高分辨率磁共振血管壁成像在顱內動脈粥樣硬化斑塊上的研究進展

王紅茹，高陽，吳瓊

作者單位：內蒙古醫科大學附屬醫院影像診斷科，呼和浩特 010050

缺血性腦卒中約占我國腦卒中的74%[1]，而顱內動脈粥樣硬化性狹窄(intracranial arteriosclerosis stenosis，ICAS)約占中國人群缺血性卒中病因的46.6%[2]，其中大腦中動脈和基底動脈的動脈粥樣硬化斑塊所占比例較高，早期檢出顱內斑塊、準確評估斑塊成分及穩定性，對腦卒中的臨床治療和預防具有重要意義。

目前CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)、數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、經顱彩色多普勒超聲(transcranial colorcoded Duplex sonography，TCCD)等傳統的血管成像技術僅能評估顱內動脈的管腔狀態，不能顯示動脈粥樣硬化斑塊形態及血管管壁的情況。顱內高分辨率磁共振血管壁成像(high-resolution magnetic resonance vessel wall imaging，HRMR-VWI)具有無創性的特點，能夠檢測出血管壁以及動脈粥樣硬化斑塊的情況，并對患者病情進行有效地評估。因此使用HRMR-VWI分析和評估顱內斑塊的特征及其與缺血性腦卒中發生的關系非常有意義。

1 目前評價顱內動脈的主要影像學檢查

1.1 DSA

DSA目前依舊是評估顱內動脈狹窄的金標準。然而DSA是一種侵入式檢查，潛在嚴重的并發癥、操作復雜、輻射暴露、費用昂貴，以上限制了其在臨床的使用。DSA雖然在對血管狹窄的檢查結果上與HRMR-VWI具有良好的一致性，但是在對斑塊的檢出率上明顯處于劣勢；其次DSA在評估血管壁的負性重構及炎性血管病變方面的能力是有限的，也不適合顱內動脈狹窄的早期篩查[3-4]。

1.2 CTA

CTA是一種成像范圍更廣泛、更快速的方法，在診斷顱內血管閉塞或狹窄率＞50%時有極高的敏感度與陽性預測值[5]，且CTA不受血流動力學影響，其缺點是具有一定放射性，且依賴對比劑，無法用于對比劑過敏、嚴重肝腎功能不全的患者。CTA在對含有鈣化成分的斑塊的辨別上具有優勢，但在非鈣化斑塊的顯示方面HRMR-VWI更勝一籌，且該技術對血管斑塊的形態和位置的顯示上也不如HRMR-VWI[6]。除此之外，CTA由于不同的重建方法，也會影響對血管狹窄程度的判讀[7]。

1.3 TCCD

TCCD是一種簡便快速、安全無創、經濟性好、可重復的檢測手段；利用多普勒超聲效應，通過檢測各顱內動脈血流動力學參數的改變來對腦血管的功能進行評價，其在缺血性腦卒中的臨床診斷中扮演著重要的角色。有研究顯示，TCCD檢測顱內動脈狹窄時具有很高的特異度和陰性預測值，但是當與CTA相比時，其判斷狹窄程度的能力較差，而且特別依賴操作者的經驗和顳窗的質量，也不能顯示血管內斑塊的形態及成分[8]。

1.4 MRA

顱內MRA最常用的是三維磁共振血管成像(3 dimension-time of flight magnetic resonance angiography，3D TOF-MRA)，是一種診斷顱內動脈狹窄的無創方式，可描述血管、血流信號的特征。但有報道稱3D TOF-MRA在診斷血管狹窄的定性和定量方面時易出現高假陽性率或者過高評估的現象，歸因于自旋去相位引起的信號丟失，特別是當血管彎曲并平行于切面或動脈血流緩慢時容易出現[9]。有研究結果[3]表明3D TOF-MRA檢測顱內動脈斑塊的敏感度比HRMR-VWI低，空間分辨率較低，且一定程度上依賴血流速度和血流方向，故其評價顱內動脈狹窄的優勢需要進一步探究。

