颈动脉粥样硬化的影像学诊断

赵刚 査云飞

脑卒中是人类致死的主要因素之一，也是首要致残原因［1］，其中以缺血性脑卒中为多见。缺血性脑卒中发生的病因主要是，颈动脉粥样硬化斑块受多种因素影响破裂、脱落，形成栓子，栓塞血管［2］。因此，对颈动脉的早期进行影像学检查，通过检查，检测颈动脉粥样硬化斑块，了解血管管腔是否存在狭窄、分析斑块的性质等，对临床的诊断和下一步治疗提供依据。本文就数字减影血管造影(DSA)、超声、CT、MRI等，阐述各种影像学检测方法在颈动脉粥样硬化斑块方面的研究现状。

1 颈动脉粥样硬化的发生与发展

动脉粥样硬化病理改变为脂质在动脉及分支的内膜及内膜下沉积，伴中膜层平滑肌细胞移行至内膜下增生，引起内膜变厚，随着病情的进一步发展，在管腔内形成黄色粥样物质的斑块［3］。斑块的形成进一步致使管壁增厚，且变硬，失去弹性、血管管腔变窄［4］。动脉粥样硬化可损害全身各个器官的血管，以大中型动脉为主。当斑块形成后，在管腔内形成隆起，受斑块内组成成分的改变和血流冲击力增加的影响，斑块破裂，血小板遭到破坏，导致血栓形成，而血栓是导致脑梗死的主要因素［5］。研究表明，颈动脉分叉处是主动脉粥样硬化斑块的最好发位置，其次是颈内动脉起始处［5］。动脉粥样硬化是导致脑卒中的主要病因，占所有脑卒中病因的1/3以上。

颈动脉粥样硬化斑块受多种因素影响，遭到破坏、脱落，形成栓子，栓子随血液流动，引起血管管腔发生不同程度的变窄甚至闭塞，从而导致缺血或供血不足，导致缺血性脑卒中的发生。

多年来，国内外很多医学专家一直热衷于研究颈动脉动脉粥样硬化，通过大量血管造影及尸检研究证实，病变部位主要位于颈总动脉分叉处［6］，主要是受血管走行和血流变化等因素的影响。血管的内膜因血管走行改变呈分叉状而导致管壁的内膜表面不平整，影响正常的血流，并在血管走行异常处形成了涡流，加重血流对管壁内膜的破坏，导致管壁不规则的内膜变得粗糙，使血液中脂蛋白等物质黏附在血管内膜;另外，血小板在血管分叉处也易被破坏，从而致使血管内膜形成动脉粥样硬化斑块。颈动脉粥样硬化是否引起脑梗死症状，与血管管腔狭窄程度及斑块的稳定性有关［7］。因此，斑块的稳定性成为近年来国内外医学专家探讨的热门。不稳定斑块也称为易损斑块，其特征是斑块内具有较大的脂质核心、纤维帽比较薄、被炎性细胞浸润伴有新生血管生长、表面溃疡，导致血管管腔狭窄，管腔的狭窄程度＞90%，以上各种因素促进了斑块容易破裂、脱落形成栓子，从而导致血管管腔变窄甚至阻塞血管［8，9］。

2 颈动脉粥样硬化影像学检查应用现状

随着影像学检查设备的更新换代，各类检查技术水平的提高，因此影像学方法被广泛应用于临床。通过DSA、CT、MRI、超声等检查手段对颈动脉的检测，可分析判断颈动脉粥样硬化斑块引起血管管腔狭窄程度、是否存在管腔闭塞以及斑块稳定等方面的信息，为临床的诊断和下一步治疗提供依据。

2.1 DSA 传统的DSA检查一直被认为是诊断血管管腔狭窄的金标准。随着DSA在医院的普及，其检查技术水平的提高，DSA被广泛应用于临床对颈动脉病变的检查，从而对颈动脉疾病的诊断和下一步治疗提供了依据。其优势是:通过血管造影，可以动态显示血管管腔是否存在狭窄;可以清晰的显示血管是否存在相邻的多处管腔狭窄［10，11］;确定狭窄的部位和是否累及临近血管;测量狭窄段的范围;明确诊断管腔是否发生闭塞;分析判断是否存在动脉瘤、溃疡等并发症。在无组织病理学检查结果的情况下，很多其它检测方法的敏感性、特异性以及阳性或阴性预测值大部分都将DSA检查结果作为评价管腔狭窄的参照标准［11－13］。

