高分辨率磁共振血管壁成像技术在颅内动脉疾病中的研究进展

刘群群，刘四斌（通信作者）

（长江大学附属荆州医院放射科 湖北 荆州 434020）

随着我国人口老龄化程度加深，我国脑卒中的发病率越来越高。脑卒中病因很多，较常见原因是颅内动脉病变[1]，准确识别颅内动脉病变的病因对疾病的诊疗尤为重要，诊断错误或诊断不及时会错过最佳的治疗时期，给患者带来严重后果。CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）、磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）和数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）等成像方式均是管腔成像，仅能显示管腔是否变窄，不能明确管壁问题，存在较高误诊及漏诊的风险[2]。相比之下，高分辨率磁共振血管壁成像技术（high resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HRMR-VWI）能直接观察血管壁，在对颅内动脉粥样硬化斑块成分及管壁结构进行评价时具有独特优势[3]，并可以将其应用到动脉瘤、血管炎、颅内动脉夹层、烟雾病这些疾病的诊断中。

1 HRMR-VWI在颅内动脉粥样硬化性疾病中的应用

最常见的颅内动脉疾病是动脉粥样硬化，主要是高血压、高血脂等危险因素引起的血流动力学异常所致，局部大脑动脉内膜受损，受损的管壁发生脂质及复合糖类聚集、出血或者血栓形成等情况，随后导致纤维增生、钙质沉积等表现，最后动脉管壁弹性下降、增厚且变硬、血管腔隙狭窄等[4]。颅内动脉斑块的特征与临床症状之间有一定的关系。高分辨率磁共振成像可以在体内显示颅内动脉斑块特征，大多数动脉粥样硬化斑块病变表现为管壁偏心壁增厚，有研究表明偏心指数越高的斑块越高危，患者缺血性脑卒中复发的风险越高[5]。患者缺血性卒中复发风险更高使用HRMR-VWI识别动脉粥样硬化斑块具有相当高的灵敏度。

1.1 评估血管狭窄程度

DSA作为公认的颅内血管病变诊断的金标准，对脑血管闭塞、脑血管狭窄及动静脉瘘的诊断率较高，但DSA是一个有创性的检查。与DSA相比，HRMR-VWI是能在体外进行的无创颅内动脉血管壁结构成像检查技术。有研究比较了HRMR-VWI与DSA对颅内动脉狭窄和闭塞的诊断，发现HRMR-VWI与DSA在评价动脉狭窄程度上有较好的一致性及相关性，HRMR-VWI在诊断斑块形态的能力上优于DSA[6]。

1.2 斑块的分布及部位

动脉粥样硬化斑块的分布与缺血性卒中的发生密切相关，有学者[7]将大脑中动脉的横断面图像上将斑块分为4个象限：上、下、腹、背侧。该研究共分析了977例患者大脑中动脉，发现弯曲型大脑中动脉占91.1%，在下向M1曲线中出现下侧斑块的比例为39.9%，非下向M1曲线中出现下侧斑块的比例为21.7%。此外，有研究利用HRMR-VWI发现向上弯曲的M1更容易出现斑块，直线型不容易出现斑块[8]。严雪娇等的研究也得出相同的结论[9]。严雪娇等还发现大脑中动脉梗死组动脉粥样硬化斑块最常见于上侧，但也有学者认为在狭窄的大脑中动脉中斑块多分布在腹侧和下侧[10]，这与严雪娇等在大脑中动脉斑块分布的结果有矛盾之处，斑块的具体位置不仅与血流动力学有关，还与动脉的分支及穿支动脉闭塞有关。关于斑块位置与缺血性中风之间的关系，未来还需进一步研究。

1.3 斑块稳定性

斑块的稳定性与是否有斑块内出血、纤维帽的厚度、脂质核心的大小有关。高危斑块最典型及严重的结局病理特征就是斑块内出血，早期发现是否有斑块内出血对缺血性脑卒中的预防具有重要意义。斑块内出血主要是由于斑块新脉管系统破裂，这些破裂的微血管受到斑块处血流动力学的改变导致斑块的破裂或斑块体积增大，斑块壁的压力增加[11]。有研究发现斑块内出血是脑卒中复发的独立危险因素，与狭窄程度无关[5]。基底动脉粥样硬化斑块内出血非常普遍，并与急性中风有关，因此，症状性颅内动脉粥样硬化斑块内出血和缺血性中风事件有一定的相关性。目前HRMR-VWI技术检测斑块内出血的临床研究还远远不够，未来仍是值得深入探索的研究领域。