1.5 HRMR-VWI

與傳統的管腔成像相比，HRMR-VWI通過同時抑制管腔內的血液信號和周圍的腦脊液信號來顯示管壁情況，最常用幾種方法如下：自旋回波、空間預飽和法、雙反轉恢復預脈沖(double inversion recovery preparation，DIR)、運動敏感驅動平衡預脈沖(motion-sensitized driven-equilibrium，MSDE)、變延遲進動定制激發(delay alternating with nutation for tailored excitation，DANTE)。DIR是先使用一個非層面選擇的180°反轉脈沖，隨后再對成像層面施加另一個180°反轉脈沖，以此獲得血流抑制的效果；缺點是掃描時間略長、對較厚層面的血流抑制效果較差[10]。MSDE的原理是利用血液的流動特點實現血液信號的抑制，掃描時間較DIR時間縮短，也適用于較厚層面血流信號的抑制；缺點是對磁場的不均勻性較為敏感[11]。DANTE通過一系列的間隔相同、反轉角度相同的小角度射頻脈沖及面積相同的梯度交替來實現血流信號的抑制，適用于厚層面的3D黑血成像、對比度好；缺點是目前僅用于實驗研究[12]。

傳統的2D成像技術由于未施加腦脊液抑制脈沖且FOV小不能夠對顱內動脈狹窄及斑塊進行精準的評估，3D成像可覆蓋更大的范圍甚至全腦，并可最大限度地減少部分容積效應，可多個方向地觀察感興趣區血管的形態及特征等。中國專家共識[13]對于3D顱內血管壁成像序列，推薦使用變角度的快速自旋回波序列(variable flip angle fast/turbo spin-echo，VFA-FSE)；對于較薄層面的3D成像，預脈沖可選用DIR；對于較厚層面的3D成像，預脈沖可選用MSDE或DANTE。2019年中國腦血管病影像應用指南提出，HRMR-VWI是對于DSA、MRA和CTA的重要補充技術，對于判斷血管狹窄程度、斑塊性質和動脈夾層、腦血管炎和煙霧病等具有重要的輔助診斷價值[14]。

2 顱內動脈粥樣硬化斑塊的HRMR-VWI影像學特征評估

顱內動脈粥樣硬化斑塊在HRMR-VWI的典型表現是管壁的偏心性增厚。

2.1 HRMR-VWI對血管狹窄的評估

HRMR-VWI對于顱內血管狹窄的檢出具有較高的敏感度和特異度。Tian等[3]的研究中發現，與3D TOF-MRA相比，HRMR-VWI在狹窄程度分級方面與DSA有較好的一致性；相對于DSA，3D TOF-MRA高估了血管狹窄的程度；與DSA相比，HRMR-VWI對非狹窄斑塊的檢測更為敏感，HRMR-VWI是檢測斑塊和確定管腔狹窄的更好的無創成像選擇。但是，若血液或腦脊液抑制不全，可能會導致管壁假性增厚，高估管腔狹窄率。

2.2 HRMR-VWI對斑塊分布的評估

顱內動脈粥樣硬化斑塊的分布也與臨床事件相關。一項Meta分析[15]指出定性分析斑塊的指標中，評估斑塊分布的指標占21%，主要是在T1 WI圖像上進行判讀。根據Xu等[16]的研究，在橫斷面上斑塊被劃分為上、下、背側或腹側。周瑩雪等[17]利用HRMR-VWI分析后循環短暫性腦缺血發作(transient ischemic attack，TIA)患者頻發組與非頻發組斑塊特征的差異發現，頻發組的斑塊腹側分布較非頻發組的比例大；在另外一項大腦中動脈狹窄小于50%的研究中[18]，發現責任斑塊的上象限分布及增強與近期缺血性腦卒中相關，原因可能是斑塊離穿支動脈的開口更近，更易導致穿支動脈的閉塞；而無癥狀斑塊往往分布于穿支動脈的對側(下象限)，在本研究中二者差異無統計學意義(P值在0.05左右)。因此，尚需對更多患者的斑塊分布進行進一步研究后，才能進一步闡釋。

