脑动静脉畸形影像诊断新技术进展

肖艳 综述　　吕发金 审校



·综述·

脑动静脉畸形影像诊断新技术进展

肖艳 综述吕发金 审校

脑动静脉畸形(AVM)是常见的血管性疾病，出血风险高，具有较高的致残率和病死率，目前该病的诊断主要依靠影像学检查。近年来发展的一些影像学新技术有助于提高脑动静脉畸形的诊断符合率，包括4D-DSA、4D-CTA、4D-MRA、动脉自旋标记(ASL)和磁敏感加权成像(SWI)。四维影像技术不仅可以清晰显示脑AVM的供血动脉、瘤巢、引流静脉，还能显示血管从动脉早期到平衡期的完整的动态充盈过程；ASL通过选择性标记血管，能够准确识别供血动脉；SWI对引流静脉高度敏感。各种新技术在脑AVM的诊断中具有独特的价值。本文对各种新技术的研究进展进行综述。

脑动静脉畸形； 体层摄影术，X线计算机； 磁共振成像； 血管造影术； 动脉自旋标记

脑动静脉畸形(arteriovenous malformation,AVM)是先天性脑血管发育障碍引起的脑局部血管数量和结构异常。脑AVM常表现为非特异性的脑出血，每年出血发生率为2.3%～3.7%[1]，致残率和病死率较高。近年来，随着神经影像学及神经介入学的发展，脑AVM的影像学检查逐渐倾向于解剖、血管结构特征及功能的综合诊断。为提高脑AVM的诊断水平，多种相应的影像学新技术应运而生，包括四维数字减影血管造影(4D-digital subtraction angiography,4D-DSA)、四维CT血管成像(4D-CT angiography,4D-CTA)、四维MR血管成像(4D-MR angiography,4D-MRA)、动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)、磁敏感加权成像(susceptibility weightd imaging,SWI)等。本文将对这些新技术在脑AVM诊断中的应用研究进展进行综述。

1.四维数字减影血管造影

常规DSA最早由Moniz于1932年首次提出，通过经皮股动脉插管对脑血管进行造影，是目前公认的脑血管疾病诊断的“金标准”。经对比剂充盈的脑AVM表现为供血动脉影、瘤巢及引流静脉影，最典型特征为引流静脉提前显影[2]。常规DSA因血液的快速充盈和血管重叠的影响，对复杂及微小病变的诊断仍有困难。3D-DSA是经常规DSA重建后的图像，可任意平面、任意角度观察脑AVM，能部分避免血管重叠的影响。4D-DSA通过4D模型软件将常规图像与3D图像进行融合，除具有3D-DSA的上述优点外，还具有可任意时间观察病灶的优点，时间和空间分辨力优于目前的CTA和MRA[3]。Sandoval-Garcia等[4]分别采用2D-DSA、3D-DSA、4D-DSA对犬模型中的正常血管进行分析，结果表明4D-DSA对正常血管的显示更优，同时预言4D-DSA的主要优势将体现在显示异常小血管方面，尤其在有血管重叠的区域。Yuki等[5]对4例AVM患者进行4D-DSA检查，结果表明4D-DSA可以在延迟时间为12 s的情况下同时获得动脉和静脉的解剖信息，并且能够更加清晰地描述引流静脉的狭窄程度，有助于AVM患者治疗方案的制定。4D-DSA不仅可以清晰地显示各级脑血管的结构，还能反映脑血管血流动力学特点。Sandoval-Garcia等[6]采用前瞻性研究对6例脑AVM患者行4D-DSA检查，结果表明4D-DSA能够准确地可视化显示复杂脑AVM的血管结构特征，如瘤巢内动脉瘤、供血动脉瘤、高流量动静脉瘘、静脉阻塞等，可有效避免血管重叠，有利于仔细观察瘤巢内结构。

