腦動靜脈畸形影像診斷新技術進展

肖艷 綜述　　呂發金 審校

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·綜述·

腦動靜脈畸形影像診斷新技術進展

肖艷 綜述呂發金 審校

腦動靜脈畸形(AVM)是常見的血管性疾病，出血風險高，具有較高的致殘率和病死率，目前該病的診斷主要依靠影像學檢查。近年來發展的一些影像學新技術有助于提高腦動靜脈畸形的診斷符合率，包括4D-DSA、4D-CTA、4D-MRA、動脈自旋標記(ASL)和磁敏感加權成像(SWI)。四維影像技術不僅可以清晰顯示腦AVM的供血動脈、瘤巢、引流靜脈，還能顯示血管從動脈早期到平衡期的完整的動態充盈過程；ASL通過選擇性標記血管，能夠準確識別供血動脈；SWI對引流靜脈高度敏感。各種新技術在腦AVM的診斷中具有獨特的價值。本文對各種新技術的研究進展進行綜述。

腦動靜脈畸形； 體層攝影術，X線計算機； 磁共振成像； 血管造影術； 動脈自旋標記

腦動靜脈畸形(arteriovenous malformation,AVM)是先天性腦血管發育障礙引起的腦局部血管數量和結構異常。腦AVM常表現為非特異性的腦出血，每年出血發生率為2.3%～3.7%[1]，致殘率和病死率較高。近年來，隨著神經影像學及神經介入學的發展，腦AVM的影像學檢查逐漸傾向于解剖、血管結構特征及功能的綜合診斷。為提高腦AVM的診斷水平，多種相應的影像學新技術應運而生，包括四維數字減影血管造影(4D-digital subtraction angiography,4D-DSA)、四維CT血管成像(4D-CT angiography,4D-CTA)、四維MR血管成像(4D-MR angiography,4D-MRA)、動脈自旋標記(arterial spin labeling,ASL)、磁敏感加權成像(susceptibility weightd imaging,SWI)等。本文將對這些新技術在腦AVM診斷中的應用研究進展進行綜述。

1.四維數字減影血管造影

常規DSA最早由Moniz于1932年首次提出，通過經皮股動脈插管對腦血管進行造影，是目前公認的腦血管疾病診斷的“金標準”。經對比劑充盈的腦AVM表現為供血動脈影、瘤巢及引流靜脈影，最典型特征為引流靜脈提前顯影[2]。常規DSA因血液的快速充盈和血管重疊的影響，對復雜及微小病變的診斷仍有困難。3D-DSA是經常規DSA重建后的圖像，可任意平面、任意角度觀察腦AVM，能部分避免血管重疊的影響。4D-DSA通過4D模型軟件將常規圖像與3D圖像進行融合，除具有3D-DSA的上述優點外，還具有可任意時間觀察病灶的優點，時間和空間分辨力優于目前的CTA和MRA[3]。Sandoval-Garcia等[4]分別采用2D-DSA、3D-DSA、4D-DSA對犬模型中的正常血管進行分析，結果表明4D-DSA對正常血管的顯示更優，同時預言4D-DSA的主要優勢將體現在顯示異常小血管方面，尤其在有血管重疊的區域。Yuki等[5]對4例AVM患者進行4D-DSA檢查，結果表明4D-DSA可以在延遲時間為12 s的情況下同時獲得動脈和靜脈的解剖信息，并且能夠更加清晰地描述引流靜脈的狹窄程度，有助于AVM患者治療方案的制定。4D-DSA不僅可以清晰地顯示各級腦血管的結構，還能反映腦血管血流動力學特點。Sandoval-Garcia等[6]采用前瞻性研究對6例腦AVM患者行4D-DSA檢查，結果表明4D-DSA能夠準確地可視化顯示復雜腦AVM的血管結構特征，如瘤巢內動脈瘤、供血動脈瘤、高流量動靜脈瘺、靜脈阻塞等，可有效避免血管重疊，有利于仔細觀察瘤巢內結構。