DSA在检查中也存在一定劣势，如DSA检查通过血管内注入造影剂来检查血管，只能得到血管腔内的情况，因造影剂密度很高，而无法观察到血管壁及斑块形状和分析判断斑块的稳定程度，因为斑块成分和性状与临床症状以及预后直接相关［14］;因DSA检查过程中血管内有高密度造影剂充填，掩盖了斑块表面病变的影像学改变，因此不能很好的显示斑块溃疡等病变［15］;DSA检查价格费用较高;DSA检查对受检患者有一定的创伤性，属于有创检查方法，可损伤血管内膜形成斑块及血栓，从而引起脑梗死等并发症。因此，为了保障患者的安全，减少医疗事故的发生，DSA检查方法逐渐被无创的检查方法替代。

2.2 彩色多普勒超声(CDFI) 超声检查操作简便、费用便宜等，并且属于是一种无创性检查手段，可以重复检查，并且假阴性率相对较低，是颈动脉粥样硬化患者的首选影像学检查方法。随着超声诊断设备的更新换代、检查技术的提高，高频彩超被广泛应用于临床对颈动脉疾病的检查。超声检测颈动脉，通过清晰的声像图，可以辨别颈动脉血管壁内膜、中膜、外膜三层结构，通过软件可以测量颈动脉IMT的厚度;通过斑块回声的变化，判断斑块的组成成份，分析斑块的性质;通过测量管腔内径，确定管腔是否变窄等信息。

颈动脉粥样硬化斑块组成成份不同，超声检测的回声也会发生改变。主要由纤维组织构成的斑块表面溃疡很少，超声声像图回声均匀或中等强度;斑块内基质的沉积、坏死、钙化和出血超声声像图则表现为不均匀回声。Prabhakaran等［16］研究表明动脉粥样硬化斑块表面不规则可使缺血性脑卒中的风险提高2倍。有报道表明，颈动脉超声检测血管管腔狭窄和分析斑块性质有很高的价值［17］。

随着超声设备的更新换代、彩色多普勒超声逐渐在临床诊断中的应用，以及超声诊断颈动脉技术水平的逐渐提高。超声造影是近年来新的研究领域［18，19］，通过肘静脉将造影剂注入体内，再行超声检查，可提高超声检测血管的敏感性。杨欣等［17］研究认为超声造影使颈动脉图像质量明显提高，尤其是对肥胖患者和动脉分叉较高患者的颈内动脉显示。通过超声造影检查手段，可以有效的评估颈动脉是否发生狭窄，以及分析血管管腔的狭窄程度，其结果接近于DSA的检查结果，特别是对判断血管管腔是否发生闭塞有明显优势。如果斑块内有新生血管生成，则将被进入微循环的造影剂显影，该斑块则为不稳定斑块［20，21］。Coli等［21］认为超声造影显示为低回声的颈动脉斑块如果增强，则该斑块为血管丰富、不稳定的斑块。

CDFI检查也有一定缺陷，例如超声诊断结果与为患者检查的操作人员的工作经验、操作水平及主观判断有很大关系，不同操作人员之间甚至同一操作者在不同时间对同一患者的判定也有可能存在很大差别，其次超声检查对血管的全程显示不佳，尤其是血管走行迂曲，甚至存在变异的颈动脉显示存在困难。

2.3 血管内超声(IVUS) 通过IVUS对患者颈动脉进行检查，既可以观察血管管腔是否发生狭窄，又可以分析管腔内是否有斑块的生成，以及斑块的形态、性质，因此，IVUS对分析判断斑块的稳定性有很高的价值。高频超声探头对薄纤维帽有明显优势，可以分析厚度≤150 μm的纤维帽［22］。但 IVUS检查技术也存在一定的缺陷，该检查对被检血管有一定的创伤性，并且检查费用较高，检查过程中存在很大的风险，容易导致并发症的发生等，目前临床中还没有被广泛应用。

2.4 MRI 磁共振具有良好的组织分辨率、无创伤性及无辐射等优势，广泛应用于血管疾病的诊断［23］。在应用MRI检查诊断中，血液和血管周围组织在MRI检测中得到不同的信号，且信号之间存在明显的差异，因此，颈动脉的MRI检查无需造影剂都可以清晰的显示颈动脉的全程。颈动脉粥样硬化斑块的组成成份不同，在MRI的检查中呈现出不同的信号，通过观测斑块的不同信号，可分析判断斑块内的组织成份，因此，MRI检查对斑块性质的检测具有独特的优势。

