高分辨率核磁共振成像技術(shù)在腦血管疾病的臨床應用進(jìn)展
本文作者：首都醫科大學(xué)宣武醫院放射科王晚千，楊旗，李坤成，文章發(fā)表在中國腦血管病雜志, 2017(7).
目前，高分辨率核磁共振成像（high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）作為唯一無(wú)創(chuàng )性對動(dòng)脈管壁結構進(jìn)行觀(guān)察及分析的影像學(xué)技術(shù)，已廣泛應用于動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈夾層、煙霧病、動(dòng)脈瘤及血管炎性反應等多種腦血管疾病的影像學(xué)診斷及評估，鑒于該項技術(shù)良好的應用前景，筆者對近年來(lái)HR-MRI技術(shù)在如下腦血管疾病中的應用進(jìn)展綜述如下。
1.概述
HR-MRI通常指應用1.5T或3.0T的磁共振設備，以較高空間分辨率（0.2～0.9mm）顯示動(dòng)脈管壁特征的成像技術(shù)。傳統的血管影像學(xué)檢查技術(shù)，如DSA、CT血管成像（CTA）和MR血管成像（MRA）等雖可清晰地顯示動(dòng)脈管腔的情況，但無(wú)法觀(guān)察到病變部位血管壁的影像學(xué)征象，如血管壁的重構，斑塊在血管壁上的空間分布及斑塊成分等影像學(xué)特征。由于HR-MRI采用了預飽和脈沖技術(shù)，使血管內流動(dòng)的血液信號受到抑制，當血流信號變?yōu)椤昂谘睍r(shí)，則可清晰地顯示顱內外動(dòng)脈血管壁的結構。HR-MRI管壁成像序列通常包括T1加權像（T1 weighted imaging，T1WI）、T2加權像（T2 weighted imaging，T2WI）及質(zhì)子密度加權像（proton density weighed imaging，PDWI）等，其對動(dòng)脈管壁不同特征的顯示也各具優(yōu)勢，T1WI對于觀(guān)察斑塊內出血、管腔內血栓及管壁是否出現增強具有優(yōu)勢，T2WI對纖維帽的顯示優(yōu)于其他兩個(gè)序列。因此，T1WI和T2WI用于觀(guān)察及判斷斑塊內不同成分更具優(yōu)勢，而PDWI對管壁厚度、斑塊大小的顯示更為清晰。
2.HR-MRI在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的應用
動(dòng)脈粥樣硬化斑塊是造成亞洲人群缺血性卒中的最常見(jiàn)原因。早在2002年，國外研究者就利用HR-MRI技術(shù)對頸內動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行了研究，隨后越來(lái)越多的研究者利用HR-MRI對顱內動(dòng)脈進(jìn)行觀(guān)察，在對大腦中動(dòng)脈（MCA）及基底動(dòng)脈狹窄患者的研究發(fā)現，HR-MRI可清晰顯示顱內動(dòng)脈的粥樣硬化病灶，與傳統MRA技術(shù)相比，部分患者在MRA檢查中并未發(fā)現明顯的血管狹窄，但HRMRI檢查卻能觀(guān)察到動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，且發(fā)現動(dòng)脈粥樣硬化斑塊常呈偏心性增厚及不均勻強化。
早期對血管的形態(tài)學(xué)研究發(fā)現，血管狹窄為一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，血管內外徑可增大或縮小，血管壁厚度也會(huì )隨之發(fā)生改變，研究者稱(chēng)其為血管重構。血管重構包括正性重構和負性重構，正性重構指病變部分管壁外徑與正常管壁外徑的比值＞1.05，即血管外徑擴大，負性重構指病變部分管壁外徑與正常管壁外徑的比值＜0.95，即病變血管外徑縮窄。血管重構在動(dòng)脈粥樣硬化預后及支架成形術(shù)后轉歸等方面具有重要價(jià)值。早期關(guān)于血管重構的研究主要集中在冠狀動(dòng)脈及頸內動(dòng)脈，提出血管重構是支架置入術(shù)后血管再狹窄的重要原因。
