基于多模态MRI对颅内动脉粥样硬化的斑块特征、血流动力学、侧支循环及临床疗效评估的应用进展

陈 禹，沈龙山,2,3，程 雯，陈刘成，王震寰

1蚌埠医学院第二附属医院放射科，安徽 蚌埠 233040；2数字医学与智慧健康安徽普通高校重点实验室（蚌埠医学院），蚌埠医学院临床应用解剖研究所，安徽 蚌埠 233004；蚌埠医学院3医学影像学院，6人体解剖教研室，安徽 蚌埠 233030；4蚌埠学院文学与教育学院，安徽 蚌埠 233000；5蚌埠医学院第一附属医院放射科，安徽蚌埠233004

颅内动脉粥样硬化疾病（ICAD）是指脑血管动脉粥样硬化，它是引起缺血性脑卒中的重要病因［1-2］，多见于黑人、亚洲人和西班牙人［3］，其导致的急性缺血性脑卒中具有高发病率、高致死率，并产生高额的医疗费用，对患者及其家庭有着严重的影响。及时做出精准的诊断可以有效提高患者生活质量。以往的研究主要围绕管腔狭窄的程度展开，然而仅仅依靠斑块导致的管腔狭窄程度来评估颅内动脉粥样硬化疾病是否会导致急性缺血性脑卒中的发生存在局限性。近年来，随着影像技术的更新迭代，磁共振血管壁成像采用“黑血”技术，能够精确的识别斑块的脂质核、纤维帽、出血、钙化、炎症等不稳定特征［4-6］，动态磁敏感灌注成像能够识别低灌注的脑组织区域，血管造影则能获取侧支代偿情况，这些指标在临床实践中对评估卒中风险提供了诊断价值。本文将展开分析多模态MRI评估颅内动脉粥样硬化（ICAS）斑块稳定性、血流动力学和侧支代偿情况综合分析导致卒中的风险因素以及评估药物及手术治疗ICAS斑块疗效等方面的应用进行综述。

1 高分辨率磁共振血管壁成像（HRMR-VWI）在ICAD中的突破性

脑部血管在影像学领域有很多检查方法，但是传统的成像技术都是通过显示管腔内血流情况进行诊断，无法显示血管壁内情况，因而不能直接反映病变的特征。HRMR-VWI可以在亚毫米水平评估动脉管壁的情况［7-9］。运用3.0高分辨MRI技术不仅能对颅内动脉管腔的狭窄程度进行准确评估，还能够清晰地显示斑块的位置、形态和性质，并能够对斑块内部的结构和病理成分进行更为详细的研究，从而对斑块的稳定性进行较为准确地判断，预测发生脑卒中事件的危险程度［10-11］。

1.1 HRMR-VWI对斑块表面不规则性与分布位置的评估

如果斑块表面是不规则的、凹陷的，常常提示该斑块的纤维帽会出现溃疡，进而导致斑块的破裂，从而增加引起血栓栓塞的风险。有研究认为斑块表面的不规则性是导致斑块不稳定性的因素之一［12-13］。动脉粥样硬化斑块的位置分布情况被许多国内外学者认为是发生急性缺血性脑卒中的危险因素之一，在临床工作中具有十分重要的指导意义［14］。脑部血管分为前循环及后循环，而Willis环中的双侧后交通动脉连通着前-后循环，其中ICAS最常累及的血管多位于前循环的大脑中动脉（MCA）的M1段、后循环的基底动脉近段以及血管分叉或路径变化处［15-16］。有国外研究显示，在前循环系统中，斑块多位于MCA的腹侧壁和下壁，其背侧壁是斑块最少累及的部位；在后循环系统中，斑块多位于基底动脉（BA）的背侧壁和左右两侧壁［17］。有研究使用HRMRVWI技术证实了MCA斑块位置与皮下梗死相关，位于MCA上壁的斑块相较于MCA下壁的斑块导致缺血性事件发生的风险更高，可以观察到症状组患者的MCA斑块在进展过程中更容易使穿支动脉的开口处堵塞，造成下游的低灌注进而导致急性缺血性卒中的发生［18］。有关症状性BA斑块位置的研究显示，位于BA外侧壁的斑块相较于BA前壁和后壁的斑块更容易导致桥脑外侧梗死事件的发生，这可能是由于脑桥外侧支开口于此处［19］。我们可以根据颅内不同动脉其斑块分布位置的特点来指导介入手术。当不稳定性斑块的位置分布于穿支动脉开口处时，那么行颅内血管成形术和支架植入术则可能导致不稳定性斑块的脱落或动脉粥样硬化物质堵塞穿支血管开口处，从而引发新的梗死事件，这就是“雪犁现象”［20］。在磁共振血管壁成像的技术帮助下，我们可以观察到颅内斑块的形态、分布位置以及稳定性，掌握斑块相对于穿支动脉开口的位置关系，从而能有效的减少血管内介入手术发生并发症的风险，更好的改善患者的预后情况。