2.4.1 纤维帽:通过MRI检查颈动脉斑块，最主要的目的是利用MRI成像技术，获得纤维帽的厚度，以及分析判断纤维帽是否完整。粥样硬化斑块的纤维帽的成份很多，但研究表明其构成的主要成分是平滑肌细胞和富含胶原的基质。如果斑块有薄纤维帽和大的脂质核心，则该斑块容易破裂。构成斑块的纤维帽越薄，则该斑块破裂的可能性更大。如果纤维帽破裂，则导致斑块易于脱落形成栓子;如果栓子形成，则会引起脑梗塞等。Yuan等［24］依据纤维帽的厚度以及是否完整，将斑块分为3级，见表1。

表1 斑块纤维帽的MRI表现

2.4.2 斑块坏死核心:组成斑块的成分较多，从而使斑块形态不同。脂质坏死提示斑块处于变化之中，可以直接增加斑块内的张力和斑块内炎性活动，因此脂质坏死核心是预测斑块风险的重要特征［25］。国内外学者研究表明斑块脂质坏死后，其信号明显增高，在MRI检测中 T1W1、PDWI、T2W1呈高信号，注入对比剂后以前强化和晚期强化的方式为主，占84.62%［25－28］。

2.4.3 斑块内出血及血栓形成:有研究报道，斑块内出血的MRI信号主要和正铁血红蛋白的期龄有关，出血早期(1周内)在T1W1和3D-TOF上为高信号，在PDWI上为等信号或低信号，T2W1上为低信号;近期出血(1～6周)各序列均为高信号;陈旧性出血(＞6周)各序列均为低信号［29］。斑块及血栓成分比较复杂，导致MRI检查出现多种MRI信号，因此很难区分粥样硬化斑块和附壁血［30］。多重对比MRI能确定进展型动脉粥样硬化病变的出血部位(斑块内与腔内)的特征［31］。如果斑块内有出血，但斑块纤维帽完整，患者无明显临床特征，腔内出血、血栓形成提示有斑块溃疡或破裂，以上都被确定是斑块不稳定的特征。

2.4.4 斑块钙化:赵欣等［27］通过实验表明，钙化的T1W1、PDWI、T2W1 及增强后均呈低信号改变，MRI对斑块钙化改变的敏感性较低，约为65.71%，阳性检测值为85.18%，其原因可能是钙化斑块面积太小、对比度较低所致。较小的钙化因与脂质、坏死并存，在MRI检测中呈混杂信号，因此，单纯MRI不易检测［32］。

MRI在检测颈动脉粥样硬化斑块方面也有一定的缺陷。主要是MRI检查费用较高，扫描时间较长、不能对体内存在金属异物的受检者进行检查等。因此，阻碍MRI的部分新技术在临床上的普及应用。

2.5 多排螺旋CT血管造影(MDCTA) 随着CT检查设备的更新换代，检查技术水平的提高，CT检查的空间分辨率和时间分辨率也在不断提高，高压注射器以及图像后处理工作站的应用。近年来，MDCTA作为一种无创性检查手段被广泛用来检测颈动脉疾病，通过对颈动脉MDCTA检查，可以了解血管管腔是否存在狭窄、分析斑块的性质等，并且通过MDCTA的检查可以预测颈动脉粥样硬化斑块的危险度。

2.5.1 MDCTA颈动脉成像技术:MDCTA是一种通过多排螺旋CT，对血管进行无创伤性检查的一种新方法。其检查方法主要是是通过高压注射器经肘静脉将造影剂快速的注入血管，当造影剂在靶血管内充盈达到高峰时，利用多排螺旋CT进行连续快速的原始数据容积采集，扫描结束后，再通过工作站，重建出颈动脉的三维图像。诊断医生可以通过工作站的各种后处理软件，将原始图像进行多反面的重建，以便于诊断。颈动脉MDCTA图像质量主要受多排螺旋CT的扫描参数，血管内造影剂的剂量、浓度和高压注射器的注射速率，原始扫面图像的后处理方法等方面影响。

