高分辨MRI技術對動脈粥樣硬化斑塊的評價

董莉，于薇，濮欣，苑純

心腦血管病已經逐漸成為威脅人類生命健康的“頭號殺手”。在心腦血管臨床事件中，動脈粥樣硬化斑塊破裂和血栓形成是主要的發病機制。研究發現，近70%的急性心血管事件是由斑塊破裂造成的[1]。

傳統的評價易損斑塊的臨床指標仍停留在對管腔狹窄程度的評估方面。但由于存在血管的正性重構（positive remodeling），即斑塊占血管的橫截面積小于40%時斑塊所在處的動脈代償性擴張[2]，造成了管腔顯影對斑塊識別的局限性。Ballotta等[3]學者研究發現即使有癥狀的輕度頸動脈狹窄的患者，斑塊內也存在著不同程度的潰瘍、斑塊破裂、出血及表面血栓形成。Dong等[4]對一組沒有頸動脈狹窄但有高危因素的人群（n=46）進行磁共振（magnetic resonance，MR）血管壁成像檢查，發現67.4%的患者存在脂質斑塊，8.7%的患者斑塊具有內出血，4.3%的患者斑塊破裂。Libby[1]研究發現急性心血管事件的元兇超過2/3發生于非顯著狹窄性病變。這些研究均表明單純地只對管腔的狹窄程度進行評價有可能低估了病變自身的危險性。

既能夠顯示管腔狹窄，又能顯示斑塊形態及功能的成像技術，如MRI已成為當前的研究熱點。MR血管壁成像結合黑血及亮血技術，可以提供血管組織結構、管壁厚度、斑塊成分等信息。這將給臨床提供除狹窄以外的一種檢查手段和評判指標。同時對那些狹窄程度不是很重的高危病人提供更多的診斷信息。本文對MR血管壁成像即斑塊負荷、斑塊成分識別進行一簡要綜述。

1 斑塊負荷定性、定量研究

動脈壁內皮損傷及脂質的沉積是目前公認的動脈粥樣硬化始動因素。由于血管內皮細胞功能受損，血液中低密度脂蛋白顆粒進入血管壁，繼而被巨噬細胞所吞噬形成脂質條紋（fatty streak），血管壁反應性地增厚[5]。因此，早期的動脈硬化表現為血管壁增厚。研究證實MR不僅可以清楚地探測血管壁，準確測量血管壁的厚度[6]，而且不同的MR機型、不同掃描、不同閱片者之間都有很好的一致性（可重復性）[7-9]。另外，Underhill等[10]發現MRI測量頸動脈管壁與超聲也有很好的一致性（r=0.93，P＜0.001）。2000年，Fayad等[11]成功地在8位健康志愿者及5例冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者中得到了二維黑血冠狀動脈管壁圖像，并發現冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者的冠狀動脈管壁較正常人增厚。2002年，Kim等[12]在12位健康志愿者及冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者中得到了三維的右冠狀動脈近中段管壁圖像。Desai等[13]對健康志愿者進行右冠狀動脈近中段三維管壁成像，并在1個月后進行重復成像。對兩次檢查所顯示的冠狀動脈管壁長度、管壁厚度由不同的觀察者進行觀察，結果顯示同一觀察者前后兩次判斷及不同觀察者間都具有良好的一致性。

2 斑塊成分定性、定量研究

隨著病程的發展，脂紋表層沉積大量膠原纖維，平滑肌細胞（smooth muscle cell）增生并分泌大量細胞外間質（extracellular matrix），構成薄厚不一的纖維帽（fibrous cap）。纖維帽下細胞外脂質、富含細胞內脂質的巨噬細胞和泡沫細胞以及脂紋則構成了脂核（lipid core）。脂核進一步發展可出現壞死（lipid-rich necrotic core）、斑塊內微血管出血（intraplaque hemorrhage）、鈣化（calcification）和斑塊內微血管化（mircovessels）。MR多對比成像技術可以可靠地評價斑塊內成分并進行定性、定量分析（信號特點見表1）。

2.1 脂核和纖維帽 多種MR加權成像［T1加權圖像（T1weighted images，T1WI），T2加權圖像（T2weighted images，T2WI）/質子密度加權圖像（proton density weighted images，PDWI），時間飛躍（time of flight，TOF）］可以顯示脂質核心（圖1）。與胸鎖乳突肌信號相比，脂核在T1WI和TOF上為等信號，T2WI為低信號。Fabiano等[14]用MR掃描離體斑塊，發現其敏感性為92%，特異性為74%。在活體，與病理相對照，MR敏感性為92%，特異性為65%[15]。Cai等[16]對纖維帽進行了定量分析，發現MRI與病理有很好的相關性（最大纖維帽厚度：r=0.78，P＜0.001；長度：r=0.73，P＜0.001；面積：r=0.73，P＜0.001）。如給予對比劑行增強掃描，可以顯示脂核和纖維帽更多的信息[17-18]。對比劑可使纖維組織的信號提高79.5%，而脂核的信號下降28.6%[17]。強化的纖維帽和未強化的脂核形成了良好的對比，從而更容易勾勒出脂核的邊界而得到準確的定量測量結果（圖1）。Wasserman等[18]還發現與T2WI相比，對比劑增強后T1WI可提升脂核與纖維帽間的對比噪聲比約2倍。Maintz等[19]嘗試采用增強三維T1WI冠狀動脈管壁成像（Navigator-gated Free-breathing and Cardiac-triggered T1-weighted Inversion-recovery and Fat-suppressed 3D black-blood Gradient-echo Sequence），探討MR延遲強化評價冠狀動脈斑塊的價值。Yeon等[20]選擇6位健康志愿者和14例冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者進行延遲強化MR冠狀動脈管壁成像，發現具有動脈硬化斑塊的冠狀動脈節段延遲強化信號明顯高于正常節段。

