高分辨率磁共振成像在颅内动脉粥样硬化性疾病中的研究新进展

黄玉芳，徐成

作者单位：

1. 山西医科大学医学影像学系，太原 030001

2. 山西医科大学附属山西省人民医院，太原 030001

颅内动脉粥样硬化性疾病(intracranial atherosclerotic diseases，ICAD)是全球缺血性卒中的重要病因之一。与其他卒中亚型相比，该疾病卒中复发的风险最高，全球社会和经济负担不断增加[1]。在我国，年龄标准化卒中的患病率、发病率及死亡率呈逐年上升趋势(卒中患病率及发病率中，缺血性卒中分别占69.6%和77.8%)，且随着年龄增长而增加，其中年龄≥40岁的男性年龄特异性卒中患病率显著高于女性[2-3]。研究表明，约46.6%缺血性卒中患者出现严重的颅内动脉狭窄(狭窄率＞50%)，其中大多数为动脉粥样硬化引起[4]。因此疾病早期准确诊断对指导临床治疗和患者预后非常重要。

目前临床常规使用DSA、CTA、MRA等基于管腔成像的方法，通过管腔狭窄程度评估脑血管病变的严重程度[5]。然而，从颅外动脉研究已知，由于严重动脉粥样硬化导致动脉重构的患者可能不存在管腔狭窄并且动脉粥样硬化首先引起的是血管壁的改变，因此需要对血管壁进行直接成像[6]。高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging，HRMRI)在颈内动脉粥样硬化斑块中的成熟应用及颈内动脉内膜剥脱术的开展，使我们能够明确颈内动脉斑块成分、易损斑块特点等与临床相关的重要信息[7-8]。但是，以往大多数尸检研究显示，颅内动脉粥样硬化斑块要比颈内动脉发生时间晚，数量及严重程度方面也低于颈内动脉[7]，这可能与颅内动脉、颈内动脉不同胚胎期平滑肌细胞的来源不同、动脉基质成分不同以及颅内动脉血管滋养管相对缺乏有关[7，9]。因此，需要使用HRMRI来研究颅内动脉粥样硬化斑块，同时探索与脑卒中发生、发展及预后密切相关的重要特征。

1 颅内动脉HRMRI技术

包括“亮血技术”和“黑血技术”，“亮血技术”即3D-TOF MRA，使血流呈明亮高信号，斑块呈相对低信号，可以显示斑块钙化和含有致密胶原蛋白的纤维帽[10]，并且能区分颈动脉粥样硬化斑块的厚的、完整的纤维帽和薄的、破裂的纤维帽[11]，但目前主要用于筛查颅内血管狭窄。“黑血技术”指使用双反转恢复自旋回波、空间预饱和脉冲等技术，利用血液流动和血管壁静止的特性，抑制流动血液信号，使血流呈低信号，管壁及斑块呈较高信号，增强血管内壁的对比度[12]。大多数颅内动脉被脑脊液包围，利用显示暗的脑脊液信号或抑制脑脊液信号的MRI方法，增加血管外壁的可见性，这对于脑萎缩和颅内动脉周围更大量脑脊液的老年患者尤其重要。抑制血液和脑脊液的组合将使得颅内血管的内、外壁清晰可见[12-13]。这些技术的缺点是血管壁旁边的血液缓慢流动可能导致血液不完全抑制，从而高估血管壁厚度[13]。

由于颅内血管的直径小(例如，大脑中动脉直径范围为3～5 mm，血管壁厚度为0.5～0.7 mm[14])，高场强设备、多通道头部线圈的应用，提高了图像信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)，呈现出亚毫米级的空间分辨率[12-13，15]。目前，大多数3D序列使用0.4～0.7 mm之间的体素大小[16]。值得一提的是，虽然目前7.0 T超高场设备仅限于研究机构使用，但因其具有更高的SNR、空间分辨率及对比度噪声比(contrast to noise ratio，CNR)，能够可视大脑Willis环及其以外的更小管径的动脉血管壁，识别颅内动脉血管壁的局限性增厚和区分不同信号强度区域的图像对比度，而这些区域在空间上对应于斑块各种成分[17-18]。由于颅内血管的曲折性，容易出现体积平均伪影，2D序列会高估管壁厚度，而使用具有各向同性分辨率的3D序列能够进行各种多平面重建(multi-planner reformation，MPR)，最大限度地减少对管壁厚度的高估并最小化体积平均效应[19]。此外，对比剂合理使用，可以使对比增强前不容易识别的较小动脉粥样硬化斑块，在使用对比剂后可以探查到，因为对比剂吸收可以使对比度噪声比增加[12]。