HRMR-VWI可以清晰地显示纤维帽的厚度及脂质核心的大小，纤维帽主要指斑块内脂质核心和管腔之间的部分，富含脂质的坏死核心主要由胆固醇晶体、凋亡细胞和钙颗粒组成。富含脂质的坏死核心的增大和纤维帽的变薄或破裂增加了缺血性中风的风险，是斑块不稳定的标志[12]。由于HRMR-VWI在显示颅内动脉斑块纤维帽方面的作用不显著，且缺乏对颅内斑块成分的病理验证，因此关于HRMR-VWI显示颅内斑块纤维帽的研究较少，其对脑卒中事件发生的影响有待进一步研究。

斑块内炎症及斑块内出血在高分辨率磁共振增强扫描下均可表现为强化信号，斑块内强化被认为是斑块不稳定性增加的标志。其增强机制与炎症活动性、新生血管形成和血管内皮通透性有关，是颅内动脉斑块易损性的重要标志[13]。有研究显示偏心性强化是频发前循环TIA的危险因素，斑块的偏心性强化更能代表斑块的不稳定性，因此相较于向心性强化，斑块的偏心性强化会给患者带来更高的短暂性脑缺血发作频发风险[14]。

1.4 血管重构模式

动脉重构是血管在动脉粥样硬化发生过程中的适应性改变，主要分为正向重构和负向重构。正性重构是由于血管代偿性向外扩张，从而在一定程度上避免管腔狭窄。负性重构是由于血管代偿性向内收缩，进一步增加了管腔的狭窄程度。HRMR-VWI不仅可以直观地观察血管重构，还可以计算血管重构指数（狭窄处血管的面积/参考层面血管面积）。有学者对46例大脑中动脉粥样硬化性狭窄的患者进行HRMR-VWI检查，发现大脑中动脉粥样硬化性狭窄中以正性重构较多见[15]。不同重构方式引起的缺血性脑血管事件的发生风险也不同，正性重构患者比负性重构患者有更高的斑块破裂及卒中风险，这可能与在正性重构情况下动脉斑块更容易脱落有关。在治疗症状性颅内动脉粥样硬化患者过程中，要充分考虑动脉重构模式。了解动脉重构模式有助于对症状性颅内动脉粥样硬化患者进行危险分层，并指导患者的治疗。

2 HRMR-VWI在动脉夹层中的应用

头颈动脉夹层是导致缺血性卒中的病因之一，是动脉粥样硬化后第二大常见的卒中致病因素。目前诊断头颈动脉夹层主要采用脑血管造影，它的特点主要是显影快，可以全程动态观察血管管腔的显影情况，但是也有不足，它无法显示管壁、血肿、内膜等结构，而HRMRVWI能弥补这一不足。

头颈动脉夹层主要是由于动脉管壁的完整性受损，使得血液进入动脉管壁。高分辨率磁共振成像可以明确显示血管壁情况，例如管腔狭窄与闭塞情况、内膜瓣、双腔征等[16]。李琰等采用高分辨率磁共振成像检查观察了经临床确诊的73例头颈动脉夹层患者的影像学表现，评估其与急性缺血性脑卒中的关系，结果提示管腔狭窄与管腔闭塞、内膜瓣与夹层动脉瘤与急性缺血性脑卒中显著相关[17]。有学者采用HRMR-VWI观察不同阶段自发性未破裂的基底动脉夹层瘤的影像学指标，发现各影像学指标具有显著差异，可以初步指导临床分期。动脉管腔表面不光整及管腔内血栓形成是头颈动脉夹层发生卒中事件的独立预测因子，目前脑血管造影作为头颈动脉夹层金标准，高分辨率可以发现脑血管造影无法发现的早期血管壁的病变，识别无症状的高危患者，并可无创性对患者进行随访[18]。

3 HRMR-VWI在烟雾病中的应用

烟雾病是一种慢性进行性闭塞性脑血管疾病，是东亚年轻人中脑动脉狭窄闭塞的主要原因之一，目前其发病机制尚不明确，临床症状也没有特征性的表现。烟雾病主要特征性病变是双侧颈内动脉末端和（或）大脑前动脉及中动脉起始段管腔严重狭窄或闭塞并伴有软脑膜烟雾状血管形成，早期的烟雾病不一定表现为典型的烟雾状血管网，对于不典型烟雾病及早期烟雾病的诊断比较困难。目前DSA是诊断烟雾病的基础，但在特殊情况下常规血管造影很难区分颅内动脉粥样硬化性疾病与烟雾病。HRMR-VWI在烟雾病的早期诊断方面具有十分重要的价值。有研究发现利用HRMR-VWI对烟雾病患者进行成像发现烟雾病狭窄段管腔较颅内动脉粥样硬化患者管腔外径小，呈向心性狭窄，管壁信号均匀且周围侧枝血管多等[19]，有研究使用HRMR-VWI对经脑血管造影检查确诊的大脑中动脉闭塞性卒中患者进行检查，结果显示：烟雾病患者更年轻，并且狭窄部位的外径较小，在烟雾病患者中病灶偏心性狭窄及病灶强化较少见[20]，这与Ryoo等[21]的研究结果一致。烟雾病通常需要进行外科血管重建手术治疗，药物治疗对其没有显著效果。因此，早期诊断烟雾病对临床决策具有重要意义。

