颅内动脉粥样硬化的磁共振成像研究进展

孙祎　刘晓晟

颅内动脉粥样硬化的磁共振成像研究进展

孙祎刘晓晟*

颅内动脉粥样硬化（ICAD）与缺血性卒中关系密切，在我国已经成为脑卒中最重要病因之一。MRA作为诊断ICAD的影像手段目前已广泛应用于临床。高分辨力MRI可以提供血管壁结构和斑块成分等信息，目前ICAD的高分辨力MRI研究主要集中于评估斑块特征和明确病理机制等方面。就ICAD的MRI研究现状及发展趋势予以综述。

颅内动脉；动脉粥样硬化；磁共振成像；血管壁；斑块

DOI：10.19300/j.2016.Z3680

【Abstract】Intracranial atherosclerotic disease（ICAD）is closely associated with ischemic stroke.It has become one of the major causes of stroke in our country.MRA，as an imaging method for ICAD diagnosis，is widely used in clinic.Highresolution MRI can provide information of vascular structure and atherosclerotic plaques of ICAD.The interest of current high-resolution MRI research is focused on plaque characteristics evaluation and pathological mechanism determination. We reviewed current research status and future development trends of MRI in ICAD.

【Key words】Intracranial artery；Atherosclerosis；Magnetic resonance imaging；Vessel wall；Plaque

Int J Med Radiol，2016，39（2）：138-141

颅内动脉粥样硬化（intracranial atherosclerotic disease，ICAD）是脑缺血事件最常见的病因之一，现有研究表明颅内动脉粥样硬化的患病率具有种族差异［1］，亚裔和拉美裔及非洲裔较其他人种更容易发生脑卒中；而不同种族动脉粥样硬化斑块的好发部位有所不同，白种人多发生颅外动脉狭窄，而亚裔、拉美裔及非洲裔则多以颅内动脉狭窄为主。在中国人群中，33%～50%的脑卒中是由颅内动脉狭窄或闭塞引起，而由ICAD引起的短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）占TIA病人的50%以上［2］。因此，对于ICAD的诊治应得到足够重视。

目前已有多种成像方式用于评估ICAD，如DSA、CT血管成像（CT angiography，CTA），MR血管成像（MR angiography，MRA）和经颅多普勒超声等。这些检查手段对于急性缺血性卒中病人的早期、快速、准确的诊断发挥了重要作用，并为临床了解发病机制、评价疗效和判断预后提供了丰富的影像资料。但这些方法不能直接显示动脉壁和斑块的特征，由于不同种类的疾病均可以产生管腔狭窄或闭塞，故它们用于病因诊断还存在局限性。高分辨力MRI（HR-MRI）是目前唯一可以用于活体动脉管壁成像的无创技术，具有无辐射、无创等优点，可以提供动脉粥样硬化斑块的形态和成分的信息。

1　ICAD发病机制

由ICAD导致的缺血性卒中的机制主要是斑块破裂、载体动脉斑块堵塞穿支（parent artery plaque occluding a penetrating artery，POPA）、动脉到动脉栓塞和低灌注。在动脉粥样硬化的研究中发现，具有大的脂质核心、炎性反应、斑块内出血（intra-plaque hemorrhage，IPH）、纤维帽破裂的易损斑块更容易破裂，易损斑块即使不引起严重狭窄，也会导致不同程度的缺血性疾病的发生。当血管严重狭窄或管腔闭塞，同时没有形成侧支循环时，动脉远端供血区域的低灌注也会引起梗死［3］。POPA作为ICAD特有的发病机制，是载体动脉壁邻近穿支动脉的斑块体积逐渐变大，堵塞了穿支血管开口处，区别于穿支动脉本身粥样硬化及末端的纤维玻璃样变。对于不同发病机制的ICAD病人，临床采取不同的防治手段进行干预，如动脉到动脉栓塞的病人行抗血小板及稳定斑块的治疗，对于低灌注病人除了常规治疗外还应注重改善循环，进一步评价是否需要手术治疗，所以明确发病机制对于指导急性期治疗、有针对性地进行二级预防及预防复发有着重要意义。

作者单位：上海交通大学医学院附属仁济医院放射科，上海200127

通讯作者：刘晓晟，E-mail：miaxiaosheng@gmail.com

*审校者

2　MRA检查

MRA可以清晰地显示颅内血管影像，如时间飞跃（time of flight，TOF）MRA及增强MRA已经成为颅内血管成像的常规技术。与DSA相比，3D-TOF MRA对动脉狭窄的诊断有较高的敏感性和特异性，但在评价狭窄程度方面有夸大效应［4］。

