3D ASL联合3D T1高分辨黑血管壁成像技术对烟雾病导致TIA的诊断应用

杜亚强,李亚光,韩 康,许 慧,闫子佳,母建奎,雷立存*

(1.河北医科大学第四医院 体检部,河北 石家庄050011;2.河北医科大学第一医院 放射与核医学科,河北 石家庄050031)

烟雾病(Moyamoya Disease,MMD)导致的短暂性脑缺血发作(Transient Ischemic Attack,TIA)临床诊断目前主要依靠磁共振成像平扫和三维时间飞跃法MR血管造影[1-2],但是这两种检查不能反映脑血流灌注和血管斑块的情况,对临床指导下一步治疗提供的价值有限。数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiograph,DSA)是诊断烟雾病的金标准,然而DSA具有侵入性,特别是对于儿童MMD患者,常需要全身麻醉才能完成该项检查。三维动脉自旋标记成像(3D Arterial Spin Labeling imaging,3D ASL)是一种通过MRI获取血流信息的非侵入性成像技术,已被用于测量各种中枢神经系统疾病的脑血流量,反映患者颅内的血流灌注情况[3-7]。颅内3D T1高分辨黑血管壁成像技术(3D T1 Black Blood imaging,3D T1BB)可以区分颅内动脉血管壁的血栓是稳定斑块还是易损斑块[1]。本研究拟采用3D ASL[2]联合3D T1BB技术对烟雾病导致TIA的患者进行检查,探讨两种技术联合应用对烟雾病导致TIA的诊断应用价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取河北医科大学第一医院2021年7月到2022年10月神经内科收治的疑似烟雾病导致TIA的患者172例,男82例,女90例,年龄范围为45～79岁,平均年龄58.6岁。采用DSA诊断烟雾病的独立标准[8],至少应符合以下标准:(1) 颈内动脉终末段(TICA) 和(或)大脑前动脉(ACA) 起始段和(或)大脑中动脉(MCA)起始段严重狭窄或闭塞;(2)动脉期在闭塞动脉周围有异常血管网;(3)上述病变应该是双侧的。TIA诊断依据短暂性脑缺血发作的中国专家共识更新版(2011年)版本[9]。排除标准:不包括脑动脉粥样硬化,自身免疫性疾病,脑膜炎,脑瘤,唐氏综合征,头部创伤,由部分放射治疗引起的类似的脑血管疾病。本研究为回顾性研究,经过河北医科大学第一医院伦理委员会批准,免除受试者知情同意。

1.2 方法对所有患者进行常规序列扫描,扫描设备及其参数:SIEMENS PRISMA 3.0T磁共振仪,20通道头部线圈,先对患者行MRI平扫,序列包括T1WI,T2WI,FLAIR,3D-TOF。用TOF重建动脉血管图像确定斑块位置,对斑块行3D-T1黑血动脉管壁成像技术,MRI平扫:T1WI的TR 150 ms,TE2.49 ms,层厚 5.0 mm;T2WI的TR 7500 ms,TE81 ms,层厚 5.0 mm;MRA的TR 21 ms,TE 3.43 ms,层厚 0.7 mm;FLAIR的TR 7500 ms,TE 81 ms,层厚 5.0 mm;3D T1高分辨黑血动脉管壁成像:采用3D-T1WI,扫描范围为局部狭窄病变,TR 600 ms,TE 20 ms,矩阵256×256,视野22 cm,层厚0.9 mm,层数60,扫描时间268 s,MRA扫描参数:TR21 ms,TE3.43 ms,FOV20×20 cm,层厚0.7 mm。3D ASL的TR 4632 ms,TE 11 ms,标记后延迟时间1980 ms层厚4 mm,扫描时间260 s。DSA检查使用西门子 Artiszee 平板血管造影机对对照组患者进行常规脑血管造影(DSA),采用 Seldliger 技术对脑血管疾病患者股动脉进行穿刺,使用高压注射器选择非离子型造影剂流率2～5 ml/s,总量6～8 ml,压力200～300 Pa,在患者双侧椎动脉,和两侧颈内、外动脉进行造影,分别获取患者正、水平侧位和25～30°汤氏位脑血管的影像。

1.3 图像分析所有图像传到西门子图像工作站,3D T1高分辨黑血管壁成像图像进行多平面重建。高分辨率MRI图像显示血管内外壁清晰或大部分显示图像清晰,则进行下一次观察,否则将患者排除在纳入组之外;血管狭窄模式的诊断标准定义如下:高分辨率MRI图像显示病变血管如果管壁为环状均匀狭窄,则定义为向心狭窄,如果管壁一边形成斑块则定义为偏心狭窄;如果病变部位的血管腔看不见或几乎不可见,则定义闭塞;其中血管狭窄的定义是与邻近的正常管腔相比,其直径减小。判断稳定斑块和易损斑块的标准是增强后是否有强化。由两位神经放射学的医生进行以下指标的观察并做好记录,观察不一致时由第三名医生加入进行判断。观察ASL健侧和患侧的脑灌注是否有差异。

2 结果

2.13D T1BB显示172例患者中有MCA血管344根,其中发现有稳定斑块82根(23.84%),易损斑块262根(76.16%),斑块特征为斑块呈向心性狭窄,易损斑块增强扫描可见明显强化,见图1。

