高分辨磁共振血管壁成像技術(shù)顱內(nèi)應(yīng)用

孫明娟 劉四斌

長江大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院放射科，湖北省荊州市 434000

國內(nèi)產(chǎn)生高死亡率和高殘疾的疾病主要是缺血性卒中，腦血管疾病作為導(dǎo)致卒中的主要原因之一應(yīng)引起足夠的重視[1]。研究表明血管壁病變往往早于管腔改變，然而數(shù)字減影血管造影(Digital subtraction angiography，DSA)、CT血管成像(Computed tomography angiography，CTA)、MR血管成像(Magnetic resonance ngiography，MRA)等傳統(tǒng)管腔顯像技術(shù)，僅對管腔狹窄程度判斷，缺乏對早期管壁改變的顯示。高分辨率核磁共振管壁成像技術(shù)( High resolution magnetic resonance vessel wall image，HRMR-VWI)可以清晰顯示病灶結(jié)構(gòu)并分析病變特征，對腦血管疾病的預(yù)測和早期治療有極大幫助。

1 成像技術(shù)

一般大腦中動脈(Middle cerebral artery, MCA)和基底動脈(Basial artery,BA) 血管壁厚度為0.2～0.3mm，目前體素較難顯示。但病變管壁常增厚而易于顯像[2]。顱內(nèi)腦實質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，血管走形曲折且不在同一個平面上，加大成像難度。因此達(dá)到顱內(nèi)血管壁成像質(zhì)量必須考慮以下因素。

1.1 高信噪比和空間分辨率 高噪聲比(Signal to noise，SNR)和空間分辨率是清晰顯示管壁病灶的必備條件。大部分顱內(nèi)血管顯影都是在3.0T MRI上進(jìn)行掃描，隨著場強(qiáng)增加，超高場(7.0T)MRI FOV可達(dá)到視野250×250×190mm3，能進(jìn)行大范圍各向同性血管壁成像，顯示更多willis環(huán)分支血管重建細(xì)節(jié)。尸檢研究表明7.0T MRI對斑塊的亞結(jié)構(gòu)顯示有所幫助，對辨別纖維性和疏松性鈣成分的陽性預(yù)測值較高，這些優(yōu)點使7.0T可識別斑塊早期病變細(xì)節(jié)。目前7.0T MRI掃描正處于探索階段[3]。

1.2 多組織加權(quán)成像 使用“亮血技術(shù)”，利用預(yù)置飽和帶，使流動的血液呈高信號，與靜止斑塊形成對比。常用于管腔狹窄段定位及狹窄程度測量，但迂曲血管處血流呈渦流，血流信號易流失，對管腔狹窄程度的判斷欠準(zhǔn)確，通常利用MRA進(jìn)行觀察。

1.3 多平面2D和3D采集 通過多平面2D技術(shù)觀察血管，能夠顯示局部病變細(xì)節(jié)，易于區(qū)別斑塊低信號纖維帽以及高信號的斑塊內(nèi)出血。然而當(dāng)評估走形迂曲的顱內(nèi)血管，2D序列易產(chǎn)生部分容積效應(yīng)。相比2D序列，3D序列通過采集各向同性的數(shù)據(jù)，血管壁信噪比提高58%，利于病變血管的多方位重建，具有大范圍采集血管壁的優(yōu)勢。但3D序列掃描時間較長，增加了移動偽影概率。3D 全腦血管壁心血管磁共振成像(3D whole-brain vessel wall cardiovascular magnetic resonance imaging，3D IVW CMR)可7min內(nèi)完成全腦容積覆蓋和各向同性0.5 mm空間分辨率掃描[4]。

1.4 血液抑制和腦脊液抑制 血液和腦脊液抑制通過自旋回波成像、預(yù)置飽和脈沖或基于雙反轉(zhuǎn)恢復(fù)的序列實現(xiàn)。血液信號被抑制，管壁內(nèi)膜病變凸顯，易于觀察病變細(xì)節(jié)。但顱內(nèi)血管走形曲折，其血流較慢，血液抑制效果欠佳，可能導(dǎo)致管壁偽增厚。變延遲進(jìn)動定制激發(fā) (Delays alternating with nutation for tailored excitation, DANTE)技術(shù)利用連續(xù)低翻轉(zhuǎn)角度激發(fā)脈沖，將血液和腦脊液的流動信號歸零，但其對腦脊液抑制的同時也會造成管壁SNR下降。Cogswell P等[5]研究使用TSE序列40°～120°聯(lián)合Dante翻轉(zhuǎn)角8° 可以達(dá)到腦脊液抑制和SNR的最佳顯示。

