高分辨率磁共振血管壁成像在評估顱內(nèi)動脈瘤穩(wěn)定性中的研究進(jìn)展

朱夢穎，李澄，陳雅箏，陳曉暉，趙登玲，彭新桂

作者單位：

東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院影像科，南京210009

顱內(nèi)動脈瘤是一種常見的腦血管病，是指顱內(nèi)動脈的病理性擴(kuò)張、膨大，存在于3.6%～6%的人群中[1-2]。顱內(nèi)動脈瘤破裂是蛛網(wǎng)膜下腔出血(subarachnoid haemorrhage，SAH)的首要病因，致殘率及致死率均可達(dá)1/3[3-5]。因此，精確評估顱內(nèi)動脈瘤的特征對預(yù)測其破裂風(fēng)險至關(guān)重要。以往的影像學(xué)檢查如數(shù)字減影血管造影術(shù)(digital subtraction angiography，DSA)、CT血管造影術(shù)(computed tomography angiography，CTA)及磁共振血管造影術(shù)(magnetic resonance angiography，MRA)，只能通過動脈瘤的位置、大小、形態(tài)等信息間接評價顱內(nèi)動脈瘤的破裂風(fēng)險。如：生長中的顱內(nèi)動脈瘤具有破裂的傾向，且更易自發(fā)性出血[6]；位于前交通動脈的動脈瘤比其他前循環(huán)動脈瘤更易破裂[7]；瘤體長度/瘤頸寬度越大，動脈瘤破裂風(fēng)險越高[8]；另外，含子囊的動脈瘤，其破裂風(fēng)險更高[9]。最新研究表明，當(dāng)動脈瘤的瘤壁組織發(fā)生炎癥反應(yīng)時，其破裂的風(fēng)險大幅度提高[10]。由此可見，以上這些評價指標(biāo)雖然在預(yù)測顱內(nèi)動脈瘤破裂風(fēng)險方面具有一定的價值，但因其不能直觀反映瘤壁的特征，故其精準(zhǔn)性較差。近年來，高分辨率磁共振管壁成像(high resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HR-VWI)技術(shù)已逐漸應(yīng)用于顱內(nèi)血管病變的研究，如動脈硬化、血管炎和動脈瘤等[11-14]。同時，已有實驗證實，不穩(wěn)定或破裂顱內(nèi)動脈瘤的瘤壁明顯強(qiáng)化[15]。因此，應(yīng)用磁共振管壁成像技術(shù)，通過觀察瘤壁的特征直接判斷動脈瘤的穩(wěn)定性。由于此技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，筆者將對近幾年HRVWI技術(shù)在不同病理類型的動脈瘤穩(wěn)定性評估中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行如下綜述。

1 顱內(nèi)動脈瘤HR-VWI成像的主要序列

顱內(nèi)動脈具有管徑細(xì)、管壁纖薄等特征，如大腦中動脈起始部血管內(nèi)徑為3～5 mm，血管壁厚度為0.5～0.7 mm。有研究顯示，顱內(nèi)動脈瘤因瘤壁病理性破壞或重構(gòu)導(dǎo)致瘤壁變薄或增厚，尸檢與術(shù)中病理組織切片得知動脈瘤壁的厚度為0.02～0.50 mm[16]。因此，要求磁共振血管壁成像分辨率在毫米級以下水平。此外，顱內(nèi)動脈走行迂曲、動脈瘤形態(tài)多樣，需要三維成像技術(shù)同時顯示動脈瘤長軸、瘤頸及動脈瘤與載瘤動脈的關(guān)系，從多個截面對動脈瘤壁進(jìn)行觀察。最后，動脈瘤壁與周圍腦實質(zhì)之間缺乏良好的組織對比[17]，因此常需借助對比劑來提高動脈瘤壁的成像質(zhì)量。