然而，4D-DSA存在常規DSA的不足，如電離輻射、價格昂貴、操作技術要求較高、圍手術期風險大、周圍結構顯示差等，致使4D-DSA在腦AVM診斷中的應用受限。相關研究認為，4D-DSA有望減少輻射劑量[3,6]，在可替代常規DSA作為診斷的金標準之前，4D-DSA將主要應用于復雜腦AVM的診斷。

2.四維CT血管成像

寬探測器CT的發展為4D-CTA的應用奠定了基礎。自Klingebiel等[7]報道4D-CTA在腦血管疾病中的應用以來，4D-CTA已逐漸成為腦AVM診斷研究的熱點。4D-CTA是在3D-CTA的基礎上增加一個時間維度，衍生出具有時間分辨的3D-CTA。國內外相關研究表明，4D-CTA對主要供血動脈、引流靜脈、瘤巢大小的判斷能力與DSA基本一致，甚至更優[8-11]。李愛靜等[9]報道，4D-CTA和DSA對主要供血動脈的診斷符合率為95%，而在判斷腦AVM的引流靜脈及瘤巢大小方面，兩者診斷符合率達100%。Wang等[10]評估了4D-CTA對腦AVM的診斷價值，發現4D-CTA能夠檢出所有經DSA證實的引流靜脈，對位于大腦前后循環的病灶、引流靜脈的顯示較DSA清晰，但該研究樣本量較少。Willems等[8]通過對照研究，對17例腦AVM中的5例微小腦AVM(直徑<1 cm)，DSA僅能檢出1例，而4D-CTA能夠全部檢出。4D-CTA可以通過寬探測器CT一次掃描同時獲得全腦灌注成像，提供微循環灌注信息，促進對盜血機制的認識[8,12]。Kim等[13]對18例腦AVM患者行全腦CT灌注掃描，發現癥狀不同的患者灌注模式不同，不同灌注模式與動脈盜血間有一定聯系。4D-CTA和全腦灌注成像分別提供了腦AVM的形態和功能圖像，兩者結合能夠提高診斷符合率[7]。另外，重組的4D-CTA圖像能夠在不同時相、多角度、多方位觀察病變，對腦AVM的術前診斷可達到與DSA類似的效果[14]，為臨床術前評估提供準確、直觀、全面的影像學信息。

4D-CTA能夠提供血流信息，有效區分緩慢和高流速血流[8]，在對腦AVM作出診斷的同時，對其合并的動靜脈瘺(arteriovenous fistula,AVF)也可作出相應診斷，但對血流緩慢的AVF的診斷仍不及DSA[13]。D'orazio等[15]的研究認為，4D-CTA能夠提供與AVF治療相關的全部重要信息，這與Brouwer等[16]的觀點一致。

然而，4D-CTA仍存在一定的局限性。首先，非選擇性的造影可能會導致血管重疊，影響血管與病變關系的判斷[8]；其次，4D-CTA的時間分辨力尚不及DSA，且峰值時間跨度大，對部分小血管可能出現誤判，對小型血管畸形顯示的準確性仍欠佳[11]。由于目前技術的不完善和相關研究存在的不足，4D-CTA僅能作為常規無創診斷技術的補充[10,17]。

盡管存在一些局限，但4D-CTA具有無創、方便、快捷、價格低廉等優點，用于腦AVM的診斷可降低DSA帶來的風險，尤其適用于危重癥、兒童及老年人。另外，4D-CTA不僅能清晰顯示病變，還能提供病變鄰近的非血管性結構信息，對腦AVM合并出血、腦積水等的顯示亦十分敏感。4D-CTA結合全腦灌注成像可間接反映病變局部的功能改變，在腦AVM的診斷中具有重要價值。

