MRI在颈动脉易损斑块评估中应用进展

周东晓 黄丙仓



MRI在颈动脉易损斑块评估中应用进展

周东晓 黄丙仓

【摘要】动脉粥样硬化是诱发心脑血管事件的高危因素。颈动脉斑块为动脉粥样硬化的早期体征，MRI不仅可以观察血管管腔的狭窄程度，还可以评价粥样斑块的成分及其稳定性，同时为临床制定治疗方案提供更详尽、准确的信息，具有很好的应用前景。

【关键词】颈动脉斑块； 斑块易损； 磁共振成像

动脉粥样硬化是由多种因素导致的内皮功能障碍，在脂质作用下引起的动脉壁炎性反应，从而导致多病灶斑块的形成［1］。斑块不仅引起管腔狭窄，其形态及成分也是诱发脑卒中的重要因素。北美症状性颈动脉内膜切除手术试验（NASCET）证实，根据管径大小去评价易损斑块是不充分的，应用病理、临床、生物学及影像学表现进行统筹结合，列出了易损斑块的10个特征，包括5个主要特征及5个次要特征［2-3］。5个主要特征为：①斑块急性炎症——斑块内存在单核细胞、巨噬细胞浸润；②斑块内含较大的脂质坏死核心，表面覆以较薄的纤维帽；③血管内皮侵蚀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色斑块；③斑块内出血；④血管内皮功能障碍；⑤血管重塑。颈动脉是动脉粥样硬化累及的常见部位，而颈动脉斑块（carotid plaque，CP）为动脉粥样硬化的早期体征。磁共振成像不仅可以观察血管管腔的狭窄程度［4］，还可以检测粥样斑块的性质及其稳定性，为临床制定治疗方案提供更详尽、准确的信息。

常规磁共振检查技术在颈动脉易损斑块评估中的应用

现在，临床上得到广泛应用的颈动脉斑块MRI检查方法有：T1WI、T2WI、CE-T1WI、PDWI、3D-TOF、CE-MRA等。Chu等［5］在2004年第一次报道了斑块内出血的磁共振信号表现。由于出血时间不同，其在T1WI、T2WI上表现为不同信号强度，所以磁共振能够准确地诊断斑块内出血并判断斑块内出血的大体时间［5-7］。内膜的弥漫性增厚在T1WI、T2WI、PDWI均表现为均匀的稍高信号，因此，能够较好的显示。在3D-TOF图像上完整或破裂的纤维帽表现为管腔边缘的低信号带消失或中断，并见破入斑块表面的高信号。同时“黑血”的 TIWI、T2WI图像上，其表现为管腔边缘不规则改变［8］。在常规磁共振序列上能够较好的显示脂质成分，其在各序列上均显示为高信号［9］。钙化在各序列中均为低信号，增强不强化。CE-MRA能够在三维立体图像上形象地显示颈动脉管腔的狭窄情况。因此，常规的磁共振检查序列能够对颈动脉斑块进行初步的评估，但常规序列的二维成像，分辨率低、耗时长，容易受运动伪影的影响，又不能分辨斑块内的不同成份，且CE-T1WI、CE-MRA均为有创操作，增加了检查成本及操作难度。

磁共振二维成像技术在颈动脉易损斑块评估中的应用

1.磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging ，DWI）

DWI 是由Hahn在1950年首次提出，在1986年由Le Bihn应用在对生物的研究中。DWI技术基于水分子的微观运动，能反映组织中水分子无序扩散运动快慢的信息及分子运动受到的几何限制（如细胞膜、细胞器、其他组织微结构），并将这种扩散能力差异转化为图像的灰度信号及其他参数值，它可计算出斑块内不同成分的水分子扩散系数并将其作为一种描述动脉斑块特征的工具［10］。

表观扩散系数 （apparent fiffiision coefficient，ADC），作为DWI中的一个量化指标，应用于颈动脉斑块的成像当中。DWI数据的生成客观地测量了组织的扩散系数［11］。由于水分子在不同成分中的弥散程度不同，故其ADC值也不同。因此DWI对测量斑块成分和出血具有可行性， Kim等在DWI研究颈动脉斑块出血的过程中发现，出血部分的平均ADC值为（934.5±387.9）×10-6mm2/s［12］，而且斑块中出血部分平均ADC值低于非出血部分［13］，这样充分说明了DWI序列可区分斑块内出血和非出血成分。另外，出血对斑块整体ADC值的影响也有文献报道，出血斑块平均ADC值低于非出血斑块，说明斑块内出血会使斑块本身ADC 值减低，这与斑块内出血中胆固醇结晶形成并堆积的病理过程相符［14］，而且含脂质的斑块ADC值比出血斑块更低［12］，出血斑块整体的ADC值减低，有助于进一步提示出血的存在。应用DWI检测斑块内纤维、脂质、出血的ADC值情况也已有文献报道［12，15］。DWI具有快速、无创的特点［16］，它利用量化的数值，更好地对颈动脉斑块成分进行检测。因此，在颈动脉支架置入术前可利用 DWI 来评价斑块内有无出血以及斑块的易损成分。