HR-VWI序列主要包括T1加權(quán)成像(T1 weighted imaging，T1WI)、T2加權(quán)成像(T2 weighted imaging，T2WI)、質(zhì)子密度加權(quán)成像(proton density weighted image，PDWI)及運(yùn)動敏感驅(qū)動平衡三維快速自旋回波(motion-sensitized driven equilibrium three-dimensional turbo spin echo，MSDE-3D-TSE)序列等，以上序列對動脈管壁的顯示各具優(yōu)勢。其中，T1 HR-VWI序列的優(yōu)勢較為明顯，主要有：①該序列可同時獲得“黑血”及“黑腦脊液”，從而清晰顯示動脈血管壁[13]；②應(yīng)用T1WI序列進(jìn)行釓增強(qiáng)掃描可顯示血管壁的強(qiáng)化情況，這也是HR-VWI技術(shù)的核心部分。PDWI序列也可獲得“黑血”信號，但對腦脊液信號的抑制較弱，此序列的優(yōu)勢為增強(qiáng)前后圖像均有較高信噪比[18]。并且，Ryu等[19]在研究顱內(nèi)動脈粥樣硬化時，發(fā)現(xiàn)PDWI序列在顯示血管邊緣及管腔時更具優(yōu)勢。T2WI序列可獲得“黑血”但無“亮腦脊液”，在血管壁成像中尤其適用于有釓禁忌證的患者。MSDE-3D-TSE序列對管腔中快速流動血液的抑制效果好，采集圖像的時間短，可實現(xiàn)3D成像。

2 HR-VWI技術(shù)在不同病理類型顱內(nèi)動脈瘤中的應(yīng)用

顱內(nèi)血管壁的組成主要包括內(nèi)膜、中膜和外膜。未破裂動脈瘤的管壁特點(diǎn)是含有完整的內(nèi)皮細(xì)胞層和無炎性細(xì)胞的光滑平滑肌層。相反，破裂或不穩(wěn)定動脈瘤的管壁相對脆弱，可能由于炎性巨噬細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致管壁平滑肌細(xì)胞受損、基質(zhì)蛋白降解[20]。外膜炎性反應(yīng)及血管滋養(yǎng)管促進(jìn)顱內(nèi)巨大動脈瘤的形成[21]。組織病理學(xué)及影像學(xué)研究均表明，破裂或不穩(wěn)定動脈瘤的瘤壁較薄，更易形成血栓，炎性標(biāo)志物表達(dá)更高[20，22-24]。

