高分辨磁共振血管壁成像技术颅内应用

孙明娟 刘四斌

长江大学第二临床医学院放射科，湖北省荆州市 434000

国内产生高死亡率和高残疾的疾病主要是缺血性卒中，脑血管疾病作为导致卒中的主要原因之一应引起足够的重视[1]。研究表明血管壁病变往往早于管腔改变，然而数字减影血管造影(Digital subtraction angiography，DSA)、CT血管成像(Computed tomography angiography，CTA)、MR血管成像(Magnetic resonance ngiography，MRA)等传统管腔显像技术，仅对管腔狭窄程度判断，缺乏对早期管壁改变的显示。高分辨率核磁共振管壁成像技术( High resolution magnetic resonance vessel wall image，HRMR-VWI)可以清晰显示病灶结构并分析病变特征，对脑血管疾病的预测和早期治疗有极大帮助。

1 成像技术

一般大脑中动脉(Middle cerebral artery, MCA)和基底动脉(Basial artery,BA) 血管壁厚度为0.2～0.3mm，目前体素较难显示。但病变管壁常增厚而易于显像[2]。颅内脑实质结构复杂，血管走形曲折且不在同一个平面上，加大成像难度。因此达到颅内血管壁成像质量必须考虑以下因素。

1.1 高信噪比和空间分辨率 高噪声比(Signal to noise，SNR)和空间分辨率是清晰显示管壁病灶的必备条件。大部分颅内血管显影都是在3.0T MRI上进行扫描，随着场强增加，超高场(7.0T)MRI FOV可达到视野250×250×190mm3，能进行大范围各向同性血管壁成像，显示更多willis环分支血管重建细节。尸检研究表明7.0T MRI对斑块的亚结构显示有所帮助，对辨别纤维性和疏松性钙成分的阳性预测值较高，这些优点使7.0T可识别斑块早期病变细节。目前7.0T MRI扫描正处于探索阶段[3]。

1.2 多组织加权成像 使用“亮血技术”，利用预置饱和带，使流动的血液呈高信号，与静止斑块形成对比。常用于管腔狭窄段定位及狭窄程度测量，但迂曲血管处血流呈涡流，血流信号易流失，对管腔狭窄程度的判断欠准确，通常利用MRA进行观察。

1.3 多平面2D和3D采集 通过多平面2D技术观察血管，能够显示局部病变细节，易于区别斑块低信号纤维帽以及高信号的斑块内出血。然而当评估走形迂曲的颅内血管，2D序列易产生部分容积效应。相比2D序列，3D序列通过采集各向同性的数据，血管壁信噪比提高58%，利于病变血管的多方位重建，具有大范围采集血管壁的优势。但3D序列扫描时间较长，增加了移动伪影概率。3D 全脑血管壁心血管磁共振成像(3D whole-brain vessel wall cardiovascular magnetic resonance imaging，3D IVW CMR)可7min内完成全脑容积覆盖和各向同性0.5 mm空间分辨率扫描[4]。

1.4 血液抑制和脑脊液抑制 血液和脑脊液抑制通过自旋回波成像、预置饱和脉冲或基于双反转恢复的序列实现。血液信号被抑制，管壁内膜病变凸显，易于观察病变细节。但颅内血管走形曲折，其血流较慢，血液抑制效果欠佳，可能导致管壁伪增厚。变延迟进动定制激发 (Delays alternating with nutation for tailored excitation, DANTE)技术利用连续低翻转角度激发脉冲，将血液和脑脊液的流动信号归零，但其对脑脊液抑制的同时也会造成管壁SNR下降。Cogswell P等[5]研究使用TSE序列40°～120°联合Dante翻转角8° 可以达到脑脊液抑制和SNR的最佳显示。

2 颅内血管壁临床应用

2.1 颅内动脉粥样硬化性斑块 目前对颅内血管研究已从管腔狭窄程度转向对斑块特征及血管炎症变化作为评估斑块易损性及预测缺血性卒中的标志。粥样硬化斑块主要从斑块特征、斑块强化模式、斑块内出血几个方面对斑块稳定性进行分析。

