研究后，才能進一步闡釋。

2.3 HRMR-VWI對斑塊增強的評估

HRMR-VWI可以檢測到斑塊增強，強化機制可能是與活動性炎癥、新生血管形成和血管內(nèi)皮通透性增加有關(guān)，是顱內(nèi)動脈斑塊易損性的重要征象。斑塊強化與下游急性腦梗死關(guān)系密切；有增強比非增強動脈斑塊供應(yīng)的腦組織發(fā)生梗死的可能性高10倍[19]。有研究表明[20]，斑塊增強的強度在急性卒中期(4周內(nèi))最高，12周后增強程度逐漸減弱。盡管有研究顯示斑塊增強也可能預(yù)測未來的卒中復(fù)發(fā)[21]，仍有必要進一步研究以更全面地闡明斑塊增強、先前缺血性卒中和未來缺血性卒中風(fēng)險之間的時間關(guān)系。

2.4 HRMR-VWI對斑塊內(nèi)出血的評估

高分辨磁共振成像T1WI上的高信號作為易損斑塊的特征提示斑塊內(nèi)出血(intraplaque hemorrhage，IPH)，缺血性卒中的發(fā)生與之密切相關(guān)，有癥狀和無癥狀的大腦中動脈狹窄患者中IPH的陽性率有顯著差異[22]。宋曉微等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，斑塊負荷(最大管壁厚度)是IPH的獨立預(yù)測因素，但不具備特異性；還有慢性腎臟病與IPH可能相關(guān)，原因可能是慢性腎臟病加速動脈粥樣硬化炎癥、導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能失調(diào)和凝血功能障礙等。關(guān)于易損斑塊IPH的預(yù)測因素還需進一步研究。

2.5 HRMR-VWI對斑塊重塑模式的評估

動脈重塑是動脈粥樣硬化疾病的重要機制，正性重構(gòu)是指斑塊造成的管壁向外擴張，代償性地緩解了管腔狹窄；負性重構(gòu)是指管腔向內(nèi)縮窄，加重了管腔狹窄。有研究表明大腦中動脈的重構(gòu)模式與血管狹窄處的血流動力學(xué)相關(guān)，正性重構(gòu)與狹窄處的斑塊面積、局部血管壁剪切應(yīng)力和跨狹窄處剪切應(yīng)力比值的增大相關(guān)[24]。一項基于HRMR-VWI的研究發(fā)現(xiàn)[25]缺血性腦卒中患者的正性重構(gòu)斑塊明顯多于TIA患者，這可能與正性重構(gòu)的斑塊含有較多的壞死核心和脂質(zhì)、更薄的纖維帽，斑塊較容易破裂相關(guān)[26]，這提示正性重構(gòu)是顱內(nèi)易損斑塊的潛在標(biāo)志。此外有顱內(nèi)動脈的研究報告稱[27]正性重構(gòu)的檢測可先于血管狹窄，故僅用狹窄程度來衡量患者發(fā)生腦卒中的風(fēng)險是不夠全面的；對于存在正性重構(gòu)的ICAS患者應(yīng)該積極預(yù)防腦卒中的發(fā)生。此外可進一步研究影響正性重構(gòu)的獨立相關(guān)因素。

2.6 HRMR-VWI對斑塊纖維帽的評估

纖維帽定義為斑塊內(nèi)脂質(zhì)核和管腔之間的部分，在T2WI上表現(xiàn)為斑塊表面近管腔處的高信號帶，但由于顱內(nèi)動脈細小且顱內(nèi)動脈的斑塊的纖維帽本身就比較薄，其顯示遠遠差于頸內(nèi)動脈的纖維帽。纖維帽變薄和破裂會加劇斑塊的不穩(wěn)定性，使得患者發(fā)生缺血性腦卒中的風(fēng)險升高[28]。由于受到了HRMR-VWI顯示顱內(nèi)斑塊纖維帽的效力差及顱內(nèi)斑塊成分病理驗證少的限制，目前關(guān)于顱內(nèi)斑塊纖維帽與腦卒中關(guān)系的研究較少，其對腦卒中事件發(fā)生的影響還需進一步探討研究。

