高分辨率磁共振成像评估大脑中动脉粥样硬化性狭窄研究进展

高根善　卢祖能

430060　武汉大学人民医院神经内科[高根善　卢祖能(通信作者)]



·综述·

高分辨率磁共振成像评估大脑中动脉粥样硬化性狭窄研究进展

高根善卢祖能

430060武汉大学人民医院神经内科[高根善卢祖能(通信作者)]

【DOI】10.3969/j.issn.1007-0478.2016.02.022

颅内动脉粥样硬化性狭窄(intracranial atherosclerotic stenosis, ICAS)是缺血性脑卒中的主要发病机制之一，因大脑中动脉(middle cerebral artery, MCA)的供血区域广泛，且易发生粥样硬化性狭窄，其供血区域的缺血性卒中发生率高，严重威胁中国人群的健康[1]。研究显示，颅内动脉粥样硬化易损斑块破裂是缺血性卒中发生的主要促进因素[2]。目前临床治疗策略多依据血管狭窄的严重程度，但即使是轻、中度狭窄的患者，治疗后仍可能频繁发生缺血性事件，因此评估斑块成分比单纯狭窄程度更重要[3]。若能够从管壁结构及斑块特性等角度，筛选MCA粥样硬化性狭窄的脑卒中高危因素，观察疾病进程及评估药物治疗效果，并指导介入手术开展，可对患者进行分层管理，给予针对性治疗。目前已有许多关于高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging, HR-MRI)用于ICAS血管管壁及斑块特性的研究，被认为是目前唯一能进行在体颅内血管管壁成像的方法[4]。本研究将从磁共振血管成像的斑块成分、特征、血管管壁与MCA缺血性脑卒中的相关性方面作一综述，为缺血性脑卒中的病因学诊断和疾病的预防提供重要依据。

1MCA粥样硬化斑块与缺血性脑卒中

MCA粥样硬化导致缺血性脑卒中的发生机制，主要包括动脉粥样斑块破裂形成血栓，造成局部血管闭塞或远端血管栓塞——例如血栓形成导致穿支动脉开口的闭塞，微栓子脱落后导致远端血管闭塞；造成管腔重度狭窄或闭塞导致远端灌注不足，使脑组织发生低灌注损伤。Klein等[3]对123例单侧MCA狭窄所致致死性脑梗死患者脑组织进行解剖，比较病变侧MCA与对侧MCA斑块情况，结果发现责任血管MCA中、重度狭窄与斑块形成密切相关，进一步提示HR-MRI评价管壁、斑块对明确脑卒中病因的可靠性及重要性。为明确脑卒中发病机制，需要明确斑块分布、形态、成分等特征。目前的研究显示[5]，HR-MRI 提示的易损斑块(斑块内出血以及纤维帽破裂)，其可能机制为远端动脉栓塞，而稳定斑块( 小脂质核心、厚纤维帽) 所致的重度狭窄，其可能机制为低灌注损伤。因此，HR-MRI可预测MCA粥样硬化导致缺血性脑卒中的机制，有助于进行针对性脑卒中二级预防。

2HR-MRI评估MCA管腔和管壁

2.1MCA粥样硬化的HR-MRI图像识别

动脉血管造影即DSA仍然是影像诊断颅内血管病变的金标准[6]。Ryu等利用HR-MRI对MCA管壁及管腔进行研究，发现HR-MRI显示的狭窄程度与DSA检测结果符合[7]。MCA尸检组织病理学研究表明，颅内动脉易损斑块的主要成分为坏死的脂质核心、新生血管及斑块内出血(intra-plaque hemorrhage, IPH)或斑块内血栓形成等，与颈动脉易损斑块的病理变化相似[8]。目前颅内动脉HR-MRI成像多采用3.0T，不同序列成像各具优势，T1加权成像(T1WI)和T2加权成像(T2WI)识别斑块成分具有优势，质子密度加权成像(PDWI)适合对粥样硬化斑块量化分析。Swartz等[9]早期采用T2WI、T1WI平扫及增强扫描，对37 例颅内动脉狭窄患者行HR-MRI检查，结果症状性ICAS显示为偏心性管壁增厚并伴有强化，斑块表面明显增强推测为纤维帽。部分MCA斑块表面T2WI高信号带，推测也可能为纤维帽。此外，当存在出血、脂肪、金属沉积或高浓度蛋白时，T1WI可能显示高信号。有研究表明，颈动脉斑块内T1加权脂肪抑制像的高信号(high signal on T1-weighted fat-suppressed images, HST1)高度提示斑块内的新鲜出血或近期出血(<6周)，这是预测缺血性事件很好的指标。有关颅内斑块的HST1也有报道[10]。