然而，4D-DSA存在常规DSA的不足，如电离辐射、价格昂贵、操作技术要求较高、围手术期风险大、周围结构显示差等，致使4D-DSA在脑AVM诊断中的应用受限。相关研究认为，4D-DSA有望减少辐射剂量[3,6]，在可替代常规DSA作为诊断的金标准之前，4D-DSA将主要应用于复杂脑AVM的诊断。

2.四维CT血管成像

宽探测器CT的发展为4D-CTA的应用奠定了基础。自Klingebiel等[7]报道4D-CTA在脑血管疾病中的应用以来，4D-CTA已逐渐成为脑AVM诊断研究的热点。4D-CTA是在3D-CTA的基础上增加一个时间维度，衍生出具有时间分辨的3D-CTA。国内外相关研究表明，4D-CTA对主要供血动脉、引流静脉、瘤巢大小的判断能力与DSA基本一致，甚至更优[8-11]。李爱静等[9]报道，4D-CTA和DSA对主要供血动脉的诊断符合率为95%，而在判断脑AVM的引流静脉及瘤巢大小方面，两者诊断符合率达100%。Wang等[10]评估了4D-CTA对脑AVM的诊断价值，发现4D-CTA能够检出所有经DSA证实的引流静脉，对位于大脑前后循环的病灶、引流静脉的显示较DSA清晰，但该研究样本量较少。Willems等[8]通过对照研究，对17例脑AVM中的5例微小脑AVM(直径<1 cm)，DSA仅能检出1例，而4D-CTA能够全部检出。4D-CTA可以通过宽探测器CT一次扫描同时获得全脑灌注成像，提供微循环灌注信息，促进对盗血机制的认识[8,12]。Kim等[13]对18例脑AVM患者行全脑CT灌注扫描，发现症状不同的患者灌注模式不同，不同灌注模式与动脉盗血间有一定联系。4D-CTA和全脑灌注成像分别提供了脑AVM的形态和功能图像，两者结合能够提高诊断符合率[7]。另外，重组的4D-CTA图像能够在不同时相、多角度、多方位观察病变，对脑AVM的术前诊断可达到与DSA类似的效果[14]，为临床术前评估提供准确、直观、全面的影像学信息。

4D-CTA能够提供血流信息，有效区分缓慢和高流速血流[8]，在对脑AVM作出诊断的同时，对其合并的动静脉瘘(arteriovenous fistula,AVF)也可作出相应诊断，但对血流缓慢的AVF的诊断仍不及DSA[13]。D'orazio等[15]的研究认为，4D-CTA能够提供与AVF治疗相关的全部重要信息，这与Brouwer等[16]的观点一致。

然而，4D-CTA仍存在一定的局限性。首先，非选择性的造影可能会导致血管重叠，影响血管与病变关系的判断[8]；其次，4D-CTA的时间分辨力尚不及DSA，且峰值时间跨度大，对部分小血管可能出现误判，对小型血管畸形显示的准确性仍欠佳[11]。由于目前技术的不完善和相关研究存在的不足，4D-CTA仅能作为常规无创诊断技术的补充[10,17]。

尽管存在一些局限，但4D-CTA具有无创、方便、快捷、价格低廉等优点，用于脑AVM的诊断可降低DSA带来的风险，尤其适用于危重症、儿童及老年人。另外，4D-CTA不仅能清晰显示病变，还能提供病变邻近的非血管性结构信息，对脑AVM合并出血、脑积水等的显示亦十分敏感。4D-CTA结合全脑灌注成像可间接反映病变局部的功能改变，在脑AVM的诊断中具有重要价值。