3.四維MR血管成像

4D-MRA是一種沒有電離輻射的成像技術，它主要采用對比增強(contrast-enhanced，CE)和非對比增強(non-contrast-enhanced，NCE)兩種技術成像，并四維展示腦AVM的瘤巢，同時可觀察供血動脈、引流靜脈。與CE技術相比，NCE 4D-MRA通過動脈自旋標記血液成像，無需使用對比劑，成像不受對比劑首過時間短暫的限制，避免了時間分辨力和空間分辨力相互制約的不足，更易于重復進行，在腦AVM診斷中的應用前景更廣闊。Xu等[18]的研究表明，NCE 4D-MRA對腦AVM的檢出率為100%，但漏診了1條微小供血動脈和2個瘤巢，考慮為瘤巢內有栓塞或出血、瘤巢內的血流緩慢所致。李永麗等[19]對15例腦AVM進行NCE 4D-MRA和DSA檢查，結果表明NCE 4D-MRA能夠準確診斷14例患者的供血動脈，與DSA的診斷一致性較好。Yu等[20]比較了NCE 4D-MRA和3D TOF-MRA對19例腦AVM的診斷價值，以DSA為標準，結果顯示兩者對供血動脈的檢出率分別為75.8%、89.7%，而對引流靜脈的檢出率分別僅為20%、28%，兩者結合可增加引流靜脈的檢出率(32%)，但對供血動脈的檢出率并無提高(89.7%)。上述研究表明，盡管NCE 4D-MRA對供血動脈、引流靜脈的顯示不及3D TOF-MRA，但時間分辨力高，可觀察血流速度、分流程度、動靜脈瘺等更多信息。Illies等[21]運用CE 4D-MRA結合3D TOF-MRA探討對瘤巢內血流模式觀察的價值，發現瘤巢內有三種血流模式，即單向均質(瘤巢僅有1條供血動脈和1條引流靜脈)、單向不均質(1條供血動脈和2條引流靜脈或2條供血動脈和1條引流靜脈)和多向不均質(多條供血動脈和引流靜脈)，表明CE 4D-MRA可區分不同的血流模式，但該研究未發現不同血流模式與出血間的聯系，有待進一步深入研究。

腦AVM術后需多次行DSA檢查觀察殘余瘤巢內的血流狀態，以明確其是否完全栓塞。4D-MRA價格相對較低，且無創、無輻射，可為隨訪提供另一種替代檢查方式，特別是對于年輕患者。NCE 4D-MRA成像主要依賴于未反轉血液質子的流入，使得血液流速較慢的區域所需的觸發時間較長，且成像效果易受影響，故多采用CE 4D-MRA進行殘余瘤巢的隨訪。Hadizadeh等[22]的對照研究發現，CE 4D-MRA對殘余瘤巢的顯示與DSA完全一致。Soize等[23]分別采用CE 4D-MRA和DSA對37例腦AVM術后患者進行檢查，發現CE 4D-MRA對殘余瘤巢的診斷具有極高的特異度和陽性預測值(均為100%)，但其靈敏度僅為73.7%。由于目前4D-MRA的時間及空間分辨力尚不及DSA，陰性患者仍需DSA證實其是否完全栓塞。Taschner等[24]建議，當術后CE 4D-MRA隨訪1年未觀察到瘤巢時，可采用DSA證實其治愈情況。

4D-MRA與DSA相比雖然有一定的優勢，如無創、無輻射、能夠描述瘤巢內的血流模式等，但時間分辨力仍不及DSA，且對引流靜脈的檢出率不高[18,20]，而部分出血來自高血流壓力的引流靜脈，致其診斷價值受限。較4D-CTA而言，4D-MRA對判斷血腫分期更有幫助，但成像時間較長，對運動偽影高度敏感且易致圖像模糊、禁忌癥多，一定程度上限制了其在臨床中的應用。CE 4D-MRA對殘余瘤巢的診斷價值較高，是腦AVM治療后隨訪的首選檢查方法。

4.動脈自旋標記

ASL是一種新的磁共振灌注成像技術，通過標記血分流產生的強烈信號評價動靜脈畸形。ASL對腦AVM供血動脈識別的準確度達94%[25]，通過計算各標記血管的供血分數，從而判定主要的供血動脈(供血分數>15.17%)，為腦AVM術前手術方案的制定提供重要信息[26]。Le等[27]的研究發現ASL對腦AVM診斷的敏感度和特異度分別為78%、85%，通過標記靜脈信號強度，可提高微小腦AVM和AVF的診斷符合率，同時發現靜脈信號強度對DSA上的陽性結果有一定的預測作用，ASL上靜脈信號異常對DSA準確診斷AVM或AVF的預測概率約為17.3%。ASL通過標記血管，能夠提高4D-MRA的診斷準確度。Kukuk等[25]通過比較ASL結合4D-MRA與DSA對16例腦AVM診斷效能的差異，發現ASL可將4D-MRA的診斷符合率由93%提高至96%。另外，ASL通過觀察分流血，亦可用于評價動靜脈瘺治療前后的血流動力學變化，反映栓塞的治療效果[28,29]。