2.2MCA管壁重构

HR-MRI可显示MCA管壁重构现象；血管壁重构是狭窄血管自身的代偿选择，包含正性重构(positive remodeling, PR)、负性重构(negative remodeling, NR)两种模式。PR也称为外向重构，在动脉硬化过程中斑块面积增加，病变局部管壁代偿性扩张；NR也称为内向重构，病变局部管腔狭窄加重[11]。针对冠脉的研究证实PR有利于维持动脉管腔大小，但却表现为易损斑块的特性(大脂质核心、薄的纤维帽及斑块内较多炎性成分)；虽然NR加重管腔狭窄，但多为稳定斑块(脂质少、动脉内膜厚及纤维成分多)。针对MCA的研究也发现类似特性。Xu等采用3.0 T HR-MRI检查粥样硬化性狭窄的MCA，结果显示为症状性MCA狭窄患者以PR为主，无症状性MCA狭窄患者以非正性重构(non-PR)为主；另外，部分MRA判断为中、重度狭窄的MCA管壁正常或仅轻度增厚，提示NR的存在，推测可能与富含纤维成分、脂质核心较小的斑块有关[1]。Shi等[12]的研究也证实，表现为PR的症状性MCA狭窄，其微栓子信号更多，可能更容易发生栓子脱落。上述关于MCA狭窄的研究提示，狭窄血管的管壁出现PR可能与斑块的易损性相关。

2.3症状性MCA狭窄的斑块负荷

Klein等[13]最早采用1.5 T HR-MRI对MCA斑块定量分析，证实MCA粥样硬化存在易损斑块，由于图像质量差不能精确量化。随后，Ryu等[7]采用3.0 T HR-MRI定量分析症状性及无症状MCA狭窄患者斑块负荷及管壁特征，证实症状性MCA狭窄患者的斑块负荷更大，管壁面积更厚。后续针对MCA的一系列研究，进一步证实较大的斑块负荷稳定性差，是需要进行积极干预的脑卒中高危因素[2,10]。

2.4症状性MCA狭窄的斑块分布

颅内动脉斑块可因累及邻近穿支而导致缺血事件。大多数MCA穿支在从其管壁的后、上方发出。Xu等[14]对MCA狭窄斑块分布部位进行分析，发现粥样斑块主要分布于前壁(44.8%)、下壁(31.7%)，明显多于上壁(14.3%)、后壁(9.0%)，提示多数斑块与穿支开口相对，可解释多数患者尽管存在MCA狭窄但无症状；如果症状性MCA狭窄患者伴有穿支动脉支配区域梗死，其粥样斑块更多分布于上壁，较少分布于前壁、下壁，提示是斑块阻塞了穿支开口。Sui等[15]的结果有所不同，斑块主要位于腹侧、背侧、下侧，可能与入选标准和关注点有关。以上研究支持HR-MRI可用于判断脑卒中发生机制，评估脑卒中风险。

3MCA易损斑块与缺血性卒中的相关性

具有相同MCA狭窄程度的患者，其临床表现可从无症状到频发缺血性脑卒中；症状性MCA狭窄脑卒中再发风险明显高于无症状患者(12.5% vs 2.8%)，提示管壁斑块特性与缺血性脑卒中相关[16]。

3.1纤维帽破裂

纤维帽(fibrous cap)是覆盖于脂质核表面的一层结缔组织，其厚度是决定斑块稳定性的重要因素。纤维帽一旦破裂，则局部血栓形成引发缺血性脑卒中。根据对颈动脉狭窄的HR-MRI研究，将纤维帽的图像分为三类——薄且完整、厚且完整、纤维帽破裂；纤维帽破裂或薄纤维帽多见于症状性颈动脉狭窄组，而厚纤维帽多见于非症状组[17]。关于颅内血管的研究较少，但MCA与颈动脉粥样斑块具有相同组织学构成，因此在一定程度上也可解释MCA斑块的纤维帽破裂与缺血性脑卒中具有一定相关性。

3.2富含脂质的坏死核心

斑块的坏死核心中出现大量脂质沉积是易损斑块的另一特征。针对颈动脉斑块的研究发现，斑块中大的脂质核心与脑卒中发生率呈正相关[18]。在颅内动脉因缺乏病理检查支持，目前尚无应用HR-MRI评估斑块脂质核心的报道。

3.3斑块内出血(IPH)

动脉粥样硬化过程中内皮细胞破坏导致异常新生血管形成，斑块内新生血管结构不完整，易诱发IPH，影响斑块稳定性[19]。目前研究表明IPH与脑卒中具有相关性。症状性和无症状性MCA狭窄患者的HR-MRI对比研究显示，近期出现症状者19.6%存在IPH，而无症状者仅3.2%[1]。HR-MRI可重复性研究发现，症状性和无症状性MCA狭窄患者IPH有明显差异，发生率分别为11/41、0/32[20]。