3.四维MR血管成像

4D-MRA是一种没有电离辐射的成像技术，它主要采用对比增强(contrast-enhanced，CE)和非对比增强(non-contrast-enhanced，NCE)两种技术成像，并四维展示脑AVM的瘤巢，同时可观察供血动脉、引流静脉。与CE技术相比，NCE 4D-MRA通过动脉自旋标记血液成像，无需使用对比剂，成像不受对比剂首过时间短暂的限制，避免了时间分辨力和空间分辨力相互制约的不足，更易于重复进行，在脑AVM诊断中的应用前景更广阔。Xu等[18]的研究表明，NCE 4D-MRA对脑AVM的检出率为100%，但漏诊了1条微小供血动脉和2个瘤巢，考虑为瘤巢内有栓塞或出血、瘤巢内的血流缓慢所致。李永丽等[19]对15例脑AVM进行NCE 4D-MRA和DSA检查，结果表明NCE 4D-MRA能够准确诊断14例患者的供血动脉，与DSA的诊断一致性较好。Yu等[20]比较了NCE 4D-MRA和3D TOF-MRA对19例脑AVM的诊断价值，以DSA为标准，结果显示两者对供血动脉的检出率分别为75.8%、89.7%，而对引流静脉的检出率分别仅为20%、28%，两者结合可增加引流静脉的检出率(32%)，但对供血动脉的检出率并无提高(89.7%)。上述研究表明，尽管NCE 4D-MRA对供血动脉、引流静脉的显示不及3D TOF-MRA，但时间分辨力高，可观察血流速度、分流程度、动静脉瘘等更多信息。Illies等[21]运用CE 4D-MRA结合3D TOF-MRA探讨对瘤巢内血流模式观察的价值，发现瘤巢内有三种血流模式，即单向均质(瘤巢仅有1条供血动脉和1条引流静脉)、单向不均质(1条供血动脉和2条引流静脉或2条供血动脉和1条引流静脉)和多向不均质(多条供血动脉和引流静脉)，表明CE 4D-MRA可区分不同的血流模式，但该研究未发现不同血流模式与出血间的联系，有待进一步深入研究。

脑AVM术后需多次行DSA检查观察残余瘤巢内的血流状态，以明确其是否完全栓塞。4D-MRA价格相对较低，且无创、无辐射，可为随访提供另一种替代检查方式，特别是对于年轻患者。NCE 4D-MRA成像主要依赖于未反转血液质子的流入，使得血液流速较慢的区域所需的触发时间较长，且成像效果易受影响，故多采用CE 4D-MRA进行残余瘤巢的随访。Hadizadeh等[22]的对照研究发现，CE 4D-MRA对残余瘤巢的显示与DSA完全一致。Soize等[23]分别采用CE 4D-MRA和DSA对37例脑AVM术后患者进行检查，发现CE 4D-MRA对残余瘤巢的诊断具有极高的特异度和阳性预测值(均为100%)，但其灵敏度仅为73.7%。由于目前4D-MRA的时间及空间分辨力尚不及DSA，阴性患者仍需DSA证实其是否完全栓塞。Taschner等[24]建议，当术后CE 4D-MRA随访1年未观察到瘤巢时，可采用DSA证实其治愈情况。

4D-MRA与DSA相比虽然有一定的优势，如无创、无辐射、能够描述瘤巢内的血流模式等，但时间分辨力仍不及DSA，且对引流静脉的检出率不高[18,20]，而部分出血来自高血流压力的引流静脉，致其诊断价值受限。较4D-CTA而言，4D-MRA对判断血肿分期更有帮助，但成像时间较长，对运动伪影高度敏感且易致图像模糊、禁忌症多，一定程度上限制了其在临床中的应用。CE 4D-MRA对残余瘤巢的诊断价值较高，是脑AVM治疗后随访的首选检查方法。

4.动脉自旋标记

ASL是一种新的磁共振灌注成像技术，通过标记血分流产生的强烈信号评价动静脉畸形。ASL对脑AVM供血动脉识别的准确度达94%[25]，通过计算各标记血管的供血分数，从而判定主要的供血动脉(供血分数>15.17%)，为脑AVM术前手术方案的制定提供重要信息[26]。Le等[27]的研究发现ASL对脑AVM诊断的敏感度和特异度分别为78%、85%，通过标记静脉信号强度，可提高微小脑AVM和AVF的诊断符合率，同时发现静脉信号强度对DSA上的阳性结果有一定的预测作用，ASL上静脉信号异常对DSA准确诊断AVM或AVF的预测概率约为17.3%。ASL通过标记血管，能够提高4D-MRA的诊断准确度。Kukuk等[25]通过比较ASL结合4D-MRA与DSA对16例脑AVM诊断效能的差异，发现ASL可将4D-MRA的诊断符合率由93%提高至96%。另外，ASL通过观察分流血，亦可用于评价动静脉瘘治疗前后的血流动力学变化，反映栓塞的治疗效果[28,29]。