为了得到高质量的MDCTA图像，优化CT的扫描参数是关键。因此，在MDCTA检测时要选择合适的扫描范围、设置为小的层厚和螺距、CT增强扫描的延迟时间和持续时间要在造影剂首次通过靶血管并且强化处于峰值的时间段采集到图像，因此改时间段获得的图像分辨率最高。Ohnesorge等［33］研究表明，扫描层厚是影响图像质量重要参数。国内罗建光等［34］研究显示，较小的层厚和pitch值有利于提高CT扫描的空间分辨率，从而可以观察细小的血管和结构，但会缩小扫描范围。扫描范围固定时，较大的pitch值(≤2)与较小的层厚组合时，有利于图像质量和空间分辨率的提高。Brink［35］认为，重建间隔等于床进距离的1/2，或重叠约层厚的1/2，就能得到最佳的空间分辨力图像，并且不产生过多的二维横断面图像。

MDCTA检测颈动脉主要是通过高压注射器将高浓度的对比剂快速注射进入靶血管，从而使靶血管密度高于周围组织，产生了密度差。提高靶血管与周围组织之间的密度差，才能提高MDCTA图像质量。对比剂的浓度和高压注射器注射对比剂的速率是影响靶血管与周围组织之间密度差的主要因素。国内有研究表明，加快对比剂的注射速率可明显提高颈动脉强化峰值，从而能更好的显示小血管［36］。通过加快对比剂注射速率，可使提前显示颈动脉，但存在一定的缺陷，MDCTA扫描会出现伪影，影响图像质量;其次，对比剂速率过快可引起血管破裂、斑块脱落形成血栓等并发症，从而降低了MDCTA检测颈动脉的成功率。因此，提高对比剂的浓度尤为重要，也是提高MDCTA检测颈动脉成功率的关键。国内研究表明将350～370 mgI/ml的对比剂，通过高压注射器低流率注射进入靶血管，既可以提高了颈动脉内对比剂的浓度，同时也避免出现伪影。

多种后处理技术的联合应用，通过互补是诊断颈动脉病变的最佳后处理模式。目前MDCTA成像的诊断应以原始二维轴位图像为基础，以最大密度投影(MIP)、多平面重组(MPR)、容积再现技术(VR)作为重建的主要方式，将CT仿真内窥镜作为辅助观察手段。通过以上方式、检查手段的联合应用，相互结合，相互补充，才能提高MDCTA检测颈动脉的准确性，为颈动脉病变的临床诊断及下一步治疗提供依据。