2.磁 敏 感 加 权 像（susceptibility weighted imaging ，SWI）

SWI 是近几年来临床应用的新序列，是一种利用血氧水平依赖效应和不同组织间磁敏感差异的磁共振新技术，通过T2WI时间缩短和血管与周围组织的相位差加大等两种效应［17］进行最小密度投影处理，进而更好地勾画出小血管，更敏感地显示出血及血管畸形，甚至是微小出血灶［18-19］。SWI也可以显示斑块的不同成分。其中斑块小血管破裂出血时，出血灶在常规T1WI、T2WI上均为高信号，在SWI显示为低信号。有研究表明，尽管钙化在SWI上的显示与其他序列一样均为低信号，但SWI对钙化的显示更为直观，显示斑块钙化的范围也优于其他序列［9］。所以，SWI序列可显示斑块内小的出血和钙化及常规序列不能显示的微灶出血，更早发现不稳定斑块。但由于颈部脂肪组织对磁场的均匀性干扰较大，另外，颈动脉靠近心脏，受心脏搏动的运动伪影影响也较大，使得SWI在颈动脉斑块成分的显示过程中图像的信噪比还有待提高。相信随着MR硬件设施的不断发展，以及后处理功能的改进，SWI能够更好地应用到颈动脉斑块的诊断中。

3.磁共振T2 弛豫时间图（T2 mapping）技术

该技术是由Biasiolli等［20］在2013年所提出，在通过磁共振T2弛豫时间图技术与常规磁共振序列对比，研究颈动脉粥样硬化斑块特点，发现两种技术之间对颈动脉斑块所承受剪切力及斑块内成分的鉴别具有一致性，并且能够定量测出斑块内富脂质核、纤维组织和出血的T2值，其结果分别为37±5 ms、56±9 ms 和107±25 ms。应用磁共振T2 mapping技术，解决了常规磁共振序列对比成像检查时间过长的问题，对动脉粥样硬化斑块内富脂质核自身特点进行了客观的评估。

磁共振三维成像技术在颈动脉易损斑块评估中的应用

1.时间-空间标记反转脉冲（time spatial labeling inversion pulse，Time-SLIP）技术

该技术无需使用对比剂，是时间和空间双重标记的基于稳态自由进动 SSFP 序列的磁共振血管成像技术［21］。其成像原理是在数据采集前应用一个选择性反转脉冲T1抑制背景信号，以提供选择性血流信息，并施加一个选择空间反转恢复脉冲，被反转脉冲标记的血流呈低信号流出，区域外未标记的血流呈高信号流入，同时被抑制的背景信号逐渐恢复［22］。平衡SSFP是一个特殊类型的快速梯度回波序列，在这种序列中的成像梯度是完全平衡的并对于横向磁化强度没有影响［23］。这种序列为快速成像提供了一个非常高的信噪比。其成像中，血管和肌肉之间有很强的对比度，血管显示为高信号。此前，Sumi等将平衡SSFP序列运用到了颈外动脉系统［24］。并证明通过平衡SSFP MRA能够从静脉和软组织中分离出动脉，从而更清晰地显示出动脉。其最大的优势是亮血序列与流入效应有效结合，不受呼吸运动的制约，提高了病人检查时的舒适度，适用于流速快、循环比较复杂的血管，如颈动脉、门静脉及肺动脉等。通过Time-SLIP和3D-TOF成像比较，Time-SLIP可望更早、更准确地显示颈动脉管腔狭窄，但笔者在临床应用的过程中也发现，在血流速度较慢的血管中，Time-SLIP技术往往不能显示血管情况，具有其局限性。