1.2 HRMR-VWI对斑块内异常高信号的评估

斑块内新近出血（IPH）在磁共振血管壁成像上的表现为T1WI上的高信号（信号值高于临近脑灰质或肌肉组织信号的150%），导致IPH的原因是由于斑块内新生血管的破裂，而IPH又进一步导致斑块的体积增大、壁的压力增加，使得斑块变得不稳定，最终可能会增加缺血性卒中事件发生的风险［21］。国外许多学者认为可以将IPH作为不稳定性斑块的特征表现，通过对症状组和无症状组的MCA狭窄病例中IPH的阳性率差异是否有统计学意义进行了一系列的研究，发现IPH与缺血性卒中事件的发生关系密切［21-24］。鉴别于斑块内脂肪成分，T1WI和T2WI均呈高信号，压制序列上高信号区域呈低信号，这种情况十分少见。颅内动脉粥样硬化斑块IPH与急性缺血性脑卒中发生风险的增加之间的关联性是从冠状动脉和颈外动脉粥样硬化疾病的相关研究中推断得出的［25-26］。

1.3 HRMR-VWI对斑块强化的评估

国外研究表明，仅仅依靠斑块狭窄程度和症状对发生缺血性事件风险进行分层是不准确的，有些患者尽管只存在亚临界狭窄，但是仍然会发生缺血性卒中，于是这些学者通过磁共振血管壁成像技术发现斑块的异常强化与缺血性卒中事件的发生密切相关［27-29］。责任斑块通常在磁共振血管壁成像上表现为明显强化。国外研究表明，由于新生血管形成和血管炎症导致斑块强化，而且颅内动脉粥样硬化斑块强化比颅外动脉及冠状动脉斑块强化更具有临床及科研意义［29］。有学者证明了斑块与垂体柄的对比度超过0.53时是责任斑块的独立预测因子，其敏感度达到78%，特异性为62%，且斑块强化程度越高，其与缺血性事件发生之间存在因果关系的可能性就越大［30-31］。Gupta等［32］研究表明，有59%的责任斑块是强化的，仅有23%的非责任斑块是强化的，这些研究都是以垂体的强化程度作为对比指标，从而定性的去分析斑块是否强化，最终证实了斑块强化与责任血管供血区域发生脑缺血卒中事件明显相关。另有学者定量研究斑块的强化程度，使用“斑块强化率”这一定义对斑块强化这一影像学特征进行了定量研究，从而发现斑块强化率能够很好的评估BA斑块是否为责任斑块（OR=9.476，95%CI:1.256～71.464，P=0.029）［33］。近期一项研究发现颅内动脉狭窄的患者其斑块强化程度随着时间的推移而变化，在缺血性事件发生数月后斑块仍可强化［34］。

1.4 HRMR-VWI对血管重构模式的评估

血管重构是血管受到血液动力学的作用结构发生适应性变化的过程，对于血管重构的研究源自于冠心病患者的冠状动脉发生的适应性变化。动脉的两种重构模式最早是通过对冠状动脉的研究所提出的，分为正性重构和负性重构［35］。正性重构是指血管外弹力膜面积大于病变部位近端和远端血管外弹力膜面积；如果血管外弹力膜面积小于病变部位近端和远端血管外弹力膜面积，则成为负性重构［36］。临床医生常本能地认为正性重构管腔大，从而不易导致组织缺血，负性重构管腔小易导致缺血发生。但是很多梗死患者行数字减影血管造影或磁共振血管造影检查，并未发现有明显的大血管腔狭窄，其中病理机制值得深入研究。正是由于正性重构的存在，传统的影像学检查方法仅仅依靠斑块导致的血管狭窄严重程度评估缺血性卒中事件的风险是不全面的、不够客观的，常常导致低估了急性缺血性脑卒中发生的风险。有研究证实了MCA处的正性重构与最狭窄处管腔的血流动力学指标相关，如最狭窄处管腔的高壁剪切应力和跨狭窄处剪切应力比值的增大［37］。因此仅仅靠狭窄程度去预测患者发生急性缺血性脑卒中是不够全面的，应该进一步研究哪些因素影响正性重构。

2 HRMR-VWI联合全脑灌注在ICAD中的应用

目前，ICAS导致脑卒中的机制很多，这些机制通常不是单独发挥作用的，而是通过相互交织、共同作用，最终决定缺血性事件的发生。在ICAS患者中，脑循环的灌注状态越低与缺血性脑卒中的发生发展关系越密切。脑血管储备从定义上说就是指急性脑损害后中枢对生理改变的反应，即脑组织能够代偿低血糖、低氧、低血压和贫血等生理应激的能力，因此脑血管储备对脑血管的评价具有重要作用。Juttukonda等［38］的研究证实了脑血管储备延迟时间的增加的患者发生缺血性卒中事件的风险更高，因为这些患者的动脉血流达到正常脑血管储备的时间更长，因此新发脑梗死的风险更高。利用动态磁敏感灌注成像可以绘制信号强度—时间曲线，再结合后处理软件不同的数学算法计算，进行了图像重建获得的灌注参数能够反应组织灌注改变和脑组织梗死。有研究发现，当某区域的脑组织其Tmax阈值大于6 s，则该区域脑组织发生梗死的风险上升［39］。有学者通过多因素Logistic回归分析发现基于时间阈值Tmax大于4 s的低灌注体积是前循环症状性ICAD患者缺血性卒中复发相关的独立危险因素［40］。因此不能仅仅只从斑块这一因素去分析发生缺血性卒中的机制，应该结合脑灌注才能更好地预测卒中的发生。