2.5.2 MDCTA对颈动脉粥样硬化的研究:①斑块CT值:MDCTA主要通过测量斑块内部的CT值，进行评价和分析粥样硬化斑块成份。Boyle［37］研究报道通过测量斑块的CT值，可分析斑块的组成成分:CT值为(6±28)Hu的斑块以脂质成份为主;CT值为(89±31)Hu的斑块以纤维化成份为主;CT值为(489±113)Hu的斑块以钙化成份为主;de Weert等［38］通过多排螺旋CT测量斑块CT值结果是:脂质性斑块CT值为(45±21)Hu;纤维性斑块CT值为(79±20)Hu;钙化性斑块的CT值为(960±491)Hu。虽然报道由同类斑块组成份的CT值有所差异，但研究发现，斑块的CT值会随着斑块内成份的不同而不同。因此，通过测量斑块的CT值，可以分析判断斑块内的成分，从而有效的判断斑块的稳定性。②斑块钙化:Nandalur等［39］根据患者有无症状，将患者分为有症状组和无症状组进行分析，其中有症状患者35例、无症状患者67例。运用CT测量斑块的体积、钙化成分的体积，从而得到斑块内钙化成分的比例。经过统计学方法研究表明，斑块内钙化成分的比例越大，患者的症状越不明显。在研究67例患者中钙化比例小于45%的患者有无症状无明显差别;当斑块钙化比例在45%以上时，无症状的患者占97.1%。③斑块脂质:有研究表明，通过颈动脉MDCTA检查，在确定颈动脉粥样硬化定斑块的面积，判断和区别斑块内钙化、纤维组织成份等方面有明显优势，对比病理检测结果有较高的相关性(R2＞0.73)［40］;但 MDCTA 识别颈动脉粥样硬化斑块的脂质成分方面，因容积效应，受斑块钙化影响较大。当斑块钙化在0～10%时，MDCTA确定斑块内脂质成份有较好的相关性(R2=0.77);当斑块以钙化为主时，则明显影像了了MDCTA对斑块内脂质成分的确定，且受分析人员的主观判断影响，存在3% ～47%的差异。④斑块溃疡:随着影像学检查技术的提高，越来越多的检查方法应用于对斑块的检测，尤其是对斑块表面溃疡的分析［41，42］。Walker 等［43］通过将 MDCTA 检测颈动脉图像与颈动脉内膜剥离术后的病理结果相对比，结果表明颈动脉内膜脂肪成分越多者，CT上密度越低;通过对比也表明，CT对显示动脉粥样硬化斑块表面溃疡很好的敏感性(60%)和特异性(74%)。国内学者张丽等［44］应用容积再现技术(VR)、最大密度投影(MIP)及曲面重建(CPR)等图像后处理技术，通过图像后处理工作站对重组图像分析，发现重组图像可很好的分析组成斑块的成份，还能判断斑块表面的是否存在溃疡，且斑块内钙化、脂肪、纤维成份之间的差异有统计学意义(P＜0.05)。⑤管腔狭窄程度:通过MDCTA检测颈动脉，将高密度造影剂通过肘静脉注入体内，当造影剂进去靶血管，从而可以更好的观察血管管腔和管壁的改变:可以准确的判断血管走形的形态学异常、确定血管管腔是否存在狭窄，并且可以通过后处理软件测量血管管腔的狭窄程度，以及确定管腔是否发生的闭塞。有研究表明，MDCTA在确定血管管腔中度及以上狭窄程度和判断血管管腔是否闭塞有很高价值［22］。⑥斑块稳定性:许多因颈动脉粥样硬化斑块所致颈动脉管腔高度狭窄的患者，并没有出现缺血性脑卒中临床表现。有研究发现［45，46］:斑块的体积随血管搏动发生改变，不能根据斑块的体积来判断血管管腔是否完全闭塞。因此，判断不稳定斑块更有利于评估急性缺血性病变的发生［47］，判断斑块稳定性的重要性不次于诊断管腔狭窄程度［32］。影响斑块的稳定性的主要因素［48］是斑块内组成成分比例失衡、斑块内氧化应激和炎性反应以及斑块所受的血流剪切力。当斑块内脂质成份和坏死物质逐渐增多，占斑块内成份的比例较大，且易出血，则斑块会有破裂倾向，该斑块认为是不稳定性斑块，也称其为“软斑”。因斑块不稳定，受各种因素的影响，则易脱落形成栓子，栓子随血液流动，堵塞管腔较为狭窄的血管，从而引起脑梗死。稳定性斑块相对较稳定，不易发生破裂等，临床上又称其为硬斑。MDCTA在显示动脉粥样硬化的早期改变更有优势。通过CT扫描，测定斑块的CT值。斑块的CT值主要受组成斑块的成份影响，因此，可通过测量斑块的CT值，根据斑块的不同CT值，来分析斑块的性质，判断斑块的主要组成成份。有学者通过MDCTA检测颈动脉，根据斑块及斑块处血管壁的强化程度，来分析斑块的稳定性，研究表明血管壁强化越明显提示斑块的稳定性越差［49］。

随着CT设备的更新换代，高压注射器和图像后处理软件的开发应用，逐步提高了空间分辨率和时间分辨率。通过CT值得测量，可以分析斑块内部的组织成份，从而判断斑块的稳定性。MRCTA检测颈动脉不受血管形态学及血管走形是否存在变异的影响，均能获得清晰的三维图像。从而为颈动脉粥样硬化斑块的临床诊断和选择治疗方案提供可靠依据，在临床中的广泛应用有很好价值。

传统的DSA检查和CDFI检查是目前检测颈动脉粥样硬化的常用方法，但DSA检查无法显示血管壁及斑块的形状和判断斑块的稳定性，对患者有一定的创伤性，并发症比较严重;超声检查结果严重受诊断医生的工作经验、操作水平及检查仪器等诸多方面因素的影响。随着CT设备的更新换代，高压注射器和图像后处理软件的开发应用，检查技术水平的提高，MDCTA既能准确评价颈动脉管腔狭窄程度以及有无管腔的闭塞，又可分析斑块的成份，判断斑块的稳定性，且属于无创检查。检查结果可为临床对颈动脉粥样硬化的诊断和下一步治疗提供依据，在缺血性脑卒中的防治中有确切价值。

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