2.1 囊性動脈瘤

HR-VWI對于預(yù)測顱內(nèi)囊性動脈瘤的發(fā)生發(fā)展具有一定作用。2012年，Hasan等[25]研究發(fā)現(xiàn)，以納米氧化鐵作為增強(qiáng)對比劑，在T2WI-TSE序列為低信號，利用此特征探究納米氧化鐵早期吸收與動脈瘤穩(wěn)定性的關(guān)系。注射對比劑24 h及72 h后分別對受試者進(jìn)行HR-VWI掃描成像，發(fā)現(xiàn)24 h即強(qiáng)化的動脈瘤組極不穩(wěn)定，并且很可能在6個月內(nèi)發(fā)生破裂。因此得出，早期強(qiáng)化的動脈瘤的破裂風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于延遲強(qiáng)化和無強(qiáng)化的動脈瘤。此外，該研究還對一部分動脈瘤標(biāo)本進(jìn)行免疫組化分析，發(fā)現(xiàn)早期強(qiáng)化動脈瘤的瘤壁炎性細(xì)胞表達(dá)量明顯高于其他兩組。但由于納米氧化鐵對比劑的安全性尚未明確，其臨床應(yīng)用受到限制。后來，Edjlali等[11]應(yīng)用GE 3.0 T VW-MRI的T1 FSE序列，在注射釓劑前后分別掃描成像，發(fā)現(xiàn)大約90%增大或破裂的動脈瘤發(fā)生環(huán)形強(qiáng)化，而穩(wěn)定動脈瘤僅有30%出現(xiàn)這一特征，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。同年，Nagallata等[26]應(yīng)用3.0 T MRI的MSDE-3D-TSE序列，對117例動脈瘤患者進(jìn)行掃描成像。此次研究將動脈瘤壁強(qiáng)化程度分為明顯強(qiáng)化(即與脈絡(luò)從或靜脈叢強(qiáng)化程度相等)、輕度強(qiáng)化(瘤壁信號高于增強(qiáng)前)、無強(qiáng)化。結(jié)果顯示，78.3%的破裂動脈瘤瘤壁出現(xiàn)強(qiáng)化，而未破裂組只有4.8%的強(qiáng)化率，并且破裂動脈瘤組瘤壁強(qiáng)化程度顯著高于未破裂組。但是，瘤壁強(qiáng)化程度與動脈瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系需要進(jìn)一步驗證。不久后，Omodaka等[27]對動脈瘤瘤壁強(qiáng)化程度進(jìn)行首次定量評估，引入瘤壁強(qiáng)化指數(shù)(wall enhancement index，WEI)這一概念。結(jié)果表明，破裂動脈瘤組的WEI明顯高于未破裂動脈瘤組。并且，WEI區(qū)分破裂和未破裂動脈瘤的敏感性為96%，特異性為47%。最近，Wang等[28]對瘤壁強(qiáng)化速率(enhancement rate，ER)及瘤壁部分強(qiáng)化(partial wall enhancement，PWE)的意義進(jìn)行研究。結(jié)果表明，ER (OR=6.638)和PWE (OR=6.710)能更好地預(yù)測顱內(nèi)動脈瘤破裂的風(fēng)險，并且明確到當(dāng)ER≥61.5%時，應(yīng)當(dāng)引起重視?？偠灾@些研究均表明，顱內(nèi)動脈瘤瘤壁強(qiáng)化及程度與動脈瘤是否穩(wěn)定有關(guān)，而動脈瘤的瘤壁炎性反應(yīng)又與動脈瘤的穩(wěn)定性密切相關(guān)，因此有時可將瘤壁強(qiáng)化作為血管壁炎性反應(yīng)的標(biāo)志。尤其值得注意的是，不穩(wěn)定或破裂動脈瘤也可能無瘤壁強(qiáng)化的表現(xiàn)，這可能與較薄的動脈瘤壁有關(guān)[11]。同樣，一些穩(wěn)定的動脈瘤也可能發(fā)生瘤壁強(qiáng)化[21]。此外，截至目前，大多數(shù)釓增強(qiáng)HR-VWI研究的動脈瘤均小于1 cm，而對于更大或巨大動脈瘤的研究較少。因此，需要更多大量的實驗研究來證實瘤壁強(qiáng)化這一特征的可靠性。

HR-VWI還可對動脈瘤瘤壁形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行很好地評價。傳統(tǒng)認(rèn)為，瘤壁較薄的動脈瘤相對易破裂、出血。因此，研究動脈瘤壁的厚度對于評估動脈穩(wěn)定性具有重要意義。Kleinloog等[29]應(yīng)用7.0 T MRI的3D MPRAGE序列，對瘤壁厚度測量的可實施性進(jìn)行研究。研究引入“表觀厚度”這一概念，即將瘤壁強(qiáng)度信號與周圍腦組織信號配比，然后將動脈瘤壁表觀厚度與實際測得的厚度做相關(guān)性分析?；顧z測量2個動脈瘤壁組織標(biāo)本，結(jié)果顯示瘤壁厚度與表觀厚度間呈線性相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)為0.86。該團(tuán)隊還采用楔形標(biāo)準(zhǔn)化模型進(jìn)行了進(jìn)一步驗證，結(jié)果表明，表觀厚度與標(biāo)準(zhǔn)化模型的厚度具有很好的線性相關(guān)。因此，可以得出這樣的結(jié)論：現(xiàn)有的高分辨率磁共振血管壁成像技術(shù)可以實現(xiàn)動脈瘤壁厚度的定性研究[29-30]。但是，瘤壁厚度并不能明確作為評估動脈瘤破裂的獨(dú)立因素。Wang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，破裂動脈瘤的瘤壁厚高于未破裂動脈瘤。他們解釋可能由于測量的為注射對比劑后的瘤壁，摻雜了一些其他組織成分或漏出的對比劑，也可能是人們高估了瘤壁厚度導(dǎo)致的部分容積效應(yīng)。

