颈动脉粥样硬化斑块的病理生理及MRI特征

史宏璐综述，王光彬审校

（1．山东大学医学院，山东 济南250012；2．山东省医学影像学研究所，山东 济南250021）

近年来，心脑血管疾病已经成为严重危害人类健康的疾病之一。在缺血性心脑血管临床事件中，颈动脉粥样硬化（carotid atherosclerosis，CAS）与脑卒中密切相关，其中易损斑块的破裂和血栓形成是最主要的发病机制，也是临床重点关注的问题。

MRI血管壁成像结合黑血技术、亮血技术及动态对比增强技术，能够直观地反映颈动脉血管壁结构和CAS斑块大小及成分等重要生物学特征，在评估不同类型AS斑块、特别是易损斑块的稳定性方面较其他检查方式有着独特的优势［1］。另外，MRI还可以对斑块的自然发生发展过程、治疗干预后的疗效进行无创的随访跟踪，为指导临床明确斑块的进展和转归提供更深层次的支持。因此，MRI技术已经成为目前研究的热点，并越来越多地应用于CAS的检出和斑块易损性评估中。

1 CAS斑块的病理生理特征

1．1 CAS斑块病理生理概述 CAS是以颈动脉内膜进行性脂质、平滑肌细胞、炎细胞和结缔组织积聚，形成纤维炎性脂质斑块为特征的动脉疾病，病变不断发展可引起动脉管壁增厚变硬、管腔狭窄及一系列继发改变。研究表明［2］，CAS斑块易发生在颈动脉分叉处和颈内动脉起始段，是由于该处管腔血流缓慢，易产生湍流，故脂质易于沉积，形成斑块。

1．2 AS斑块病理分型 AS斑块病理分型根据1995年美国心脏病学会（American Heart Association，AHA）动脉粥样硬化血管病委员会制订的分类标准，新修订的AHA病理与组织学分型［3］见表1，这是目前最常用的AS斑块分型方法。

表1 AHA修订的动脉粥样硬化的分型标准及对应病变

1．3 易损斑块的最新概念和病理特征 易损斑块［4］（vulnerable plaque）是指有严重的血栓形成倾向或可能迅速进展为罪犯病变的斑块病变。易损斑块基础上的斑块破裂和／（或）合并血栓形成与急性缺血性脑血管事件关系密切［5］，是临床重点关注的斑块类型。

斑块的稳定性［6］主要取决于斑块的类型，即其主要成分和形态学特征，并不依赖于斑块的大小。脂核的大小、纤维帽厚度、炎细胞浸润程度、细胞外基质胶原含量、斑块内新生血管数量都会影响斑块的稳定性。大量研究［7］表明，不稳定性动脉粥样硬化斑块多为偏心性斑块，质地软，脂质核心较大（＞40%的斑块体积），纤维帽较薄（＜65μm），斑块内尤其是“肩部”可见大量炎细胞浸润。对应AHA病理分型即为具有复杂成分的Ⅳ～Ⅵ型斑块，这类斑块常见内膜表面有程度不同的糜烂、剥脱、裂缝或溃疡，破裂可引起全身多个血管床的损害及相应区域的缺血，具有很大的危险性。

最近，有文献［8］报道易损斑块的5个主要特征和5个次要特征。5个主要特征为：①活动性炎症（斑块内单核细胞、巨噬细胞浸润，有时会有T淋巴细胞浸润）；②斑块内含有较大的脂质核心，表面覆以较薄的纤维帽；③血管内皮脱落伴有表面血小板凝集；④裂隙样斑块；⑤管腔狭窄大于90%。5个次要特征为：①斑块表面结节样钙化；②仅在血管内镜下可见的黄亮斑块；③斑块内出血；④血管内皮功能障碍；⑤血管重塑形。

