高分辨磁共振管壁成像在颅内动脉夹层中的应用价值

陆艳，李勇刚

动脉夹层是指动脉内膜撕脱导致壁内血肿的形成，当累及内膜与中膜时，导致血管管腔狭窄或闭塞，若累及外膜下时，动脉壁膨出，可形成夹层动脉瘤[1]。自发性颅内血管夹层动脉瘤少见，然而东亚人群有着较高的发生率[2]，椎基底动脉夹层动脉瘤是最常见的类型[3]。颅内血管夹层动脉瘤是导致青中年卒中较常见的原因[4]，因此，早期诊断显得尤为重要。目前常用的血管成像有数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)等，DSA一直是诊断颅内动脉夹层(intracranial arterial dissection，IAD)的金标准。它的最大优势在于显影快，能全程动态观察血管管腔的显影状况，但不能进行横断面成像，无法显示管壁、血肿、内膜等结构，这在一定程度上造成了假阴性[5]。高分辨磁共振管壁成像(high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)是利用磁共振原理抑制血管内流动血液信号获取血管壁等静态组织图像的一种成像方法，能够对动脉血管壁病变的形态和成分进行评估，它将提供额外的诊断价值[6]。3.0 T的HR-MRI结合DSA提供清晰的血管壁特征和准确评估颅内动脉夹层的血管腔，两者结合起来对于理解IAD的潜在病理状态和指导临床治疗是非常有用的[7]。本文将对高分辨磁共振管壁成像在颅内动脉夹层中的应用作简要综述。

1 高分辨率磁共振血管壁成像技术

由于颅内血管管径细小、走行深而扭曲、管壁较薄，因此颅内血管管壁成像较颅外血管挑战更大[8]，对技术条件的要求更严格。

磁场强度的选择基于足够的空间分辨率、良好的信噪比及合适的检查时间等要求，且显示颅内动脉分辨率应至少达到1 mm，1.5 T或3.0 T的设备可以满足[9-10]，3.0 T也是目前研究中最普遍的。近10年来7.0 T也逐渐被应用，但仍未普及[9]，在7.0 T磁共振上利用磁化预备的反转恢复快速自旋回波序列可以描述颅内血管管壁及其病理学特征[11]。

高分辨磁共振颅内管壁成像主要通过抑制血流信号以及Willis环血管周围脑脊液信号实现[8]。文献中大多数研究使用二维(two-dimensional，2D)黑血成像技术，但近年来三维(three-dimensional，3D)黑血技术运用越来越广泛。三维成像采集效率和信噪比较高，还可以实现各向同性分辨率采集等。

三维黑血技术包括黑血双反转恢复(double inversion recovery，DIR)、运动致敏驱动平衡(motion-sensitized driven equilibrium，MSDE)或改进的运动致敏驱动平衡(improved motion-sensitized driven equilibrium，iMSDE)以及变延迟进动定制激发(delay alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)等[10，12]。双反转恢复黑血成像(double inversion recovery black blood imaging，DIR-BBI)应用改善的自旋回波序列反转脉冲抑制流动的血流以呈现黑血，并提供了对腔内病变检测的高度敏感性，它还提供了优异的血管壁空间和组织对比分辨率，可以更好地检测壁增厚和出血。MSDE或iMSDE在采集成像之前使用预备的90°和180°翻转角射频脉冲，比双反转恢复具有更短的准备时间和更大的覆盖范围，然而，这可能导致在准备期间的信号损失和血液或脑脊液信号的不完全抑制，并且易受磁场不均匀性干扰[10，12]。DANTE最近被引入颅内血管壁成像以改善黑血技术，其诱导静态组织信号的衰减小于MSDE。DANTE使用一系列低翻转角非选择性脉冲与梯度脉冲交错，重复时间短，使得静态组织信号被保留，流动的组织信号被削减，但这种抑制对0.1 cm/s以上的流速不敏感[10]。3D可变再聚焦翻转角度序列(variable refocusing flip angle sequences，VRFA)是目前被广泛应用和研究的3D技术，相对于传统3D和2D成像技术，它能够提供较高的图像质量、较大的扫描范围、较短的扫描时间和良好的血流抑制。不同公司对该技术的命名不同，其中西门子将其命名为SPACE(sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolution)，飞利浦则称其为VISTA (volume isotropic turbo spin echo acquisition)，GE公司将其命名为CUBE (3D fast spin echo with an extended echo train acquisition，3D-fSE-XETA)[8]。Sakurai等[13]研究表明在亚急性期椎基底动脉夹层中，由于序列内源性流动间隙强化，VISTA可以显示管壁和管腔异常而无流动伪影或伪影非常小，在发现内膜瓣和壁内血肿上有和黑血序列一样的诊断价值。Li等[14]研究的3D CUBE T1WI序列，由于其应用短重复时间(time of repetition，TR)(567 ms)与短回波时间(time of echo，TE)(16 ms)提供颈内动脉管壁、管腔和周围脑脊液间足够的对比度，从而清晰地显示了颅内动脉管壁图像，有助于重复性观察动脉管壁异常。

