高分辨磁共振在颅内动脉再通术前的应用进展

张银萍 曹文锋

1）南昌大学医学部，江西 南昌 330006 2）江西省人民医院，江西 南昌 330006

颅内动脉狭窄或闭塞（intracranial artery stenosis/occlusion disease，ICASO）是缺血性脑卒中的主要原因之一，它在亚洲人中比在西方人中更为普遍。在亚洲，30%～50%的卒中和＞50%的短暂性脑缺血发作由ICASO引起［1］。颅内动脉疾病中，其主要病因是颅内大动脉粥样硬化；此外，烟雾病、夹层、血管炎、可逆性脑血管收缩综合征（reversible cerebral vasoconstric⁃tion syndrome，RCVS）等均可引起颅内血管狭窄。受累血管的影像学评估是卒中患者综合评估的重要组成部分，传统的影像学方法，如CT血管造影（computed tomography angiography，CTA）、磁共振血管成像（mag⁃netic resonance angiography，MRA）、数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、经颅彩色多普勒超声（transcranial Doppler ultrasound，TCD）等，只能评估动脉管腔情况，不能提供管壁的详细特征［2］。高分辨血管壁磁共振成像（high-resolution magnetic resonance intracranial vessel wall imaging，HRMR-VWI）是一种用于评估和鉴别颅内血管病变的诊断影像技术［3］，与传统的血管成像相比，HRMR-VWI提供了更多有价值的病理生理学信息，可在体外观察到颅内血管壁病变，有助于颅内动脉狭窄疾病的鉴别诊断。HRMR-VWI 也可以识别颅内管腔血栓形成，并提供有价值的细节，包括程度、位置和长度等，是其他检查手段所不能及，在指导血管内治疗方面有很大的应用价值，有助于识别和筛选具有高成功率和适合血运重建手术的患者，对提高手术成功率和降低手术并发症有重要作用。

1 颅内动脉狭窄或闭塞的病理生理改变

颅内动脉粥样硬化是ICASO 最常见的原因［1］。颅内动脉粥样硬化患者出现相关症状与斑块破裂或斑块内出血及血栓形成有关，这可能导致血栓栓塞、穿支阻塞或管腔狭窄和灌注受损。在颅内动脉粥样硬 化 性 疾 病（intracranial atherosclerotic disease，ICAD）患者中，动脉到动脉栓塞、小穿支动脉阻塞和远端灌注受损，伴或不伴侧支循环不良是ICASO 患者最重要的脑血管事件机制，在某些情况下，多个机制可能共存。脑成像上的梗死模式可能有助于临床医生推断其机制：（1）动脉到动脉栓塞是由动脉粥样硬化斑块破裂携带到远端区域的血栓引起，导致ICASO伴或不伴额外的血栓，由血管变窄引起的血流紊流，以及内皮上的速度增加和剪切应力促使斑块破裂，后者可能会破裂并可能导致血小板和凝血因子的激活，在由这种机制引起的缺血性脑卒中的情况下，通常会在磁共振弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）上看到多个分散的小梗死。（2）小穿支动脉阻塞通常是由动脉粥样硬化斑块突出到穿支孔口并因此损害血液流动引起，通常在DWI 上可以看到深部皮质下梗死。（3）分水岭梗死可能意味着其机制是低灌注或栓子清除率下降，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）上其典型梗死灶的位置和形态呈边缘区分布。（4）原位梗阻可能表现为中度甚至大面积梗死，尤其是颈内动脉颅内段、大脑中动脉近端或椎基底动脉受累导致急性大血管闭塞时，但与心脏栓塞患者相比，许多ICASO患者的梗死面积较小，因该病的慢性性质导致侧支循环发达［4-5］。HRMR-VWI技术的发展和应用能够确定潜在的病理生理机制，为进一步的临床治疗提供了很大价值。

2 颅内动脉狭窄或闭塞的诊断方法

临床上检测颅内血管成像的影像学方法有多种，以下简要介绍在临床上使用的血管影像检查方法。

2.1 光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）血管内OCT通过低相干干涉测量法测量组织中的光学散射，从而提供血管内病理学的高分辨率成像，可实现高达10 μm的超高分辨率，使血管壁可视化接近组织学分辨率，比基于声波后向散射或反射的血管内超声（intravascular ultrasound，IVUS）分辨率高出10倍以上，获取OCT图像只需几秒钟，且没有干扰，可用于评估血管病变，包括管壁和管腔、斑块成分、血栓形成、夹层、血管直径、支架错位、支架内再狭窄和穿支动脉位置等［6-7］，这是血管造影无法达到的［8］。但OCT导管视野和成像直径较窄，高质量图像需要血液的清除且血液清除过程可能导致远端血栓栓塞，适用于弯曲颅内血管导航的导管选择有限［6］。虽然OCT具有极高分辨率，但有限的穿透深度妨碍了对整个血管壁的评估［8］。OCT 在临床环境中的应用主要局限于颈内动脉近端非扭曲段，以及颅内后循环较少扭曲段［9］。