最广泛使用和研究的3D变量重聚焦角度(VRFA)序列(VISTA，Philips公司；SPACE，Siemens公司；CUBE，GE公司)是一种新技术，通过梯度弯矩诱导和激励回波诱导的腔内去相位实现黑血成像[14]，并能够通过改变长回波链时的角度来减少图像不清晰度[12，19]，尤其可抑制小血管湍流[19]，与其他2D和3D成像技术相比，时间更短、覆盖范围更大、图像质量更高。另外可用于3D序列的血液抑制技术有运动敏感驱动平衡(motion sensitizeddriven equilibrium，MSDE)、延迟与章动交替进行定制激发(delays alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)等预脉冲[12，14，16]。目前临床常用序列有用于对比增强前后的3D VRTAT1WI(轴位或矢状位)，2D FSE-T2及PD加权成像(常用轴位)[20-22]等。HRMRI上，纤维帽：T1、T2呈等信号；斑块内出血：T1-脂肪抑制像呈高信号；脂质核心：T1-脂肪抑制像呈低信号，T2 and T2*呈低信号；钙化：T1、T2均呈显著低信号[7-8]。

2 颅内动脉粥样硬化斑块HRMRI研究新进展

以往对颅内动脉粥样硬化斑块的研究多集中在斑块成分及易损斑块的特点上，但由于缺乏活体病理对照，近两年各研究机构对可能与脑卒中发生、发展有关的斑块其他特征(如斑块形态及分布、重构模式、增强特点等)研究较多。

研究显示颅内动脉粥样硬化性脑卒中可能由两个病理生理机制引起，可分为冠状动脉斑块破裂型(C型)，特征为由近端动脉斑块破裂的栓子引起的多发栓塞性缺血性病变，也称A-to-A栓塞性梗死，表现为DWI上的≥2散在高信号区，累及皮层或皮层下区域；分支闭塞性疾病型(B型)，特征为主干动脉闭塞穿支孔引起的皮层下梗死，也称非A-to-A栓塞性梗死，表现为DWI上的高信号区位于深部穿通区，如基底节区或脑干深部[20，23-24]。按照斑块与卒中血管的关系，斑块可分为责任斑块(卒中血管区域发生的唯一病变或最狭窄处的病变)与非责任斑块(症状性患者对侧动脉发生的病变或无症状患者发生的病变)[25]。

2.1 斑块特征

形态及分布：Dieleman等[21]和Teng等[25]发现颅内前循环中除了确诊的责任斑块外，大多数患者还有其他无症状性斑块。其中偏心病变、局灶性增厚可能与无症状性斑块更有关，而症状性斑块尚没有发现特定的形态学特征，既可表现偏心病变又存在同心病变，研究还发现与偏心病变相比，同心病变似乎是更晚期的斑块[21]。Niu等[22]对颅内前后循环斑块形态进行了比较，发现非晚期大脑中动脉和基底动脉斑块之间的狭窄率、偏心指数及斑块负荷没有显著差异。而斑块在颅内前后循环中的分布似乎存在不同，Guo等[26]分析得出严重基底动脉粥样斑块多位于双侧壁及背侧壁，而Xu等[27]和张连雪等[28]发现大脑中动脉斑块多位于穿通支开口的对侧壁。为了更好识别责任斑块，Teng等[25]提出狭窄率≥50%，PB≥77%和最小管腔面积MLA≤2.0 mm²的最佳组合产生责任斑块的阳性预测率85.7%，阴性预测值54.1%，灵敏度69.6%，特异度75.5%，准确度71.5%。而张雪凤等[29]对大脑中动脉急性缺血性脑卒中初发组与复发组患者研究发现，复发组患者责任斑块狭窄率、PB均明显高于初发组，MLA明显小于初发组。

责任斑块形态、信号不同，可能产生不同的脑梗死类型。Wu等[23]认为，A-to-A梗死组与非A-to-A梗死组相比，前者责任斑块较多呈现出T1高信号和斑块表面不规则的特征，并且在A-to-A梗死组中，由于斑块突出或斑块碎片增加了表面血栓形成的风险，呈现出高信号区域多位于斑块表面的现象。