2 顱內(nèi)血管壁臨床應(yīng)用

2.1 顱內(nèi)動脈粥樣硬化性斑塊 目前對顱內(nèi)血管研究已從管腔狹窄程度轉(zhuǎn)向?qū)Π邏K特征及血管炎癥變化作為評估斑塊易損性及預(yù)測缺血性卒中的標(biāo)志。粥樣硬化斑塊主要從斑塊特征、斑塊強(qiáng)化模式、斑塊內(nèi)出血幾個方面對斑塊穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

2.1.1 斑塊特征：動脈粥樣硬化病理顯示斑塊中心為壞死脂質(zhì)，上覆蓋血小板和纖維帽構(gòu)成的血栓物質(zhì)，表面為結(jié)締組織。由于顱內(nèi)管壁病變組織取樣困難，HRMR-VWI可有效評估顱內(nèi)管壁病變。尸檢結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)易損斑塊成分在誘發(fā)缺血性腦卒中上起關(guān)鍵作用，其病理證實動脈粥樣硬化斑塊脂質(zhì)核心可以預(yù)測斑塊易損性，較大脂核易破損[6]。有國外學(xué)者在7TMRI上發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)管壁病變可作為動脈粥樣硬化的一種直接MRI標(biāo)記物[7]。 斑塊貼壁的形態(tài)可作為動脈栓塞預(yù)測因子。Fang Wu等人發(fā)現(xiàn)不規(guī)則纖維帽更易脫落形成血栓[8]。血管構(gòu)型不同形成動脈硬化斑塊的可能性也有差異。斑塊所處位置對于其穩(wěn)定性也有較大影響，Ameli R等人研究表明位于基底動脈側(cè)壁的斑塊常導(dǎo)致橋腦外側(cè)梗死[9]。 HRMR-VWI上血管重構(gòu)模式有正性和負(fù)性重構(gòu)。斑塊呈偏心性生長導(dǎo)致血管向外擴(kuò)張稱正性重構(gòu)。斑塊也可表現(xiàn)為負(fù)性重構(gòu)即斑塊向管壁內(nèi)生長，導(dǎo)致管腔狹窄，狹窄處周圍血流動力學(xué)改變，破壞斑塊表面和損傷管壁表皮細(xì)胞，容易導(dǎo)致纖維帽脫落形成血栓，造成缺血性中風(fēng)。

2.1.2 斑塊強(qiáng)化：HRMR-VWI上斑塊強(qiáng)化是斑塊不穩(wěn)定和進(jìn)展的標(biāo)志。多數(shù)研究顯示癥狀性和非癥狀性斑塊增強(qiáng)掃描都會出現(xiàn)強(qiáng)化，因此可以認(rèn)為斑塊強(qiáng)化為炎癥間接標(biāo)記物，與中風(fēng)事件密切相關(guān)。目前將斑塊強(qiáng)化分為三個等級，0級即無強(qiáng)化，描述為與周圍正常動脈血管壁比較信號相似或降低，1級強(qiáng)化則描述為信號強(qiáng)度大于無強(qiáng)化，而比垂體漏斗信號強(qiáng)度低，2級強(qiáng)化則為信號強(qiáng)度高于垂體漏斗強(qiáng)化區(qū)信號。Alexander等人試圖排除主觀因素對強(qiáng)化進(jìn)行定量測量，以便對斑塊增強(qiáng)前后圖像達(dá)成統(tǒng)一共識[10]。

2.1.3 斑塊內(nèi)出血：斑塊內(nèi)出血也可作為斑塊不穩(wěn)定和進(jìn)展的直接標(biāo)志。新血管被認(rèn)為是斑塊不穩(wěn)定性及生長的重要因素，由于新生血管未成熟，其結(jié)構(gòu)及功能異常。且斑塊處血流動力學(xué)改變，更易導(dǎo)致新生血管破裂出血[11]。