2.2 血管内超声IVUS用于评估血管病变，与OCT有点类似，基于探头从具有不同声学特性组织检测到的声波后向散射或反射形成［10］。IVUS和OCT都可以评估血管壁病理学和不稳定斑块，但由于颅内动脉曲折且直径细小，尚未应用于颅内动脉。IVUS 与OCT相比，其穿透深度更好，但较低的分辨率使斑块评估复杂化，而且导管直径和采集时间都高于OCT［8］。

2.3 经颅彩色多普勒超声TCD是一种无创用于评估脑血流动力学的技术，通过检测血液在颅内的流速和流动方向等评估血管的狭窄程度。然而，这种方法的准确性主要依赖于医生的经验和专业知识，导致TCD的特异性及敏感性较低［11］。

2.4 CT 血管造影CTA 可以清晰地显示颅内血管狭窄病变。据报道，CTA对颈外疾病的敏感性和特异性分别为100%和63%，对颅内疾病的敏感性和特异性高达100%［12］。CTA能够识别血栓，评估斑块，指导临床治疗，但需要注射碘剂，并有电离辐射［13］。

2.5 磁共振血管成像在颅内动脉狭窄的评价中，MRA的分辨率低于HRMR-VWI［14］。血管信号依赖于血流的方向和速度，容易产生伪影，可高估狭窄程度或血管闭塞导致假阳性结果，但血管轻度狭窄时又会低估血管的狭窄程度［12］。MRA 不需要造影剂、无电离辐射。

2.6 数字减影血管造影DSA是诊断血管狭窄的金标准，需要专业的熟练操作员，还需要有创性动脉穿刺和造影剂注射，并有神经系统并发症的风险和电离辐射［12］。

3 HRMR-VWI成像技术

高分辨血管壁磁共振成像具有高空间分辨率、高组织对比度和多层面成像的优点，主要采用黑血技术（腔内信号受抑制），通过自旋回波、双反转恢复、空间预饱和（饱和带）等方法抑制血液和脑脊液产生成像信号［15-16］。颅内血管壁成像技术基础是二维和三维成像，二维成像的优势在于高平面内空间分辨率，缺点是覆盖范围有限，颅内动脉通常是弯曲的，易导致平均体积效应，高估血管壁厚度［17-18］。二维成像最适用于已知的颅内动脉狭窄段，显示其病理过程（如动脉粥样硬化斑块特征）方面特别有用。三维成像优势在于覆盖范围更大、更高的空间分辨率、更高的信噪比，缩短了总扫描时间以及在多个平面上进行各向同性重建的能力。三维成像已被证明能够准确评估血管的管腔直径和壁厚/面积［15-16］。三维成像在血管壁成像中应用广泛，各向同性三维采集可以进行垂直于几乎任何局部血管方向的定制重建，具有最小的体积平均伪影，改善血管壁的可视化，非常适合于扭曲的颅内血管［17-18］。二维和三维成像取决于应该可视化的内容。目前3.0T是临床最常用的场强，与1.5T相比增加了场强，并有较高的对比度噪声比（contrastto-noise ratio，CNR）和信噪比（signal-to-noise ratio，SNR），非常适合于颅内动脉壁成像。与3.0T 相比，7.0T 场强的优势在于提高了CNR 和SNR，从而在合理的采集时间内实现了更好的固有图像对比度和更高的空间分辨率，并可以显示较小的颅内动脉，包括Willis环及其以外的更小直径的动脉壁，但7.0T主要用于研究机构［19］。HRMR-VWI对血管全面系统的评估能够清晰地显示管腔和管壁信息，对于指导临床治疗有很大作用。

4 HRMR-VWI血管壁成像在诊断血管疾病中的应用优势

HRMR-VWI 具有优越的对比度和高空间分辨率，可以显示动脉狭窄的病理情况，在检测动脉壁状态和区分组织特征方面优于传统成像［20］。HRMRVWI的使用有助于研究脑卒中的发病机制，并指导疾病的治疗。