近期，Kim等[31]研究一多發(fā)顱內(nèi)動脈瘤女性患者，對其左側(cè)大腦中動脈分叉處動脈瘤進(jìn)行夾閉。隨訪1年后發(fā)現(xiàn)對側(cè)顳前動脈瘤有自發(fā)恢復(fù)的趨勢，他們應(yīng)用HR-VWI對其進(jìn)行評價，不僅發(fā)現(xiàn)瘤體體積變小，并證實瘤內(nèi)無血栓形成、管腔較前相仿、瘤壁無明顯強(qiáng)化。最終，臨床決定繼續(xù)觀察。由此，HR-VWI也可在顱內(nèi)動脈瘤隨訪過程中發(fā)揮一定的作用。

2.2 夾層動脈瘤

顱內(nèi)動脈夾層(intracranial arterial dissection，IAD)是由不同原因引起血管腔內(nèi)血液滲入血管壁間，也可由于動脈壁本身滋養(yǎng)動脈破裂形成壁內(nèi)血腫的一種疾病。如果形成瘤樣突起，則稱為顱內(nèi)夾層動脈瘤(intracranial dissecting aneurysm，IDA)[32-35]。若壁內(nèi)血腫在內(nèi)膜和中膜之間形成則可引起動脈管腔狹窄，產(chǎn)生相應(yīng)的缺血癥狀。由于顱內(nèi)血管的外膜較薄，若壁內(nèi)血腫在中膜和外膜之間形成則易發(fā)生破裂或形成假性動脈瘤，造成蛛網(wǎng)膜下腔出血，這也是夾層動脈瘤最為嚴(yán)重的并發(fā)癥[36-37]。

HR-VWI不僅能顯示血管腔狹窄和擴(kuò)張、血管閉塞等間接征象，還可應(yīng)用“黑血”序列清晰顯示動脈夾層的直接征象(如壁內(nèi)血腫、雙腔征、內(nèi)膜瓣)。Natori等[38]應(yīng)用不同影像技術(shù)對60例椎基底動脈夾層患者進(jìn)行掃描成像，結(jié)果顯示T1WI 3D-VWI成像觀測到管腔狹窄、動脈瘤樣擴(kuò)張、壁內(nèi)高信號和內(nèi)膜瓣的敏感性分別為100%、68.8%、100%和6.3%；而應(yīng)用傳統(tǒng)MRA及BPAS技術(shù)的敏感性分別為93.8%、75.0%、75.0%和75.0%。對比得出，T1WI 3D-VWI成像技術(shù)可更加直觀地顯示動脈瘤管腔及瘤壁的病變特征。并且，壁內(nèi)血腫可清晰表現(xiàn)為動脈壁之間的新月形異常信號，在不同時期信號高低表現(xiàn)亦不相同。早期，壁內(nèi)血腫多呈短T1長T2，后期逐漸變?yōu)榈托盘?。該研究還發(fā)現(xiàn)，假腔中緩慢的血流或滋養(yǎng)血管的增殖可使血管壁發(fā)生異常強(qiáng)化，具有特征性意義。另外，有兩個研究也都證實，相比于無創(chuàng)管腔成像(如MRA、CTA)，HR-VWI T1WI更易觀察到內(nèi)膜瓣及雙腔征[39-40]。需要注意的是，當(dāng)血管管腔狹窄伴近端動脈痙攣時，夾層動脈瘤易誤診為囊性動脈瘤，兩者的區(qū)別是IAD的血管狹窄是不規(guī)則的，而動脈瘤破裂引起的血管痙攣是規(guī)則的。因為夾層動脈瘤所致的急性壁內(nèi)血腫比梭形/囊性動脈瘤更加危急，常常需要進(jìn)行責(zé)任血管栓塞、顱內(nèi)動脈支架植入術(shù)或分流等介入治療[36]，因此對于它們的鑒別具有重要意義。