2.磁化准备快速梯度回波序列（magnetization prepared rapid acquisition gradient echo，MPRAGE）

运用180°预备反转脉冲和小角度激发梯度回波，快速获得三维傅立叶数据并采集的磁共振扫描序列［25］，具有很高的时间及空间分辨率，能三维显示颈动脉的解剖结构。MPRAGE对显示颈动脉斑块内出血有着特殊价值，其诊断在临床上已经得到认可并开始应用［26］。 MPRAGE利用非选择性反转序列及选择性水激励或压脂技术来抑制背景组织信号，并能检测斑块出血时血液中呈明显高信号的正铁血红蛋白，再利用相关技术抑制了许多相对低信号的成分（如坏死和纤维帽），而低信号成分再与常规序列结合又能够更好地做出诊断和评估。MPRAGE序列大大精简了斑块内出血的诊断，且有文献报道，MPRAGE对颈动脉斑块内出血诊断的敏感性及特异性分别达到80%和90%［27］，因此，其拥有比较好的应用前景。

3.非增强血管造影和斑块内出血成像快速梯度回波序列（simultaneous non-contrast angiography and intraplaque hemorrhage，SNAP）

SNAP是由Wang等开发的最新磁共振3D成像技术，用于颈动脉成像，其特点是一次性采集即可同时获得斑块和血管管腔的图像［28］。该技术对斑块出血较为敏感。它是层块选择的相位敏感反转恢复序列的优化序列，经过一系列优化缩短了成像时间，通过相位敏感重建，使管腔内血流呈现为“黑血”，而斑块内出血则为“亮血”，降低了诊断难度。Wang等研究结果表明SNAP与3D-TOF在评价管腔狭窄上较为一致，其空间分辨率与CE-MRA相似。另外，SNAP为无创检查，无需使用对比剂，从而减少了对比剂对肾脏及斑块出血的影响。

总之，近年来三维“黑血”磁共振技术已经被用来评价颈动脉斑块［29-31］，它有以下几个优势：①三维“黑血”磁共振成像可以对原始图像进行标准轴位重建获取任意方向的重建图像，这样使观察各种形态斑块更为直观有效［32］，尤其对形态不规则的斑块展示比其他序列更有优势。②相较于二维成像，三维“黑血”磁共振成像能够更好地抑制管腔血流信号，减少常规成像管腔血流信号抑制不完全造成的颈动脉分叉处类斑块伪影的发生［33］。③赵辉林等研究认为，三维“黑血”磁共振成像较DSA对于管腔狭窄的显示更为接近真实情况，故能更好地指导临床，根据颈动脉狭窄介入治疗操作规范［34］进行CEA和DSA干预和治疗。但较为遗憾的是三维“黑血”磁共振技术与有关斑块成分的病理对照研究还没有，对脂质成分的评估也尚需进一步研究。

小 结

随着磁共振新技术的不断改进和发展，磁共振对斑块内成分的诊断将会得到明显提高。新技术的临床验证与广泛的应用有助于早期对斑块的易损性进行评估，并及时采用临床干预手段，避免心脑血管事件的发生，减少心脑血管病的发生率、致残率及致死率，具有重要的社会意义。

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1 Department of Radiology， Shanghai Pudong New Area Gongli Hospital

2 Ningxia Medical University

Address： 219 Miaopu Rd.， Shanghai 200135， P.R.C.

Address Correspondence to HANG Bing-cang （E-mail： hbc9209@163.com）

中图分类号：R445.2

文献标志码：B

文章编号：1006-5741（2016）-03-0286-05

收稿时间：（2015.12.24；修回时间：2016.03.15）

作者单位：1上海市浦东新区公利医院影像科2 宁夏医科大学

通信地址：上海市浦东新区苗圃路219号 ，上海 200135 Pudong New Area Science and Technology Development Fund Innovation Fund PKJ2014-（Y20）

通信作者：黄丙仓（电子邮箱：hbc9209@163.com）

基金项目：上海市浦东新区科技发展基金，编号：PKJ2014-（Y20）

The Advances of Magnetic Resonance Imaging in Assessing Vulnerable Plaques in The Carotid Artery

ZHOU Dong-xiao， HUANG Bing-cang

【Abstract】Atherosclerosis is a high risk factor of cardiovascular and cerebrovascular events. Carotid plaques are the early signs of atherosclerosis. Magnetic resonance imaging has a good application prospect， which can not only be used to observe the vascular stenosis degree， but also to assess the atherosclerotic plaque composition and stability，and at the same time to provide more detailed and accurate information for clinical treatment.

【Key words】Carotid plaque； Plaque vulnerability； Magnetic resonance imaging