2.7 HRMR-VWI對斑塊易損性的評估

易損的動脈粥樣硬化斑塊容易產(chǎn)生斑塊破裂，斑塊破裂是導(dǎo)致ICAS患者缺血性卒中的重要的因素[29]，而不同危險因素對顱內(nèi)斑塊的分布和斑塊特點的影響也不同。目前將HRMR-VWI上具有下列影像學(xué)特征的動脈粥樣硬化斑塊定義為易損斑塊：(1)斑塊明顯強化；(2)斑塊內(nèi)出血；(3)正性重構(gòu)。一項基于HRMR-VWI的研究[30]發(fā)現(xiàn)高血壓、脂質(zhì)代謝紊亂、糖尿病與顱內(nèi)斑塊的強化、斑塊內(nèi)出血及動脈重塑相關(guān)，故在臨床中應(yīng)當(dāng)利用HRMR-VWI評估的斑塊特征與危險因素的關(guān)系來指導(dǎo)治療和預(yù)防缺血性腦卒中。Jiao等[31]的研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者較非糖尿病患者有更高的斑塊強化率、更長的斑塊長度、更大的管壁厚度；且2型糖尿病患者中血糖控制差的比血糖控制良好的患者和非2型糖尿病的患者更容易出現(xiàn)強化的斑塊。另外一項基于HRMR-VWI的前瞻性研究[32]表明預(yù)后良好的高血壓患者與預(yù)后差的患者的斑塊負荷、斑塊體積、重塑模式、增強率有明顯差異。未來可進一步利用HRMR-VWI研究各種危險因素對斑塊特征影響的權(quán)重，將有助于準(zhǔn)確地對患者進行危險分層，從而可精準(zhǔn)指導(dǎo)腦卒中的預(yù)防和治療策略。

3 HRMR-VWI對顱內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊與腦灌注關(guān)系的評估

腦循環(huán)低灌注是缺血性卒中的重要發(fā)病機制，通過動態(tài)磁敏感灌注成像(dynamic susceptibility contrast perfusionweight imaging，DSC-PWI)獲得的灌注參數(shù)達峰時間(timeto-maximum，Tmax)可以顯示急性腦缺血患者的低灌注狀態(tài)[33]。研究表明，Tmax閾值超過6 s的腦組織可能會導(dǎo)致腦梗死[34]。因此了解斑塊與低灌注之間的關(guān)系對了解缺血性卒中的機制很重要。Liu等[35]基于HRMR-VWI分析了腦卒中組和TIA組的斑塊特征與低灌注體積的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)斑塊偏心率和斑塊長度可作為判斷顱內(nèi)低灌注的新指標(biāo)，而在TIA患者中，低灌注狀態(tài)是腦梗死不可逆轉(zhuǎn)的危險信號。Lu等[36]研究發(fā)現(xiàn)斑塊增強程度與下游腦組織的平均通過時間相關(guān)。因此聯(lián)合斑塊特征和灌注可在判斷急性腦梗死的發(fā)生方面起到補充管腔狹窄的作用。Juttukonda等[37]的前瞻性研究表明腦血管反應(yīng)性(cerebrovascular reactivity，CVR)可能有助于區(qū)分新發(fā)腦梗死風(fēng)險增加的患者，CVR延遲時間的增加表明這些患者的動脈血液達到正常CVR的時間更長，故而可能導(dǎo)致梗死風(fēng)險的增加；關(guān)于對斑塊的具體影響并未解釋，未來可利用DSC-PWI與HRMR-VWI的多模態(tài)模式來研究復(fù)發(fā)性腦卒中斑塊的變化差異，有助于提高診斷新發(fā)腦梗死患者的效能。

4 小結(jié)與展望

顱內(nèi)動脈粥樣硬化性斑塊是造成缺血性腦卒中的重要原因，有效檢出斑塊并分析其影像學(xué)特征及易損性，對于臨床治療及預(yù)防腦卒中非常有指導(dǎo)意義。目前的研究大多數(shù)關(guān)注出現(xiàn)癥狀和腦梗死的患者，對于存在高危險斑塊的無癥狀患者的研究較少，對于這些患者未來腦卒中風(fēng)險和治療方法較少，有待進一步深入研究。高分辨血管壁成像和灌注成像的多模態(tài)成像模式可用于聯(lián)合評估腦灌注不足和顱內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊的易損性，以此來探討斑塊特征與腦灌注的關(guān)系。

HRMR-VWI研究目前主要存在以下幾點問題：缺乏大樣本的前瞻性研究；掃描時間較長，不適用于急診患者；缺少顱內(nèi)斑塊的病理對照等，未來需要更快速、更高分辨率的序列和對斑塊更精確的測量方法。相信隨著研究的不斷深入和改進，HRMR-VWI技術(shù)可以在顱內(nèi)動脈病變發(fā)揮更好的診斷、療效評估和預(yù)后作用。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。