HR-MRI可清晰顯示管壁的結構，優(yōu)于傳統的影像學(xué)檢查方法，從而使研究者能更精確測量血管壁厚度，用以計算顱內血管重構比率。通過(guò)HR-MRI檢查的對比研究發(fā)現，癥狀性MCA狹窄患者相較于非癥狀性MCA狹窄患者有更高的血管正性重構比例，而無(wú)癥狀性MCA狹窄者多為負性重構，提示擴張性增厚的粥樣硬化斑塊的穩定性較差，易致動(dòng)脈狹窄患者發(fā)生卒中事件。對基底動(dòng)脈的研究發(fā)現，非穿支閉塞型病變患者的血管正性重構指數明顯高于穿支閉塞型病變患者，研究認為當血管發(fā)生正性重構后更易因斑塊的破裂，栓塞遠端血管而引起非穿支閉塞型病變。Klein等對25例橋旁正中梗死患者進(jìn)行研究發(fā)現，其中66%的患者M(jìn)RA檢查結果顯示基底動(dòng)脈未見(jiàn)明顯異常，但經(jīng)HR-MRI檢查發(fā)現，其中77%的病變在基底動(dòng)脈穿支開(kāi)口處可見(jiàn)粥樣硬化斑塊的存在。
Xu等發(fā)現，在癥狀性MCA狹窄患者中，粥樣硬化斑塊更多分布于穿支開(kāi)口的對側，即MCA的前壁和下壁，該結果與以往對于冠狀動(dòng)脈斑塊位置的研究結果一致。有研究者指出，HR-MRI不僅能清晰顯示位于顱內較大動(dòng)脈內的粥樣硬化斑塊，還能顯示MCA或基底動(dòng)脈分支小血管的病變。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩定性是預測卒中發(fā)生風(fēng)險的一項重要指標。斑塊內部脂質(zhì)壞死核的大小、纖維帽的厚薄、斑塊內是否出血等多種因素均可對斑塊的穩定性產(chǎn)生影響。
HR-MRI可通過(guò)觀(guān)察粥樣硬化斑塊成分判斷斑塊的易損性，進(jìn)而有助于評估患者的發(fā)病風(fēng)險、預后，并選擇合適的治療方法。脂質(zhì)核心在T1WI序列為等信號，在T2WI序列為等或低信號；纖維帽在T1WI及T2WI上均為等信號；鈣化在T1WI及T2WI上均為低信號。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的強化、斑塊內高信號及斑塊內信號的均質(zhì)性等HR-MRI征象，均有助于提示斑塊的穩定性。Qiao等把斑塊強化程度分為不同等級，發(fā)現斑塊強化程度與缺血性卒中的發(fā)生有明顯的相關(guān)性。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的強化涉及一系列復雜的病理過(guò)程，可能與血管炎性反應及新生血管形成有關(guān)，也可能因易損斑塊破裂，而致對比劑滲入血管間隙使斑塊出現強化。
通過(guò)HR-MRI對74例基底動(dòng)脈狹窄患者的觀(guān)察發(fā)現，當斑塊信號比周?chē)盘柛?50%以上時(shí)，認為存在斑塊內出血，并指出斑塊內出血信號可作為評價(jià)卒中發(fā)病風(fēng)險的獨立預測因素。通過(guò)HR-MRI技術(shù)，明確卒中發(fā)生的不同原因，可為臨床治療方案的選擇提供有效的幫助。Jiang等對動(dòng)脈支架置入術(shù)后的患者進(jìn)行HRMRI評估發(fā)現，當動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的位置距離穿支血管較近時(shí)，支架置入的風(fēng)險較大。顱內動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的脂質(zhì)核心在T1WI上表現為等或稍高信號，但一直缺乏病理學(xué)結果的證實(shí)。近年來(lái)，HR-MRI技術(shù)對判斷管壁及斑塊形態(tài)的準確性方面，通過(guò)組織病理學(xué)得到了驗證。
Yang等研究發(fā)現，通過(guò)HR-MRI技術(shù)觀(guān)察到在T1WI上的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊脂質(zhì)核心信號與尸檢病理結果有良好的一致性。對新西蘭大白兔的動(dòng)脈粥樣硬化模型采用HR-MRI進(jìn)行觀(guān)察，通過(guò)組織病理學(xué)驗證發(fā)現，HR-MRI在測量管腔及管壁面積上與病理組織學(xué)測量值有較好的相關(guān)性（管腔相關(guān)系數：r=0.750，P＜0.05；管壁相關(guān)系數：r=0.867，P＜0.05），提示HR-MRI可精確測量血管腔的大小及血管壁的面積。
總之，HR-MRI能對顱內動(dòng)脈的管壁結構及斑塊形態(tài)進(jìn)行清晰地顯示，不僅提高了臨床診斷的精確性，為臨床預后及指導治療提供了可靠的依據。
3.HR-MRI在動(dòng)脈夾層中的應用