2 颅内动脉夹层的高分辨率管壁成像

2.1 影像学特征

双腔征和内膜瓣是诊断IAD的直接征象。动脉夹层的真腔和假腔，由于血流速度和血流形式不同，在MRI上表现为不同信号影[15]。T1WI和T2WI均可见真腔较窄，呈类圆形低信号，假腔较宽，呈新月状高信号；有血肿形成时，由于磁共振管壁成像使用了黑血技术，有助于准确区分真腔的黑色血流和假腔内的血肿。

影像学上发现内膜瓣基本可以诊断夹层[16]。随着3D HR-MRI的发展，内膜瓣的检出率逐渐提高。一些HR-MRI诊断颅内动脉夹层的研究应用3D T1-iMSDE (three-dimensional T1-improved motion-sensitized driven equilibrium)技术，有效地抑制血流信号，将内膜瓣与流动伪影区分，但它可导致信号丢失。Jin等[17]在对比研究3D-iMSDE-T1与3D PD (three-dimensional proton density)序列时，在17例夹层病例中，3D PD发现的内膜瓣占88.2%，而增强前后3D-iMSDE-T1发现内膜瓣分别占29.4%和35.3%，壁内血肿与血管扩张二者差异并无统计学意义，因此，3D PD比3D-iMSDE-T1在内膜瓣的观察上具有明显优势。Uemura等[16]在观察内膜瓣实验中，应用优化的高清磁共振快速自旋回波序列(high-resolution fast spin echo，HR-FSE)，由于其较长的TR (6000 s)，减小T1效应而增加T2对比，从而增强了小病变的分辨率。在3例夹层中均能发现内膜瓣，而传统的影像学手段如CTA、MRA及DSA仅有两例发现双腔征，那些怀疑夹层而不能用传统影像学手段诊断的病例可以应用HR-FSE检测内膜瓣以诊断夹层。内膜瓣在MRI黑血序列上呈高信号的瓣状结构，位于血管腔中，但内膜瓣成像受其厚度、周围血液变化等影响较大，如假腔有动态血流出入且内膜较薄时，则较难显影；而且目前没有能准确检测内膜瓣的非对比剂增强的HR-MRI标准序列，主要是高空间分辨率与图像质量以及扫描时间较长的冲突，因此优化HR-MRI序列是一个不小的挑战。

当然，并不是所有夹层都有内膜瓣存在，壁内血肿和瘤样扩张似乎是夹层在HR-MR中最常见的征象[18-19]，也有助于诊断夹层。动脉瘤样扩张指管径为正常的1.5倍[20]，Jung等[21]对急性颅内动脉夹层进行定量分析发现动脉瘤样扩张的影像学指标(最大外径、重塑指数、校对重塑指数、壁厚指数和长度)在颅内前后循环差异具有统计学意义(P＜0.05)，椎动脉(vertebral artery，VA)比大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)与大脑前动脉(anterior cerebral artery，ACA)显著，它们可能是评估急性颅内动脉夹层的辅助征象；而且MCA与ACA的扩张直径小于150%，提示可能需要不同的瘤样扩张的诊断标准。壁内血肿通常是由于内膜撕脱导致，但也有研究表明邻近新生或滋养血管破裂亦可致壁内血肿[22-23]，但壁内血肿信号强度随时间演变，因此，壁内血肿和斑块内出血之间的区别有时可能是具有挑战性的，并且可能取决于临床信息，例如患者年龄，动脉粥样硬化危险因素，症状和影像学发现，如后续观察到的明显的形态变化[22]。

2.2 临床意义

研究表明，动脉夹层是一个动态的自发修复的过程，影像学表现也随时间改变。Park等[23]在自发的未破裂的基底动脉夹层瘤不同阶段的HRMRI定性及定量分析中，发现内膜瓣、双腔征、瘤样扩张及壁内血肿出现率或信号强度从急性期到慢性期递减，定量指标瘤样扩张(最大外径、平均壁厚、壁厚指数及重塑指数)和壁内血肿信号强度在早期阶段值较慢性期高，管壁强化亦是早期阶段较强，而慢性期减弱，因此夹层及夹层瘤早期与慢性期HR-MRI影像学表现上的显著差异可以为临床分期提供帮助。