2.1.1 斑块特征：动脉粥样硬化病理显示斑块中心为坏死脂质，上覆盖血小板和纤维帽构成的血栓物质，表面为结缔组织。由于颅内管壁病变组织取样困难，HRMR-VWI可有效评估颅内管壁病变。尸检结果对比发现易损斑块成分在诱发缺血性脑卒中上起关键作用，其病理证实动脉粥样硬化斑块脂质核心可以预测斑块易损性，较大脂核易破损[6]。有国外学者在7TMRI上发现颅内管壁病变可作为动脉粥样硬化的一种直接MRI标记物[7]。 斑块贴壁的形态可作为动脉栓塞预测因子。Fang Wu等人发现不规则纤维帽更易脱落形成血栓[8]。血管构型不同形成动脉硬化斑块的可能性也有差异。斑块所处位置对于其稳定性也有较大影响，Ameli R等人研究表明位于基底动脉侧壁的斑块常导致桥脑外侧梗死[9]。 HRMR-VWI上血管重构模式有正性和负性重构。斑块呈偏心性生长导致血管向外扩张称正性重构。斑块也可表现为负性重构即斑块向管壁内生长，导致管腔狭窄，狭窄处周围血流动力学改变，破坏斑块表面和损伤管壁表皮细胞，容易导致纤维帽脱落形成血栓，造成缺血性中风。

2.1.2 斑块强化：HRMR-VWI上斑块强化是斑块不稳定和进展的标志。多数研究显示症状性和非症状性斑块增强扫描都会出现强化，因此可以认为斑块强化为炎症间接标记物，与中风事件密切相关。目前将斑块强化分为三个等级，0级即无强化，描述为与周围正常动脉血管壁比较信号相似或降低，1级强化则描述为信号强度大于无强化，而比垂体漏斗信号强度低，2级强化则为信号强度高于垂体漏斗强化区信号。Alexander等人试图排除主观因素对强化进行定量测量，以便对斑块增强前后图像达成统一共识[10]。

2.1.3 斑块内出血：斑块内出血也可作为斑块不稳定和进展的直接标志。新血管被认为是斑块不稳定性及生长的重要因素，由于新生血管未成熟，其结构及功能异常。且斑块处血流动力学改变，更易导致新生血管破裂出血[11]。

2.2 中枢神经系统动脉炎 中枢神经系统动脉炎(Central nervous system arteritis，PACNS)是一种主要累及中枢神经系统的血管炎症疾病，其病理表现主要破坏动脉中膜，导致颅内低灌注，而最终引发缺血性卒中。HRMR-VWI上表现为多条血管短节段管壁增厚，管腔狭窄、闭塞，增强扫描环形强化，与动脉粥样硬化管壁偏心性强化区别。HRMR-VWI对于诊断血管炎活动性有较大帮助，病理显示周围炎细胞浸润，影像表现为活动性血管炎病变增强。由于取样错误PACNS诊断较困难，即使颅内活检也有较高假阴性率。Zeiler S等人研究发现浅层动脉并不能反映大动脉病变状态，指出HRMR-VWI可以用来定位炎症血管并确定其活检靶点，提高准确率[12]。对于颅内小动脉取样方便，活检仍作为判断疾病的重要工具。因此，HRMR-VWI可作为大动脉诊断血管炎的有效辅助手段。

2.3 可逆性脑血管收缩综合征 可逆性脑血管收缩综合征(Reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS)和PACNS的临床治疗截然不同，RCVS用钙通道阻滞剂治疗，而PACNS用类固醇和免疫抑制剂治疗，因此早期鉴别采取合适的治疗方案对临床非常重要。高分辨率血管壁MRI对比增强可鉴别两者。RCVS是一种动脉张力调节障碍，病理表现为痉挛血管细胞间重叠增加，导致管腔狭窄60%的管壁厚度增加近500%。HRMR-VWI表现为仅管壁增厚但无强化。而PACNS影像表现为管壁增厚且强化。有研究进一步对两者进行病程随访，发现两者壁型随时间改变。与PACNS长期稳定性管壁病变对比，RCVS表现为短时期内管壁狭窄逆转，并且PACNS影像特征表现涉及多支血管散在分布，而RCVS管壁影像表现累计所有病变血管[13]。此外如果RCVS病变涉及血管炎，增强显示此处有亦强化。因此鉴别RCVS和PACNS应结合临床其他特征。