動(dòng)脈夾層是導致青年卒中的重要原因。診斷夾層的傳統“金標準”為DSA，但該技術(shù)為有創(chuàng )檢查，且無(wú)法對夾層的直接征象進(jìn)行觀(guān)察。由于HRMRI技術(shù)“黑血”序列的運用，可使血管壁結構得到清晰顯示，因此對動(dòng)脈夾層的直接征象，如雙腔征、內膜片及壁內血腫可進(jìn)行很好的影像學(xué)評估。HR-MRI技術(shù)的早期研究主要針對夾層動(dòng)脈的直接征象進(jìn)行描述及觀(guān)察，提高了動(dòng)脈夾層的雙腔征及內膜瓣的診斷陽(yáng)性率，可觀(guān)察到約91%的患者有內膜片存在。Wang等發(fā)現，76例椎動(dòng)脈夾層患者中有61%可觀(guān)察到壁內血腫，而內膜片的發(fā)生率則為42%。以往研究認為，壁內血腫是動(dòng)脈夾層最常見(jiàn)的HR-MRI征象。壁內血腫在T1WI或PDWI上常為新月形、環(huán)形或曲線(xiàn)樣異常信號，但當壁內血腫形態(tài)的HR-MRI表現不典型時(shí)，則可能與斑塊內出血難以鑒別。因此，還需結合患者年齡、病史、臨床癥狀及是否存在動(dòng)脈粥樣硬化的危險因素等臨床信息進(jìn)行綜合判斷。
腦脊液在T2WI序列表現為高信號，常使壁內血腫形態(tài)無(wú)法較好的顯示，故T1WI對壁內血腫的觀(guān)察優(yōu)于T2WI。有研究利用HR-MRI技術(shù)對動(dòng)脈夾層的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了觀(guān)察，Habs等對頸動(dòng)脈夾層患者進(jìn)行2周的隨訪(fǎng)觀(guān)察發(fā)現，急性期時(shí)壁內血腫為T(mén)1WI和T2WI均為低信號；亞急性期時(shí)壁內血腫則表現為T(mén)1WI和T2WI均為高信號；慢性期時(shí)隨著(zhù)時(shí)間的變化，壁內血腫的高信號逐漸降低，同時(shí)還發(fā)現壁內血腫信號的動(dòng)態(tài)變化與顱內血腫的變化差異有統計學(xué)意義。
對未破裂顱內動(dòng)脈夾層患者分別進(jìn)行2周至2個(gè)月的隨訪(fǎng)，發(fā)現83.9%的患者夾層形態(tài)逐漸發(fā)生變化，其中61.5%的患者夾層范圍變小，18.3%的患者動(dòng)脈夾層愈合，管腔變?yōu)檎?，而椎?dòng)脈夾層急性期血管壁強化的發(fā)生率明顯高于慢性期。
總之，HR-MRI技術(shù)對動(dòng)脈夾層直接征象的觀(guān)察優(yōu)于傳統影像學(xué)檢查手段，提高了動(dòng)脈夾層診斷的準確性。
4.HR-MRI在煙霧病中的應用
煙霧病是一種不明原因的腦血管疾病，通常發(fā)生在頸內動(dòng)脈末端，并累及MCA和（或）大腦前動(dòng)脈的起始段，可表現為進(jìn)行性動(dòng)脈狹窄或閉塞并伴顱底異常增生的血管網(wǎng)形成。DSA可直觀(guān)地觀(guān)察到煙霧血管網(wǎng)的形成，對該病的診斷及分型有重要作用，但煙霧病早期顱內動(dòng)脈管腔進(jìn)行性狹窄尚無(wú)煙霧血管形成時(shí)，DSA難以與動(dòng)脈粥樣硬化導致的血管狹窄相鑒別，而HR-MRI技術(shù)有助于鑒別不同原因所致的顱內血管狹窄。HR-MRI的征象為大多煙霧病患者在頸內動(dòng)脈終末端或MCA起始處管壁出現向心性強化，雙側頸內動(dòng)脈末端管壁的同心圓性強化，而動(dòng)脈粥樣硬化引起的狹窄多為偏心性強化，單側頸內動(dòng)脈末端管壁的不均勻強化。曾有多項研究利用血管重構指數對煙霧病血管的狹窄特征進(jìn)行HR-MRI評價(jià)，發(fā)現煙霧病患者的血管狹窄多為負性重構，即煙霧病患者管壁增厚程度均低于動(dòng)脈粥樣硬化引起的管壁狹窄（1.61～2.01mm比3.03～3.31mm），該結果得到了病理組織學(xué)的證實(shí)。
煙霧病患者M(jìn)CA的血管中膜變薄但血管內膜增厚，故動(dòng)脈內膜病理性收縮有可能導致了煙霧病患者顱內血管進(jìn)行性狹窄。煙霧病HR-MRI的影像學(xué)特征多為頸內動(dòng)脈末端管壁雙側病變，同心圓性強化，外徑縮小及周邊側支血管重建，有助于臨床鑒別不同類(lèi)型的顱內血管狹窄，從而尋找煙霧病的潛在病因。
5.HR-MRI在血管炎性反應疾病中的應用