表1 MR多對比成像技術斑塊內成分信號特點

圖1 頸動脈脂質斑塊

2.2 斑塊內微血管出血 斑塊內出血來自斑塊內未成熟血管的紅細胞滲漏[21]。盡管斑塊內出血導致斑塊破裂的機制還不十分清楚，但其可加速脂核的形成[22]。新近發表的研究表明，斑塊內出血對斑塊的發展進程以及轉歸也起著至關重要的作用。Sun等[23]對一組狹窄程度在50%～75%的無癥狀患者進行了54個月的隨訪，發現隨訪期間出現斑塊內出血的患者，斑塊生長速度明顯高于斑塊內未出血的患者［（34.2±9.0）mm3/year vs （5.3±7.2）mm3/year］。由于正鐵血紅蛋白可以不同程度地縮短T1弛豫時間從而在T1加權像上呈現高信號，表現為在T1WI和TOF上為高信號，早期出血在T2WI為低信號，晚期的則為等或高信號（圖2）。此信號特點與病理相對照，敏感性為85%～95%，特異性為70%～77%[24]。Moody等[25]用三維重T1加權磁化強度預備梯度回波序列（magnetizationprepared rapid acquisition gradient-echo，MP-RAGE）觀察出血，其敏感性為84%，特異性為84%。Ota等[26]在高場強（3.0T）MR設備進行探究，發現其敏感性為80%，特異性為97%。而利用MR血管壁成像對冠狀動脈內血栓的顯示敏感性為91%，特異性達到了88%[27]。新近研發的顯示出血的序列（simultaneous noncontrast angiography and intraplaque hemorrhage，SNAP）不僅很好地顯示出血病灶自身，并可以清晰地顯示管腔情況，為臨床提供了更加直觀的信息[28]。

2.3 鈣化 鈣化在MR的T1WI、T2WI、TOF均表現為低信號（圖3）。Fabiano等[14]報道MR探測鈣化的準確性為98%，特異性為99%。Saam等[15]用MR測量了鈣化的大小，與病理有很好的一致性（r=0.74，P＜0.001）。

圖2 頸動脈斑塊內出血

圖3 頸動脈斑塊內鈣化

盡管鈣化經常在斑塊內出現，但其是否導致斑塊的不穩定性尚無定論。一些研究表明出現大量鈣化與增加斑塊破裂的危險性呈正相關[29-33]，而另一些研究則提示鈣化有助于斑塊的穩定[34-36]。最近，研究者開始提出鈣化出現的位置有可能影響斑塊的穩定性。Li等[37-38]利用生物力學模型研究顯示，如果鈣化出現在薄纖維帽內，則纖維帽的最大剪切力相應增加47.5%。相反，如果鈣化出現在脂核或遠離纖維帽的位置，剪切力則沒有增加。

2.4 斑塊內微血管化形成 細胞內微血管化的形成一方面是供給斑塊營養的來源，另一方面也是傳導、運輸炎性細胞、炎性因子的渠道。Moreno等[39]發現微血管的數目不僅和炎性細胞的數量相關，也和斑塊破裂有關。Mofidi等[40]也發現微血管的數目和斑塊內出血相關。目前有兩種MR技術探測斑塊內微血管化。一種是利用動態增強（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）技術。這種技術最初被應用于腫瘤微血管化的研究。在斑塊內部，利用這種技術同樣可以觀察微血管的數目和通透性[41-42]。有研究證實，血漿容量分數（fractional plasma volume，Vp）與微血管的面積相關[43]，而對比劑的透過常數（transfer constant，Ktrans）與微血管的通透性相關[41]。另一種應用，超順磁性氧化鐵（ultrasmall super-paramagnetic iron oxide，USPIO）顆粒作為分子影像對比劑也用于斑塊成分及穩定性的研究。USPIO顆粒可以通過受損的內皮細胞進入斑塊內，并被巨噬細胞所吞噬，表現為信號缺失。Trivedi等[44]發現這種局部信號的缺失出現在75%的易損斑塊中，而只有7%在穩定斑塊中。

總之，在體MR多對比成像技術可以作為有效的方法定性、定量地診斷頸動脈斑塊，識別易損斑塊特征，并對斑塊的轉歸或發展進行動態監測。這項技術已漸漸成熟走向臨床，對卒中高危患者的早期識別，臨床的早期干預治療提供可靠的影像依據。

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