3.4斑块内炎症反应和新生血管

斑块内炎症反应和新生血管也是影响斑块稳定性的重要因素。新生血管不仅能够加速动脉粥样硬化病变的进程，甚至可诱发IPH和纤维帽破裂而出现脑血管事件。有证据表明，炎症活动参与动脉粥样硬化斑块的形成、进展以及破裂全过程[21]。对76例MCA狭窄患者死亡后尸检行组织病理学研究，并检测斑块内CD45RO、CD68，证实MCA易损斑块中炎性因子明显升高，提示可能有T淋巴细胞和巨噬细胞参与[8]。可见斑块内炎症反应及新生血管是促使易损斑块形成的因素，炎症可能是稳定斑块治疗的新靶点。为此，提出颅内动脉粥样硬化治疗的新策略，即所谓RNA干扰(RNAi)——通过抑制新生血管形成，减少斑块内出血，抑制血管内皮生长因子生成，从而减少脑卒中高危因素[22]。

3.5MCA闭塞与侧枝循环

具有良好侧枝循环的患者，其梗死面积再扩大的风险相对较低，侧枝循环差者则很少甚至没有可挽救的半暗带组织。因此，如果能够有效评估侧枝循环，可进一步调整患者治疗方案及判断预后。Xu等[23]利用HR-MRI研究MCA主干闭塞患者的血管横断面，发现无症状性MCA闭塞患者的闭塞动脉周围存在多个直径细小的血管流空信号，称为“深部微小流空”(deep tiny flow voids，DFTV)，但症状性MCA闭塞患者则未发现这种现象，推测DFTV是血管闭塞后，深部侧枝再生或者是深部软脑膜侧枝动脉的影像学表现。由此，可利用HR-MRI来评估侧枝循环建立情况，但尚需大量研究证实。

4HR-MRI评估临床疗效及预后

4.1HR-MRI评价药物疗效及其预后

通过HR-MRI观察他汀类药物对颈动脉斑块的影响，结果显示管壁面积明显减小，斑块负荷减轻，由此疾病进展得到抑制[24]。然而，有关ICAS患者的HR-MRI的研究目前很少。Xu等[25]对1例颈内动脉颅内段狭窄患者强化抗血小板聚集、他汀治疗，治疗后HR-MRI显示斑块消退，提示在ICAS患者HR-MRI能够作为观察药物疗效的评价工具。临床实践也发现，部分ICAS患者经过强化抗血小板、降脂治疗后HR-MRI显示斑块明显变小、更稳定，提示HR-MRI在ICAS的药物治疗随访中具有潜在价值，但尚需要大样本数据证实。

4.2HR-MRI评价介入治疗效果及其预后

利用HR-MRI对斑块进行分析、定位，有助于对MCA狭窄患者行介入治疗时合理选择器械，若器械选择不合理，在血管内治疗修复管腔直径时由于球囊压迫导致斑块移位，可能会阻塞穿支动脉开口而出现穿支动脉供血区域梗死。若在术前利用HR-MRI定位MCA狭窄斑块的位置，通过科学选择方案及器械，球囊膨胀过程中力量的调整，可避免斑块阻塞穿支开口[26]。

由于担心支架伪影及经验缺乏，目前颅内动脉狭窄介入治疗后HR-MRI的临床应用很少。Shi 等[27]对5 例MCA狭窄血管介入治疗，其中2 例经皮腔内血管成形术(percutaneous transluminal angioplasty, PTA)，3 例Wingspan 支架植入，并对患者进行围术期HR-MRI检查，结果发现PTA改变了MCA管壁结构，导致斑块不稳定，而Wingspan支架植入能有效恢复MCA管径，效果优于PTA，这提示HR-MR能够清晰显示介入前后管壁及斑块变化。该研究初步证实了HR-MRI用于颅内血管介入治疗的疗效评估的可行性，但病例数较少，仍有待进一步研究。

5小结

颅内动脉粥样硬化易损斑块是导致缺血性脑卒中的主要危险因素。HR-MRI作为一种无创性影像学检查方法，可以准确提供斑块形态学及内部成分等信息，为脑卒中的病因诊断提供客观依据。通过HR-MRI对易损斑块进行早期识别和破裂风险评估，有助于优化临床治疗方案，从而有效降低脑血管事件的发生率。同时针对不稳定斑块治疗，除了强化药物治疗、介入操作外，细胞生物学治疗值得进一步探究。HR-MRI技术为缺血性脑卒中的病因学诊断和预防带来了新的契机，可以为缺血性脑卒中一级和二级预防提供依据。

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(2015-12-07收稿)

【中图分类号】R743

【文献标识码】A

【文章编号】1007-0478(2016)02-0139-03

基金项目：湖北省卫计委重点项目(编号为WJ2015MA007)；武汉市科技局2015年应用基础研究计划项目(编号为2015060101010047)