原發(fā)性中樞神經(jīng)系統血管炎（primary angiitis of central nervous system，PACNS）是指一種累及中樞神經(jīng)系統的血管炎性反應疾病，其年發(fā)病率約2.4/100萬(wàn)。部分典型PACNS患者的影像學(xué)特征可表現為顱內血管粗細不均、多發(fā)節段性狹窄，但均缺乏特異性，常需與多發(fā)顱內動(dòng)脈粥樣硬化或可逆性腦血管收縮綜合征（reversible cerebral vasoconstriction syndrome，RCVS）等進(jìn)行鑒別。
Obusez等認為，PACNS患者的血管管壁多為同心圓性狹窄及均質(zhì)性強化。而也有研究顯示，PACNS患者一支血管可多處狹窄，且狹窄處均強化，不同強化程度提示了PACNS的活動(dòng)程度不同。將PACNS與RCVS患者的多個(gè)HR-MRI特征進(jìn)行比較發(fā)現，PACNS患者血管狹窄持續時(shí)間更長(cháng)，且所有PACNS患者的病變血管均出現強化，而所有RCVS患者的病變血管均未出現強化。雖然RCVS的病因不明，但HR-MRI提供了不同的血管形態(tài)學(xué)變化信息，其可為早期鑒別RCVS與動(dòng)脈粥樣硬化提供良好的影像學(xué)依據，但仍有待進(jìn)一步大樣本的臨床試驗證實(shí)。
6.HR-MRI在顱內動(dòng)脈瘤中的應用
動(dòng)脈瘤是多種原因導致的局部血管壁異常凸起，顱內動(dòng)脈瘤破裂常引起嚴重后果。關(guān)于動(dòng)脈瘤發(fā)生機制的研究表明，炎性細胞浸潤使動(dòng)脈壁彈力層破壞，平滑肌細胞遷移致動(dòng)脈壁厚薄不均，均可導致動(dòng)脈瘤的發(fā)生。炎性細胞持續不斷地浸潤動(dòng)脈瘤，使其局部管壁功能失調，可導致動(dòng)脈瘤破裂。因此，動(dòng)脈瘤壁增強可作為血管壁炎性反應的標記。一項27例未破動(dòng)脈瘤的研究顯示，對比劑滲透率越高的動(dòng)脈瘤，其破裂的風(fēng)險越大，動(dòng)脈瘤壁的強化與動(dòng)脈瘤破裂存在相關(guān)性。
劉鵬觀(guān)察發(fā)現，栓塞術(shù)后有64.4%（85例）的患者出現了動(dòng)脈瘤壁強化，但術(shù)后1年隨訪(fǎng)發(fā)現，動(dòng)脈瘤的瘤壁強化逐漸減弱。但在34例動(dòng)脈瘤術(shù)后患者的長(cháng)期隨訪(fǎng)中發(fā)現，50%的患者出現了動(dòng)脈瘤的瘤壁強化，僅2例患者術(shù)后發(fā)生了破裂。因此，提出動(dòng)脈瘤的瘤壁是否出現強化，不應作為評價(jià)動(dòng)脈瘤破裂的危險因素。HR-MRI不僅可對動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險進(jìn)行預測，還可對動(dòng)脈瘤瘤壁形態(tài)進(jìn)行很好的評價(jià)。Kleinloog等使用7.0THR-MRI對動(dòng)脈瘤壁厚度進(jìn)行測量，并與病理標本測量結果進(jìn)行對照，發(fā)現其結果有良好的一致性。Fanning等對181例動(dòng)脈瘤術(shù)后患者的回顧性研究發(fā)現，利用HR-MRI測量動(dòng)脈瘤的大小可作為評價(jià)動(dòng)脈瘤危險性的獨立因素，對動(dòng)脈瘤瘤壁厚度的測量可用于動(dòng)態(tài)評估動(dòng)脈瘤的穩定性。HR-MRI技術(shù)對動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險的評估以及對瘤體形態(tài)學(xué)的評價(jià)具有重要作用。
7.總結
HR-MRI技術(shù)彌補了傳統影像學(xué)檢查在顱內血管疾病顯示的不足，可用于對血管壁形態(tài)、血管重構等特征進(jìn)行觀(guān)察計算、對斑塊穩定性等進(jìn)行有效評價(jià)、對動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險進(jìn)行評估，并有助于煙霧病及血管炎性反應疾病的鑒別診斷。因此，該技術(shù)對認識腦血管病的發(fā)病機制，對指導藥物、介入治療及判斷預后等均有重要臨床意義。但HR-MRI技術(shù)也存在一定的局限性，如部分HR-MRI影像學(xué)征象仍有待于病理組織學(xué)檢查的支持，對動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的評價(jià)尚無(wú)統一的量化標準，由于其序列掃描時(shí)間較長(cháng)，目前尚未作為臨床常規檢查，缺乏大樣本長(cháng)期隨訪(fǎng)的研究。
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