MRI动态增强扫描在评估颈动脉斑块稳定性中的应用

李 军，刘伟伟，程海超

（1.山东省千佛山医院放射科，山东 济南 250014；2.山东中医药大学附属医院放射科，山东 济南 250011）

动脉粥样硬化是许多临床心脑血管疾病发生发展的基础病变。研究［1］表明，炎症反应是易损斑块形成的重要原因，而炎性反应往往通过新生血管对斑块起作用，新生血管是炎性细胞浸润的重要途径［2］。目前，高分辨力MRI是区分稳定和不稳定斑块的重要工具，可很好地区分斑块内各个结构，评估纤维帽的厚薄及破裂程度，但无法评估斑块内新生血管。MRI增强扫描可定性评估新生血管，但无法分析新生血管具体含量。MRI动态增强扫描（dynamic contrastenhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）是广泛应用于肿瘤血管的一项检查技术，可定量评估新生血管，容积传输常数（Ktrans）可反映斑块内的微血管含量。本研究的目的是定量分析破裂斑块、厚壁斑块及薄壁斑块新生血管含量是否存在差异，以寻求定量评估斑块新生血管的方法，从而早期识别易损斑块。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2014年1月至2015年12月山东省千佛山医院收治的经超声怀疑有动脉粥样硬化斑块的48例患者，均行MRI平扫及动态增强扫描。DCE-MRI扫描时7例由于吞咽伪影过重或无法坚持被排除。余41例中男20例，女21例；年龄46～86岁，平均（65.46±11.82）岁。

1.2 仪器与方法 41例均无MRI检查禁忌证，如植入磁性器材等，检查前均签署知情同意书。采用Siemens Magnetom Skyra 3.0 T MRI扫描仪。MRI平扫及动态增强扫描定位线位于颈动脉分叉处，扫描序列及参数见表1，整个扫描过程约40 min，告知患者尽量减少吞咽动作。

T1动态增强扫描需先行T1原始图（T1maps图）扫描；T1连续强化序列扫描时，在第2时相数据采集结束后，使用高压注射器，经肘静脉注入对比剂（GD-DTPA）15 mL，流率2.5 mL/s，之后注射20 mL生理盐水，流率5 mL/s，再连续采集33个时相图像，共35个时相图像，得到约700幅动态对比MRI图像。

表1 MRI平扫及动态增强扫描参数

1.3 纤维帽分类 应用Image-Pro Plus图像分析软件在3D-TOF原始图像上对斑块纤维灶厚度进行测量，将斑块分为：厚壁斑块，纤维灶完整且任意位置厚度均≥0.25 mm（图1a）；薄壁斑块，纤维帽完整，如有任意部位＜0.25 mm归入薄壁斑块（图1b）；破裂斑块，纤维帽不完整、部分存在，无论厚度多少均归入破裂斑块组（图1c）。

图1 斑块分类 图1a 在斑块与血管管腔（*）之间可见完整的厚的低信号带（长箭），厚度均一，且＞0.25 mm 图1b 在斑块和血管管腔（*）之间，低信号带变薄，纤维帽任何部分均＜0.25 mm，长箭头示斑块位置，粗箭头为薄纤维帽 图1c 斑块与血管管腔（*）之间低信号带基本消失，管腔附近斑块内可见高信号（粗箭）

1.4 图像后处理 将扫描所得图像传至Siemens工作站Sygno VE40A，利用TISSUE 4D（基于Tofts等的药代动力学二室模型设计）工作软件进行后处理。后处理过程中所有序列图像均进行配准，选取同侧颈内动脉获得动脉输入函数。通过选取ROI测量斑块血管参数Ktrans，每个选定的斑块取3个层面分别进行后处理，根据平扫图像显示的斑块位置，绘取整个斑块轮廓，测得Ktrans值。

1.5 统计学处理 采用SPSS 13.0软件进行数据分析，以±s表示，3组资料间比较采用方差分析，不同斑块两两比较，检验水准为0.05。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

48例共发现厚壁斑块15个，薄壁斑块9个，破裂斑块11个。各斑块Ktrans平均值分别为厚壁斑块（0.035±0.019）min-1（图 2），薄壁斑块（0.090± 0.270）min-1（图3），破裂斑块（0.102±0.039）min-1（图4）。厚壁斑块与薄壁、破裂斑块Ktrans值比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05），薄壁斑块与破裂斑块Ktrans值之间，差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

易损斑块的特点是包括一个较大的脂质核心、一个薄的或破裂的纤维帽，斑块表面可有钙化结节和斑块内出血。国外研究［3］表明，纤维帽的特征与近期缺血性中风有关，70%的患者有破裂斑块，50%有薄纤维帽，仅9%的近期缺血性中风患者有完整的厚的纤维帽。有破裂纤维帽的人群发生缺血性中风的概率比有厚纤维帽的人群大23倍。一项无症状颈动脉中度狭窄（50%～79%）的154例纵向研究［4］表明，缺血性事件的风险与大斑块、薄的或破坏的纤维帽和内出血密切相关，因此易损斑块的早期发现对临床早期干预有指导意义。