盡管ASL具有無創、無輻射、可重復性、能夠評估供血動脈等優點，但不能準確顯示瘤巢的大小，不利于Spetzler-Martin分級[30]，并不作為腦AVM診斷的常規檢查。目前ASL假定的標記效率和延遲時間來自于正常人群研究，且尚未系統性評估心動周期對標記結果的影響[25]，尚需進一步深入研究。

5.磁敏感加權成像

SWI以T2*加權梯度回波序列為基礎，根據組織間磁敏感度差異和BOLD效應成像，具有三維、高分辨力、高信噪比等優點。SWI通過識別圖像上的靜脈信號提示腦AVM，絕大部分引流靜脈表現為高信號，僅少數表現為混合信號[31,32]。Miyasaka等[31]比較了SWI和TOF診斷14例腦AVM引流靜脈的差異，其檢出率分別為70.4%(19/27)、77.8%(21/27)，但對于TOF漏診的6條引流靜脈，SWI能夠觀察到其中4條，顯示出SWI對引流靜脈診斷的高效性。劉鵬等[33]對AVM在SWI中表現多樣性的分析結果表明，SWI對部分累及脈絡叢且合并出血病變的顯示優于常規MRI。George等[34]回顧性分析SWI對14例腦AVM的診斷價值，發現SWI能夠在出血的剩余瘤巢中區分出血和鈣化。然而SWI對供血動脈的顯示較差，有時難以顯示病灶的實際大小，對腦AVM的綜合診斷價值有限，不作為腦AVM的推薦檢查。SWI可用于無創性評價引流靜脈結構，有時也可用于輔助術后殘余瘤巢的隨訪[35]。

6.不同影像學新技術的選擇

3D-DSA仍是目前診斷腦AVM的金標準，4D-DSA目前擁有著其他檢查均無法比擬的高時間和空間分辨力，但因其為有創性檢查，現主要應用于復雜腦AVM的診斷。而MSCT的應用，使4D-CTA與灌注成像相結合，同時獲得解剖和功能圖像，提高了腦AVM的診斷符合率，尤其適用于危重癥、兒童及老年腦AVM患者；4D-CTA在微小腦AVM的診斷中顯示出比常規DSA更高的價值，而4D-DSA和4D-MRA間的診斷價值差異，目前尚無相關的研究報道。NCE 4D-MRA可作為診斷性血管成像的補充，同時CE 4D-MRA有望取代DSA作為術后殘余瘤巢隨訪的首選檢查方法。ASL技術的應用，使得對供血動脈的評估更準確，有利于臨床制定手術方案，在術前評估中具有很大的應用潛力。SWI主要適用于需準確評價引流靜脈結構的患者。

總之，上述新技術在腦動靜脈畸形的診斷中體現出特殊的價值，具有廣闊的應用前景。然而目前各種技術還不夠完善，相關的應用還不成熟，成像設備和參數不統一，研究樣本量小，與目前常用的診斷方法缺乏對比研究，這都需要深入研究來改進和推動。隨著對腦AVM認識的不斷加深和影像技術的不斷發展，各種新技術在腦AVM診斷中的應用將會越來越廣泛。

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400016重慶，重慶醫科大學附屬第一醫院放射科

肖艷(1989-)，女，重慶璧山人，碩士研究生，主要從事腦血管疾病診斷工作。

呂發金，E-mail：fajinlv@163.com

國家臨床重點?？平ㄔO項目(國衛辦醫[2013]544號)

R743.4; R814.42; R445.2

A

1000-0313(2016)05-0456-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.05.017

2015-07-07

2015-10-12)