2.3 HRMR-VWI對斑塊增強的評估

HRMR-VWI可以檢測到斑塊增強，強化機制可能是與活動性炎癥、新生血管形成和血管內皮通透性增加有關，是顱內動脈斑塊易損性的重要征象。斑塊強化與下游急性腦梗死關系密切；有增強比非增強動脈斑塊供應的腦組織發生梗死的可能性高10倍[19]。有研究表明[20]，斑塊增強的強度在急性卒中期(4周內)最高，12周后增強程度逐漸減弱。盡管有研究顯示斑塊增強也可能預測未來的卒中復發[21]，仍有必要進一步研究以更全面地闡明斑塊增強、先前缺血性卒中和未來缺血性卒中風險之間的時間關系。

2.4 HRMR-VWI對斑塊內出血的評估

高分辨磁共振成像T1WI上的高信號作為易損斑塊的特征提示斑塊內出血(intraplaque hemorrhage，IPH)，缺血性卒中的發生與之密切相關，有癥狀和無癥狀的大腦中動脈狹窄患者中IPH的陽性率有顯著差異[22]。宋曉微等[23]的研究發現，斑塊負荷(最大管壁厚度)是IPH的獨立預測因素，但不具備特異性；還有慢性腎臟病與IPH可能相關，原因可能是慢性腎臟病加速動脈粥樣硬化炎癥、導致血管內皮功能失調和凝血功能障礙等。關于易損斑塊IPH的預測因素還需進一步研究。

2.5 HRMR-VWI對斑塊重塑模式的評估

動脈重塑是動脈粥樣硬化疾病的重要機制，正性重構是指斑塊造成的管壁向外擴張，代償性地緩解了管腔狹窄；負性重構是指管腔向內縮窄，加重了管腔狹窄。有研究表明大腦中動脈的重構模式與血管狹窄處的血流動力學相關，正性重構與狹窄處的斑塊面積、局部血管壁剪切應力和跨狹窄處剪切應力比值的增大相關[24]。一項基于HRMR-VWI的研究發現[25]缺血性腦卒中患者的正性重構斑塊明顯多于TIA患者，這可能與正性重構的斑塊含有較多的壞死核心和脂質、更薄的纖維帽，斑塊較容易破裂相關[26]，這提示正性重構是顱內易損斑塊的潛在標志。此外有顱內動脈的研究報告稱[27]正性重構的檢測可先于血管狹窄，故僅用狹窄程度來衡量患者發生腦卒中的風險是不夠全面的；對于存在正性重構的ICAS患者應該積極預防腦卒中的發生。此外可進一步研究影響正性重構的獨立相關因素。

2.6 HRMR-VWI對斑塊纖維帽的評估

纖維帽定義為斑塊內脂質核和管腔之間的部分，在T2WI上表現為斑塊表面近管腔處的高信號帶，但由于顱內動脈細小且顱內動脈的斑塊的纖維帽本身就比較薄，其顯示遠遠差于頸內動脈的纖維帽。纖維帽變薄和破裂會加劇斑塊的不穩定性，使得患者發生缺血性腦卒中的風險升高[28]。由于受到了HRMR-VWI顯示顱內斑塊纖維帽的效力差及顱內斑塊成分病理驗證少的限制，目前關于顱內斑塊纖維帽與腦卒中關系的研究較少，其對腦卒中事件發生的影響還需進一步探討研究。