2.2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)動脈炎 中樞神經(jīng)系統(tǒng)動脈炎(Central nervous system arteritis，PACNS)是一種主要累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的血管炎癥疾病，其病理表現(xiàn)主要破壞動脈中膜，導(dǎo)致顱內(nèi)低灌注，而最終引發(fā)缺血性卒中。HRMR-VWI上表現(xiàn)為多條血管短節(jié)段管壁增厚，管腔狹窄、閉塞，增強(qiáng)掃描環(huán)形強(qiáng)化，與動脈粥樣硬化管壁偏心性強(qiáng)化區(qū)別。HRMR-VWI對于診斷血管炎活動性有較大幫助，病理顯示周圍炎細(xì)胞浸潤，影像表現(xiàn)為活動性血管炎病變增強(qiáng)。由于取樣錯誤PACNS診斷較困難，即使顱內(nèi)活檢也有較高假陰性率。Zeiler S等人研究發(fā)現(xiàn)淺層動脈并不能反映大動脈病變狀態(tài)，指出HRMR-VWI可以用來定位炎癥血管并確定其活檢靶點，提高準(zhǔn)確率[12]。對于顱內(nèi)小動脈取樣方便，活檢仍作為判斷疾病的重要工具。因此，HRMR-VWI可作為大動脈診斷血管炎的有效輔助手段。

2.3 可逆性腦血管收縮綜合征 可逆性腦血管收縮綜合征(Reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS)和PACNS的臨床治療截然不同，RCVS用鈣通道阻滯劑治療，而PACNS用類固醇和免疫抑制劑治療，因此早期鑒別采取合適的治療方案對臨床非常重要。高分辨率血管壁MRI對比增強(qiáng)可鑒別兩者。RCVS是一種動脈張力調(diào)節(jié)障礙，病理表現(xiàn)為痙攣血管細(xì)胞間重疊增加，導(dǎo)致管腔狹窄60%的管壁厚度增加近500%。HRMR-VWI表現(xiàn)為僅管壁增厚但無強(qiáng)化。而PACNS影像表現(xiàn)為管壁增厚且強(qiáng)化。有研究進(jìn)一步對兩者進(jìn)行病程隨訪，發(fā)現(xiàn)兩者壁型隨時間改變。與PACNS長期穩(wěn)定性管壁病變對比，RCVS表現(xiàn)為短時期內(nèi)管壁狹窄逆轉(zhuǎn)，并且PACNS影像特征表現(xiàn)涉及多支血管散在分布，而RCVS管壁影像表現(xiàn)累計所有病變血管[13]。此外如果RCVS病變涉及血管炎，增強(qiáng)顯示此處有亦強(qiáng)化。因此鑒別RCVS和PACNS應(yīng)結(jié)合臨床其他特征。

2.4 動脈瘤 動脈瘤影像表現(xiàn)為病變管腔局限性膨出。HRMR-VWI增強(qiáng)掃描對于臨床判斷急性破損動脈瘤危險性具有重要意義，方便醫(yī)生對于高破裂風(fēng)險動脈瘤進(jìn)行早干預(yù)。炎細(xì)胞浸入導(dǎo)致動脈瘤不穩(wěn)定性增加，急性破損動脈瘤病理表現(xiàn)管壁有大量巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤，而未破損動脈瘤內(nèi)炎細(xì)胞較少存在，多項研究證明管壁炎癥可能加速動脈瘤破裂。壁強(qiáng)化作為不穩(wěn)定動脈瘤的生物標(biāo)志物已得到廣泛認(rèn)可，對于未強(qiáng)化的瘤體可能預(yù)測一種穩(wěn)定、未破損狀態(tài)[14]。但也有研究顯示部分病例穩(wěn)定的瘤體也有強(qiáng)化，說明增強(qiáng)掃描對動脈瘤有高敏感性但缺乏特異性，該研究進(jìn)一步將瘤體強(qiáng)化模式細(xì)分為四級(無強(qiáng)化、局灶性強(qiáng)化、薄壁強(qiáng)化和厚壁強(qiáng)化)，并發(fā)現(xiàn)三級強(qiáng)化對診斷瘤體穩(wěn)定性具有高特異性[15]。