4 HRMR-VWI在中枢神经系统血管炎中的应用

中枢神经系统血管炎可累及颅内任何血管，是一种透壁性炎症，其病理表现主要破坏动脉中膜，可引起血管狭窄或堵塞，导致颅内低灌注，最终导致缺血性卒中。它的病程复杂，因血管壁炎症的活动度不同导致不同的临床症状。目前评价中枢神经系统血管炎主要依靠患者的临床症状、实验室检查及影像学结果综合分析。中枢神经系统血管炎的HRMR-VWI显示血管壁多为非局灶性狭窄病变，典型病变表现为血管壁弥漫性增厚，增强MRI呈明显均匀环形强化[22]，而动脉粥样硬化的血管壁多为局灶斑块和不对称增厚。有研究[23]比较了21例经临床确诊为中枢神经系统血管炎的患者在活动期及非活动期血管壁的表现特点，结果显示活动期时的血管壁最大厚度及强化程度明显大于非活动时期，该研究指出HRMR-VWI对评价中枢神经系统血管炎的活动性具有重要的临床价值。中枢神经系统血管炎是颅内动脉狭窄及缺血性中风事件的重要原因，因此，早期诊断和适当治疗对这种疾病的预后和结果很重要。HRMR-VWI对血管壁和管腔结构的改变具有独特的显示效果，对病因学诊断具有很高的价值。

5 HRMR-VWI在颅内动脉瘤中的应用

动脉瘤主要是指动脉管壁局部病理性扩张，颅内动脉瘤破裂后会导致蛛网膜下腔出血，其病死率较高，早期对颅内动脉瘤进行安全评估对临床治疗极为关键。颅内动脉瘤的发病机制尚不清楚，可能与内弹力层变性有关系。目前临床多采用PHASES评分来评估动脉瘤的稳定性，但是这种评价是根据患者的临床特征而具有局限性。对于未破裂的动脉瘤，动脉瘤的部位、形态、大小可以通过传统的血管成像来了解，HRMRVWI可以显示动脉瘤的形态特征以及瘤壁的强化特征，从而反映出动脉壁炎症情况，有助于识别不稳定动脉瘤，是一种新的颅内动脉瘤破裂风险评估的影像学征象。有研究使用HRMR-VWI对82例动脉瘤的影像进行分析，发现瘤壁的强化、最大瘤体瘤深与近端载瘤动脉的直径的比值（SR值）可以作为动脉瘤破裂的独立危险因素[24]。有学者对58例颅内动脉瘤患者进行HRMR-VWI检查，发现影响瘤壁强化的因素主要包括子囊及SR值[25]，破裂动脉瘤瘤壁强化明显高于未破裂动脉瘤。动脉瘤壁强化在有头痛、动神经麻痹等前驱症状的患者中较无症状的患者更为常见。颅内动脉瘤壁的增强与炎症有关，炎症导致动脉瘤壁薄弱，动脉瘤壁扩张形成子囊，从而导致形态改变，最终导致动脉瘤破裂。早期对颅内动脉瘤进行安全评估对临床治疗极为关键，HRMR-VWI在对颅内动脉瘤患者的随访过程中有重要价值。

6 HRMR-VWI对介入治疗的帮助

目前在对缺血性脑卒中患者的治疗中一项很重要的治疗方法就是血管内介入治疗（endovascular interventional treatment，EIT）。大部分患者会使用CT成像来评估EIT治疗的可行性。有研究对非急性期症状性颅内大动脉闭塞的患者使用HRMR-VWI来评估闭塞段的闭塞长度、病变性质和潜在腔隙，结合患者的临床情况，筛选合适的病例，实施介入手术治疗安全可行，短期内患者的缺血情况得到改善，降低卒中的复发率[26]。介入手术治疗会使斑块移位导致分支或者穿支动脉闭塞，靠近分支血管口斑块能增加分支堵塞的风险，HRMRVWI对于介入治疗的最大优势在于它可以清楚显示斑块与穿支动脉的关系。

HRMR-VWI作为一种无创伤、无辐射的检查技术，在颅内动脉疾病中的应用十分广泛，它可以显示动脉管壁结构，为早期诊断管壁异常病变提供技术支持，在颅内动脉疾病的诊断、鉴别诊断及在介入治疗方面具有十分广阔的应用前景。但是目前关于HRMR-VWI还有一定的局限性，取得颅内血管病理结果的对照较为困难，无法做病理对照，大多数证据来源于小范围的回顾性分析研究，目前该检查扫描时间长，费用较高，将其常规广泛应用于临床还言之过早。对于影像组学在HRMR-VWI斑块特征方面还有很大的潜力等待发掘。