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高分辨率磁共振成像在颅内动脉粥样硬化疾病中的应用

作者:尹松涛,张雪峰,内蒙古医科大学

 

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)疾病是导致心脑血管意外事件的重要危险因素。颅内动脉粥样硬化疾病(intracranial atherosclerotic disease,ICAD)是全球范围内导致缺血性脑卒中的共同机制。脑卒中具有高发病率、高死亡率及高致残率等特点,已成为我国人口死亡原因的第2位。既往研究表明,颅内动脉粥样硬化性疾病主要累及颈内动脉、大脑中动脉、椎动脉及基底动脉,随着粥样硬化斑块的发展,除了占位效应引起管腔狭窄以外,斑块成分由简单到复杂,由稳定到不稳定,最终由于某些因素导致其破裂,引起脑血管意外事件。北美的白种人8%~10%是由此因素导致。而在亚洲,30%~50%的脑卒中事件由此引发。

 

AS常累及头颈部动脉管壁并造成部分动脉管腔不同程度狭窄,以往常规的检查方法包括数字减影血管成像(digital subtraction angiography,DSA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)、CT血管成像(CT angiography,CTA)和经颅超声多普勒(transcranial doppler,TCD)。其中DSA被认为是评价颅内血管管腔狭窄的金标准,可以清晰地显示脑血管的各级分支,明确血管狭窄的部位、范围、程度。但DSA是一种有创检查,费用昂贵,并且同以往的常规检查方法一样存在特异性及敏感性较低等特点,只能评价血管管腔的狭窄程度,不能对动脉管壁及动脉粥样硬化斑块的形态和结构特点给予评价,难以评估斑块的稳定性。

 

随着医学技术的发展,高分辨率磁共振成像(high-resolution magnetic resonance imaging,HRMRI)技术的日益成熟,有助于定性、定量地分析和鉴别颅内动脉粥样硬化斑块的性质,评估其易损性,指导脑卒中的预防及治疗。笔者结合文献,对这一技术的应用现状综述如下。

 

1.HR-MRI检查技术及特点

 

相对于颈动脉和冠状动脉粥样硬化斑块的影像学研究进展而言,HR-MRI成像技术对于颅内动脉粥样硬化斑块的相关报道较少,主要由于颅内动脉管壁薄、管腔细、走形迂曲,且颅内动脉多被骨及脑脊液包绕,致使动脉管壁难以显示清晰。在对颅内动脉评估时,HR-MRI成像中常采用的成像序列主要为自旋回波(spin echo,SE)T1WI、黑血(black blood,BB)T1WI、反转恢复T1WI(inverse recoveryT1WI)、快速自旋回波(TSE)T2WI、T1WI序列cube像、T1WI增强扫描以及质子密度加权像(PDWI)。由于颅内动脉解剖学特性,首先进行3DTOF-MRA扫描,通过增强血流的信号强度,提高血流与周围血管壁的信号对比强度,可获得高分辨的三维图像,从而了解颅内血管的基本情况,然后针对颅内动脉狭窄处进行定位,用T1WI及T2WI序列垂直狭窄处扫描,获取冠位影像。然后用反转恢复T1WI序列对同样的冠位扫描,从而获取血管长轴图像,对斑块形状及与血管壁的位置关系整体显示。

 

不同成像序列各具特点,其中,T1WI和T2WI序列对斑块成分分析方面更具优势;PDWI有利于血管壁及管腔的显示,黑血序列常用饱和脉冲技术将血管腔内的血流信号抑制为低信号,不受血流状态如涡流、滞留等影响,以显示血管壁结构和特征。不足之处在于扫描时间相对较长。在临床实际过程中,由于磁共振成像每个序列扫描时间相对较长,而且很多患者急症就诊,部分患者很难实现全部检查,因此,在检查过程中选择最优的序列、调试恰当的参数进行扫描显得尤为重要。

 

2.HR-MRI对斑块病理成分的显示

 

目前,HR-MRI对于颅内动脉粥样硬化斑块成分分析的报道较少。由于颅内动脉与颈内动脉及冠状动脉管壁组织结构相似,其AS的组织病理发展过程类似。因此,颈内动脉及冠状动脉的研究,对颅内动脉有一定的参考意义。斑块组织学成分均包括纤维帽(fibrous cap,FC)、钙化、脂质核心(lipid core,LC)、渗出的炎性细胞(inflammatory)等。

 

对于斑块成分常见的HR-MRI表现如下:①纤维帽:表现为白色血流与斑块之间的低信号带,若该低信号带缺失多提示斑块内部广泛纤维化或伴有溃疡形成;②脂质核:在T1WI和PDWI上表现为局限性的稍高信号,主要是由于脂质沉积于斑块内部;③钙化:在各种权重的图像中均表现为低信号,弧形或不规则形,主要由于斑块内钙质的沉积;④出血:分为斑块表面出血和内部出血,表面出血多由于纤维帽的破坏或脂质坏死成分脱离所致;而内部出血多因为滋养斑块的内部小血管破裂,出血在T1WI、T2WI、PDWI多表现为高信号,而在3D-TOF序列上为混杂或高信号;⑤坏死核:多为组织坏死,炎性细胞的浸润在T1WI、PDWI和3DTOF序列上多为等或稍高信号,在T2WI上可表现为各种信号。