2.3 梭形動脈瘤

梭形動脈瘤為血管壁的短距離非囊性膨脹，大多學(xué)者認(rèn)為動脈粥樣硬化是主要原因[41]。梭形動脈瘤由于內(nèi)彈力層薄弱且部分?jǐn)嗔?，易發(fā)生破裂出血，甚至夾層形成，導(dǎo)致致殘率、致死率明顯升高。此外，血管壁炎癥反應(yīng)與梭形動脈瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[42]。Nasr等[43]對152例椎基底動脈瘤患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)瘤壁存在T1信號時，隨訪后發(fā)現(xiàn)有40%持續(xù)增長或破裂；而瘤壁無T1信號時，隨訪僅發(fā)現(xiàn)16%的動脈瘤增長或破裂。

以往研究主要通過形態(tài)和大小對動脈瘤的發(fā)生發(fā)展進(jìn)行預(yù)測。近年來，HR-VWI已被用來顯示這些動脈瘤的管壁特征。有研究表明，伴有壁內(nèi)血腫的動脈瘤瘤壁呈T1高信號；注射釓對比劑后，瘤壁強(qiáng)化，從而預(yù)測動脈瘤的生長[22，44]。較早前，已有團(tuán)隊對52個梭形動脈瘤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有增長趨勢的動脈瘤瘤壁呈T1高信號[45]。另外，Iihara等[22]對9例椎基底動脈梭形動脈瘤伴有血栓的患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)瘤壁均呈T1高信號，SSFP序列增強(qiáng)掃描后瘤壁明顯強(qiáng)化。由于梭形動脈瘤壁內(nèi)血腫形成時，其破裂的風(fēng)險顯著提高。因此，大多數(shù)時候可通過HR-VWI觀察瘤壁有無強(qiáng)化來間接預(yù)測梭形動脈瘤的穩(wěn)定性，但仍需要更全面更系統(tǒng)的研究來證實這一特征的可靠性。

2.4 不規(guī)則型動脈瘤

Bjorkman等[46]研究發(fā)現(xiàn)，動脈瘤的不規(guī)則形狀是動脈瘤破裂的獨(dú)立危險因素，并與動脈瘤破裂存在最強(qiáng)的相關(guān)性(比值比為90.3，95%可信區(qū)間為47～173.5)。最近，Lv等[47]應(yīng)用HRVWI對顱內(nèi)多發(fā)動脈瘤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不規(guī)則指數(shù)(nonsphericity index，NSI)與瘤壁強(qiáng)化具有高度一致性(比值比為 3.54，95%置信區(qū)間為1.10～11.35，P=0.033)，間接證明瘤壁強(qiáng)化可作為評估顱內(nèi)動脈瘤高風(fēng)險性的一個指標(biāo)。

3 總結(jié)

雖然磁共振管壁成像在預(yù)測動脈瘤破裂風(fēng)險方面還處于初級階段，但它使人們對動脈瘤的評估從單一的“解剖”水平擴(kuò)展至“病理生理”水平，真正意義上實現(xiàn)了“血管”成像，而非“血流”成像，使人們對顱內(nèi)動脈瘤穩(wěn)定性的預(yù)測更加可靠。并且隨著HR-VWI技術(shù)的發(fā)展，動脈瘤壁環(huán)形強(qiáng)化程度逐漸從定性到半定量，再精準(zhǔn)到完全定量。因此，如何科學(xué)利用釓劑、納米氧化鐵或其他分子標(biāo)志物來判斷動脈瘤壁的病理學(xué)改變，從而準(zhǔn)確做出動脈瘤穩(wěn)定性的評估，將成為未來的研究趨勢。但管壁成像技術(shù)也存在著一些不可忽視的問題，如由于動脈瘤壁纖薄的特點(diǎn)及部分容積效應(yīng)的制約，磁共振血管壁成像分辨率仍不夠高；成像序列掃描時間較長，要想采集分辨率＜0.5 mm的動脈瘤壁圖像，掃描時間一般超過10 min。 并且，由于動脈瘤本身危險性較高、患者耐受性較差等問題，該項技術(shù)目前尚未作為臨床常規(guī)檢查。此外，仍需大量前瞻性實驗研究、長期隨訪以及相關(guān)病理組織學(xué)標(biāo)本的對照，來進(jìn)一步研究瘤壁強(qiáng)化的具體機(jī)制及意義。