4.1 颅内动脉粥样硬化性血管狭窄疾病HRMR-VWI 可以对有或无症状的颅内动脉粥样硬化性狭窄早期识别和诊断，减少缺血性卒中发生的风险［21］。HRMR-VWI 可以定量分析管腔和管壁，测量管壁的面积、体积和管腔狭窄程度，分析斑块特性（如动脉重塑、位置和易损性等）［2］。HRMR-VWI图像质量优于传统成像，提高了狭窄严重程度的量化，利于精确评价斑块狭窄程度。研究发现，HRMR-VWI 对血管狭窄的诊断具有高度的敏感性和特异性，测量结果与DSA、CTA 高度一致［20］。HRMR-VWI 可以评估动脉重塑类型。尽管管腔成像是ICAD 评估的参考标准，但狭窄评估往往低估了ICAD的存在和负担，因ICAD 经常进行正性重塑。动脉重塑包括正性重塑（动脉壁向外增厚，但管腔不明显变窄）和负性重塑（斑块向管腔内生长，管腔狭窄）［18］。目前的荟萃分析证实，正性重塑是颅内斑块的特定脆弱性标志物［22］。在相同狭窄程度的情况下，正性重塑比负向重塑具有更高的脆弱性。重塑模式是影响围手术期并发症的重要因素，术前HRMR-VWI可全面评估动脉重塑，指导颅内血管再通。HRMR-VWI可以显示斑块位置及斑块和穿支动脉之间的解剖关系。斑块通常发生在穿支血管开口的对面，通常是大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）和基底动脉的腹壁［23］。有研究表明，斑块的位置与围手术期并发症密切相关，血管成形术和支架植入术后，分支血管周围的斑块与分支闭塞有关，可能发生的机制是由于“扫雪”效应（在血管成形术或支架置入过程中将斑块推入分支或穿支动脉）［24］。ZHOU 等［25］通过对39 例症状性基底动脉（basilar artery，BA）狭窄患者的图像观察发现，BA 斑块更容易在曲折血管的内弧形成，弯曲的BA中斑块在内弧（69%）多于外弧（31%），腹壁（66.7%）多于背侧壁（2.6%），左侧（12.8%）少于右侧（17.9%）。WON等［26］对34例急性MCA梗死患者研究发现，分支闭塞性疾病（branch occlusive disease，BOD）患者斑块边缘更靠近并阻塞穿支动脉口，狭窄程度低于动脉到动脉栓塞患者，BOD 组斑块主要位于穿支动脉主要出处的背侧（41.2%）和上侧（41.2%）。HRMR-VWI可以评估颅内粥样硬化斑块易损性，可以准确区分斑块内出血（intra-plaque hemorrhage，IPH）和脂质核心，因不同成分在多对比度序列图像中具有不同的信号特征。较大脂质核、出血、斑块表面钙化以及斑块纤维帽较薄是易损斑块的特征［27］。IPH 在T2呈低信号和T1高信号，脂质核心在T2W序列上呈低信号，在T1W序列上呈等信号［28］。斑块增强反映了病灶内炎症和新血管形成［29］。研究表明，罪犯斑块具有更多的对比增强、更高程度的狭窄，并具有同心形态［30］，斑块增强是卒中复发的独立预测因子［31］。HRMR-VWI通过评估管腔的狭窄程度和斑块特征，有助于临床医生对未来不良事件的风险进行分层，也为介入治疗提供有价值的影像信息。

4.2 颅内动脉夹层研究表明，HRMR-VWI 在检测夹层体征和实现椎基底动脉夹层动脉瘤的明确诊断方面优于导管血管造影。HRMR-VWI可以提供血管横截面图像，清晰地显示夹层动脉瘤内膜瓣、双腔征和壁内血肿，增强后可见偏心壁强化［17］。颅内动脉夹层的壁内血肿有时与颅内动脉粥样硬化的斑块内出血难以鉴别，在椎动脉夹层中，HRMR-VWI有助于鉴别诊断，在T2加权成像上，假腔显示比IPH更低的信号强度［29］。

4.3 烟雾病HRMR-VWI 可用于区分烟雾病（moyamoya disease，MMD）和烟雾综合征（moyamoya syndrome，MMS）。MMS 是类似烟雾病的进行性狭窄，涉及相同的血管区域，但继发于颅内动脉粥样硬化疾病等。研究表明，MMD中血管呈负性动脉重塑，与动脉粥样硬化相比颅内动脉有更小的管径且呈向心性减小，向心性斑块多见，管壁信号均一、轻微且均匀强化，与病理研究结果相似。颅内动脉粥样硬化性MMS呈正性重塑，偏心斑块多见，斑块成分复杂呈混杂信号影，局灶偏心强化［29，32］。

4.4 血管炎血管炎分为原发性血管炎、与全身感染性疾病或自身免疫性疾病相关的继发性血管炎。脑活检是其诊断的金标准，但它会带来1%～2%的永久性神经并发症发生的风险，而且对异质性血管受累的敏感性只有50%～75%［29］，HRMR-VWI 可对其进行鉴别。KESAV等［33］对49例近期出现症状性狭窄的卒中患者进行HRMR-VWI检查后显示，血管炎呈弥漫光滑、多灶向心增厚伴均一强化，动脉粥样硬化斑块多是局灶偏心增厚，伴局灶偏心强化。在明确诊断进行脑活检时可以利用HRMR-VWI 进行靶向脑活检，提高中枢神经系统血管炎脑活检的诊断率［29］。