尽管ASL具有无创、无辐射、可重复性、能够评估供血动脉等优点，但不能准确显示瘤巢的大小，不利于Spetzler-Martin分级[30]，并不作为脑AVM诊断的常规检查。目前ASL假定的标记效率和延迟时间来自于正常人群研究，且尚未系统性评估心动周期对标记结果的影响[25]，尚需进一步深入研究。

5.磁敏感加权成像

SWI以T2*加权梯度回波序列为基础，根据组织间磁敏感度差异和BOLD效应成像，具有三维、高分辨力、高信噪比等优点。SWI通过识别图像上的静脉信号提示脑AVM，绝大部分引流静脉表现为高信号，仅少数表现为混合信号[31,32]。Miyasaka等[31]比较了SWI和TOF诊断14例脑AVM引流静脉的差异，其检出率分别为70.4%(19/27)、77.8%(21/27)，但对于TOF漏诊的6条引流静脉，SWI能够观察到其中4条，显示出SWI对引流静脉诊断的高效性。刘鹏等[33]对AVM在SWI中表现多样性的分析结果表明，SWI对部分累及脉络丛且合并出血病变的显示优于常规MRI。George等[34]回顾性分析SWI对14例脑AVM的诊断价值，发现SWI能够在出血的剩余瘤巢中区分出血和钙化。然而SWI对供血动脉的显示较差，有时难以显示病灶的实际大小，对脑AVM的综合诊断价值有限，不作为脑AVM的推荐检查。SWI可用于无创性评价引流静脉结构，有时也可用于辅助术后残余瘤巢的随访[35]。

6.不同影像学新技术的选择

3D-DSA仍是目前诊断脑AVM的金标准，4D-DSA目前拥有着其他检查均无法比拟的高时间和空间分辨力，但因其为有创性检查，现主要应用于复杂脑AVM的诊断。而MSCT的应用，使4D-CTA与灌注成像相结合，同时获得解剖和功能图像，提高了脑AVM的诊断符合率，尤其适用于危重症、儿童及老年脑AVM患者；4D-CTA在微小脑AVM的诊断中显示出比常规DSA更高的价值，而4D-DSA和4D-MRA间的诊断价值差异，目前尚无相关的研究报道。NCE 4D-MRA可作为诊断性血管成像的补充，同时CE 4D-MRA有望取代DSA作为术后残余瘤巢随访的首选检查方法。ASL技术的应用，使得对供血动脉的评估更准确，有利于临床制定手术方案，在术前评估中具有很大的应用潜力。SWI主要适用于需准确评价引流静脉结构的患者。

总之，上述新技术在脑动静脉畸形的诊断中体现出特殊的价值，具有广阔的应用前景。然而目前各种技术还不够完善，相关的应用还不成熟，成像设备和参数不统一，研究样本量小，与目前常用的诊断方法缺乏对比研究，这都需要深入研究来改进和推动。随着对脑AVM认识的不断加深和影像技术的不断发展，各种新技术在脑AVM诊断中的应用将会越来越广泛。

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400016重庆，重庆医科大学附属第一医院放射科

肖艳(1989-)，女，重庆璧山人，硕士研究生，主要从事脑血管疾病诊断工作。

吕发金，E-mail：fajinlv@163.com

国家临床重点专科建设项目(国卫办医[2013]544号)

R743.4; R814.42; R445.2

A

1000-0313(2016)05-0456-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.05.017

2015-07-07

2015-10-12)