3 多模态MRI在ICAD中的应用

卒中风险仅部分由斑块导致的管腔狭窄解释，一些颈动脉重度狭窄的患者，直接从颈动脉狭窄处血流是明显下降的，但是患者并未表现出不适，原因就是颅内血管存在侧支循环，可以从对侧颈动脉或椎动脉代偿供血，从而满足机体需求。临床中存在着很多一侧颅内动脉血管重度狭窄的患者，通过经时间飞跃磁共振血管造影的帮助，可以发现这些患者中的大多数存在着侧支代偿增加的情况，从而导致这些患者发生卒中的风险在一定程度上降低。Liu等［41］发现一些斑块的影像学特征，如斑块偏心率和斑块长度可以在一定程度上判断脑循环的低灌注状态，一些短暂性脑缺血发作的患者将会发生脑梗死的不可逆转，而这种脑梗死的不可逆转正是因脑循环的低灌注状态所导致的。利用多模态磁共振来研究脑卒中发生及复发的危险因素，掌握病患个体的具体病因，对于临床工作中制定具有针对性的治疗方案有重要意义。

4 HRMR-VWI在临床治疗方面的应用

目前在临床上对于ICAS斑块的治疗方案主要有两种，分别是他汀类药物治疗和血管内介入治疗。很多国内外指南对于疗效的评估是通过传统影像学检查技术对颅内血管的管腔狭窄程度是否得到改善以及临床症状是否减轻来判断的。而HRMR-VWI是能够实现颅内动脉斑块的可视化，相较于其他检查方法，无疑占据了极大的优势。利用HRMR-VWI能够有效地识别ICAS斑块特征有助于临床制定合适的治疗方案，从而有效地预防缺血性事件的发生。

有研究发现他汀类药物可改变ICAS斑块的内部成分结构，并减小斑块的体积、改善管腔的狭窄程度及降低责任斑块在HRMR-VWI上的信号强度，这些指标的变化都可以表明他汀类药物能够有效地稳定症状性斑块，降低缺血性卒中事件的发生［42］。但是也有部分（35%）患者在接受他汀类药物治疗后ICAS斑块特征未见明显改善甚至ICAS斑块体积反而增大，管腔狭窄程度更加严重。国外一项纵向研究证实，使用高剂量的他汀类药物的使用，有可能将不稳定的具有脂质核心的斑块转变为更稳定的钙化斑块，从而降低缺血性事件发生的风险［43］。因此，利用HRMR-VWI检测患者颅内斑块的形态、分布、强化程度及路径变化等，可以提供他汀类药物疗效的客观信息。

有学者发现抗炎治疗能将强化的斑块在一定程度上变得更加稳定，针对白介素1β抗炎治疗可以使斑块变得更加稳定，明显降低了缺血性事件发生的风险［8］。

目前在临床工作中，血管内介入治疗技术已经逐渐成为治疗责任斑块的重要方法［43-44］。有研究证实了血管内介入治疗能够有效降低斑块负荷及改善血管狭窄程度，为临床工作中ICAS斑块血管内介入治疗的应用提供了更多的证据支持［45］。另有研究发现经过机械性血栓切除术的“中风”患者，HRMR-VWI显示其患侧动脉管壁局部有一定程度的强化［46］，这种强化可能反映了血栓形成及切除对血管内皮细胞产生了损伤。因此，在临床上发现异常强化的管壁，不能简单地将其定义为不稳定性斑块，应充分结合病史进行分析。

5 小结与展望

ICAS斑块是导致患者发生急性缺血性脑卒中的重要因素，基于快速发展的先进的磁共振软硬件技术及其成熟的临床应用，特别是利用HRMR-VWI结合动态磁敏感灌注成像能够有效且准确地分析斑块的影像学特征、易损性及血流动力学损伤，对于急性缺血性脑卒中个体化、定量化诊断提供更充分和可靠依据，进一步完善对脑卒中风险的综合量化评估，为个体化、针对性寻求最佳的干预及治疗方案带来可能，能更有效的降低脑卒中的发病率、致残率、复发率及死亡率。

以往的大多数研究只关注出现症状的患者、只针对斑块影像学特征去探索或只针对血流动力学去研究，对于一些存在高危险因素斑块的无症状患者研究较少，更未将斑块的影像学特征与血流灌注进行定量及定性的分析。基于先进的HRMR-VWI技术的开发和应用，大样本、多中心、系统化的血管斑块影像学形态特征结合血流动力学、管壁压力及弹性等功能信息的临床研究，是重要的方向和趋势，以为临床医师提供患者的危险分层、个体化治疗方案及预后指导，实现更精准的一站式评估脑血管的功能和风险。