4.5 可逆性脑血管收缩综合征DSA被认为是区分RCVS 与中枢神经系统血管炎和ICAD 的金标准，但DSA 是有创操作。HRMR-VWI 可鉴别RCVS 与血管炎，两者通常为多灶性狭窄伴向心性管壁增厚，但RCVS管壁增厚可消失，而且很少强化。与颅内动脉粥样硬化相比没有正性重塑和偏心增强［29］。

5 高分辨磁共振在颅内动脉狭窄或闭塞中的应用

目前对于非急性颅内动脉闭塞或狭窄的最佳治疗尚无共识，研究表明，血管内再通术是治疗非急性ICASO的一种有效方法［34］。非急性ICASO的血管内再通有不同的结果和围手术期并发症，再通成功率为53.1%～92.3%。围手术期并发症发生率为14.3%～30.7%，主要包括血管穿孔、血栓栓塞、支架内血栓形成、高灌注损伤等［35-44］。因此，系统的术前评估对于识别具有较高再通成功率的患者非常重要。研究表明，HRMR-VWI 显示的闭塞长度、角度、管壁状态与再通术成功率相关。脑血管造影不能精确判断血管闭塞长度，脑血管造影判断闭塞长度主要依据闭塞近端与远端侧支血管重建的距离，可能比潜在动脉粥样硬化病变的真实长度长［45-46］。CHAI 等［47］发现，与DSA 相比，HRMR-VWI 可以正确检测慢性闭塞颅内动脉的串联病变和闭塞长度范围，更好地评估狭窄或闭塞段的情况，包括血管壁信号强度、闭塞形态、闭塞角度和长度等。GAO等［45］对50例非急性颅内椎动脉闭塞患者进行再通发现，闭塞长度越短、角度越大，再通成功率越高，手术并发症发生率越小，闭塞长度>15 mm是导致再通失败的因素之一。HOU等［48］评价了HRMR-VWI 引导下25 例症状性非急性ICASO 患者血管内再通的作用，再通成功19 例（76.0%），1 例（4.0%）发生围手术期栓塞，与以往研究相比，手术并发症明显减少，可能是因高分辨率HRMR-VWI 提供了有关闭塞段的信息，如闭塞形态、角度和长度等。闭塞长度短的再通手术成功率高。在慢性颈内动脉闭塞的患者中，手术成功组的闭塞长度也比手术失败组短。有残余管腔的阻塞与成功的再通有关，与失败组相比，再通组有更多残余管腔闭塞的患者（84.2%比33.3%）［46］。HRMRI确定的腔和壁变化可以预测成功的血管内再通。LIU等［49］对75例非急性闭塞的颈内动脉患者进行血管内再通研究发现，血管再通术成功率与无血管壁塌陷、闭塞长度短、管腔闭塞段T1序列高信号有关。血管壁塌陷在再通失败组比例（90.50%）高于再通成功组（37.0%），T1序列高信号在再通组比例（64.00%）高于再通失败组（9.50%）。HRMR-VWI 可以清楚地显示闭塞血管的直径，研究表明闭塞血管的直径可以预测再通的成功率，通过HRMR-VWI 测量闭塞血管的直径，有助于识别具有更高成功率和更适合血运重建手术的患者，颈内动脉C1段或颈内动脉C2段的同侧与对侧直径比（I/C比）和颈内动脉C7 段的直径与再通成功呈正相关［50］。HRMR-VWI清楚地显示了管腔狭窄程度和管壁的详细特征，有助于对慢性颅内动脉狭窄或闭塞患者再通术前的评估，有助于识别和筛选具有更高成功率和更适合血运重建手术的患者。

6 总结与展望

HRMR-VWI 能清晰显示管壁的病理信息，为再通术对患者狭窄段的评估提供了有用信息，为卒中风险分层提供额外的诊断价值。术前HRMR-VWI成像的临床应用，为颅内动脉狭窄患者的颅内再通提高了手术成功率，降低了围手术期并发症发生率，对指导血管内治疗方面有广阔的应用前景。但HRMR-VWI也存在一定的局限性，显示的斑块成分信息缺乏病理学支持。由于其扫描时间较长，尚未作为临床常规检查，上述有关研究大部分是小样本研究，对血管再通术前的应用价值尚需更大样本的前瞻性研究证实。相信随着HRMR-VWI 不断的发展，对颅内动脉狭窄疾病的发病机制和再通术前的评估有进一步新的认识。