标准场强（1.5 T、3.0 T）的3D-TOF MRA仅能清晰显示颅内大血管，对于直径很小的穿支血管显影欠佳。目前已有高场强7.0 T HR-MRI设备用于颅内血管成像，通过提高信噪比，显著提高影像空间分辨力，从而提高成像质量。并且由于高场强延长了组织T1，可以增强血流信号和周围组织的对比度［5］，一些研究结果表明，豆纹动脉［6］、后交通动脉的小分支［7］和基底动脉（basliar artery，BA）穿支［8］均可显影。钆对比剂用于增强扫描也可增加小分支远端的显影率，增加穿支血管显示数量［9］，但仍低于尸检中穿支血管数量的平均值［10］。

3　HR-MRI检查

利用HR-MRI可以对病变血管进行定性及定量分析，即测量血管狭窄程度、血管管壁厚度、显示粥样硬化斑块的位置和范围以及斑块负荷，并对斑块成分进行分析以判断斑块的稳定性。目前，HRMRI判断颅内血管狭窄主要集中于大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）及BA，已有研究以DSA为金标准，对HR-MRI评估MCA狭窄程度的准确性进行研究，结果表明HR-MRI评价中重度狭窄及闭塞与DSA有良好的一致性［11］；此外，HR-MRI还能发现MRA没有发现的斑块［12-14］，所以HR-MRI可作为重要的补充手段用于ICAD的早期发现及病情评估。

3.1HR-MRI技术HR-MRI主要采用高磁场强度、预饱和黑血技术、快速自旋回波序列、双反转恢复自旋回波技术、脂肪抑制技术等，通过抑制血流信号和周围脑脊液及脂肪信号，可清晰显示血管壁和管腔情况。目前应用于临床的有3D各向同性容积自旋回波序列（3D volumetric isotropic turbo spin echo acquisition）［15］、厚层块选择性相位敏感反转恢复序列（slab-selective phase-sensitive inversionrecovery，SPI）［16］等序列，SPI序列可特异性识别高铁血红蛋白，检测斑块内出血，有着极高的临床应用价值。由于颅内动脉不存在由于动脉搏动引起的运动伪影，故不需要进行心电门控。

3.2HR-MRI对脑梗死病因的评价由于HRMRI可以提供斑块的位置、形态、动脉狭窄程度等信息，因此能够更清楚地认识卒中的发病机制。如果在梗死区域的上游斑块出现了纤维帽破裂或者斑块内出血，那么这种脑梗死发生的机制有可能是动脉到动脉栓塞；如果体积较大的稳定斑块致血管阻塞，导致动脉远端血流量减少，那么病变则是由血流灌注不足引起。Gao等［17］对55例经MRA证实的MCA或BA中重度狭窄（狭窄程度≥50%）的病人行HR-MRI检查，病因学亚型的分布为大动脉粥样硬化型35例（64%），穿支动脉疾病（penetrating artery disease，PAD）型20例（36%），其中依据大动脉粥样硬化机制分型为POPA的共19例（35%），动脉到动脉栓塞/低灌注16例（29%）。该研究在梗死相对应的载体动脉上发现了粥样硬化斑块，也表明HR-MRI区分PAD及POPA是有效的。Xu等［18］研究报道了“deep tiny flow voids（DTFV）”，即沿闭塞MCA分布的细小血管影，在该研究中，71%（20/28）的无症状MCA闭塞的病人发现了DTFV，明显多于有症状的病人（5/32，16%）（P＜0.001）。大面积梗死的9例病人中，均未发现DTFV；在健康对照组中，也无一例发现DTFV。表明DTFV可能是脑深部侧支循环形成，而不是MCA的正常分支。目前关于MCA侧支循环的研究较少，是值得关注的研究方向。

3.3HR-MRI在判断斑块特征中的作用

3.3.1HR-MRI对斑块成分的判断易损斑块与脑卒中或脑缺血事件密切相关。Chen等［19］对72例经MRA证实的MCA狭窄的病人进行尸检，研究表明在梗死相关的斑块中，较大的坏死脂核、斑块内出血、新生血管及血栓的检出率明显高于其他斑块，提示辨识斑块成分对明确卒中病因的重要性。然而由于颅内动脉的特殊部位及解剖结构，目前尚缺乏病理标本与MR影像的对照。因为颅内动脉粥样硬化斑块与颈动脉斑块的发病机制相似，故现阶段均采用颈动脉斑块的研究结论来评估ICAD斑块。

纤维帽可以在颈动脉HR-MRI检查中清晰地显示出来。一些研究在T2WI上观察到了MCA表面的高信号［20-21］，推测为纤维帽，研究还发现，T2WI高信号带在有症状群体和无症状群体间的分布没有明显差异。