图1 患者影像学检查图像(女性,64岁,主因头晕3天入院,A为DSA图,显示双侧大脑中动脉闭塞,诊断为烟雾病;B为3D ASL灌注脑血流量图,显示左侧基底节区灌注明显降低;C为3D T1 BB平扫图像,显示左侧大脑中脉向心性狭窄斑块;D为3D T1 BB增强扫描图像,显示斑块明显强化,诊断为易损斑块)

2.2以DSA为金标准,3D ASL诊断真阳性为105例,真阴性19例,假阳性7例,假阴性41例,3D T1BB诊断真阳性为112例,真阴性21例,假阳性5例,假阴性34例,3D ASL联合3D T1BB诊断真阳性139例,真阴性18例,假阳性8例,假阴性7例,3D ASL联合3D T1BB诊断烟雾病导致TIA的敏感度、特异度和准确度分别为95.21%、69.23%、91.28%,其敏感度和准确度均高于单独应用3D ASL和3D T1BB(P<0.01),3种诊断方法的特异度比较,差异无统计学意义(P>0.05)。3D ASL联合3D T1BB诊断方法曲线下面积为0.822,高于分别两项单独诊断的曲线下面积(3D ASL,AUC=0.725;3D T1BB,AUC=0.787)(表1,图2)。

表1 3种不同诊断方法诊断效能比较(n,%)

图2 3种不同诊断方法的诊断效能ROC曲线

3 讨论

烟雾病东亚地区的发病率较高,尤其在日本[6]为最高[10-11]。脑组织灌注是脑组织器官、毛细血管进行氧合作用和物质交换的基础,只有这样才能维持正常组织器官的功能和活动,当脑组织发生TIA时,首先发生的就是脑灌注不足[12-16]。在临床上进行磁共振平扫时不能反映脑组织的灌注情况,CT增强存在过敏反应的危险,动脉自旋标记不需要使用对比剂就可以反映颅内血液的灌注情况,动脉自旋标记(ASL)以动脉血内水质子为内源性示踪剂,并用翻转或饱和RF脉冲对其进行标记,待其流入成像层面,采集被标记的图像信息及不被标记的图像信息并使之相减,进而获得脑血流灌注图像,对这种差异进行测量成像,是一种真正的非侵入性的磁共振脑灌注成像技术[17-20]。

3D ASL具有较高的信噪比,能够反映脑组织的血流灌注的变化,能够发现MR平扫发现不了的脑血流量降低。脑血流量的降低与血管本身是否存在狭窄以及狭窄的程度有关系,如果目标血管的狭窄程度越大,说明该血管的舒张功能降低导致血流灌注降低[21]。但是有的研究认为,血管的狭窄程度与血流灌注并不呈正比[22],其主要的病理变化是由于长期慢性的狭窄,造成侧支循环的建立,如果侧支循环的代偿作用,可不会造成脑血流量的变化,或者由于侧支循环建立良好也可能导致脑血流量的增加[23-25]。本研究采用3D T1BB可以发现血管壁是否存在稳定斑块和易损斑块,3D T1BB技术作为传统血管成像的补充和参数的优化,可以全面评价血管管壁,帮助鉴别管腔狭窄原因具有较好的发展前景[22]。3D T1BB技术的实现需要满足以下要求:①图像采用高分辨率,高分辨率包括高空间分辨率和高信噪比,大脑中动脉和基底动脉管壁正常厚度为 0.2～0.3 mm,约为管腔直径的1/10;②采用T1加权;③多平面的3D采集,能够进行多平面重建和最小信号投影;④能够抑制不必要的血液流动信号,从而准确识别血管腔-壁交界。在同等条件下,3T比1.5T磁共振具有更高的信噪比。本研究采用3T磁共振扫描,均获得满意的图像。

颅内血管斑块的主要成分有脂质、血栓及其血小板和纤维蛋白、细胞物质和结缔组织基质等,颅内血管斑块的进展主要与斑块内脂质的聚集、纤维帽的形成及斑块内出血密切相关。本研究通过3D T1BB技术能够了解管腔狭窄和管壁斑块的情况,通过3D ASL反应颅内脑血流量的变化,二者相互结合诊断烟雾病合并TIA的敏感度、准确度都高于MR平扫。本研究发现烟雾病斑块在3D T1BB技术中大多数表现为向心性管壁增厚,这与其他研究发现一致[26]。

目前随着MR软硬件的不断发展,作为传统管腔成像技术的补充和优化,3D T1 BB技术已逐渐成熟,如成像空间发展到3D技术,使血流抑制效果不断改善,同时加大目标血管空间覆盖率、对管壁斑块的检出、斑块的定量分析以及对邻近管腔结构的显示更加精确化[26-30]。

本研究联合3D ASL和3D T1BB技术,不仅能够反映脑组织血流灌注情况,同时可以发现血管壁斑块的性质,二者联合应用的敏感度、准确度均高于单独应用3D ASL和3D T1 BB。本研究发现烟雾病导致的TIA会导致脑血流量下降,烟雾病斑块大多数表现为向心性管壁增厚,联合应用3D ASL和3D T1BB技术对烟雾病具有较高的诊断价值。