在Tofts等的药代动力学二室模型中［5］，注射的对比剂数秒内通过动脉进入组织的微血管，后进入血管外细胞外空间（EES），Ktrans与血流量、毛细血管的表面积及渗透性有关，它是ROI灌注和渗透的结合。Ktrans在不同成分之间的不同数值，反映出各种成分血液供应的不同及渗透性的不同。DCE-MRI可评估斑块区域的灌注特征，而灌注的特点依赖于巨噬细胞的含量和组织炎症标记物［6-7］。如果局部斑块的灌注特点主要是由局部炎症细胞驱动，那么局部斑块的Ktrans值测量就可量化炎症，炎性浸润更高的斑块，发生破裂的风险也更大。本研究也发现，易损斑块（纤维帽破裂及薄纤维帽斑块）Ktrans值更大，说明新生血管更多，炎性活动更剧烈。

本研究中，薄壁斑块与破裂斑块在Ktrans值上差异无统计学意义，说明其新生血管含量并无明显不同，炎性浸润并无明显不同。薄壁斑块和破裂斑块的纤维帽是由于基质降解和合成的不平衡导致的，基质蛋白酶活性的提高导致细胞外基质的降解，并构成纤维帽，巨噬细胞的炎性浸润进一步加剧了基质蛋白酶的活性，基质蛋白酶活性的提高又削弱了纤维帽的稳定性。这种正反馈机制促进了薄纤维帽和易损纤维帽更剧烈的炎症反应，因此，薄壁斑块和破裂斑块仅为斑块发展过程中相近的2个阶段，并无本质差别。

动脉粥样硬化斑块的进展与临床缺血性症状的发生有密切关系，因此准确评估斑块的稳定性、较早诊断易损斑块对临床治疗是必要的。非侵入的方法测量斑块内新生血管的含量可作为判断斑块破裂危险性及是否需积极干预的一项参考指标，如是否行动脉内膜切除术、药物治疗或持续观察斑块的进展。

颈部斑块的MRI平扫，要取得稳定清晰的图像需患者的密切配合。由于多种原因，DCE-MRI图像质量并不满意，有时甚至无法显示明确的管腔边界，由于患者的吞咽动作，且扫描时间较长，患者会发生不自主运动，在DCE-MRI图像和其他序列的图像上有时就会出现较大的错位。对于微小的移位，可使用后处理软件校准图像，但是较大的错位，无法得到准确数据。在后处理中，有相当数量的变量会影响最终的参数，包括心输出量、组织T1基线值、组织动脉输入函数，且不同后处理手段对结果也有影响。

总之，DCE-MRI可定量测量不同斑块的Ktrans值，从而评估斑块的稳定性。未来的研究将集中于更强大的采集技术和后处理技术，以更准确地测定新生血管的含量。

图2 男，56岁，厚壁斑块 图2a～2c 分别为T1WI、T1maps图、后处理参数图。斑块区域Ktrans平均值为0.033 min-1

图3 男，78岁，薄壁斑块 图3a～3c 分别为T1WI、T1maps图、后处理参数图。Ktrans平均值为0.084-1

图4 女，74岁，破裂斑块 图4a～4c 分别为T1WI、T1maps图、后处理参数图。Ktrans平均值为0.063 min-1

［1］Truijman MT，Kwee RM，van Hoof RH，et al.Combined18F-FDG PET-CT and DCE-MRI to assess inflammation and microvascularization in atherosclerotic plaques［J］.Stroke，2013，44：3568-3570.

［2］van Hoof RH，Heeneman S，Wildberger JE，et al.Dynamic contrast-enhanced MRI to study atherosclerotic plaque microvasculature［J］.Curr Atheroscler Rep，2016，18：33.

［3］Yuan C，Zhang SX，Polissar NL，et al.Identifcation of fbrous cap rupture with magnetic resonance imaging is highly associated with recent transient ischemic attack or stroke［J］.Circulation，2002，105：181-185.

［4］Takaya N，Yuan C，Chu B，et al.Association between carotid plaque characteristics and subsequent ischemic cerebrovascular events：a prospective assessment with MRI-initial results［J］.Stroke，2006，37：818-823.

［5］Tofts PS，Brix G，Buckley DL，et al.Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T（1）-weighted MRI of a diffusable tracer：standardized quantities and symbols［J］.J Magn Reson Imaging，1999，10：223-232.

［6］Tahara N，Tahara A，Honda A，et al.Molecular imaging of vascular inflammation［J］.Curr Pharm Des，2014，20：2439-2447.

［7］Wildgruber M，Swirski FK，Zernecke A.Molecular imaging of inflammation in atherosclerosis［J］.Theranostics，2013，3：865-884.