颈动脉IPH被认为是缺血性卒中的危险因素。HR-MRIT1WI高信号与卒中发生密切相关，提示IPH。一项研究报道了IPH的重复性研究［22］，观察者自身判断IPH具有较好的一致性（κ=0.79；0.57～0.96），不同观察者间对斑块内出血的判断略有差异（κ=0.68；0.47～0.92），这可能是由于以下几点：MCA斑块内出血发生率比颈动脉低［23］；复杂的出血信号往往与脂质核心的信号重叠而难以辨别；MCA管壁面积及斑块面积都明显低于颈动脉，使得微小出血灶更难以识别。目前，用于检测颈动脉IPH的T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列（magnetization-prepared rapid gradient echo，MP-RAGE）已被证实具有良好的特异性与敏感性［16］，如果将其应用于颅内病变将有助于对ICAD IPH的进一步认识。

动脉斑块增强检查可以显示斑块内新生血管及炎症情况，对疾病的鉴别诊断也有一定帮助［24］。早期有研究显示，导致急性脑梗死的责任血管会出现斑块明显强化，症状组斑块平均强化程度也明显高于无症状组［25］，提示增强检查有助于评估斑块的稳定性，近期van der Kolk等［26］的研究也对该观点提供了支持。另有一项研究指出，在有症状的BA狭窄病人中，斑块近端及最大狭窄处的强化程度高于斑块远端［27］。然而Klein等［14］的发现与上述结果不符，该研究中入组病人的BA斑块均有明显强化。所以斑块强化是否可以作为脑梗死的预测指标仍具有争议。

3.3.2HR-MRI对血管重构模式的判断血管重构与动脉粥样硬化的发病关系密切，血管重构有两种模式，即正性重构（positive remodeling，PR）和负性重构（negative remodeling，NR）。PR表现为血管壁增厚同时向外扩大，故动脉管腔无明显狭窄。而NR表现为管腔的狭窄。有症状的MCA狭窄病人以PR为主，重构指数较无症状病人更高，在无症状病人中，斑块以NR为主；Feng等［28］也报道了在一组脑桥梗死病人中，BA粥样硬化斑块以PR为主，这与MCA及冠状动脉的研究类似。其原因可能是PR斑块较NR斑块有更大的斑块负荷，出血及破裂概率较高，而NR由于纤维化改变、脂核体积较小等因素而相对稳定。由于普通MRA不能显示血管壁的情况，难以发现管壁PR［29］，所以应用HR-MRI可以更早发现病变，对临床进行早期干预有重要意义。

3.3.3HR-MRI对斑块分布的判断目前国内外对颅内动脉狭窄的斑块分布研究较少，一项研究表明前循环的动脉硬化斑块主要位于大脑前动脉的远端和分叉处，以及大脑中动脉的M1、M2段［28］。Xu等［29］的研究表明，MCA斑块多位于前壁及下壁，较少位于上壁及后壁；与无症状MCA狭窄相比，症状性MCA狭窄病人中，斑块更多分布于穿支动脉开口邻近处的上壁，即邻近穿支动脉开口的斑块可能导致此动脉供血区的梗死，这与Zhao等［21］的研究结果相仿；Sui等［30］对46个MCA动脉粥样硬化斑块进行了分析，结果26个斑块位于前壁，明显多于其他部位，并且发现在症状性MCA狭窄病人中，约80%的斑块位于前壁、后壁和下壁。造成差异的原因可能是不同研究的病人入组条件不同。前两者纳入条件为MCA狭窄率大于50%的无症状性和症状性ICAD病人，而后者的研究人群是初发急性脑梗死的病人。对于这一争议，还需要更多大样本前瞻性研究来进行论证。另有研究发现BA斑块主要分布于前壁［31］。Kim等［32］还发现大脑中动脉M1段的不同形状与斑块位置的相关性，直线型和U型血管的斑块大多位于上壁，而倒U型和S型血管的斑块多位于下壁，这也提示血管形状可能是影响动脉粥样硬化斑块发生位置的一个重要因素。

4　结论

HR-MRI有助于对颅内动脉壁的结构、斑块的成分、发病机制的认识，为评价斑块的稳定性与缺血性卒中的关系提供了依据，使其在脑卒中的诊断中展现广阔的应用前景。但HR-MRI仍有一定局限性，扫描时间较长及病人依从性差等仍未得到解决，可能需要新型线圈、更高场强的设备来弥补这些不足。随着新型技术的应用，现有难题的攻克，能够使人们对ICAD的病理生理过程进行全面科学的阐释，也将会在疾病的治疗和预防等方面发挥更重要的作用。

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（收稿2015-08-04）

Magnetic resonance imaging of intracranial atherosclerosis：recent progress in research

SUN Yi，LIU Xiaosheng.Department of Radiology，Renji Hospital，School of Medicine，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200127，China