2 CAS斑块的MRI特征

2．1 颈动脉MRI概述 颈动脉MRI技术具有无创、无辐射、软组织分辨力高、多参数对比成像等诸多优势，能够对CAS斑块的形态和功能进行定性和定量分析。常用的扫描序列包括“黑血”的T1WI、T2WI、质子密度加权像（proton density weighted image，PDWI），“亮血”的3D－TOF和动态对比增强技术。通过颈动脉斑块的MRI、超声与组织学切片对比研究证明［9］，前2种技术相配合可对管腔和管壁的信息进行互相补充，两者的敏感性和特异性有很高的一致性，而增强T1WI对评价斑块内炎症和新生血管有肯定的价值［10］。因此，MRI在显示颈动脉管壁和评价斑块成分方面较其他检查方式优势明显，即使其也存在扫描时间较长、检查费用偏高、受血流及运动伪影影响等不足之处。

2．2 正常颈动脉管壁的MRI特征 颈动脉属于弹力型动脉，内膜周围弹力层明显，外膜相对较薄。T2WI上，动脉内膜显示为高信号，中膜显示为中等偏高信号，外膜显示为低信号。应用于颈动脉成像时，PDWI比T2WI的信噪比（SNR）高，故PDWI是测量血管壁厚度的最佳序列［11］，而T2WI及T1WI分别在显示管壁层次和钙化上更具优势。

2．3 CAS斑块成分的MRI信号特点 脂质、纤维组织、出血和钙化是AS斑块的主要成分，斑块内炎症存在时还可有新生血管形成。虽然斑块内各种成分因构成和期龄的不同而通常有不同的MRI表现，但是结合多种MRI序列，依然能够发现不同类型CAS斑块的信号特点（见表2），并进行定性和定量分析，从而找到CAS斑块成分、斑块易损性和急性缺血性脑血管事件之间的关系。

表2 颈动脉粥样硬化斑块组织的MRI信号表现特点

2．3． 1 脂核 研究［12］表明，脂核在斑块中所占的比例越大，破裂的危险性也越大，多种 MRI序列（3D－TOF、T1WI、T2WI、PDWI、CE－T1WI）均可以清晰显示脂核。与同层面胸锁乳突肌相比［13］，富脂核心 （lipid－rich necrotic core，LRNC）在 TOF 和T1WI上显示为等信号，在PDWI上显示为等或低信号，在T2WI上显示为低信号。LRNC是非细胞性的富脂区域，坏死区成分复杂，其中的脂质主要以胆固醇和及其结晶酯的形式存在，信号衰减迅速［14］，因此在T2WI上显示为低信号。血管周围脂质主要由甘油三酯构成，MRI表现不同于斑块内脂质，通常呈短T1长T2信号，而血管外的坏死，大部分是由自由水组成，T2值更大，表现为T2WI高信号。

2．3． 2 纤维帽 研究［12］表明，纤维帽的 MRI成像与组织学对比有很好的一致性，结合多种MRI加权像可以反映纤维帽是厚而完整的、薄而完整的或是破裂的。与同层面胸锁乳突肌相比［13］，纤维组织在TOF上显示为低信号，在T1WI上显示为等信号，在PDWI和T2WI上显示为等或高信号。聚集在帽内的纤维组织类似于血管中层结构，比斑块内坏死的T2值大［14］。因纤维帽内富含新生毛细血管，如行增强扫描，可使纤维帽的信号升高而脂核的信号下降，这样强化的纤维帽和未强化的脂核就形成了良好对比，从而能更容易地勾勒出脂核的边界，更清晰地反映出纤维帽的厚度、连续性等信息［15］。

2．3． 3 斑块内出血 斑块内出血通常发生在斑块破裂过程中，并能加速动脉粥样硬化进程，是斑块进展的危险阶段，红细胞大量聚集和斑块内炎症引起的生物学反应均可导致斑块不稳定性增加［16］。不同阶段出血所含成分不同，每种成分有特异的T1／T2弛豫特性，可以产生不同的信号强度，因此斑块内出血在MRI图像上往往表现为复杂信号。有研究［17］分析术前颈动脉 MRI图像发现，新鲜出血在TOF和T1WI呈高信号，在PDWI和T2WI上呈等或低信号；近期出血在所有序列均呈高信号；慢性血肿在所有序列均呈低信号。Toussaint等［18］将斑块内出血的信号特征归因于巨噬细胞内高铁血红蛋白和含铁血黄素的磁化性质，T2WI上斑块内出血表现为薄片状或纹状，显示为短T2低信号那层为新鲜的出血层，聚集了大量完整的红细胞；而红细胞破裂后巨噬细胞吞噬了含铁丰富的崩解产物，显示为长T2高信号的更深层即为较陈旧的出血层。