大多数HR-MRI研究诊断急性期颅内动脉夹层，而慢性期夹层可以分为以下几种情况：完全修复、完全修复伴有微小管壁改变、不完全修复伴有微小管壁改变、夹层动脉瘤、闭塞。Jung等[24]用HR-MRI描述出自发性的未破裂的IAD的慢性期的成像特征，并能检测到动脉壁中的微小变化，这些变化是血管造影术不能检测到的。夹层未完全修复的血管管壁局部增厚伴有强化，夹层动脉瘤显示残余夹层管壁梭形扩张，阻塞者由于管腔外径缩小导致管腔闭塞伴弥漫性强化，这些影像学特征均反映组织病理学特征，有助于夹层预后指导。Zhang等[25]对大或巨型椎基底动脉夹层血管内栓塞治疗后的HR-MRI随访中，1例术后显示新的壁内血肿信号，3例术后显示持续的壁内出血信号，虽然不能独立评价预后，但HR-MRI能够有效地监测壁内血肿信号的演变。

血管壁炎症可能是颅颈动脉夹层的病理学因素之一[26]，研究中发现颈动脉夹层在对比增强HRMRI中有血管周围增强，这种管壁强化可归功于炎症发展过程内膜增生、肉芽组织或滋养血管的强化[27]。Swartz等[28]研究了不同原因血管病变的管壁成像特点，结果发现在动脉夹层中受累血管呈现不规则偏心强化，由此提出动脉夹层的发生可能与血管壁的炎症相关。血管壁炎症亦可提示不稳定性，Zhang等[3]利用管壁增强MR探测血管内治疗后椎基底动脉夹层瘤的进展，提示HR-MRI的管壁强化可以帮助临床预测夹层动脉瘤的危险性。

随着影像诊断要求的提高，且传统MR由于空间分辨率局限性难以检测到细小动脉管壁异常，HR-MRI的颅内血管壁成像可以达到＜1 mm的分辨率(0.2～0.9 mm，1.5 T或3.0 T)[3，12]，HRMRI提供了隐藏结构的详细信息，如内膜瓣、假腔的入口、壁内血肿的大小和小分支血管的开口(DSA单独无法做到)，HR-MRI日益成为管腔技术的补充，成为诊断颅内动脉夹层的常规检查。Madokoro等[29]研究发现T2加权管壁成像比其他任何技术更容易发现小脑后下动脉管腔变化，而T1加权管壁成像能够观察到壁内血肿，两者均有助于诊断小脑后下动脉夹层夹层。Song等[30]报道了HR-MRI能发现大脑中动脉M2段夹层，HR-MRI不仅提高了颅内动脉夹层的检出率，对于已经诊断的夹层患者，通过HR-MRI的随访及动态观察，对于寻找病因、临床分期、治疗和预后判断均有一定的价值。

3 局限性与展望

颅外颈内动脉直径较大且位置表浅，成像相对容易，还可与病理对比。与颈部血管相比，颅内动脉夹层更具挑战性。在东亚人群中，颅内基底动脉夹层比颅外更多见，中国自发的颅内动脉夹层占67.1%，而且颅内动脉直径小、走形迂曲、变异多、较难得到病理进行对比证实，未来的研究也可以关注颅内血管壁成像的病理学验证[8-9，15]。

壁内血肿虽然是动脉夹层的典型征象，但其信号随时间变化而改变。血肿急性期T1WI呈低信号，亚急性期呈高信号，2个月后多呈等信号，急性期血肿在T2WI多呈不均匀高信号。一方面，由于壁内血肿可能在急性期和慢性期呈等信号，T1WI可能会错过这些阶段；另一方面，粥样动脉硬化斑块与斑块内出血显示为T1WI高信号，易与壁内血肿混淆。因此夹层各期特别是急慢性期特点需要进一步更多的研究来指导诊断。

HR-MRI可直接观察到动脉夹层的特征性壁内血肿，但管壁成像的定位仍然依赖MRA检查，可导致检查时间延长[31]。非对比血管成像和斑块内出血同时成像(simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage，SNAP)序列仅用一次扫描获得MRA和MR管壁图像，它的出现大大缩短了扫描时间。Li等[32]研究表明在评估颅颈动脉夹层管腔狭窄与壁内血肿时，SNAP具有与多序列MRI较好的一致性，并节省了50%的扫描时间。SNAP序列作为一种新型管壁成像技术，或许可以替代传统黑血成像技术，提高诊断效率。

HR-MRI作为目前唯一能够在活体内显示血管管壁结构的无创影像技术，在动脉夹层诊断和鉴别及病因诊断中将发挥重大作用。未来还可以结合分子影像技术，进一步深入研究动脉夹层等血管性疾病的发病机制，将有利于制订个体化治疗方案，提高治疗效果和改善临床预后。