重构模式：血管重构是狭窄血管的代偿方式，然而重构模式的计算方式尚不统一，有学者研究脑卒中患者颅内动脉重构的模式及意义时：假设了血管外壁面积为OWA，动脉重构比(RR)=病变部位OWA/参考部位OWA，基于从期望的参考部位到病变部位的距离(D)中血管是逐渐变化的，因此必须纠正参考部位的OWA。血管锥度表示为回归线的斜率(S)，S=Δ面积(mm2)/Δ距离(mm)，S有正负之分，参考部位选近端时，S为负，参考部位选远端时，S为正。所以RR=病变部位OWA/(参考部位OWA+S×D)。如果RR＞1.05，则为正性重构；如果RR＜0.95，则为负性重构。研究还显示当斑块负荷[PB=(血管外壁面积-管腔面积)/血管外壁面积×100%]达到OWA的55.3%时(冠状动脉可达40%，颈内动脉则接近62%)，血管腔可能才开始发生狭窄，且后循环动脉似乎具有比前循环动脉更大的正性重构能力，这可能与血流量、交感神经血管神经支配和遗传因素有关，但确切机制尚不清楚[30-32]。Zhang等[33]也发现大脑中动脉正性重构组的斑块面积和NIHSS评分均高于非正性重构组，所以也认为正性重构是一种不安全的重构方式，容易引起急性缺血性卒中。

增强特点：许多研究已经提出HRMRI的钆增强可以作为颅内动脉粥样硬化斑块中的炎症和不稳定性的标记。Gupta等[34]和Lee等[35]对近几年发表的有关斑块增强方面的研究进行了Meta分析，分析显示颅内斑块增强与同侧急性缺血性卒中密切相关，且急性卒中期(4周内)斑块强化的程度最高，随着卒中变为慢性，这种强化随时间逐渐减少(12周后)。在MRI上可检测到的增强可能与斑块内微血管中存在的内皮功能障碍有关，导致血管渗漏的钆剂在血管周围空间积聚[34]。Wang等[36]研究显示大脑中动脉的症状性斑块表现出较大的增强斑块体积和较高的增强指数，与非症状性斑块间有显著差异，但中间的界限还不清楚，需进一步探索。其中增强指数计算如下：[(增强后，斑块信号强度/正常管壁信号强度)-(增强前，斑块信号强度/正常管壁信号强度)]÷(增强前，斑块信号强度/正常管壁信号强度)。

2.2 与治疗有关的斑块变化

治疗方式不同，斑块可能会表现出不同的变化。他汀类药物对血管疾病风险有保护作用，可以减少全身炎症反应和改善内皮功能障碍。Chung等[37]对卒中前使用不同剂量他汀类药物患者的卒中严重程度进行了研究，发现病前使用他汀类药物可调节症状性颅内动脉粥样硬化斑块的斑块增强，并降低大面积皮质梗死患者的比例。Lp-PLA2(脂蛋白相关磷脂酶A2)是冠心病和卒中的强烈危险因素，研究发现Lp-PLA2与斑块增强体积显著相关[37]。对于临床取栓患者而言，Abraham等[38]观察到支架取栓术后会出现血管壁增厚和增强，类似血管炎的表现，表明术中发生了血管壁损伤，并且当血栓切除装置相对于靶血管过大时，内皮损伤程度更大；而这种血管壁异常在单独用药物治疗的动脉闭塞患者中较少见[39]。

2.3 鉴别诊断

典型的颅内夹层动脉瘤可以显示出内膜瓣、双腔征等特征性表现，假腔内血肿常呈现T1WI高信号，增强后可见偏心壁强化。研究显示，颅内夹层动脉瘤患者的自发再通率高于颅内动脉粥样硬化患者，这与壁内血肿的重吸收有关，而颅内动脉粥样硬化患者再通则需要斑块消退[40]。烟雾病是一种特发性疾病，引起双侧颈动脉末端逐渐变窄，导致在大脑底部形成代偿性侧支，HRMRI上颈内动脉远端呈现出同心性血管壁增厚、增强及管腔狭窄的特征。中枢性血管炎在HRMRI上可以直接观察到血管壁炎症和水肿，显示出血管壁增厚和多焦点均匀、光滑、强烈、同心的血管壁强化。可逆性脑血管收缩症的血管壁增厚是最小且光滑的，血管壁几乎没有强化[14]。简而言之，HRMRI可以较明确区分引起颅内动脉狭窄的多种原因，为临床提供更多可靠信息。

3 总结和展望

笔者系统综述了HRMRI技术原理、发展及近两年在颅内动脉粥样硬化斑块中的研究进展，一系列的研究表明：责任斑块的形态及分布、重构模式及增强特点等特征与脑卒中有明显相关性。但由于缺乏颅内动脉粥样硬化斑块的活体病理对照，斑块成分未得到明确证实；对于斑块长度、体积、增强程度、增强指数、动脉重构等各种指标的测量方法，各设备厂家、研究组并不统一，组间测量差异较大；同时，这些测量指标与急性缺血性脑卒中的发生、发展及严重程度有怎样定量的相关性，这些问题都仍需我们继续探索。随着全脑、头颈联合技术等新技术的开发，HRMRI一定会有很大的研究价值和临床应用前景[23，36，41]。

利益冲突：无。