2．3． 4 钙化 钙化区质子密度和弥散介导的磁敏感效应较低，在所有MRI加权像上均呈低信号。尽管钙化经常在斑块内出现，但其与斑块易损性之间的相关关系尚无定论。研究［19］表明，钙化的早期和中期由于钙化与邻近区域内膜之间应力的增加，实际上增加了斑块的易损性，提示钙化与斑块破裂的危险性呈正相关；但有研究［20］提示，血管壁广泛的钙化和纤维化可以相应地降低斑块的易损性，有助于斑块的稳定。

2．4 AS斑块的MRI分型 根据AHA关于AS病理与组织学分型［3］，Cai等［21］将颈动脉层面分为6型：①Ⅰ、Ⅱ型，管壁厚度接近正常，管壁无钙化；②Ⅲ型，内膜弥漫增厚或小的无钙化偏心性斑块；③Ⅳ、Ⅴ型，含有较大的坏死脂核、覆有纤维帽的斑块，可伴少量钙化；④Ⅵ型，斑块表面溃疡，或斑块内出血、血栓形成；⑤Ⅶ型，单纯钙化斑块；⑥Ⅷ型，无脂核的纤维斑块，可伴少量钙化。Ⅱ型和Ⅲ型病变代表AS早期病变，主要表现为动脉内膜轻度或局限性增厚，无坏死脂核和钙化的存在，管腔无明显狭窄；Ⅳ、Ⅴ型病变是含有较大的坏死脂核、覆有纤维帽的斑块，伴少量钙化，可导致管腔狭窄；Ⅵ型病变具有表面溃疡或斑块内出血、血栓形成，还表现为薄而不均匀的纤维帽，严重时斑块在纤维帽最薄和泡沫细胞浸润最多的“肩部”破裂；Ⅶ型病变为单纯钙化斑块；Ⅷ型病变为无脂核的纤维斑块，可伴少量钙化。

2．5 CAS斑块的分子影像学 分子影像学能够在分子和细胞水平对生物过程进行活体定量和定性研究，而斑块内炎症、新生血管及细胞凋亡、血栓形成等均是导致斑块不稳定性的重要因素，应用靶向对比剂对斑块内成分或其相关产物进行标记追踪研究，可以有效监测有关斑块易损性的重要生物学信息。CAS斑块磁共振靶向对比剂种类繁多，其中超顺磁性氧化铁（ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO）颗粒应用最为广泛，USPIO可被巨噬细胞特异性摄取，有助于斑块内炎症细胞的检测。相关研究［22］已经证实斑块内局部信号减低区为巨噬细胞吞噬铁颗粒所致。同时，USPIO也可用于髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）的活性及新生血管的检测，而通过监测易损斑块附近脱落的微栓子，MRI分子成像技术可以评价卒中患者抗凝治疗的效果［23］。

2．6 颈动脉MRI发展前景 MRI作为集形态学和功能学成像为一体的极具潜力的无创性CAS诊断技术，已经逐渐显示出对于易损斑块的评估价值。然而，MRI血管成像技术还需克服扫描时间、图像伪影等技术上的不足，并面临着将研究目标推广到其他血管床（如股动脉、脑动脉，甚至冠状动脉）等巨大挑战。MRS、多模态融合影像和分子影像学的发展也为颈动脉MRI成像技术提供了全方位的新技术支持。今后，我们需要更大规模的多中心合作研究来证实MRI在诊断CAS中的应用价值，为临床制定个体化治疗方案提供最佳的影像学信息。

3 小结

颈动脉MRI为临床提供了一种全新的深入研究易损斑块破裂机制及早期检测易损斑块的影像学检查方法，不仅可以显示管壁狭窄程度，还可以判断斑块的不稳定性，并提供斑块的形态和功能等诊断信息，在早期及中晚期CAS斑块中均能够提供有价值的影像学支持，帮助我们进一步理解、跟踪观察CAS的发生发展过程和临床干预治疗的疗效。可以预见的是，随着技术的进步，颈动脉MRI技术将在基础和临床研究中拥有更广阔的应用前景。

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