2.5 Moyamoya病 Moyamoya病是單側(cè)或雙側(cè)頸內(nèi)動脈末端血管進(jìn)行性狹窄、閉塞并產(chǎn)生豐富側(cè)支循環(huán)的慢性腦血管病。Moyamoya病是導(dǎo)致兒童及青少年短暫性腦缺血發(fā)作(TIA)的重要原因。DSA雖然作為診斷Moyamoya病的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其為有創(chuàng)檢查，且需要造影劑，較難避免有創(chuàng)檢查的危險性，VWI作為一種無創(chuàng)檢查可顯示更多診斷信息。

病理組織學(xué)認(rèn)為Moyamoya病為血管中膜變薄，未見炎細(xì)胞浸潤[16]。然而隨后研究顯示，與動脈粥樣硬化偏心性強(qiáng)化相比，Moyamoya病影像特征表現(xiàn)為大腦中動脈收縮和頸內(nèi)動脈末端向心性強(qiáng)化，管壁增厚少見，管壁呈負(fù)性重構(gòu)。動脈粥樣硬化管壁增強(qiáng)提示病變存在炎癥反應(yīng)或新生血管，癥狀性煙霧病患者較高的增強(qiáng)表現(xiàn)同樣反應(yīng)病變處活躍的血管生成。有研究發(fā)現(xiàn)煙霧病室壁強(qiáng)化等級可以預(yù)測急性缺血性梗死，顱內(nèi)管壁強(qiáng)化特征可以作為評估其穩(wěn)定性的重要標(biāo)志[17-18]。

2.6 動脈夾層 動脈夾層是血管內(nèi)膜與管壁分離，血液從中流過，形成動脈內(nèi)假腔的血管疾病。由于內(nèi)膜損傷常導(dǎo)致局部形成血栓，不穩(wěn)定性血栓脫落阻塞遠(yuǎn)端血管，或局部管腔變窄等原因?qū)е履X組織血供不足，引發(fā)缺血性卒中。HRMR-VWI作為非侵入性手段診斷夾層，可顯示出重要的解剖細(xì)節(jié)，對疾病的早期發(fā)現(xiàn)及治療提供指導(dǎo)性意見。典型的影像表現(xiàn)包括剝離瓣、雙腔征、壁內(nèi)血腫和動脈瘤樣擴(kuò)張[19]。有研究發(fā)現(xiàn)80%病例在急性期發(fā)現(xiàn)動脈瘤樣擴(kuò)張，亞急性早期動脈瘤樣擴(kuò)張影像表現(xiàn)則達(dá)到100%，得出HRMR-VWI上微小壁內(nèi)血腫和動脈瘤擴(kuò)張為動脈夾層早期影像表現(xiàn)[20]。

3 總結(jié)及展望

在腦血管疾病應(yīng)用中，HRMR-VWI可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)血管造影技術(shù)僅顯示管腔的不足。作為非侵入性診斷工具，其血液及腦脊液抑制技術(shù)可以顯示增厚動脈管壁及病變管壁表面結(jié)構(gòu)，為早期診斷管壁異常提供技術(shù)支持，在顱內(nèi)動脈疾病診斷、鑒別診斷及腦卒中預(yù)測方面具有重要意義。

但該領(lǐng)域仍有許多問題等待解決。對于病灶特征診斷并沒有統(tǒng)一規(guī)范，如動脈粥樣硬化斑塊對管壁增強(qiáng)程度、血管重構(gòu)指數(shù)等描述只是主觀判斷。各廠商、研究人員對于病灶掃描參數(shù)設(shè)置及各種特征測量的描述并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，仍需進(jìn)一步規(guī)范化操作和診斷。病灶測量指標(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。此外，血管壁成像掃描時間較長以及血液及腦脊液抑制技術(shù)對于迂曲血管血流緩慢處容易造成管壁假性增厚也給該技術(shù)的普遍應(yīng)用造成了局限性。因此，HRMR-VWI技術(shù)仍需要科研人員進(jìn)一步探索，相信伴隨技術(shù)進(jìn)步，HRMR-VWI將會為顱內(nèi)疾病引發(fā)腦卒中預(yù)測研究提供更多有效信息，做到早發(fā)現(xiàn)、早治療，提高患者存活率。