2.7 HRMR-VWI對斑塊易損性的評估

易損的動脈粥樣硬化斑塊容易產生斑塊破裂，斑塊破裂是導致ICAS患者缺血性卒中的重要的因素[29]，而不同危險因素對顱內斑塊的分布和斑塊特點的影響也不同。目前將HRMR-VWI上具有下列影像學特征的動脈粥樣硬化斑塊定義為易損斑塊：(1)斑塊明顯強化；(2)斑塊內出血；(3)正性重構。一項基于HRMR-VWI的研究[30]發現高血壓、脂質代謝紊亂、糖尿病與顱內斑塊的強化、斑塊內出血及動脈重塑相關，故在臨床中應當利用HRMR-VWI評估的斑塊特征與危險因素的關系來指導治療和預防缺血性腦卒中。Jiao等[31]的研究發現糖尿病患者較非糖尿病患者有更高的斑塊強化率、更長的斑塊長度、更大的管壁厚度；且2型糖尿病患者中血糖控制差的比血糖控制良好的患者和非2型糖尿病的患者更容易出現強化的斑塊。另外一項基于HRMR-VWI的前瞻性研究[32]表明預后良好的高血壓患者與預后差的患者的斑塊負荷、斑塊體積、重塑模式、增強率有明顯差異。未來可進一步利用HRMR-VWI研究各種危險因素對斑塊特征影響的權重，將有助于準確地對患者進行危險分層，從而可精準指導腦卒中的預防和治療策略。

3 HRMR-VWI對顱內動脈粥樣硬化斑塊與腦灌注關系的評估

腦循環低灌注是缺血性卒中的重要發病機制，通過動態磁敏感灌注成像(dynamic susceptibility contrast perfusionweight imaging，DSC-PWI)獲得的灌注參數達峰時間(timeto-maximum，Tmax)可以顯示急性腦缺血患者的低灌注狀態[33]。研究表明，Tmax閾值超過6 s的腦組織可能會導致腦梗死[34]。因此了解斑塊與低灌注之間的關系對了解缺血性卒中的機制很重要。Liu等[35]基于HRMR-VWI分析了腦卒中組和TIA組的斑塊特征與低灌注體積的關系，發現斑塊偏心率和斑塊長度可作為判斷顱內低灌注的新指標，而在TIA患者中，低灌注狀態是腦梗死不可逆轉的危險信號。Lu等[36]研究發現斑塊增強程度與下游腦組織的平均通過時間相關。因此聯合斑塊特征和灌注可在判斷急性腦梗死的發生方面起到補充管腔狹窄的作用。Juttukonda等[37]的前瞻性研究表明腦血管反應性(cerebrovascular reactivity，CVR)可能有助于區分新發腦梗死風險增加的患者，CVR延遲時間的增加表明這些患者的動脈血液達到正常CVR的時間更長，故而可能導致梗死風險的增加；關于對斑塊的具體影響并未解釋，未來可利用DSC-PWI與HRMR-VWI的多模態模式來研究復發性腦卒中斑塊的變化差異，有助于提高診斷新發腦梗死患者的效能。

4 小結與展望

顱內動脈粥樣硬化性斑塊是造成缺血性腦卒中的重要原因，有效檢出斑塊并分析其影像學特征及易損性，對于臨床治療及預防腦卒中非常有指導意義。目前的研究大多數關注出現癥狀和腦梗死的患者，對于存在高危險斑塊的無癥狀患者的研究較少，對于這些患者未來腦卒中風險和治療方法較少，有待進一步深入研究。高分辨血管壁成像和灌注成像的多模態成像模式可用于聯合評估腦灌注不足和顱內動脈粥樣硬化斑塊的易損性，以此來探討斑塊特征與腦灌注的關系。

HRMR-VWI研究目前主要存在以下幾點問題：缺乏大樣本的前瞻性研究；掃描時間較長，不適用于急診患者；缺少顱內斑塊的病理對照等，未來需要更快速、更高分辨率的序列和對斑塊更精確的測量方法。相信隨著研究的不斷深入和改進，HRMR-VWI技術可以在顱內動脈病變發揮更好的診斷、療效評估和預后作用。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。