2.4 动脉瘤 动脉瘤影像表现为病变管腔局限性膨出。HRMR-VWI增强扫描对于临床判断急性破损动脉瘤危险性具有重要意义，方便医生对于高破裂风险动脉瘤进行早干预。炎细胞浸入导致动脉瘤不稳定性增加，急性破损动脉瘤病理表现管壁有大量巨噬细胞和淋巴细胞浸润，而未破损动脉瘤内炎细胞较少存在，多项研究证明管壁炎症可能加速动脉瘤破裂。壁强化作为不稳定动脉瘤的生物标志物已得到广泛认可，对于未强化的瘤体可能预测一种稳定、未破损状态[14]。但也有研究显示部分病例稳定的瘤体也有强化，说明增强扫描对动脉瘤有高敏感性但缺乏特异性，该研究进一步将瘤体强化模式细分为四级(无强化、局灶性强化、薄壁强化和厚壁强化)，并发现三级强化对诊断瘤体稳定性具有高特异性[15]。

2.5 Moyamoya病 Moyamoya病是单侧或双侧颈内动脉末端血管进行性狭窄、闭塞并产生丰富侧支循环的慢性脑血管病。Moyamoya病是导致儿童及青少年短暂性脑缺血发作(TIA)的重要原因。DSA虽然作为诊断Moyamoya病的金标准，但因其为有创检查，且需要造影剂，较难避免有创检查的危险性，VWI作为一种无创检查可显示更多诊断信息。

病理组织学认为Moyamoya病为血管中膜变薄，未见炎细胞浸润[16]。然而随后研究显示，与动脉粥样硬化偏心性强化相比，Moyamoya病影像特征表现为大脑中动脉收缩和颈内动脉末端向心性强化，管壁增厚少见，管壁呈负性重构。动脉粥样硬化管壁增强提示病变存在炎症反应或新生血管，症状性烟雾病患者较高的增强表现同样反应病变处活跃的血管生成。有研究发现烟雾病室壁强化等级可以预测急性缺血性梗死，颅内管壁强化特征可以作为评估其稳定性的重要标志[17-18]。

2.6 动脉夹层 动脉夹层是血管内膜与管壁分离，血液从中流过，形成动脉内假腔的血管疾病。由于内膜损伤常导致局部形成血栓，不稳定性血栓脱落阻塞远端血管，或局部管腔变窄等原因导致脑组织血供不足，引发缺血性卒中。HRMR-VWI作为非侵入性手段诊断夹层，可显示出重要的解剖细节，对疾病的早期发现及治疗提供指导性意见。典型的影像表现包括剥离瓣、双腔征、壁内血肿和动脉瘤样扩张[19]。有研究发现80%病例在急性期发现动脉瘤样扩张，亚急性早期动脉瘤样扩张影像表现则达到100%，得出HRMR-VWI上微小壁内血肿和动脉瘤扩张为动脉夹层早期影像表现[20]。

3 总结及展望

在脑血管疾病应用中，HRMR-VWI可以弥补传统血管造影技术仅显示管腔的不足。作为非侵入性诊断工具，其血液及脑脊液抑制技术可以显示增厚动脉管壁及病变管壁表面结构，为早期诊断管壁异常提供技术支持，在颅内动脉疾病诊断、鉴别诊断及脑卒中预测方面具有重要意义。

但该领域仍有许多问题等待解决。对于病灶特征诊断并没有统一规范，如动脉粥样硬化斑块对管壁增强程度、血管重构指数等描述只是主观判断。各厂商、研究人员对于病灶扫描参数设置及各种特征测量的描述并没有统一标准，仍需进一步规范化操作和诊断。病灶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。此外，血管壁成像扫描时间较长以及血液及脑脊液抑制技术对于迂曲血管血流缓慢处容易造成管壁假性增厚也给该技术的普遍应用造成了局限性。因此，HRMR-VWI技术仍需要科研人员进一步探索，相信伴随技术进步，HRMR-VWI将会为颅内疾病引发脑卒中预测研究提供更多有效信息，做到早发现、早治疗，提高患者存活率。