 

一系列的影像学与病理学对照研究证实,在识别和定量分析粥样硬化斑块病理成分的特征方面,HRMRI成像技术与病理学具有高度一致性,尤其MR黑血序列,对斑块的大小、成分、纤维帽及炎性反应等具有良好的一致性。

 

3.HR-MRI对颅内动脉粥样硬化管壁重构的评估

 

颅内动脉在HR-MRI的观察下由于各种因素导致动脉粥样硬化斑块引起血管重构有两种模式。正性重构(positive remodeling,PR),即外向性重构,是指管壁增厚同时代偿性向外扩张,从而保持管腔的大小,保证血流通畅。负性重构(negative remodeling,NR)即内向性重构,是指斑块进展到一定程度,收缩性加重管腔狭窄。HR-MRI观察动脉管壁重构,最早于1987年由美国病理学和血管外科学家Seymour Glagov首次发现,又称Glagov现象。重构率(%)=(狭窄处血管外缘面积/参考位置的面积)×100%,当重构比RI大于1.05时为正性重构,负性重构重构比小于0.95。重构比在0.95~1.05之间为无重构。

 

对于冠状动脉的研究表明,正性重构中其动脉粥样硬化斑块存在纤维帽薄、脂质核心大及斑块内炎性成分增多等不稳定因素;与之相对,负性重构中其动脉粥样硬化斑块具有纤维成分多、脂质成分少、内膜厚等稳定特征。Chung等研究发现,正性重构患者多为症状性狭窄者,而负性重构在非症状患者中多见,说明颅内动脉的正性重构与动脉粥样硬化斑块的不稳定性密切相关,但颅内动脉重构类型的发病机制尚未明确,需要进一步研究。

 

4.HR-MRI对颅内动脉粥样硬化斑块分布及易损性的评估

 

颅内动脉粥样硬化斑块的位置分布与脑卒中有着密切的关联。由于颅内动脉管壁承受的切应力不同,颅内动脉粥样硬化斑块多好发于颅内动脉血管分叉开口处,而较高的切应力容易导致斑块破裂。Xu等应用HR-MRI研究发现,颅内动脉粥样硬化斑块多发生于大脑中动脉(middle cerebralartery,MCA)的腹侧壁和下壁,而分布于背侧壁和上壁较少。在基底动脉,因为其与脑干的供血密切相关,所以,对基底动脉斑块分布的评估同样十分重要。Huang等研究表明,粥样硬化斑块易累及穿支动脉开口处,造成相应动脉梗死。

 

HR-MRI对颅内动脉粥样硬化斑块分布特点的研究,有助于脑卒中的风险预测,更好地为临床治疗争取宝贵的时间。颅内动脉粥样硬化斑块的易损性是指斑块具有较高的引起动脉栓塞的可能性。Takaya等研究发现,斑块内出血(intra-plaque hemorrhage,IPH)、纤维帽破裂(fibrous caprupture,FCP)及大的富含脂质的坏死核(lipid-rich necrotic core,LRNC)等均为易损斑块的特征,对于脑血管意外事件的预测具有重要的意义。Moulton等研究发现,易损斑块内新生血管仅由少量内皮细胞构成,基底膜也不完整,脆性大,容易诱发斑块破裂及内出血。虽然HRMRI能够对动脉粥样硬化斑块及斑块内出血有很好的显示,但对于斑块内新生血管还不能显示。对于颈动脉斑块,Saam等研究发现,HR-MRI增强扫描强化的基础是斑块内新生血管,由于其通透性高,而有利于对比剂的渗透。由于颈内动脉斑块与颅内动脉粥样硬化斑块有相似的病理学改变,因此,在HR-MRI增强扫描时,颅内动脉粥样硬化斑块的强化,同样提示斑块的不稳定性。

 

Qiao等对27位患者斑块强化程度的研究表明,斑块的强化提示其存在破裂可能性,对脑血管意外事件的预防筛查具有指导意义。相对于易损斑块而言,稳定性斑块大多纤维帽都完整。

 

5.总结与展望

 

ICAD已成为脑血管意外事件的重要因素之一,其早期发现、早期诊断对于治疗及预后都是十分重要的。HR-MRI技术的迅速发展,弥补了其他常规检测手段的不足。HR-MRI作为无创、准确及可重复的检查方法,从单一的测量颅内动脉狭窄程度,到对存在动脉粥样硬化管壁的分析,同时准确地评价造成动脉狭窄的斑块成分和易损性的研究,判断斑块的危险程度,使充分显示活体颅内动脉细微结构成为可能,有助于对急性脑卒中的预测和早期干预。

 

但对目前而言,HR-MRI在评估颅内动脉斑块的应用中仍存在一定局限性。受扫描时间、线圈及分辨率等因素的限制,临床应用还难以普及。相信在广大科研工作者的努力下,不断对新技术进行研发,对扫描序列进行优化,HR-MRI将会为颅内动脉斑块的评估提供更多可能,在早期预防、临床诊断、治疗及预后等方面发挥重要作用。

 

来源:功能与分子医学影像学(电子版)2016年7月第5卷第3期


 

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